Book: Рассказы о металлах



Рассказы о металлах

Венецкий С.И.

Рассказы о металлах



ВЫ ПРОЧТЕТЕ:

о самом большом железном метеорите, упавшем на Землю, и об обитателях морского царства голотуриях, «коллекционирующих» ванадий;

о причинах гибели полярной экспедиции капитана Роберта Скотта и о секрете остроты самурайских мечей;

о том, как цирконий нашел свое призвание и как ниобий начал занижаться «валютными операциями»;

о грандиозном «мамонт-взрыве», поднявшем в воздух три с половиной миллиона тонн никелевых пород, и о запасах алюминия на Луне;

о тайне инков, которые скрывали сказочные сокровища своих изумрудных копей от испанских конкистадоров, и о древней восточной легенде, повествующей, как кровь богов превращалась в рубины;

о бронзовом Колоссе Родосском - одном из семи чудес света, и о титановой ракете - обелиске в честь покорения человеком космоса;

о литии, отпраздновавшем свой 150-летний юбилей, и о марганце, оказавшемся в зубах акулы;

о том, как был позолочен купол Исаакиевского собора и как в результате лесного пожара было открыто богатое свинцовое месторождение;

о муках, на которые был обречен богами жестокий Тантал, и о неисчислимых богатствах, хранящихся в голубых «сундуках» Нептуна,

и о многом-многом другом.

ОБ ЭТОЙ КНИГЕ

Много веков металлы верно служат человеку, помогая ему покорять стихию, овладевать тайнами природы, создавать замечательные машины и механизмы.

Богат и интересен мир металлов. Среди них встречаются старые друзья человека: медь, железо, свинец, ртуть, золото, серебро, олово. Эта дружба насчитывает уже тысячи лет. Но есть и такие металлы, знакомство с которыми состоялось лишь в последние десятилетия.

Свойства металлов чудесны и разнообразны. Ртуть, например, не замерзает даже на морозе, а вольфрам не боится самых жарких объятий пламени. Литий мог бы быть отличным пловцом: ведь он вдвое легче воды и при всем желании не сможет утонуть, а осмий - чемпион среди металловтяжеловесов - камнем пойдет ко дну. Серебро «с удовольствием» проводит электрический ток, а у титана явно «не лежит душа» к этому занятию: его электропроводность в 300 раз ниже, чем у серебра. Железо мы встречаем на каждом шагу, а гольмий содержится в земной коре в таких мизерных количествах, что даже крупицы этого металла стоят баснословно дорого: чистый гольмий в несколько сот раз дороже золота.

Но как ни различны свойства этих элементов, их роднит то, что все они принадлежат к одной большой семье металлов. О судьбах некоторых важнейших металлов, об их «планах на будущее» рассказывает эта книга.

Автор не ставил перед собой задачу сообщить читателю скольконибудь систематические сведения о каждом из описываемых металлов. История металлов насыщена множеством интересных фактов и занимательных эпизодов, подчас романтических, порой юмористических, а иногда и трагических. Познакомить читателя с ними - цель данной книги.

Эта книга - для любознательных. Автор надеется, что она заинтересует не только подростков, открывающих для себя мир науки, но и всех тех, кто, давно расставшись со школьной или студенческой скамьей, по-прежнему пользуется каждой возможностью, чтобы пополнить свои знания обо всем, что нас окружает.

H

 

 

 


Li

Be

B

С


Na

Mg

Al

Si

ЛЕГЧАЙШИЙ ИЗ ЛЕГКИХ

В расцвете сил. - Экскурс в прошлое столетие. - Целебные воды Карлсбада. - Что легче? - Вазелиновые ванны. - Летчики надевают жилеты. - Средство против подагры. - Нужда заставила. - Экспонат ВДНХ. - Ни мороз не страшен, ни жара. - В глубь Антарктиды. - Вечная смазка. - Вкусны ли стекла? - Голубое пламя. - «Первая скрипка». - Результаты бомбардировки. - Литий «глотает» нейтроны. - Двадцать Днепрогэсов. - Добрый старый керосин. - Литий против... лития. - Ядерный «клей». - Кристалл из Южной Дакоты. - «Сезам! Отворись!». - Подозрительное жаркое.


В 1967 году литий - элемент Периодической системы Д. И. Менделеева, стоящий в таблице первым среди металлов, отмечал 150-летие со дня открытия. Свой юбилей металл встретил в расцвете сил: деятельность его в современной технике интересна и многогранна. Тем не менее специалисты считают, что элемент отнюдь не раскрыл еще полностью свои возможности, и предсказывают ему большое будущее. Но давайте совершим экскурс в прошлое столетие - заглянем в тихую лабораторию шведского химика Арфведсона. Итак: Швеция, 1817 год.

...Вот уже который день ученый анализирует минерал петалит, найденный на руднике Уто близ Стокгольма. Снова и снова проверяет он результаты анализа, но каждый раз сумма всех компонентов оказывается равной 96%. Где же теряются 4%? А что, если...? Да, сомнений нет: в минерале содержится какой-то неизвестный доселе элемент. Арфведсон проводит опыт за опытом, и вот, наконец, цель достигнута: открыт новый щелочной металл. А поскольку, в отличие от своих близких «родственников» - калия и натрия, впервые обнаруженных в органических продуктах, новичок был найден в минерале, ученый решает назвать его литием («литеос» по-гречески - камень).

Вскоре Арфведсон находит элемент и в других минералах, а известный шведский химик Берцелиус обнаруживает его в минеральных водах Карлсбада и Мариенбада. Кстати, и в наши дни широкой известностью пользуются источники курорта Виши во Франции, которые благодаря присутствию солей лития обладают высокими бальнеологическими свойствами.

В 1855 году немецкому химику Бунзену и независимо от него английскому физику Матиссену электролизом расплавленного хлорида лития удалось получить чистый литий. Он оказался мягким серебристо-белым металлом, почти вдвое легче воды. В этом отношении литий не знает конкурентов среди металлов: алюминий тяжелее его в 5 раз, железо - в 15, свинец - в 20, а осмий - в 40 раз!

Даже при комнатной температуре литий энергично реагирует с азотом и кислородом воздуха. Попробуйте оставить кусочек лития в стеклянном сосуде с притертой пробкой. Металл поглотит весь имеющийся там воздух, в сосуде возникнет вакуум и атмосферное давление так крепко «припечатает» пробку, что вам вряд ли удастся ее вытащить. Поэтому хранить литий очень не просто. Если натрий, например, можно легко упрятать в керосин или бензин, то для лития такой способ неприемлем - он тут же всплывает и загорается. Чтобы сохранить литиевые прутки, их обычно вдавливают в ванну с вазелином или парафином, которые обволакивают металл и не позволяют ему проявлять свои реакционные наклонности.

Еще более активно литий соединяется с водородом. Небольшое количество металла может связать колоссальные объемы этого газа: в 1 килограмме гидрида лития содержится 2800 литров водорода! В годы второй мировой войны таблетки гидрида лития (соединение его с водородом) служили американским летчикам портативными источниками водорода, которыми они пользовались при авариях над морем: под действием воды таблетки моментально разлагались, наполняя водородом спасательные средства - надувные лодки, жилеты, сигнальные шары-антенны.

Чрезвычайно высокая способность соединений лития поглощать влагу обусловила их широкое применение для очистки воздуха на подводных лодках, в авиационных респираторах, в системах кондиционирования воздуха.

Первые попытки промышленного использования лития относятся к началу нашего века. До этого в течение почти ста лет его применяли главным образом в медицине как антиподагрическое средство.

Во время первой мировой войны Германия испытывала крайнюю нужду в олове, весьма необходимом промышленности. Поскольку своим оловянным сырьем страна не располагала, ученым пришлось срочно искать замену этому металлу. С помощью лития проблему удалось успешно решить: сплав свинца с литием («бан-металл») оказался отличным антифрикционным материалом. С этого момента техника не расстается с литиевыми сплавами. Известны сплавы лития с алюминием, бериллием, медью, цинком, серебром и другими элементами. Особенно широкие перспективы открываются перед сплавами лития с другим металлом-легковесом - магнием, обладающим к тому же ценными конструкционными свойствами: ведь такой сплав, если в нем содержится не более 50% магния, легче воды. Уже удалось выплавить некоторые сплавы подобного состава. К сожалению, они не устойчивы - легко окисляются на воздухе. Ученые работают сейчас над созданием композиции и технологии получения сплава, которые обеспечили бы ему долговечность. На Выставке достижений народного хозяйства в Москве уже экспонировался образец литий-магниевого сплава, не тускнеющего от времени.

Высокая реакционная способность лития, низкая температура плавления, малая плотность его соединений делают элемент прекрасным дегазатором, раскислителем и модификатором в черной и цветной металлургии.

В производстве алюминия литий успешно выступает в роли ускорителя процесса. Добавка его соединений к электролиту увеличивает производительность алюминиевого электролизера. При этом снижается необходимая температура ванны, сокращается расход электроэнергии.

Прежде электролит щелочных аккумуляторов состоял только из растворов едкого натра. При введении в него нескольких граммов гидроокиси лития срок службы аккумулятора возрастает втрое. Кроме того, значительно расширяется температурный диапазон его действия: он не разряжается даже при повышении температуры до 40°С и не замерзает при двадцатиградусных морозах. Безлитиевому электролиту эти испытания не под силу. Недавно в Японии разработана электрическая батарея нового типа, в которой одним из электродов служит литий. Запас энергии у этой батареи в 6 - 7 раз больше, чем у ее цинковых «предшественниц».

Некоторые органические соединения лития (стеарат, пальмиат и др.) сохраняют свои физические свойства в широком интервале температур. Это позволяет использовать их как основу для смазочных материалов, применяемых в военной технике. Смазка, в состав которой входит литий, помогает вездеходам, работающим в Антарктиде, совершать рейды в глубь континента, где морозы порой достигают - 60° С.

Литиевая смазка - надежный помощник автомобилистов. В этом уже убедились владельцы «Жигулей», не случайно называющие ее «вечной»: достаточно один раз в начале эксплуатации смазать ею некоторые трущиеся детали машины, и долгие годы - практически до конца «жизни» автомобиля - они не будут нуждаться в этой операции.

Один из героев фильма «Лимонадный Джо» - веселой пародии на голливудские боевики - выпивал «адскую смесь» и закусывал... стеклянными стаканами. По свидетельству очевидцев, этим же «блюдом» непрочь «полакомиться» индийские йоги, которые разгрызают граненый стакан на мелкие кусочки и проглатывают их с выражением такого удовольствия, будто в жизни не пробовали ничего вкусней. А вам не приходилось употреблять стекло в пищу? «Что за нелепый вопрос? Разумеется нет!» - так, вероятно, подумает каждый, кому доведется читать эти строки, - и ошибется. Оказывается, обычное стекло растворяется в воде. Конечно, не в такой степени, как, допустим, сахар, но все же растворяется. Точнейшие аналитические весы показывают, что вместе со стаканом горячего чая мы выпиваем около одной десятитысячной грамма стекла. Но если при варке стекла к нему добавить щепотку солей лантана, циркония и лития, его растворимость уменьшится в сотню раз. Оно станет весьма устойчивым даже по отношению к серной кислоте.

Роль лития в стекольном производстве не исчерпывается снижением растворимости стекла. Литиевые стекла характеризуются ценными оптическими свойствами, хорошей термостойкостью, высоким удельным сопротивлением, малыми диэлектрическими потерями. Литий, в частности, входит в состав стекол, из которых изготовляют телевизионные кинескопы. Если обычное оконное стекло обработать в расплаве солей лития, на нем образуется плотный защитный слой: стекло становится вдвое прочнее и устойчивее к повышенным температурам. Небольшие добавки этого элемента (0,5 - 1,5%) значительно снижают температуру варки стекла.

Издавна символом прозрачности служила капля росы. Но даже прозрачные, как роса, стекла уже не удовлетворяют современную технику: ей нужны оптические материалы, которые пропускали бы не только видимые глазом лучи света, но и невидимые, например ультрафиолетовые. При помощи обычных телескопов астрофизики не могут уловить излучения очень далеких галактик. Из всех известных оптике материалов самой высокой прозрачностью для ультрафиолетовых лучей обладает фтористый литий. Линзы из монокристаллов этого вещества позволяют исследователям значительно глубже проникать в тайны Вселенной.

Немаловажную роль играет литий в производстве специальных глазурей, эмалей, красок, высококачественного фарфора и фаянса. В текстильной промышленности одни соединения этого элемента служат для отбеливания и протравливания тканей, другие - для их окраски.

Соли лития окрашивают в яркий синезеленый цвет след трассирующих пуль и снарядов.

На пиротехнических способностях лития основан следующий фокус. Попытайтесь поджечь кусочек сахара спичкой - у вас ничего не выйдет: сахар начнет плавиться, но не загорится. Если же перед этим сахар натереть табачным пеплом, то он легко вспыхнет красивым голубым пламенем. Объясняется это тем, что в табаке, как и во многих других растениях, в довольно больших количествах содержится литий. При сгорании табачных листьев часть его соединений остается в пепле. Они-то и позволяют провести этот несложный химический фокус.

Но все, о чем мы пока рассказали, - это лишь второстепенные, побочные занятия лития. Есть у него дела и посерьезней.

Ученые установили, что ядра изотопа лития-6 могут быть легко разрушены нейтронами. Поглощая нейтрон, ядро лития становится неустойчивым и распадается, в результате чего образуются два новых атома: легкого инертного газа гелия и редчайшего сверхтяжелого водорода - трития. При очень высоких температурах атомы трития и другого изотопа водорода - дейтерия объединяются. Этот процесс сопровождается выделением колоссального количества энергии, называемой обычно термоядерной.

Особенно энергично термоядерные реакции протекают при бомбардировке нейтронами соединения изотопа лития-6 с дейтерием - дейтерида лития. Это вещество служит ядерным горючим в литиевых реакторах, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с урановыми: литий значительно доступней и дешевле урана, при реакции не образуется радиоактивных продуктов деления, процесс легче регулируется.

Относительно высокая способность лития-6 захватывать медленные нейтроны легла в основу использования его в качестве регулятора интенсивности реакций, протекающих и в урановых реакторах. Благодаря этому свойству изотоп нашел применение также в защитных экранах против радиации, в атомных батареях с большим сроком службы. Не исключено, что в скором времени литий-6 станет работать поглотителем медленных нейтронов на атомных летательных аппаратах.

Подобно некоторым другим щелочным металлам, литий применяют как теплоноситель в ядерных установках. Здесь можно использовать его менее дефицитный изотоп - литий-7 (в природном литии на его долю приходится около 93%). Этот изотоп, в отличие от своего более легкого «брата», не может служить сырьем для производства трития и поэтому не представляет интереса для термоядерной техники. Но с ролью теплоносителя он справляется вполне успешно. В этом ему помогают высокая теплоемкость и теплопроводность, большой температурный интервал жидкого состояния (180 - 1336°С), незначительная вязкость, малая плотность.

В последнее время серьезные права на литий начинает предъявлять ракетная техника. Много энергии необходимо затратить, чтобы преодолеть силы земного тяготения и вырваться в космические просторы. Ракета, которая вывела на орбиту корабль-спутник с первым в мире космонавтом Юрием Гагариным, имела шесть двигателей общей мощностью 20 миллионов лошадиных сил! Это мощность двадцати таких гидроэлектростанций, как Днепрогэс.

Естественно, что выбор ракетного топлива представляет собой проблему исключительной важности. Пока наиболее эффективным горючим считается керосин (да-да, добрый старый керосин!), окисляемый жидким кислородом. Теплотворность этого топлива составляет 2300 килокалорий на килограмм. (Для сравнения укажем, что при взрыве 1 килограмма нитроглицерина - одного из сильнейших взрывчатых веществ - выделяется лишь 1480 килокалорий тепла.)

Отличные перспективы может иметь применение металлического горючего. Теорию и методику использования металлов в качестве топлива для ракетных двигателей впервые разработали еще несколько десятилетий назад замечательные советские ученые Ю. В. Кондратюк и Ф. А. Цандер. Одним из наиболее подходящих для этой цели металлов является литий. При сгорании 1 килограмма этого металла выделяется 10270 килокалорий! Большей теплотворностью может похвастать лишь бериллий. В США опубликованы патенты на твердое ракетное топливо, содержащее 51 - 68% металлического лития.



Любопытно, что в процессе работы ракетных двигателей литий выступает против... лития. Являясь компонентом горючего, он позволяет развивать колоссальные температуры, а обладающие высокой термостойкостью и жароупорностью литиевые керамические материалы (например, ступалит), используемые как покрытия сопел и камер сгорания, предохраняют их от разрушительного действия лития-горючего.

В наши дни техника располагает большим количеством разнообразных синтетических материалов - полимеров, с успехом заменяющих сталь, латунь, стекло. Но у технологов подчас возникают большие трудности, когда при изготовлении некоторых изделий им необходимо соединить полимеры между собой или с другими материалами. Так, новый фторсодержащий полимер тефлон - идеальное антикоррозийное покрытие - до последнего времени не находил практического применения из-за того, что плохо склеивался с металлом.

Недавно советскими учеными была разработана оригинальная технология ядерной сварки полимеров с различными материалами. На свариваемые поверхности наносят небольшие количества соёдинений лития или бора, которые и служат своеобразным «ядерным клеем». При облучении этих слоев нейтронами возникают ядерные реакции, сопровождающиеся значительным выделением энергии, благодаря чему на очень короткое время (менее десятимиллиардной доли секунды) в материалах появляются микроучастки с температурой в сотни и даже тысячи градусов. Но и за эти мгновения молекулы пограничных слоев успевают перемешаться, а иногда и образовывать между собой новые химические связи - происходит ядерная сварка.

Как правило, элементы, располагающиеся в левом верхнем углу таблицы Д. И. Менделеева, широко распространены в природе. Но, в отличие от большинства своих соседей - натрия, калия, магния, кальция, алюминия, которыми богата наша планета, литий - сравнительно редкий элемент. На его долю приходится лишь 0,0065% земной коры. В природе встречается около 20 минералов, содержащих этот ценный элемент. Основное природное соединение лития - сподумен. Кристаллы этого минерала, по форме напоминающие железнодорожные шпалы или стволы деревьев, порой достигают гигантских размеров: в Южной Дакоте (США) был найден кристалл длиной более 15 метров; вес его измерялся десятками тонн. В американских месторождениях были обнаружены очень красивые изумрудно-зеленые и розово-фиолетовые разновидности сподумена - полудрагоценные минералы гидденит и кунцит.

Большое значение как сырье для производства лития могут иметь гранитные пегматиты, запасы которых практически неисчерпаемы. Подсчитано, что в одном кубическом километре гранита заключено 112 тысяч тонн лития - это в 30 раз больше, чем добывается сегодня во всех капиталистических странах. Бок о бок с литием в гранитных кладовых хранятся ниобий, тантал, цирконий, торий, уран, неодим, цезий, церий, празеодим и многие другие редкие элементы. Но как заставить гранит поделиться с человеком своими богатствами?

Сегодня ученые заняты поисками, и безусловно им удастся создать такие методы, которые, подобно сказочным словам «Сезам! Отворись!», позволят людям раскрыть гранитные кладовые.

Заканчивая рассказ о литии, поведаем об одной забавной истории, в которой этот элемент сыграл весьма важную роль. В 1891 году выпускник Гарвардского университета Роберт Вуд (впоследствии знаменитый американский физик) приехал в Балтимор, чтобы заниматься химией у известного профессора А. Ремсена. Поселившись в университетском пансионе, Вуд вскоре прослышал от живших там студентов, что хозяйка, якобы, частенько готовит утреннее жаркое из... остатков вчерашнего обеда, собранных с тарелок. Но как это доказать?

Вуд, большой любитель находить для любой задачи оригинальное и вместе с тем простое решение, не изменил себе и на этот раз. В один из дней, когда на обед был подан бифштекс, Роб (как называли ученого в те времена), оставив на тарелке несколько больших кусков мяса, посыпал их хлористым литием - совершенно безвредным веществом, похожим по виду и вкусу на обыкновенную поваренную соль. На следующий день кусочки жареного мяса, поданного студентам на завтрак, были «преданы сожжению» перед щелью спектроскопа. Красная линия спектра, присущая литию, поставила точку над i: чрезмерно «экономная» хозяйка пансиона была разоблачена. А сам Вуд много лет спустя с удовольствием вспоминал о своем «следственном» эксперименте.

H

 

 

 


Li

Be

B

С


Na

Mg

Al

Si

МЕТАЛЛ КОСМИЧЕСКОГО ВЕКА

Сказки превращаются в быль. - Изумрудные копи царицы Клеопатры. - Хобби римского императора. - «Он зелен, чист, весел и нежен...» - Сокровища мексиканских могил. - Тайна инков. - Внезапная ревизия. - Уникальный камень возвращается в Россию. - «Зеленое утро и кровавый вечер». - Джильда ищет бериллий. - «Раненый» экспонат. - Сенсационное сообщение Воклена. - «Возмутитель, спокойствия». - Тяжкое обвинение. - «Приговор» пересмотрен. - В космос! - Странный заказ. - Взрыва не будет. - Союз легчайших. - Важное открытие. - Нейтроны замедляют бег. - Звук бьет рекорды. - Атомная «игла».


Бериллий - один из самых замечательных элементов, огромного теоретического и практического значения.

...Овладение воздухом, смелые полеты самолетов и стратостатов невозможны без легких металлов; и мы уже предвидим, что в помощь современным металлам авиации - алюминию и магнию - придет и бериллий.

И тогда наши самолеты будут летать со скоростью в тысячи километров в час.

За бериллием будущее!

Геохимики, ищите новые месторождения. Химики, научитесь отделять этот легкий металл от его спутника - алюминия. Технологи, сделайте легчайшие сплавы, не тонущие в воде, твердые, как сталь, упругие, как резина, прочные, как платина, и вечные, как самоцвет...

Может быть, сейчас эти слова кажутся сказкой. Но как много сказок на наших глазах превратилось в быль, влилось в наш простой домашний обиход, а мы забываем, что еще 20 лет тому назад наши радио и звуковое кино звучали фантастической сказкой».

Так писал несколько десятилетий назад крупнейший советский ученый академик А. Е. Ферсман, уже тогда сумевший по достоинству оценить значение бериллия.

Да, бериллий - это металл будущего. И в то же время в Периодической системе найдется немного элементов, история которых, подобно истории бериллия, уходит в далекое-далекое прошлое.

...Свыше двух тысячелетий назад в безводной пустыне Нубии, где находились знаменитые изумрудные копи царицы Клеопатры, рабы добывали чудесные кристаллы зеленого камня. Караваны верблюдов доставляли изумруды к берегам Красного моря, а оттуда они попадали во дворцы властителей стран Европы, Ближнего и Дальнего Востока - византийских императоров, персидских шахов, китайских богдыханов, индийских раджей.

Великолепным блеском, чистотой окраски, красотой игры - то густозеленый, почти темный, то сверкающий ослепительной зеленью - изумруд во все времена пленял человека. Римский император Нерон любил смотреть через большой кристалл изумруда на бои гладиаторов. «Он зелен, чист, весел и нежен, как трава весенняя...» - писал об изумруде А. И. Куприн.

С открытием Америки в историю зеленого камня была вписана новая страница. В могилах и храмах Мексики, Перу, Колумбии испанцы обнаружили громадные количества крупных темно-зеленых изумрудов. За несколько лет испанцы разграбили эти сказочные богатства. Найти же место, где добывался чудесный самоцвет, им долго не удавалось. И только в середине XVI столетия завоеватели Америки сумели, наконец, овладеть тайной инков и проникнуть к сокровищам изумрудных копей Колумбии.

Редкий по красоте колумбийский изумруд царил в ювелирном деле до XIX века. В 1831 году уральский смолокур Максим Кожевников, собирая валежник в лесу близ небольшой речушки Токовой, нашел первый русский изумруд. Крупные ярко-зеленые изумруды Урала быстро получили признание ювелиров всего мира.

В 1834 году на одном из уральских приисков был найден громадный красивый изумруд весом 2 килограмма 226 граммов. Будучи не в силах расстаться со сказочным камнем, «командир» Екатеринбургской гранильной фабрики Каковин не стал афишировать это событие, а постарался понадежнее спрятать изумруд. Но, видимо, слухи об уникальной находке дошли до Петербурга. Во всяком случае оттуда неожиданно нагрянула ревизия. Камень нашли и увезли в столицу, а «командира» посадили в тюрьму, где он покончил жизнь самоубийством.(Следует отметить, что последние работы историков говорят о непричастности Каковина к попыткам утаить изумруд).

В Петербурге камень также не попал в государственную казну. Сначала он «погостил» у графа Перовского, затем перекочевал к князю Кочубею. В 1905 году, после разгрома имения Кочубеев, изумруд оказался в Вене, где его за большие деньги приобрело русское правительство. Сейчас чудо-камень украшает коллекцию Минералогического музея Академии наук СССР в Москве.

Изумруд - один из многих минералов бериллия. Голубовато-зеленый, цвета морской воды аквамарин и вишнево-розовый воробьевит, винножелтый гелиодор и желтовато-зеленый берилл, чистейшей воды фенакит и нежный синий эвклаз, прозрачный зеленый хризоберилл и его удивительная разновидность александрит - густо-зеленый днем и малиновый при искусственном освещении («зеленое утро и кровавый вечер» - образно описал его Н. С. Лесков) - вот лишь некоторые, но, пожалуй, наиболее именитые представители семейства бериллиевых самоцветов.

В последнее время в печати довольно часто стали появляться сообщения о поиске полезных ископаемых с помощью... собак. Умение наших четвероногих друзей находить что-либо по запаху известно с древности. Но каковы их «геологические способности»? Какие минералы могут отыскать лохматые «рудознатцы»? «Ответить на этот вопрос нам помогла коллекция Минералогического музея Академии наук СССР, - рассказывает доктор биологических наук Г. А. Васильев - инициатор нового направления в разведке спрятанных в земле природных кладов. - Особенно эффективным оказался опыт с металлическим бериллием: понюхав его, собака по кличке Джильда затем из множества минералов выбрала изумруд, аквамарин, воробьевит, фенакит, бертрандит, т. е. все то и только то, что содержит бериллий. Разложив все бериллийсодержащие минералы среди других образцов и дав их выбрать собаке, мы снова просили собаку искать. Тогда Джильда шла по музею, ложилась грудью на витрину, где находился огромный изумруд, и лаяла».

Из всех бериллиевых минералов промышленное значение имеет лишь берилл. В природе встречаются кристаллы-гиганты берилла: вес их достигает десятков, сотен и даже тысяч килограммов. Длина наиболее крупного из найденных кристаллов - около 9 метров.

В Горном музее в Ленинграде есть интересный экспонат - полутораметровый кристалл берилла. В блокадную зиму 1942 года вражеский снаряд пробил крышу здания и разорвался в главном зале. Осколки серьезно повредили кристалл, и казалось, что ему уже не найдется места в экспозиции музея. Но несколько лет назад после кропотливой ювелирной работы художников-реставраторов камень был восстановлен в первоначальном виде. Сейчас о пережитой им операции напоминают лишь два поржавевших снарядных осколка, вмурованных в пластину из органического стекла, да пояснительная табличка, рассказывающая об этом экспонате.

Не удивительно, что бериллиевые камни-самоцветы издавна привлекали внимание не только любителей драгоценностей, но и химиков.

В XVIII веке, когда науке еще не был известен элемент, находящийся сейчас в Периодической системе под номером 4, многие ученые пытались анализировать берилл, однако никто не смог обнаружить содержащийся в нем новый металл. Он словно прятался за спину алюминия и его соединений - свойства этих элементов были поразительно схожими. Но различия все же были. И первым, кому удалось их заметить, был французский химик Луи Никола Воклен. 26 плювиоза VI года революционного календаря

(т. е. 15 февраля 1798 года) на заседании французской Академии наук Воклен сделал сенсационное сообщение о том, что в берилле и изумруде содержится новая «земля», отличная по своим свойствам от глинозема, или окиси алюминия.

Открытый элемент Воклен предложил назвать «глицинием» из-за сладковатого привкуса его солей (по-гречески «гликос» - сладкий). Сейчас это название сохранилось лишь во Франции, а в других странах за элементом закрепилось имя «бериллий», которое было предложено известными химиками М. Клапротом и А. Экебергом.

Сходство бериллия и алюминия доставило немало хлопот создателю Периодической системы элементов Д. И. Менделееву. Дело в том, что в середине XIX века бериллий именно из-за этого сходства считался трехвалентным металлом с атомным весом 13,5 и, следовательно, должен был занимать в таблице место между углеродом и азотом. Это вносило явную путаницу в закономерное изменение свойств элементов и ставило под сомнение правильность Периодического закона. Менделеев, убежденный в своей правоте, считал, что атомный вес бериллия определен неверно, что элемент должен быть не трехвалентным, а двухвалентным с магнезиальными свойствами. На основании этого он поместил бериллий во вторую группу, исправив его атомный вес на 9. Вскоре это вынуждены были подтвердить шведские химики Л. Нильсон и О. Петерсон, которые ранее были твердо убеждены в трехвалентности бериллия. Их тщательные исследования показали, что атомный вес этого элемента равен 9,1. Так, благодаря бериллию - «возмутителю спокойствия» в Периодической системе - восторжествовал один из важнейших химических законов.

Судьба этого элемента во многом сходна с судьбами его собратьев-металлов. В свободном виде он был выделен в 1828 году Ф. Вёлером и А. Бюсси, но лишь спустя семь десятилетий француз П. Лебо электролизом расплавленных солей смог получить чистый металлический бериллий. Не мудрено, что еще в начале нашего века химические справочники безапеляционно обвиняли бериллий в «тунеядстве»: «Практического применения не имеет».

Бурное развитие науки и техники, которым ознаменовался XX век, заставило химиков пересмотреть этот явно несправедливый приговор. Изуче, ие чистого бериллия показало, что он обладает’-многими ценными свойствами.

Один из самых легких металлов, бериллий характеризуется в то же время значительной прочностью, большей чем у конструкционных сталей. Наряду с этим он отличается значительно более высокой температурой плавления, чем магний и алюминий. Такое удачное сочетание свойств делает бериллий сегодня одним из основных авиационных материалов. Детали самолета, изготовленные из бериллия, в полтора раза легче, чем алюминиевые.

Отличная теплопроводность, высокая теплоемкость и жаропрочность дают возможность использовать бериллий и его соединения в космической технике в качестве теплозащитного материала. По сообщениям американской печати, из бериллия были выполнены носовой корпус и днище кабины космического корабля «Фрэндшип-7», на котором Джон Глен совершил свой орбитальный полет.

Бериллиевые детали, сохраняющие высокую точность и стабильность размеров, используются в гироскопах - приборах, входящих в систему ориентации и стабилизации ракет, космических кораблей и искусственных спутников земли.

Для космической техники перспективно еще одно свойство бериллия: при его горении выделяется огромное количество тепла - 15 ООО килокалорий на 1 килограмм. Поэтому он может служить компонентом высокоэнергетического ракетного горючего в полетах на Луну и другие небесные тела.

Широкое применение в авиации находят сплавы меди с бериллием - бериллиевые бронзы. Из них изготавливают многие изделия, от которых требуются большая прочность, хорошая сопротивляемость усталости и коррозии, сохранение упругости в значительном интервале температур, высокая электро- и теплопроводность. Подсчитано, что в современном тяжелом самолете свыше тысячи деталей сделано из этих сплавов. Благодаря своим упругим свойствам бериллиевая бронза служит прекрасным пружинным материалом. Пружины из такой бронзы практически не знают усталости: они способны выдерживать до 20 миллионов циклов нагрузки!

Кстати, именно с пружинами связан любопытный эпизод из истории второй мировой войны. Гитлеровская промышленность была отрезана от основных источников бериллиевого сырья. Мировая добыча этого ценного стратегического металла практически полностью находилась в руках США. И немцы пошли на хитрость. Они решили использовать нейтральную

Швейцарию для контрабандного ввоза бериллиевой бронзы: американские фирмы получили от швейцарских «часовщиков» заказ на такое ее количество, которого хватило бы на часовые пружины всему миру лет на пятьсот вперед.



Хитрость, правда, была разгадана, и этот заказ остался невыполненным. Но все же время от времени в новейших марках скорострельных авиационных пулеметов, поступавших на вооружение фашистской армии, появлялись пружины из бериллиевой бронзы.

Усталость - одно из «профессиональных заболеваний» многих металлов и сплавов, которые, не выдерживая переменных нагрузок, постепенно разрушаются. Добавка же в сталь даже небольшого количества бериллия «как рукой снимает» усталость. Если автомобильные рессоры из обычной углеродистой стали ломались уже после 800 - 850 тысяч толчков, то после введения в сталь «витамина Ве» рессоры выдерживали 14 миллионов толчков, не обнаруживая и следов усталости.

В отличие от стали, бериллиевая бронза не искрится при ударе о камень или металл, поэтому ее широко используют для изготовления инструмента, применяемого на взрывоопасных работах - в шахтах, на пороховых заводах, нефтебазах.

Бериллий существенно влияет на свойства магния. Так, присадка лишь 0,01% бериллия предотвращает возгорание магниевых сплавов при плавке и разливке (т. е. примерно при 700°С). Резко уменьшается при этом и коррозия сплавов - как на воздухе, так и в воде.

Большое будущее принадлежит, по-видимому, сплавам бериллия с литием. Союз этих двух легчайших металлов приведет, быть может, к созданию сплавов, не тонущих в воде.

Бериллий является и отличным раскислителем стали, правда, к сожалению, пока еще слишком дорогим (цена 1 килограмма бериллия в США составляет сейчас около 150 долларов, что значительно превышает стоимость тантала, ниобия, циркония, не говоря уже о таком сравнительно недорогом металле, как серебро).

Металлурги нашли бериллию еще одно важное применение. Насыщение этим металлом поверхности стальных изделий - «бериллизация» - значительно повышает их твердость, прочность, износостойкость.

Весьма благосклонны к бериллию рентгенотехники - ведь он лучше всех других устойчивых на воздухе металлов пропускает рентгеновские лучи. Сейчас из него во всем мире делают «окна» для рентгеновских трубок. Пропускная способность таких «окон» в 17 раз выше, чем алюминиевых, применявшихся ранее для этой цели.

Бериллий сыграл заметную роль в развитии учения о строении атома и его ядра. Еще в начале 30-х годов немецкие физики В. Боте и Г. Беккер, бомбардируя бериллий альфа-частицами, обнаружили так называемой «бериллиевое излучение» - очень слабое, но обладающее значительной проникающей силой: лучи проходили через слой свинца толщиной несколько сантиметров. Природу этого излучения установил в 1932 году англичанин Д. Чэдвик. Оказалось, что оно представляет собой поток электрически нейтральных частиц, масса которых примерно равна массе протона. Новые частицы были названы нейтронами.

Отсутствие электрического заряда позволяет нейтронам легко внедряться в ядра атомов других элементов. Это свойство сделало нейтрон эффективнейшим «снарядом» атомной артиллерии. Сейчас нейтронные пушки широко применяются для осуществления ядерных реакций.

Изучение атомной структуры бериллия показало, что для него характерно малое сечение захвата нейтронов и большая величина их рассеяния. Благодаря этому бериллий рассеивает нейтроны, изменяет направление их движения и замедляет их скорость до таких значений, при которых цепные реакции протекают более эффективно. Из всех твердых материалов бериллий считается лучшим замедлителем нейтронов. Прекрасно справляется он с ролью отражателя нейтронов, возвращает их в активную зону реактора, противодействует их утечке. Ему присуща также высокая радиационная стойкость, сохраняющаяся при очень больших температурах.

Все эти замечательные свойства делают бериллий одним из самых необходимых элементов атомной техники.

Несомненный интерес для науки представляет «звукопропускная» способность этого металла. В воздухе скорость звука составляет 330 метров в секунду, в воде - 145 метров в секунду. В бериллии же звук побивает все рекорды, преодолевая за секунду 12500 метров.

Многими ценными свойствами обладает окись бериллия. Высокая огнеупорность (температура плавления 2570°С), значительная химическая стойкость и большая теплопроводность позволяют использовать этот материал для футеровки индукционных печей, изготовления тиглей для плавки различных металлов и сплавов. Так, для выплавки бериллия в вакууме применяют тигли только из окиси бериллия, которая с ним абсолютно не взаимодействует. Этот окисел служит основным материалом для оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) атомных реакторов.

Теплоизоляционные свойства окиси бериллия, возможно, будут использованы и при исследовании глубинных слоев нашей планеты. Существует проект взятия проб из мантии Земли с глубин до 32 километров с помощью так называемой «атомной иглы», представляющей собой миниатюрный атомный реактор, который заключен в теплоизолирующий футляр из окиси бериллия.

...Сбылись пророческие слова замечательного ученого и мечтателя А. Е. Ферсмана. Совсем немного времени понадобилось бериллию, чтобы оправдать возлагаемые на него надежды. Из малоизвестного редкого элемента он превратился сегодня в один из важнейших металлов XX века.

H

 

 

 


Li

Be

B

С


Na

Mg

Al

Si

БОРЕЦ С УСТАЛОСТЬЮ

Проблемы алхимиков. - Истина в воде. - Вместо «философского камня». - Обошлось без фейерверка. - В пламени спички. - Водобоязнь. - В нижних слоях мантии. - «Горная кожа». - Какой способ лучше? - Нептун может спать спокойно. - Каждый вносит свой пай. - В тяжелых условиях. - На металлургическом поприще. - Ждать не придется. - «Спокойно, снимаю!» - Есть д%ла поважней. - В яичной скорлупе. - Ешьте персики. - Грозит инфаркт. - «Вам сына или дочь?» - По примеру коров. - Новый огнеупор. - Вклад Гриньяра. - Лучшая роль - впереди.


Одной из основных проблем, над которой бились «научные работники» средневековых алхимических лабораторий, были поиски пресловутого

«философского камня». С его помощью они надеялись найти тайну получения золота из «неблагородных» металлов.

Поиски велись в различных направлениях. Одни предлагали использовать для этой цели свинец, который требовалось нагреть до получения «красного льва» (т. е. до расплавления), а затем кипятить в кислом виноградном спирте. Другие считали, что самым подходящим сырьем для производства «философского камня» является моча животных. Третьи утверждали, что истина - в воде.

В конце XVIII века один из английских алхимиков, по-видимому, сторонник третьего направления, выпаривая воду, вытекающую из земли вблизи города Эпсом, получил вместо «философского камня» соль, обладающую горьким вкусом и слабительным действием. Спустя несколько лет выяснилось, что при взаимодействии с «постоянной щелочью» (так в те времена называли соду и поташ) эта соль образует белый легкий рыхлый порошок. Точно такой же порошок получался при прокаливании минерала, найденного в окрестностях греческого города Магнезии. За это сходство эпсомская соль была названа белой магнезией.

В 1808 году молодой английский ученый Гемфри Дэви, анализируя белую магнезию, получил новый элемент, который он назвал магнием. Торжества по случаю открытия нового элемента не сопровождались фейерверком, поскольку в те времена еще не было известно, что новорожденный обладает отличными пиротехническими свойствами.

Магний - очень легкий серебристо-белый металл. Он почти в 5 раз легче меди, в 4,5 раза легче железа; даже «крылатый» алюминий в 1,5 раза тяжелее магния. Температура плавления магния сравнительно невысока - всего 650°С, но в обычных условиях расплавить магний довольно трудно: нагретый на воздухе до 550°С, он вспыхивает и мгновенно сгорает ослепительно ярким пламенем (это свойство магния широко используют в пиротехнике). Чтобы поджечь этот металл, достаточно поднести к нему зажженную спичку, а в атмосфере хлора он загорается даже при комнатной температуре. При горении магния выделяется большое количество ультрафиолетовых лучей и тепла: 4 грамма этого «топлива» хватит, чтобы вскипятить стакан ледяной воды.

На воздухе магний быстро тускнеет, так как покрывается окисной пленкой. Эта пленка служит надежным панцирем, предохраняющим металл от дальнейшего окисления.

Магний весьма агрессивен: он легко отнимает кислород и хлор у большинства элементов.

Будучи устойчивым против воздействия некоторых кислот, соды, едких щелочей, бензина, керосина, минеральных масел, магний бессилен против морской воды и вынужден растворяться в ней. Он почти не реагирует с холодной водой, но энергично вытесняет водород из горячей.

Земная кора богата магнием (более 2,3%). Лишь шесть его «коллег» по таблице Менделеева находятся в природе в больших количествах. Как полагают ученые, особенно велико содержание этого элемента в нижних слоях земной мантии. Магний входит в состав почти 200 известных минералов. Среди них есть совсем не обычный: его легко сложить, как носовой платок, в него можно завернуть что-либо, как в бумагу, наконец, его нетрудно разорвать пальцами в клочки/

Уникальный образец такого минерала был найден лет двадцать назад на Дальнем Востоке. При проходке шахты в месторождении полиметаллических руд рабочие обнаружили небольшую пещеру и в ней - свисающую с потолка серовато-белую «занавесь», как бы сложенную вдвое. На ощупь эта «занавесь», имевшая метра полтора в длину и около метра в ширину, напоминала замшу - была так же мягка и эластична. Поражала и необыкновенная легкость «ткани».

Интересную находку направили в Москву. Химический анализ показал, что она состоит в основном из алюмосиликата магния и представляет собой палыгорскит - минерал группы асбеста, впервые обнаруженный в 20-х годах нашего века в Палыгорском месторождении на Урале академиком А. Е. Ферсманом. За необычные свойства минерал чаще называют «горной кожей». Дальневосточный образец, который хранится в Минералогическом музее Академии наук СССР, примечателен тем, что «горная кожа» таких больших размеров найдена впервые в мире.

Наибольшее промышленное значение как магниевое сырье имеют магнезит, доломит и карналлит.

Существуют два способа производства магния - электротермический и электролитический. В первом случае металл получают непосредственно из окиси, действуя на нее каким-либо восстановителем - углем, алюминием и т. д. Этот способ довольно прост по своей идее и в последнее время находит все более широкое применение. Однако пока основным промышленным способом получения магния является электролитический, представляющий собой электролиз расплавленных магниевых солей, главным образом хлористых. Таким путем можно получать очень чистый металл, содержащий свыше 99,99% магния.

Не только земная кора богата магнием - практически неисчерпаемые и постоянно пополняющиеся запасы его хранят голубые кладовые океанов и морей. Достаточно сказать, что лишь в 1 кубическом метре морской воды содержится около 4 килограммов магния. Всего же в водах океанов и морей растворено свыше 6·1016 тонн этого элемента.

Даже далекие от математики люди, видимо, могут представить, сколь грандиозна эта величина. Впрочем, для большей наглядности приведем следующий пример: с начала нашего летоисчисления человечество прожило лишь немногим более 60 миллиардов (6·1010) секунд. Если бы с первых дней нашей эры люди начали добывать магний из морской воды, то для того, чтобы к настоящему времени исчерпать все водные запасы этого элемента, пришлось бы каждую секунду извлекать по миллиону тонн магния!

Но пока Нептун может быть спокоен за свои богатства: даже во время второй мировой войны, когда производство магния было максимальным, из морской воды получали всего 80 тысяч тонн магния в год (а не в секунду!). Технология извлечения его довольно проста. Морскую воду смешивают в огромных баках с известковым молоком, приготовляемым из морских раковин. В результате образуется так называемое «магнезиальное молоко», которое затем превращается в хлорид магния. В дальнейшем магний отделяют от хлора электролизом. Недавно японская фирма «Курита когио» спроектировала завод по комплексному использованию морской воды. По проектным данным, при переработке 4 миллионов литров воды будет получено 108 тонн поваренной соли, 2,2 тонны глауберовой соли, 16,7 тонны хлора и 15,9 тонны магния. Кроме того, завод даст 3 миллиона литров питьевой воды и большое количество рассола для производства каустической соды.

Источником магния может быть и вода соленых озер, содержащая хлористый магний (так называемая рапа). У нас в стране такие «склады» магния есть в Крыму (Сакское и Сасык-Ивашское озера), в Поволжье (озеро Эльтон) и других районах.

Итак, вы уже знаете, что представляет собой магний и как осуществляется его добыча. Ну, а для каких же целей служит этот элемент и его соединения?

Легкость могла бы сделать этот металл прекрасным конструкционным материалом. Но, увы, чистый магний - мягок и непрочен. Поэтому конструкторы вынуждены использовать сплавы магния с другими металлами. Особенно широко применяют сплавы магния с алюминием, цинком и марганцем. Каждый из компонентов этого содружества вносит свой «пай» в общие свойства: алюминий и цинк увеличивают прочность сплава, марганец повышает его антикоррозионные свойства. Ну, а магний? Магний придает сплаву легкость - детали из магниевого сплава на 20 - 30% легче алюминиевых и на 50 - 75% легче чугунных и стальных. Сплавы этого элемента все чаще «приглашаются на работу» в автомобилестроение, текстильную промышленность, полиграфию.

У магниевых сплавов есть много друзей, которые повышают их жаростойкость и пластичность, снижают их окисляемость. Это, например, литий, бериллий, кальций, церий, кадмий, титан. Но есть, к сожалению, и враги - железо, кремний, никель; они ухудшают механические свойства сплавов, уменьшают сопротивляемость их коррозии.

Широкое применение магниевые сплавы находят в самолетостроении. Еще в 1935 году в СССР был построен самолет «Серго Орджоникидзе», почти на 80% состоящий из магниевых сплавов. Самолет успешно выдержал все испытания и длительное время эксплуатировался в тяжелых условиях.

Ракеты, ядерные реакторы, детали моторов, баки для бензина и масла, корпуса вагонов, автобусов, легковых машин, колеса, маслопомпы, отбойные молотки, пневмобуры, фото- и киноаппараты, бинокли - вот далеко не полный перечень приборов, узлов и деталей, где используют магниевые сплавы.

Немаловажную роль играет магний в металлургии. Его применяют как восстановитель в производстве ряда металлов (ванадия, хрома, титана, циркония). Магний, введенный в расплавленный чугун, модифицирует его, т. е. улучшает его структуру и повышает механические свойства. Отливки из модифицированного чугуна с успехом заменяют стальные поковки.

. Кроме того, магний помогает раскислять сталь и сплавы (уменьшает содержание в них кислорода, являющегося вредной примесью).

Как известно, обычные радиолампы начинают нормально работать лишь после того, как нагреваются до 800°С. Каждый раз, когда вы включаете радиоприемник или телевизор, приходится некоторое время ждать, прежде чем польются звуки музыки или замерцает голубой экран. Чтобы устранить этот недостаток радиоламп, польские ученые предложили покрывать катоды окисью магния: новые лампы приступают к работе тотчас же после включения.

Свойство магния (в виде порошка, проволоки или ленты) гореть белым ослепительным пламенем широко используют в военной технике - для изготовления осветительных и сигнальных ракет, трассирующих пуль и снарядов, зажигательных бомб. До недавнего времени с этим элементом были хорошо знакомы фотографы: «Спокойно! Снимаю!» - и яркая вспышка магниевого порошка озаряла лица желавших запечатлеть себя для потомства. Сейчас в этой роли магний уже не выступает - мощные электрические лампы вынудили его подать в отставку.

Но вряд ли это печалит магний: у него есть дела и поважней. Ведь он участвует в грандиозной работе аккумуляции солнечной энергии. Магний входит в состав хлорофилла - великого чародея, который поглощает солнечную энергию и с ее помощью превращает углекислый газ и воду в сложные органические вещества (сахар, крахмал и др.), необходимые для питания человека и животных. Процесс образования органических веществ, называемый фотосинтезом (от греческого слова «фотос» - свет), сопровождается выделением из листьев кислорода/ Без хлорофилла не было бы жизни, а без магния не было бы хлорофилла - ведь в его составе 2% этого элемента. А много ли это? Судите сами: общее количество магния только в хлорофилле растений составляет около 100 миллиардов тонн] Помимо растений, магний входит в состав практически всех живых организмов. Если вы весите 60 килограммов, то примерно 25 граммов из них - это магний!

Несколько лет назад ученые Миннесотского университета в США избрали объектом научного исследования яичную скорлупу. Им удалось установить, что скорлупа тем прочнее, чем больше она содержит магния. Значит, изменяя состав корма для несушек, можно повысить ее прочность. О том, сколь важен этот вывод для сельского хозяйства, можно судить хотя бы по таким цифрам: только в штате Миннесота ежегодные потери из-за боя яиц превышают миллион долларов. Уж тут никто не скажет, что эта работа ученых «яйца выеденного не стоит».

. Магний широко используют в медицине: мы уже упоминали об

«английской соли» - магниевой соли серной кислоты (сернокислая магнезия), которая служит надежным слабительным. Чистую окись магния (жженая магнезия) применяют при повышенной кислотности желудочного сока, изжоге, отравлении кислотами. Перекись магния - известнее дезинфицирующее средство при желудочных расстройствах/

Статистика утверждает, что у жителей районов с более теплым климатом спазмы кровеносных сосудов встречаются реже, чем у северян. Известно, что внутривенные и внутримышечные вливания растворов некоторых солей магния снимают спазмы и судороги. Накопить в организме необходимый запас этих солей помогают фрукты и овощи (особенно богаты магнием абрикосы, персики и цветная капуста). В Азии, например, где пищевой рацион богаче магнием, атеросклероз и другие сердечные заболевания встречаются реже, чем в Европе или США.

Опыты, проведенные венгерскими учеными на животных, подтвердили, что недостаток магния в организме повышает предрасположенность к инфарктам. Одним собакам давали пищу, богатую солями этого элемента, другим - бедную. В конце эксперимента животные, в рационе которых было мало магния, «заработали» инфаркт миокарда.

У нервных, легко возбудимых людей нарушения работы сердечных мышц наблюдаются значительно чаще, чем у спокойных. Это объясняется тем, что в момент раздражения магний, содержащийся в организме, «сгорает».

Французские биологи считают, что этот элемент поможет медикам и в борьбе с таким серьезным недугом XX века, как переутомление. Исследования показали, что[в крови уставших людей содержится меньше магния, чем у людей полных сил, а даже самые ничтожные отклонения «магниевой кривой» от нормы не проходят бесследно.

Недавно биологи Франции установили также любопытное влияние ряда элементов на пол потомства. Оказывается, i избыток калия в пище матери приводит к тому, что у нее рождаются преимущественно дети мужского пола. Если же ее пища насыщена кальцием и магнием, то в потомстве преобладает женский пол] Возможно, уже вскоре для будущих матерей врачи разработают специальные меню, гарантирующие рождение мальчика или девочки - «по заказу». Но прежде нужно будет уточнить, распространяется ли подмеченное влияние этих элементов на человека: ведь описанные наблюдения относятся к... коровам.

Область применения магниевых соединений не исчерпывается медициной. Так, окись магния используют в резиновой промышленности, в производстве цементов, огнеупорного кирпича. Недавно, например, одна из канадских фирм разработала технологию получения нового огнеупорного материала «ньюкона», стойкого к воздействию шлаков, обладающего высокой прочностью и малой пористостью; основным компонентом нового огнеупора служит окись магния высокой чистоты.. Перекись магния применяют для отбелки тканей/(«новозон»). Сернокислый магний используют в текстильной и бумажной промышленности как протраву при крашении, водный раствор хлорида магния - для приготовления магнезиального цемента, ксилолита и других синтетических материалов. Карбонат магния (углекислый магций) находит применение в производстве теплоизоляционных материалов.

И, наконец, еще одно обширное поле деятельности магния - органическая химия. В порошкообразном виде магний используют для обезвоживания таких важных органических веществ, как спирт и. анилин. Велико значение и магнийорганических соединений (в них атом магния непосредственно связан с атомом углерода). Эти вещества, в частности алкилмагнийгалогениды (реактив Гриньяра), в состав которых входят и галогены (хлор, бром или иод), широко применяют в синтетической химии. Насколько важна роль этих соединений, можно судить хотя бы по тому, что в 1912 году французский химик Виктор Гриньяр за создание алкилмагнийгалогенидов и разработку синтеза органических соединений был удостоен Нобелевской премии.

...Итак, деятельность магния в природе и народном хозяйстве весьма многогранна. Но, вероятно, рано еще говорить об этом элементе: «Все, что мог, он уже совершил». Совсем недавно, например, магниевые сплавы побывали на Луне, где они в виде некоторых деталей бурового автомата станции «Луна-24» участвовали в «добыче» лунного грунта. К грунтозаборному роботу предъявлялись жесткие требования. Во-первых, этот механизм должен быть легким: ведь при таком длительном путешествии для каждого лишнего килограмма веса дополнительно понадобилось бы большое количество горючего. Во-вторых, детали робота просто «обязаны» быть прочными: нет смысла посылать их в столь ответственную «командировку», если нет уверенности, что они не подведут в трудную минуту. А ведь рабочие минуты на Луне могли оказаться действительно чрезвычайно трудными.

Конструкторы бурового грунтозаборного автомата решили применить сверхлегкие и в то же время прочные титановые и магниевые сплавы. Прежде чем отправить их в полет, ученые устроили грунтозаборному устройству суровые испытания на Земле. Оно было проверено при бурении разнообразных, в том числе и весьма твердых горных пород, причем экзамен проходил сначала в обычных климатических условиях, а затем в большой барокамере - в глубоком вакууме при высоких и низких температурах, имитирующих условия Луны, где дневной «зной» (до + 110°С) сменяется ночной «прохладой» (до - 120°С). Испытания прошли успешно, а вскоре столь же успешно завершился и полет автоматической станции: лунный грунт был доставлен на Землю.

Be

B

C

N


Mg

Al

Si

P


Ca

Sc

Ti

V

«СЕРЕБРО» ИЗ ГЛИНЫ

Тиберий устраняет «опасность». - Эксперименты затягиваются. - Роскошный камзол монарха. - Сенсация Парижской выставки. - Банкет в императорском дворце. - Дерзновенный проект Наполеона III. - Обновка кирасиров. - «Везде алюминий и алюминий». - Менделеев получает подарок. - Жалоба жителей Ла-Гласьера. - Загадка китайской гробницы. - Прозорливость инженера. - Поиски «компаньонов». - Вильм не верит своим глазам. - «Этажерки» сходят со сцены. - Музейная ценность. - Экспонат меняет паспорт. - «Эхо-I» отражает радиосигналы. - «Алюминаут» погружается в пучину. - «Русская тройка». - Полвека спустя. - Чудесная ткань. - Одеяло в портсигаре. - На Марсе и Луне. - Алюминий из... мусора.


Древний историк Плиний Старший рассказывает об интересном событии, которое произошло почти два тысячелетия назад. Однажды к римскому императору Тиберию пришел незнакомец. В дар императору он преподнес изготовленную им чашу из блестящего, как серебро, но чрезвычайно легкого металла. Мастер поведал, что этот никому не известный металл он сумел получить из глинистой земли. Должно быть, чувство благодарности редко обременяло Тиберия, да и правителем он был недальновидным. Боясь, что новый металл с его прекрасными свойствами обесценит хранившиеся в казне золото и серебро, он отрубил изобретателю голову, а его мастерскую разрушил, чтобы никому не повадно было заниматься производством «опасного» металла.

Быль это или легенда - трудно сказать. Но так или иначе «опасность» миновала и, к сожалению, надолго. Лишь в XVI веке, т. е. спустя примерно полторы тысячи лет, в историю алюминия была вписана новая страница. Это сделал талантливый немецкий врач и естествоиспытатель Парацельс Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм.

Исследуя различные вещества и минералы, в том числе квасцы, Парацельс установил, что они «есть соль некоторой квасцовой земли», в состав которой входит окись неизвестного металла, впоследствии названная глиноземом.

Квасцы, заинтересовавшие Парацельса, были известны с давних времен. По свидетельству греческого историка Геродота, жившего в V веке до н. э., древние народы применяли при крашении тканей для закрепления их цвета минеральную породу, которую они называли «алюмен», т. е. «вяжущая». Этой породой и были квасцы.

Примерно к VIII - IX векам относятся первые упоминания об изготовлении квасцов в Древней Руси, где их также использовали для окраски тканей и приготовления сафьяновых кож. В средние века в Европе уже действовало несколько заводов для производства квасцов.

В 1754 году немецкий химик Маргграф сумел выделить «квасцовую землю», о которой 200 лет до этого писал Парацельс. Прошло еще несколько десятков лет, прежде чем англичанин Дэви попытался получить металл, скрывающийся в квасцах. В 1807 году ему удалось электролизом щелочей открыть натрий и калий, но разложить с помощью электрического тока глинозем он так и не сумел. Подобные же попытки предпринял спустя несколько лет швед Берцелиус, но и его работы не увенчались успехом. Несмотря на это, ученые все же решили дать «неподдающемуся» металлу имя: сначала Берцелиус назвал его алюмием, а затем Дэви изменил алюмий на алюминий.

Первым, кому удалось, подобно неизвестному мастеру Древнего Рима, получить металлический алюминий, был датский ученый Эрстед. В 1825 году в одном из химических журналов он опубликовал свою статью, в которой писал, что в результате проведенных им опытов образовался «кусок металла, с цветом и блеском, несколько похожим на олово». Однако журнал этот был не очень известен, и сообщение Эрстеда осталось почти незамеченным в научном мире. Да и сам ученый, поглощенный работами по электромагнетизму, не придавал своему открытию большого значения.

Спустя два года в Копенгаген к Эрстеду приехал молодой, но уже известный немецкий химик Вёлер. Эрстед сообщил ему, что не намерен продолжать опыты по получению алюминия. Вернувшись в Германию, Вёлер немедленно занялся этой проблемой, весьма заинтересовавшей его, и уже в конце 1827 года опубликовал свой метод получения нового металла. Правда, метод Вёлера позволял выделять алюминий лишь в виде зерен величиной не более булавочной головки, но ученый продолжал эксперименты до тех пор, пока не сумел, наконец, разработать способ получения алюминия в виде компактной массы. На это ему потребовалось ...18 лет.

К тому времени новый металл уже успел завоевать популярность и, поскольку получали его в мизерных количествах, цены на него превышали цены на золото, да и достать его было делом не простым.

Немудрено, что когда один из европейских монархов приобрел в личное пользование камзол с алюминиевыми пуговицами, он начал свысока посматривать на других правителей, которым такая роскошь была не по карману. Тем же не оставалось ничего другого, как только завидовать счастливому обладателю редчайших пуговиц и с тихоч, грустью дожидаться лучших времен.

К их великой радости ждать пришлось недолго: уже в 1855 году на Всемирной выставке в Париже было представлено «серебро из глины», которое произвело большую сенсацию. Это были пластины и слитки алюминия, полученные французским ученым и промышленником Сент-Клер Девилем.

Появлению этих экспонатов предшествовали следующие события. Императором Франции в то время был Наполеон III - «маленький племянник великого дяди», как называли его тогда. Большой любитель пустить пыль в глаза, он устроил однажды банкет, на котором члены монаршей семьи и наиболее почетные гости были удостоены чести есть алюминиевыми ложками и вилками. Гостям же попроще пришлось пользоваться обычными (для императорских банкетов, разумеется) золотыми и серебряными приборами. Конечно, было обидно до слез, и кусок не лез в горло, но что поделаешь, если даже император не мог тогда обеспечить каждого гостя алюминием по потребности.

Вскоре в голове Наполеона III созрел дерзновенный проект, который сулил славу и почет, но, главное, должен был заставить государей других стран позеленеть от зависти: император решил снабдить солдат своей армии доспехами из алюминия. Он предоставил Сент-Клер Девилю крупные средства, чтобы тот изыскал способ получения алюминия в больших количествах. Девиль, положив в основу своих экспериментов метод Вёлера, сумел разработать соответствующую технологию, но металл, полученный им, продолжал оставаться весьма дорогим.

Именно поэтому французским солдатам так и не довелось примерить обещанные доспехи, но о своей личной охране император позаботился: его кирасиры начали щеголять в новеньких алюминиевых кирасах.

К этому периоду и относится появление «серебра Девиля» в качестве экспоната на Всемирной выставке. Быть может, ее устроители и отнесли алюминий к металлам широкого потребления, но, увы, от этого он не стал доступнее. Правда, уже тогда передовые люди понимали, что пуговицы и кирасы - лишь незначительный эпизод в деятельности алюминия. Впервые увидев алюминиевые изделия, Н. Г. Чернышевский с восторгом сказал: «Этому металлу суждено великое будущее! Перед вами, друзья, металл социализма». В его романе «Что делать?», вышедшем в 1863 году, есть такие строки: «...Какая легкая архитектура этого внутреннего дома, какие маленькие простенки между окнами, - окна огромные, широкие, во всю вышину этажей... Но какие эти полы и потолки? Из чего эти двери и рамы окон? Что это такое? Серебро? Платина?... Ах, знаю теперь, Саша показывал мне такую дощечку, она была легка, как стекло, и теперь уже есть такие серьги, броши; да, Саша говорил, что рано или поздно алюминий заменит собой дерево, может быть и камень. Но как же все это богато. Везде алюминий и алюминий... Вот в этом зале половина пола открыта, тут и видно, что он из алюминия...».

Но в тот период, когда писались эти пророческие строки, алюминий по-прежнему оставался главным образом ювелирным металлом. Интересно, что даже в 1889 году, когда Д. И. Менделеев находился в Лондоне, ему в знак признания его выдающихся заслуг в развитии химии был преподнесен ценный подарок - весы, сделанные из золота и алюминия.

Сент-Клер Девиль развил бурную деятельность. В местечке Ла-Гласьер он построил первый в мире алюминиевый завод. Однако в процессе плавки завод выделял много вредных газов, которые загрязняли атмосферу Ла-Гласьера. Местные жители, дорожившие своим здоровьем, не пожелали жертвовать им ради технического прогресса и обратились с жалобой к правительству. Завод пришлось перенести сначала в предместье Парижа Нантер, а позднее на юг Франции.

К этому времени для многих ученых уже стало ясно, что, несмотря на все старания Девиля, его метод не имеет перспектив. Химики разных стран продолжали поиски. В 1865 году известный русский ученый Н. Н. Бекетов предложил интересный способ, который быстро нашел применение на алюминиевых заводах Франции (в Руане) и Германии (в Гмелингене, близ Бремена).

Важной вехой в истории алюминия стал 1886 год, когда независимо друг от друга американский студент Холл и французский инженер Эру разработали электролитический способ производства этого металла. Идея была не нова: еще в 1854 году немецкий ученый Бунзен высказал мысль о получении алюминия электролизом его солей. Но прошло более тридцати лет, прежде чем эта мысль получила практическое воплощение. Поскольку электролитический способ требовал большого количества энергии, первый в Европе завод для производства алюминия электролизом был построен в Нейгаузене (Швейцария) близ Рейнского водопада - дешевого источника тока.

И сегодня, спустя без малого сто лет, без электролиза немыслимо получение алюминия. Именно это обстоятельство и заставляет ученых ломать голову над весьма загадочным фактом. В Китае есть гробница известного полководца Чжоу-Чжу, умершего в начале III века. Сравнительно недавно некоторые элементы орнамента этой гробницы были подвергнуты спектральному анализу. Результат оказался настолько неожиданным, что анализ пришлось несколько раз повторить. И каждый раз беспристрастный спектр неопровержимо свидетельствовал о том, что сплав, из которого древние мастера выполнили орнамент, содержит 85% алюминия. Но каким же образом удалось получить в III веке этот металл? Ведь с электричеством человек тогда был знаком разве что по молниям, а они вряд ли «соглашались» принять участие в электролитическом процессе. Значит, остается предположить, что в те далекие времена существовал какой-то другой способ получения алюминия, к сожалению, затерявшийся в веках.

В конце 80-х годов прошлого столетия в «биографию» алюминия была вписана еще одна очень важная страница: работавший в России австрийский химик К. И. Байер создал и успешно применил в заводских условиях оригинальную технологию получения глинозема - основного промышленного сырья для производства алюминия. Способ Байера, быстро получивший признание во всем мире, сохранил свое большое значение до наших дней.

В эти годы производство алюминия резко возросло и, как следствие, значительно снизились цены на этот металл, еще не так давно считавшийся драгоценным. Если в 1854 году 1 килограмм алюминия стоил 1200 рублей, то уже к концу XIX века цена на него упала до 1 рубля. Разумеется, для ювелиров он уже не представлял никакого интереса, зато сразу приковал к себе внимание промышленного мира находившегося в преддверии больших событий: начинало бурно развиваться машиностроение, становилась на ноги автомобильная промышленность и, что особенно важно, вот-вот должна была сделать первые шаги авиация, где алюминию предстояло сыграть важнейшую роль.

В 1893 году в Москве вышла книга инженера Н. Жукова «Алюминий и его металлургия», в которой автор писал: «Алюминий призван занять выдающееся место в технике и заместить собой, если не все, то многие из обыденных металлов...» Для такого утверждения имелись основания: ведь уже тогда были известны замечательные свойства «серебра из глины». [Алюминий один из самых легких металлов: он в 3 с лишним раза легче меди и в 2,9 раза легче железа. По теплопроводности и электропроводности он уступает лишь серебру, золоту и меди. В обычных условиях этот металл обладает достаточной химической стойкостью. Высокая пластичность алюминия позволяет прокатывать его в фольгу толщиной до 3 микрон, вытягивать в тончайшую, как паутина, проволоку: при длине 1000 метров она весит всего 27 граммов и умещается в спичечной коробке. И лишь его прочностные характеристики оставляют желать лучшего] Это обстоятельство и побудило ученых задуматься над тем, как сделать алюминий прочнее, сохранив все его полезные качества.

Издавна было известно, что прочность многих сплавов зачастую гораздо выше, чем чистых металлов, входящих в их состав. Вот почему металлурги и занялись поисками тех «компаньонов», которые, вступив в союз с алюминием, помогли бы ему «окрепнуть». Вскоре пришел успех. Как не раз бывало в истории науки, едва ли не решающую роль при этом сыграли случайные обстоятельства. Впрочем, расскажем все по порядку.

Однажды (это было в начале XX века) немецкий химик Вильм приготовил сплав, в который, помимо алюминия, входили различные добавки: медь, магний, марганец. Прочность этого сплава была выше, чем у чистого алюминия, но Вильм чувствовал, что сплав можно еще более упрочнить, подвергнув его закалке. Ученый нагрел несколько образцов сплава примерно до 600°С, а затем опустил их в воду. Закалка заметно повысила прочность сплава, но, поскольку результаты испытаний различных образцов оказались неоднородными, Вильм усомнился в исправности прибора и точности измерений.

Несколько дней исследователь тщательно выверял прибор. Забытые им на время образцы лежали без дела на столе, и к тому моменту, когда прибор был вновь готов к работе, они оказались уже не только закаленными, но и запыленными. Вильм продолжил испытания и не поверил своим глазам: прибор показывал, что прочность образцов возросла чуть ли не вдвое.

Вновь и вновь повторял ученый свои опыты и каждый раз убеждался, что его сплав после закалки продолжает в течение 5 - 7 дней становиться все прочнее и прочнее. Так было открыто интереснейшее явление - естественное старение алюминиевых сплавов после закалки.

Сам Вильм не знал, что происходит с металлом в процессе старения, но, подобрав опытным путем оптимальный состав сплава и режим термической обработанной получил патент и вскоре продал его одной немецкой фирме, которая в 1911 году выпустила первую партию нового сплава, названного дюралюминием (Дюрен - город, где было начато промышленное производство сплава). Позже этот сплав стали называть дуралюмином.

В 1919 году появились первые самолеты из дуралюмина. С тех пор алюминий навсегда связал свою судьбу с авиацией. Он по праву заслужил репутацию «крылатого металла», превратив примитивные деревянные «этажерки» в гигантские воздушные лайнеры. Но в те годы его еще не хватало, и многие самолеты, главным образом легких типов, продолжали изготовлять из дерева.

В нашей стране производством алюминиевых сплавов занимался тогда лишь Кольчугинский завод по обработке цветных металлов, который выпускал в небольших количествах кольчугалюминий - сплав, по составу и свойствам сходный с дуралюмином. На повестку дня стал вопрос о создании мощной алюминиевой промышленности.

В начале 1929 года в Ленинграде на заводе «Красный Выборжец» были проведены опыты по получению алюминия. Руководил ими II. П. Федотьев - замечательный ученый, с именем которого связаны многие страницы истории «крылатого металла».

27 марта 1929 года удалось получить первые 8 килограммов металла. «Этот момент, - писал впоследствии П. П. Федотьев, - можно считать возникновением производства алюминия в СССР на волховской энергии и целиком из материалов собственного приготовления».

В ленинградской печати отмечалось тогда, что «первый слиток алюминия, представляющий музейную ценность, должен быть сохранен как памятник одного из крупнейших достижений советской техники». Образцы алюминия, полученного в дальнейшем на «Красном Выборжце», и изделия из него были преподнесены от трудящихся Ленинграда V Всесоюзному съезду Советов.

Успешное проведение этих опытов позволило приступить к сооружению Волховского и Днепровского алюминиевых заводов. В 1932 году вступил в строй первый из них, а спустя год - второй.

В эти же годы значительные природные запасы алюминиевых руд были обнаружены на Урале. Любопытна предыстория этого открытия. В 1931 году молодой геолог Н. А. Каржавин в музее одного из уральских рудников обратил внимание на экспонат, считавшийся железной рудой с низким содержанием железа. Геолога поразило сходство этого образца с бокситами - глинистой горной породой, богатой алюминием. Подвергнув минерал анализу, он убедился, что «бедная железная руда» является отличнейшим алюминиевым сырьем. Там, где был найден этот образец, начались геологические поиски, которые вскоре увенчались успехом.

На базе найденных месторождений был построен Уральский алюминиевый завод, а спустя несколько лет (уже в годы войны) - Богословский, который выдал свою первую продукцию в исторический День Победы - 9 мая 1945 года.

Сейчас в нашей стране уже многие предприятия выпускают «крылатый металл», но нужда в нем продолжает расти. Конечно, по-прежнему основной потребитель алюминия - авиация. Алюминий занимает первое место среди металлов, применяемых в самолето- и ракетостроении. От 2/3 до 3/4 сухого веса пассажирского самолета и от 1/20 до 1/2 сухого веса ракеты - вот его доля в летающих конструкциях.

Из алюминиевых сплавов была изготовлена оболочка первого советского искусственного спутника Земли. Оболочка корпусов американских ракет «Авангард» и «Титан», применявшихся для запуска на орбиту первых американских спутников, а позднее и космических кораблей, также была выполнена из сплавов алюминия. Из них делают различные детали космической аппаратуры - кронштейны, крепления, шасси, футляры и корпуса для многих инструментов и приборов.

В 1960 году в США запустили спутник «Эхо-1», предназначенный для отражения радиосигналов. Это был огромный, диаметром около 30 метров шар, представляющий собой пластическую пленку, покрытую тончайшим слоем алюминия. Несмотря на столь внушительные габариты, этот спутник весил всего 62 килограмма.

Фольга из чистейшего алюминия служила флуоресцирующим экраном, установленным на одном из спутников для исследования испускаемых Солнцем заряженных частиц. Когда американские космонавты Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин высадились на Луну, они расстелили на ее поверхности лист такой же фольги и в течение двух часов подвергали фольгу воздействию газов, излучаемых Солнцем. Покидая Луну, космонавты захватили с собой эту фольгу и образцы лунных пород, которые они упаковали в специальные алюминиевые коробки.

Алюминий принимает участие в овладении не только космическими высотами, но и морскими безднами. Несколько лет назад в США была создана океанографическая подводная лодка «Алюминаут», которая может погружаться на глубину 4600 метров. Новый сверхглубинный корабль построен не из стали, как обычно принято, а из алюминия.

Во Франции спущен на воду громадный океанский лайнер водоизмещением свыше 50 тысяч тонн, длиной 315 метров, способный принять на борт две тысячи пассажиров. Корпус, трубы, шлюпки и даже мебель этого колосса выполнены из алюминия.

Область применения алюминия постоянно расширяется. В послевоенные годы в США был составлен список изготовляемых из него изделий. В списке оказалось примерно две тысячи наименований!

Важный потребитель этого металла - электротехническая промышленность. Провода высоковольтных линий передач, обмотки моторов и трансформаторов, кабели, цоколи ламп, конденсаторы и многие другие изделия делают из алюминия.

Желанный гость он и на транспорте. Сейчас в нашей стране ведутся работы по созданию железнодорожного суперэкспресса. «Русская тройка» - так поэтично назван этот поезд - своими формами напоминает фюзеляж современного самолета. Да и помчится он со скоростью взлетающего «Ту». Конструкторы предложили изготовить кузов экспресса из алюминия. Опытный кузов уже прошел испытания: его сжимали с силой в 200 тонн, подвергали сильнейшей вибрационной тряске и другим «экзекуциям», но металл все выдержал. Недалек тот день, когда «Русская тройка» стремительно понесется по нашим необъятным просторам.

Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью. Этим он обязан тончайшей, толщиной 0,0001 миллиметра пленке, которая возникает на его поверхности и служит в дальнейшем броней, защищающей металл от кислорода. Не будь этой пленки-брони, алюминий вспыхивал бы даже на воздухе и сгорал ослепительным пламенем. Спасительный панцирь позволяет алюминиевым деталям служить десятки лет даже в такой вредной для «здоровья» металлов отрасли, как химическая промышленность.

Ученые установили, что алюминий обладает еще одним ценным свойством: он не разрушает витамины. Поэтому из него изготовляют аппаратуру для маслобойной, сахарной, кондитерской, пивоваренной промышленности. Прочные позиции завоевал этот металл и в строительстве. Еще в 1890 году в одном из американских городов алюминий был впервые применен при постройке жилого дома. Спустя полстолетия все алюминиевые детали находились в прекрасном состоянии. Первая алюминиевая крыша, поставленная в 1897 году, стоит без ремонта по сей день.

На территории Московского Кремля из алюминия и пластмасс сооружен величественный Дворец съездов. В 1958 году на Всемирной выставке в Брюсселе из стекла и алюминия был построен поражавший красотой павильон Советского Союза. Бельгийские газеты называли его «Дворцом социализма». Мосты, здания, гидротехнические объекты, ангары - везде находит применение чудесный легкий металл.

Металлурги широко используют алюминий для удаления из стали кислорода. В качестве основного компонента алюминиевая крупка входит в состав термитных смесей, применяемых при алюминотермических -процессах получения многих сплавов.

Алюминий можно встретить и в коллекциях филателистов: в 1955 году в Венгрии была выпущена необычная почтовая марка, отпечатанная на алюминиевой фольге толщиной 0,009 миллиметра. Позднее такие марки Появились и в других странах.

Уже создана алюминированная (покрытая тончайшим слоем алюминия) ткань, которая обладает замечательным свойством: она «умеет» и согревать, и охлаждать. Занавеси на окнах из этой ткани, если их повесить металлом наружу, пропустят световые лучи, но отразят тепловые - в жаркий летний день в комнате будет прохладно. Зимой же занавеси следует перевернуть: тогда они будут возвращать тепло в помещение. В плаще из такой ткани можно не бояться ни жары и ни холода. Чтобы спастись от палящих солнечных лучей, плащ нужно будет носить металлом наружу. Если же на улице похолодает - выверните его наизнанку, и металл возвратит тепло вашему телу. Чехословацкая промышленность начала выпускать очень удобные алюминированные одеяла, которые одинаково хороши и в теплых, и в прохладных помещениях. К тому же весят они всего 55 граммов и в свернутом виде легко умещаются в футляре размером не более обычного портсигара.

Можно не сомневаться, что геологи, туристы, рыбаки - словом, все те, кого опаляет солнце и овевают ветры, по достоинству оценят куртки и палатки из такой ткани. В жарких краях большим спросом будут пользоваться «алюминиевые» тюбетейки, панамы, халаты, зонтики. Металлизированная одежда сделает профессию сталевара менее горячей. Поможет она и пожарным в их тяжелой борьбе с огнем.

В последнее время ученые и инженеры большое внимание уделяют созданию совершенно новых материалов - пенометаллов. Уже разработана технология получения пеноалюминия - первенца в этом замечательном семействе. Новый материал поразительно легок: 1 кубический сантиметр некоторых видов пеноалюминия весит всего 0,19 грамма. Пробка, всегда служившая эталоном легкости, не в состоянии конкурировать с этим материалом: она на 25 - 30% тяжелее. Вслед за пеноалюминием будут созданы пенобериллий, пенотитан и многие другие удивительные материалы.

...Известный писатель-фантаст Герберт Уэллс в своем романе «Война миров», созданном на рубеже XIX и XX веков, описывает машину, с помощью которой марсиане производили алюминий: «От заката солнца до появления звезд эта ловкая машина изготовила не менее сотни полос алюминия непосредственно из глины».

Один из американских исследователей космоса в те годы, когда наше знакомство с Луной было лишь визуальным, предложил любопытную гипотезу. Ученый считал, что на каждом гектаре лунной поверхности можно встретить до 200 тонн чистого алюминия. Он высказывал соображение, что Луна является как бы гигантским природным заводом, в котором так называемый «солнечный ветер» (поток излучаемых Солнцем протонов) превращает руды железа, магния, алюминия в чистые металлы. Пока эта гипотеза не подтвердилась, тем не менее, как показал анализ образцов лунного грунта, доставленных американскими космонавтами и советскими автоматическими станциями, содержание в нем окиси алюминия довольно высокое - примерно 15%.

Стало быть, можно считать, что на Марсе и на Луне «алюминиевая проблема» решена. А как обстоит дело на Земле? Что ж, пожалуй, и здесь все благополучно. Хотя на нашей планете нет пока машин, подобных марсианским, и на поверхности Земли алюминий не валяется тоннами, все же землянам жаловаться грех: природа щедро позаботилась о том, чтобы люди не испытывали нужды в этом чудесном металле. По содержанию в земной коре алюминий уступает лишь кислороду и кремнию, значительно превосходя все металлы.

Природа богата, но человек должен быть бережливым хозяином ее даров. Существует немало проектов и уже действующих установок по извлечению ценных компонентов из отходов, поступающих на городские свалки. В установках, в частности, предусмотрено оригинальное электромагнитное устройство для «добычи» из мусора алюминия. Но ведь магнитное поле не действует на алюминий? Как же с его помощью удается извлечь этот металл? Оказывается, если возбудить в алюминиевом предмете переменный ток, перемещая его в соответствующем электрическом поле, то металл на какое-то время намагничивается. В этом состоянии он и попадает в «руки» магнитов.

Итак, алюминиевым сырьем мы обеспечены. Создать же оригинальные агрегаты, усовершенствовать способы получения «крылатого металла», найти ему новые области применения - это забота инженеров и ученых.

Be

B

C

N


Mg

Al

Si

P


Ca

Sc

Ti

V

СЫН ЗЕМЛИ

Ракета застывает в небе. - «Меняли ли Вы фамилию?» - В честь сыновей Геи. - Титаническая задача. - Ошибка за ошибкой. - Еще один шаг. - К Хантеру приходит успех. - Ложка дегтя. - На вторых ролях. - Ирония здесь неуместна. - Освобождение из плена. - «Черная птица». - Прогнозы специалистов. - Парадокс? - Нелепая точка зрения. - Коррозия не страшна. - Тысячу лет спустя. - В океанских пучинах. - Монумент в Женеве. - Порок излечим. - Вот так редкий! - Рудник в Море Спокойствия. - В объятиях кислорода. - Тяжелые испытания. - Тайны удается раскрыть.


18 августа 1964 года в предрассветный час на проспекте Мира в Москве -LO стартовала космическая ракета. Этому звездному кораблю не суждено было достичь Луны или Венеры, однако судьба, уготованная ему, не менее почетна: навеки застыв в московском небе, серебристый обелиск должен пронести через столетия память о первом пути, проложенном советским человеком в космическом пространстве.

Авторы проекта долго не могли выбрать облицовочный материал для этого величественного монумента. Сначала обелиск запроектировали в стекле, потом в пластмассе, затем в нержавеющей стали. Но все эти варианты были забракованы самими авторами. После долгих экспериментов решено было остановиться на отполированных до блеска титановых листах.

Почему же именно на титан была возложена столь почетная миссия - рассказать потомкам о подвиге наших современников?

Титан не случайно называют вечным материалом. Но прежде, чем говорить о свойствах, познакомимся с биографией этого металла.

Если бы титану пришлось заполнять анкету, то в графе «Меняли ли Вы фамилию?» он вынужден был бы указать, что до 1795 года назывался «менаккином». Именно так назвал в 1791 году английский химик и минералог Вильям Грегор новый элемент, который был открыт им в минерале менакканите. Но, видимо, это имя пришлось элементу не по вкусу и при первой же возможности (а она представилась в 1795 году, когда немецкий химик Мартин Клапрот вторично открыл элемент - на этот раз в минерале рутиле), он сменил его на красивое, ко многому обязывающее имя «титан». Это название заимствовано из древнегреческой мифологии: титанами именовались сыновья Геи - богини Земли.

Спустя два года выяснилось, что Грегор и Клапрот открыли один и тот же элемент, за которым с тех пор и утвердилось гордое имя - титан.

Открыть элемент - это еще не значит выделить его в чистом виде. И Грегору, и Клапроту удалось получить только химическое соединение титана с кислородом (двуокись титана) - белый кристаллический порошок. Выделение титана из его соединений оказалось поистине титанической задачей. Решить ее пытались многие известные химики прошлого века, но всех их ждала неудача.

Одно время казалось, что поиски английского ученого Волластона увенчались успехом. Исследуя в 1823 году кристаллы, обнаруженные в металлургических шлаках завода «Мертир-Тидвиль», он пришел к заключению, что кристаллическое вещество - не что иное, как чистый титан. Спустя 33 года немецкий химик Вёлер установил, что эти кристаллы представляют собой соединение титана с азотом и углеродом, а отнюдь не свободный титан, как ошибочно считал Волластон.

Много лет полагали, что впервые металлический титан был получен в 1825 году знаменитым шведским ученым Берцелиусом при восстановлении фтортитаната калия металлическим натрием. Однако сегодня, сравнивая свойства титана и продукта, полученного Берцелиусом, можно утверждать, что президент шведской Академии наук ошибался, ибо чистый титан быстро растворяется в плавиковой кислоте (в отличие от многих других кислот), а «титан» Берцелиуса успешно сопротивлялся ее действию.

Лишь в 1875 году русский ученый Д. К. Кириллов сумел получить металлический титан.

Результаты этих работ Д. К. Кириллов опубликовал в брошюре «Исследования над титаном».

Но в условиях царской России этот замечательный труд никого не заинтересовал и поэтому остался незамеченным.

В 1887 году довольно чистый продукт - около 95% титана - получили соотечественники Берцелиуса Нильсон и Петерсон, восстанавливавшие четыреххлористый титан металлическим натрием в стальной герметичной бомбе.

Следующий шаг на пути к чистому титану сделал в 1895 году французский химик Анри Муассан, который восстанавливал двуокись титана углеродом в дуговой печи и затем подвергал полученный металл двукратной рафинировке. Его титан содержал всего 2% примесей.

Наконец, в 1910 году американский химик Хантер, усовершенствовав способ Нильсона и Петерсона, сумел получить несколько граммов сравнительно чистого титана. Это событие вызвало широкие отклики в различных странах. Именно поэтому многие до сих пор ошибочно приписывают Хантеру, а не Кириллову приоритет выделения титана в чистом виде.

Итак, чистый титан был получен. Но чистым он мог считаться с большой натяжкой, так как все же содержал несколько десятых долей процента примесей. Всего несколько десятых... Но «ложка дегтя портит бочку меда». Примеси делали титан хрупким, непрочным, не поддающимся механической обработке. О нем пошла дурная слава как о бесполезном металле, не пригодном ни для каких целей.

Разумеется, с такой характеристикой титан не мог и мечтать об ответственной работе. Приходилось довольствоваться второстепенными ролями.

Еще в 1908 году Розе и Бартран в США, а Фаруп в Норвегии предложили изготовлять белила не из соединений свинца, как делалось прежде, а из двуокиси титана. По своим качествам титановые белила значительно превосходили свинцовые. К тому же титановые белила не ядовиты (бич свинцовых белил), поскольку двуокись титана безвредна для человеческого организма. Медицине известен случай, когда некий гражданин проглотил за один раз почти пол килограмма двуокиси титана, и это не привело к печальным последствиям.

Со временем двуокись титана стали применять при окрашивании кож, тканей, в производстве стекла, фарфора, эмали, для изготовления искусственных бриллиантов.

Нашлась работа и для другого титанового соединения - четыреххлористого титана, впервые полученного французским химиком Дюма еще в 1826 году. Способность хлорида титана интенсивно образовывать маскирующие дымовые завесы широко использоралась в период первой мировой войны. В мирные же годы это соединение служит для окуривания растений во время весенних заморозков.

Но титан, как мы увидим далее, вправе был претендовать на более серьезную и интересную работу.

И вот, наконец, в 1925 году голландские ученые ван Аркель и де Бур разложением четыреххлористого титана на раскаленной вольфрамовой проволоке получили титан очень высокой чистоты. Вот тогда-то оказалось, что утверждение Хантера о хрупкости титана не выдерживает никакой критики, поскольку металл, полученный ван Аркелем и де Буром, обладал очень высокой пластичностью: его можно было ковать на холоде, как железо, прокатывать в листы, ленту, проволоку и даже тончайшую фольгу.

Теперь гордое имя, которое носил элемент, никому уже не казалось, как прежде, ироническим - перед ним открылась широкая дорога в мир техники.

Словно в благодарность за освобождение из плена примесей титан начал изумлять ученых своими чудесными свойствами. Выяснилось, например, что титан, который почти вдвое легче железа, оказался прочнее многих сталей.

По удельной прочности титан не имеет соперников среди промышленных металлов. Даже такой металл, как алюминий, уступил ряд позиций титану, который всего в полтора раза тяжелее алюминия, но зато в шесть раз прочнее. И что особенно важно, титан сохраняет свою прочность при высоких температурах (до 500°С, а при добавке легирующих элементов - до 650°С), в то время как прочность большинства алюминиевых сплавов резко падает уже при 300°С.

Титан - очень твердый металл: он в 12 раз тверже алюминия, в 4 раза - железа и меди. Чем выше предел текучести металла, тем лучше детали из него сопротивляются эксплуатационным нагрузкам, тем дольше они сохраняют свои формы и размеры. Предел текучести титана в 18 раз выше, чем у алюминия, и в 2,5 раза - чем у железа.

Неудивительно, что когда перед авиаконструкторами встал вопрос, какому металлу доверить преодоление звукового барьера, выбор пал на титан. В зарубежной печати появилось сообщение о создании в США сверхзвукового реактивного самолета «Черная птица», который способен развивать скорость более 3200 километров в час. Корпус новой машины изготовлен из титана. Из этого металла сделаны ответственные наружные части и первого в мире сверхзвукового пассажирского самолета ТУ-144: мотогондолы, элероны, рули поворота.

Из титана все чаще изготовляют и многие другие авиационные узлы и детали - от двигателя до болтов и гаек. Кстати, о болтах. По мнению американских специалистов, только в результате замены стальных болтов двигателя титановыми в одном из типов истребителя вес двигателя снижается чуть ли не на сто килограммов. Так как каждый из этих сбереженных килограммов уменьшает вес самолета на 10 килограммов (благодаря облегчению фюзеляжа), общая экономия в весе достигнет тонны. Можно представить себе, что значит снизить вес самолета на целую тонну, если уменьшение веса самолета гражданской авиации всего на 1 килограмм позволяет сэкономить до 400 рублей в год. По прогнозам специалистов, в ближайшие годы доля конструкций из титана и его сплавов в самолетах, скорость которых в 2 - 3 раза выше скорости звука, возрастет до 60 - 90%.

Не обойдется без него и космическая техника. Отличные эксплуатационные качества присущи, в частности, титановым бакам для хранения жидкого кислорода и водорода: при сверхнизких температурах титан не разрушается, как большинство металлов, а наоборот, становится еще прочнее.

По-видимому, титан будет основным конструкционным материалом объектов, монтируемых непосредственно в космосе. Как показали эксперименты, проведенные в 1969 году советскими космонавтами Георгием Шониным и Валерием Кубасовым, этот металл в условиях космического вакуума легко поддается сварке и резке.

К титану с почтением относятся конструкторы не только небесного оборудования. Одна иностранная фирма, например, изготовляет из него велосипедные рамы: такая рама весит чуть больше килограмма, а вес всего велосипеда при этом - менее 7 килограммов!

Титан привлек к себе внимание и химиков. На одном из заводов был проведен следующий эксперимент. Из чугуна, нержавеющей стали и титана изготовили три насоса для перекачки агрессивных жидкостей. Первый был «съеден» через трое суток, второй продержался 10 дней, а третий (титановый) и через полгода непрерывной работы оставался цел и невредим.

Несмотря на то, что титан еще очень и очень дорог, замена им более дешевых материалов во многих случаях оказывается экономически выгодной. Так, корпус реактора одного из химических аппаратов, изготовленный из нержавеющей стали, стоит 150 рублей, а из титанового сплава - 600 рублей. Но при этом стальной реактор служит лишь 6 месяцев, а титановый - 10 лет.

Прибавьте еще затраты на замену стальных реакторов, вынужденные простои оборудования и станет совершенно очевидно, что дорогой титан, как ни парадоксально это звучит, дешевле, чем дешевая сталь.

На выставке по применению титана в промышленности, организованной несколько лет назад в Лондоне, демонстрировался широкий ассортимент оборудования химических заводов, изготовленного из титана. Титановые сопла, проработав более двух месяцев в атмосфере горячих газов, содержащих двуокись серы, могли как ни в чем не бывало продолжать трудиться дальше; сопла из нержавеющей стали разрушались после нескольких часов работы.

Успешно используют титан для изготовления деталей, работающих в атмосфере паров хлора, серной или азотной кислоты и других химических «агрессоров». Некоторые предприятия обзавелись даже громадными, высотой 120 метров, вентиляционными трубами из этого металла. Конечно, такая труба дороговата, но зато она простоит без ремонта добрую сотню лет - все затраты окупятся с лихвой.

Широкое применение получил титан при производстве твердых сплавов для режущих инструментов. Тончайшее покрытие из карбида титана значительно повышает режущие свойства инструмента, улучшает качество поверхности обработанных изделий.

Доброй славой пользуются превосходные хирургические инструменты из сплавов титана. Советский врач Юрий Сенкевич - участник интернациональной экспедиции под руководством известного норвежского путешественника Тура Хейердала взял с собой в дальнее плавание на папирусном судне «Ра» титановые хирургические инструменты.

Не так давно ученые создали удивительный сплав никеля с титаном - «нитинол», который обладает загадочным свойством «помнить» свое прошлое, а точнее говоря, принимать после деформации и соответствующей обработки свою прежнюю форму (об этом подробнее рассказано в очерке «Медный дьявол», посвященном никелю).

Еще в начале нашего века среди металлургов господствовало мнение, что титан - одна из самых вредных примесей железа. Понадобилось много лет, чтобы доказать нелепость подобной точки зрения. Сегодня металлургия - один из основных потребителей титана. Можно насчитать сотни марок сталей и сплавов, в состав которых в том или ином количестве входит этот элемент. В нержавеющие стали его вводят для предотвращения межкристаллитной коррозии. В жаростойких высокохромистых сплавах он уменьшает размер зерна, делая структуру металла однородной и мелкокристаллической. В других жаростойких сплавах титан служит упрочняющим элементом.

Высокое сродство титана к кислороду (к этому мы еще вернемся) позволяет использовать его для раскисления стали, т. е. для удаления из нее кислорода: по раскислительной способности титан примерно в 10 раз превосходит кремний - один из основных раскислителёй. Такова же роль титана и по отношению к азоту. Очистка стали от газов повышает ее механические свойства, улучшает коррозионную стойкость.

Одно из замечательных свойств титана - его необычная стойкость против коррозии - этого злейшего врага металлов. На пластинке из титана за 10 лет пребывания в морской воде не появилось и следа ржавчины (за такой срок от железной пластинки остались бы лишь воспоминания). Да что там какой-то десяток лет: расчеты показывают, что если бы этот эксперимент начался тысячу лет назад, например, когда проходило крещение Руси, то к нашему времени коррозия смогла бы проникнуть в глубь титана всего на 0,02 миллиметра. Не мудрено поэтому, что судостроители, гидростроители, конструкторы глубоководных аппаратов проявляют к титану не меньшую симпатию, чем авиаконструкторы и химики. Американская фирма «Дженерал электрик» создает проект обитаемых станций, которые смогут размещаться на глубинах до 3700 метров. Титановым сплавам в этом проекте отведена важная роль.

Высокая коррозионная стойкость титана - вот объяснение, почему создатели обелиска, увековечившего покорение человеком космического пространства, выбрали именно этот металл в качестве облицовочного материала. Сравнительно недавно титан оказался нужным еще для одного монументального сооружения. На конкурсе проектов памятников в честь 100-летнего юбилея организации Международного союза электросвязи, организованном ЮНЕСКО, первый приз (из 213 представленных проектов) получила работа советских архитекторов. Монумент, который предполагалось установить на площади Наций в Женеве, должен был представлять собой две бетонные раковины высотой 10,5 метра, облицованные пластинами полированного титана. Человек, проходящий между этими раковинами по специальной дорожке, услышит свой голос, шаги, шум города, увидит свое изображение в центре кругов, уходящих в бесконечность.

Важная характеристика титана - его немагнитность, что для многих отраслей техники представляет существенный интерес. Титан обладает большим электросопротивлением: если электропроводность серебра принять за 100, то электропроводность меди равна 94, алюминия 55, железа и ртути 2, а титана - всего 0,3. Это свойство металла широко используют в электротехнике.

Итак, титан является счастливым обладателем многих ценных свойств. Почему же до сих пор его применяют в промышленности не столь широко, как, например, сталь или алюминий?

Высокая цена - вот что в какой-то мере тормозило потребление титана. Собственно говоря, этот «порок» не врожденный, а обусловлен лишь чрезвычайной трудностью извлечения титана из руд. Если принять относительную стоимость титана в концентрате за 1, то после длинного и сложного технологического пути, который преодолевает титан в процессе превращения в готовую продукцию - тонкий лист, стоимость его возрастает в 500 - 600 раз. Но это - беда поправимая: производство нового металла непрерывно совершенствуется, и не за горами то время, когда он будет так же дешев, как алюминий, который еще в конце прошлого века конкурировал с драгоценными металлами. Недалек тот день, когда на прилавках магазинов можно будет встретить столовые и кухонные приборы из титана и его сплавов, - титан «шагает в массы».

До самого последнего времени титан совершенно необоснованно относили (а порой и сейчас относят) к редким металлам. В действительности же лишь очень немногие элементы распространены в природе больше, чем титан. Количество титана в земной коре в несколько раз превышает запасы таких металлов, как медь, цинк, свинец, золото, серебро, платина, хром, вольфрам, ртуть, молибден, висмут, сурьма, никель, олово, вместе взятых. Вот так редкий!

Впрочем, в известном смысле термин «редкий» имеет некоторое отношение к титану: ведь редкая горная порода не содержит этот элемент (из 800 исследованных горных пород титан был найден в 784!).

Известно около 70 минералов титана, в которых он находится в виде двуокиси или солей титановой кислоты. Наибольшее практическое значение имеют ильменит (который раньше назывался менакканитом), рутил, перовскит и сфен. «Компания» титановых минералов постоянно расширяется. Так, совсем недавно в Ловозерских тундрах (на Кольском полуострове) геологи нашли неизвестный ранее камень (точнее, песчинку - ведь вес находки составлял лишь десятую долю грамма), который был назван натиситом, поскольку его основными компонентами оказались натрий, титан и кремний (силиций). Богатые месторождения титановых руд имеются в СССР (Урал, Сибирь, Украина, Алтай, Хибины), США, Индии, Норвегии, Канаде, Австралии и других странах. Всего на земном шаре известно более 150 значительных рудных и рассыпных месторождений титана.

Еще до полетов американских космических кораблей «Аполлон» и советских автоматических станций «Луна», доставивших на Землю образцы лунных пород, некоторые ученые высказывали предположение, что лунный грунт содержит довольно большие количества окиси титана. Теперь вчерашняя гипотеза стала уже экспериментально подтвержденным фактом. Кто знает, может быть, в недалеком будущем газеты сообщат, что где-нибудь в районе Моря Спокойствия или Океана Бурь начал действовать первый на Луне титановый рудник.

Интересные данные доставили на Землю советские космонавты Петр Климук и Валентин Лебедев - экипаж космического корабля «Союз-13». Им удалось получить ультрафиолетовую спектрограмму одной из планетарных туманностей, к которым астрономы всегда проявляли повышенный интерес. Типичная туманность представляет собой газовое образование с горячей звездой в центре. Поскольку эти небесные объекты находятся на колоссальном расстоянии от нашей планеты, информация о них крайне скудна. За все годы изучения планетарных туманностей в них было обнаружено лишь 17 химических элементов, причем за последние четверть века никаких новостей в этом смысле из «дальних краев» не поступало. И вот приборы, находящиеся на борту «Союза-13», неопровержимо установили наличие в планетарной туманности еще двух элементов - алюминия и титана.

Итак, ни наша планета, ни ее ближайшая спутница, ни другие небесные тела не вправе сетовать на отсутствие титана. Но ведь нужно еще извлечь металл из руды и довести его до такого состояния, в котором он может быть использован в современной технике. А задача эта очень нелегкая.

Дело в том, что союз титана с кислородом (а именно в виде такого соединения элемент обычно и встречается в природе) является одним из самых прочных в химии.

Ни электрический ток, ни высокие температуры не в силах вырвать титан из объятий кислорода. Это заставило ученых искать окольные пути получения титана в свободном виде. В 1940 году американский ученый Кролль сумел разработать так называемый магниетермический способ промышленного производства титана. Сущность его заключается в следующем. Сначала двуокись титана с помощью хлора и углерода переводят в четыреххлористый титан. Справиться же с хлором, который теперь занимает место кислорода, уже значительно легче; эту задачу вполне успешно решает, например, такой элемент, как магний. В результате реакции четыреххлористого титана с магнием образуется губчатая масса, состоящая из титана, магния и хлористого магния. Для получения чистого компактного титана эту массу переплавляют в вакууме или в атмосфере инертного газа (чтобы в металл не попали азот и кислород воздуха).

В промышленности находит применение также натриетермический метод получения металлического титана, который в принципе мало отличается от магниетермического. Чтобы получить особо чистый титан, в настоящее время используют иодидный метод, предложенный уже известными нам ван Аркелем и де Буром.

Полученный из хлорида технически чистый титан превращают в иодид, который затем возгоняют в вакууме. На своем пути пары иодида встречают раскаленную (до 1400°С) титановую проволоку. Иодид при этом разлагается, и на проволоке оседает слой чистого титана. Вследствие дороговизны зтот метод еще не имеет промышленного применения. Такой титан используют в основном для лабораторных исследований.

Как вы уже убедились, свойства титана во многом зависят от степени его чистоты, поэтому разработка способов массового производства особо чистого титана является одной из важнейших проблем промышленности. Ведь из поистине огромных природных запасов титанового сырья в металл превращаются пока лишь тысячные доли процента. Несмотря на стремительный рост мощностей по производству титана, потребности в зтом замечательном металле явно превышают масштабы его добычи. Не случайно долгое время американское правительство запрещало фирмам, производящим титановый прокат, продавать его невоенным предприятиям.

Сделать титан более дешевым - зту задачу решают сегодня специализированные научно-исследовательские институты, число которых непрерывно растет. Несколько лет назад новый институт легких металлов был создан в Кливленде (США). Любопытно, что на церемонии открытия традиционная ленточка, натянутая перед входом в институт, была изготовлена из... титана. Чтобы ее перерезать, мзр города вместо ножниц вынужден был воспользоваться газовой горелкой и защитными очками.

В наши дни к титану приковано внимание тысяч ученых. В многочисленных лабораториях образцы этого металла ежедневно подвергаются жестоким «пыткам»: его рвут на части, гнут, «варят» в кислотах и щелочах, раскаляют, охлаждают до сверхнизких температур, воздействуют на него чудовищными нагрузками, током высокой частоты, ультразвуком.

И титан раскрывает человеку свои тайны...

Sc

Ti

V

Cr


Ga

Ge

As

Se


Y

Zr

Nb

Mo

« ВИТАМИН

Находка на месте катастрофы. - Идея воплощается в жизнь. - Богиня не отвечает на стук. - Удача Нильса Сёвстрема. - Ошибку дель Рио повторяет Вёлер. - Второе рождение ванадия. - «Я был настоящим ослом...» - Успешные опыты Генри Роско. - 50 тысяч рублей за 1 килограмм! - Руда с Венеры. - Секрет неутомимости стали. - Пушка поднимается в воздух. - Атака и оборона. - «Дипломаты» хитрят. - Чернильная радуга. - Свиньи довольны. - Морские коллекционеры. - Плантации на дне моря. - Дела давно минувших дней.


Если бы не было ванадия - не было бы автомобиля». Эти слова принадлежат автомобильному королю Генри Форду. В 1905 гбду Форд присутствовал на крупных автомобильных гонках. Как часто случается на подобных состязаниях, не обошлось без катастрофы. Спустя некоторое время Форд подошел к месту, где разыгралась трагедия, и подобрал там обломок детали одной из двух столкнувшихся машин - французской. Это была часть стержня клапана. Казалось бы, деталь как деталь, но искушенного в этих вопросах Форда поразила ее легкость и в то же время высокая твердость. Из лаборатории, куда был отправлен обломок для химического анализа, сообщили, что необычная сталь содержит ванадий.

Идея широко использовать такую сталь в производстве автомобилей всецело овладела Фордом. Еще бы: ведь если ее удастся воплотить в жизнь, автомобиль станет значительно легче; это позволит сэкономить много металла и машины можно будет продавать по более низкой цене. Значит, резко увеличится число покупателей, а следовательно, возрастут и его собственные прибыли. И Форд принялся за осуществление своей идеи. Немало трудностей пришлось ему преодолеть, прежде чем цель была достигнута. Когда через несколько лет после гонок, неожиданно сыгравших в истории автомобилестроения немаловажную роль, французский департамент торговли и промышленности провел испытания отдельных деталей новой фордовской машины, выяснилось, что американская сталь по всем показателям намного превосходит французскую.

Что же представляет собой ванадий, совершивший поистине революцию в автомобильной промышленности?

Вот как описывает историю открытия ванадия известный шведский химик Берцелиус:

«В давние-давние времена на далеком севере жила Ванадис, прекрасная и любимая всеми богиня. Однажды кто-то постучал в ее дверь. Богиня удобно сидела в кресле и подумала: «Пусть он постучит еще раз». Но стук прекратился, и кто-то отошел от дверей. Богиня заинтересовалась: кто же этот скромный и неуверенный посетитель? Она открыла окно и посмотрела на улицу. Это был некто Вёлер, который поспешно уходил от ее дворца.

Через несколько дней вновь услышала она, что кто-то стучится к ней, но на этот раз стук настойчиво продолжался до тех пор, пока она не встала и не открыла дверь. Перед ней стоял молодой красавец Нильс Сёвстрем. Очень скоро они полюбили друг друга, и у них появился сын, получивший имя Ванадий. Это и есть имя того нового металла, который был открыт в 1831 году шведским физиком и химиком Нильсом Сёвстремом».

В этом рассказе имеется неточность. Первым, кто «постучал» в комнату богини Ванадис, был не немецкий химик Фридрих Вёлер, а замечательный мексиканский химик и минералог Андрес Мануэль дель Рио. Еще задолго до Вёлера, в 1801 году, изучая бурые свинцовые руды Мексики, дель Рио обнаружил, что в них присутствует неизвестный в то время металл.

Соединения нового металла были окрашены в самые разнообразные цвета, поэтому ученый назвал открытый им элемент «панхромом», т. е. «всецветным», а позднее заменил это название на «эритроний», что означает «красный».

Однако научно подтвердить свое открытие дель Рио не смог. Более того, в 1802 году он пришел к выводу, что новый элемент - это открытый незадолго до того хром. Ту же ошибку спустя несколько лет повторил Вёлер, который так робко «стучался в дверь богини Ванадис».

Лишь спустя почти тридцать лет состоялось второе рождение ванадия. На этот раз у колыбели новорожденного стоял молодой шведский ученый Нильс Сёвстрем. В то время в Швеции начала развиваться металлургия. В разных частях страны появлялись заводы. И вот что было замечено: металл, выплавленный из железных руд одних месторождений, был хрупким, в то время, как из других руд получался весьма пластичный металл. Чем объяснить такое различие? Сёвстрем решил найти ответ на этот вопрос.

Исследуя химический состав руд, из которых был выплавлен металл высокого качества, ученый после долгих опытов сумел доказать, что в этих рудах содержится новый элемент, причем именно тот, который в свое время был обнаружен дель Рио и ошибочно принят им за хром. Новый металл был назван ванадием.

Ни дель Рио, ни Вёлеру не суждено было стать «крестными отцами» нового элемента, хотя они были близки к этому. После успеха Сёвстрема Вёлер писал своему другу: «Я был настоящим ослом, что проглядел новый элемент в бурой свинцовой руде, и прав был Берцелиус, когда он не без иронии смеялся над тем, как неудачно и слабо, без упорства стучался я в дом богини Ванадис».

В России ванадий впервые был найден в 1834 году в свинцовой руде Березовского рудника на Урале, а в 1839 году - в пермских песчаниках.

Уже в то время русский инженер Шубин высказал мысль о благотворном влиянии ванадия на свойства железных и медных сплавов. «Медистый чугун, черная медь, гаркупфер и штыковая медь, - писал он в одной из статей, - составляют металлические сплавы с ванадом и, вероятно, его присутствие придает им большую твердость».

На протяжении многих лет никому не удавалось выделить ванадий в чистом виде. Только в 1869 году английский химик Генри Роско после напряженных поисков сумел получить чистый металлический ванадий. Впрочем, чистым он мог считаться лишь по тем временам, так как содержал более 4% примесей. А между тем даже небольшие примеси резко меняют свойства этого элемента. Чистый ванадий - серебристо-серый металл, обладающий высокой пластичностью, - его можно ковать. Самые незначительные количества примесей, особенно азота, кислорода, водорода, делают металл хрупким и твердым, неохотно поддающимся обработке. Получить чистый ванадий долгое время представлялось очень сложным из-за его необычайной активности при высоких температурах: не удавалось подобрать такой материал для тигля, который бы не растворялся ванадием и не загрязнял его при плавке. Тогда ученые пошли по другому пути. Совсем недавно был разработан электролитический метод рафинирования ванадия до чистоты 99,99%. Что и говорить, 4 и 0,01% - разница существенная. \

Долгое время ванадий не находил широкого промышленного применения. Так, в 1907 году мировое производство ванадия составило всего ... 3 тонны. Да и цена на ванадий вначале была баснословная: 50 тысяч рублей золотом за 1 килограмм!

И мизерное производство ванадия, и безумная цена его объяснились просто. Несмотря на то что земная кора содержит немало ванадия - примерно 0,2% (т. е. в 15 раз больше, чем свинца, и в 2000 раз больше, чем серебра), скопления его встречаются на земле крайне редко (именно поэтому ванадий и относят к редким металлам). Руда, содержащая 1 % ванадия, считается чрезвычайно богатой; промышленной переработке подвергают даже те руды, которые содержат всего 0,1% этого ценного и дефицитного элемента.

Интересно, что в падающих на землю метеоритах содержание ванадия в 2 - 3 раза больше, чем в земной коре. Судя по тому, что в спектре Солнца имеется немало линий, присущих атомам ванадия, солнечная материя также богаче этим элементом, чем наша планета.

Возможно, когда-нибудь прибытие на металлургический завод партии богатой ванадиевой руды, например, с Марса или Венеры будет расцениваться как обычная транспортная операция, но пока землянам приходится рассчитывать лишь на свои собственные ресурсы.

Трудность извлечения ванадия из руд и была причиной того, что этот чудесный металл несколько десятков лет не мог найти себе применения. Однако бурное развитие техники вскоре широко распахнуло перед ванадием дверь в промышленный мир. Замечательная способность этого элемента придавать стали ценнейшие свойства определила его судьбу, его «амплуа» - ванадий начинает играть роль «витамина» для стали.

Незначительная добавка ванадия (доли процента) делает сталь мелкозернистой, придает ей большую упругость, большую прочность. Такая сталь легче переносит удар и изгиб, упорнее сопротивляется истиранию, лучше противостоит разрыву. А ведь именно эти качества «позарез» нужны автомобильным деталям! Вот почему такие ответственные узлы и детали автомобиля, как мотор, клапанные пружины, рессоры, оси, валы, шестерни изготовляют из неутомимой ванадиевой стали. Вот почему так высоко оценил роль ванадия Генри Форд. И не случайно академик А. Е. Ферсман сказал об этом элементе: «... сказочны те силы, которые он придает железу и стали, вооружая их твердостью и прочностью, вязкостью и гибкостью, неразрушимостью, необходимой для оси автомобиля».

Во время первой мировой войны настоящую сенсацию вызвал созданный французскими инженерами самолет, который был вооружен не пулеметом, как обычно, а пушкой, наводившей страх на немецких летчиков. Но каким же образом удалось поставить пушку на самолет? Ведь грузоподъемность тогдашних «этажерок» была очень мала. Оказалось, что пушке помог забраться в самолет... ванадий. Французские авиационные пушки были изготовлены из ванадиевой стали. При относительно небольшом весе они обладали прекрасными прочностными характеристиками, позволяющими вести сокрушительный огонь по немецким самолетам.

Вслед за этим ванадиевую сталь начали использовать для изготовления солдатских шлемов. Сравнительно легкий шлем из тонкой, но прочной стали надежно предохранял своего владельца от пуль, от осколков гранат. Броня требовалась и для защиты артиллерийской прислуги хотя бы от снайперской пулевой стрельбы. Для этой цели в Шеффилде изготовили броневую сталь, содержащую довольно много кремния и никеля. Увы, при испытаниях, пули легко прошивали плиты из этого металла. Тогда решено было испробовать сталь, содержащую всего 0,2% ванадия.

Успех превзошел все ожидания: сталь выдержала сложнейший экзамен на прочность в 99 случаях из 100!

Так ванадий стал служить не только атаке, но и обороне. Американские, французские, английские фирмы охотно применяли ванадиевую сталь для самых различных целей. Зато совершенно непонятную на первый взгляд позицию заняли немецкие металлурги, которые всегда считались большими специалистами в этих вопросах: они весьма скептически отнеслись к ванадию как легирующему элементу и практически отказались от использования ванадиевой стали. Один из германских заводов дал даже категорическое заключение, что заниматься ее выплавкой не имеет никакого смысла. Это казалось парадоксальным.

Вскоре, однако, все прояснилось: поскольку немцы не располагали собственными ванадиевыми рудами, они не были заинтересованы в том, чтобы цена ванадия на мировом рынке росла вместе со спросом на него; вот почему они всячески пытались затормозить внедрение ванадиевой стали. Сами же они вели интенсивные поиски элементов, способных оказывать такое же действие на сталь, как ванадий. Но вскоре они убедились, что без ванадия не обойтись. Так провалились попытки металлургических «дипломатов» опорочить ванадиевую сталь, а производство ее продолжало расти из года в год.

Авиация, железнодорожный транспорт, электротехника, радиотехника, оборонная промышленность - трудно перечислить все области современной индустрии, где сегодня применяют сталь, содержащую ванадий.

«Услугами» ванадия пользуется и чугун: из высококачественного ванадиевого чугуна отливают поршневые кольца, изложницы, прокатные валки, матрицы для холодной штамповки.

Но ванадий трудится не только как металл-витамин. Соли этого элемента - зеленые, желтые, красные, черные, золотистые (вспомните название, которое дал элементу дель Рио: «панхром» - всецветный) - с успехом служат в производстве красок и особых чернил, в стекольной и керамической промышленности. Кстати, именно с керамического производства и начал ванадий свою практическую деятельность вскоре после того, как был открыт Сёвстремом. Фарфоровые и гончарные изделия с помощью ванадиевых соединений покрывали золотистой глазурью, а стекла окрашивали в зеленый или голубой цвет.

В 1842 году выдающийся русский химик Н. Н. Зинин сумел получить анилин. Это послужило мощным толчком для развития красильного производства. И здесь ванадий пришелся ко двору: оказалось, что одного грамма пятиокиси ванадия достаточно для того, чтобы превратить 200 килограммов бесцветной соли анилина в сильное красящее вещество - черный анилин.

Не обходится без ванадия химия и в наши дни: пятиокись этого элемента - отличный катализатор при производстве серной кислоты, которую называют «хлебом химии». Долгие годы в этой роли выступал платинированный асбест, т. е. асбест с нанесенным на него порошком платины. Но, во-первых, такой ускоритель реакции был весьма дорогим, а во-вторых, довольно нестойким: он часто отказывался работать из-за «отравления» различными газообразными примесями. Вот почему, когда в Одесском химическом институте была разработана технология получения серной кислоты с применением в качестве катализатора окислов ванадия, работники сернокислотных заводов легко отказались от платинированного асбеста. Чудесные свойства окиси ванадия используются также при крекинге нефти, при получении многих сложных органических соединений.

Достоинства ванадия оценили даже ...свиньи. В Аргентине были проведены опыты по введению в их рацион этого элемента. И что же оказалось? Заметно повысился аппетит хрюшек, они быстро прибавляли в весе.

Американские ученые из лаборатории госпиталя в Лонг-Бич исследовали влияние ванадия на рост крыс. Подопытные животные, диета которых была полностью лишена этого элемента, стали расти вдвое медленнее, чем их «подруги» из контрольной группы, получавшие обычный корм. Но стоило лишь ввести в пищу немного ванадия - скорость роста крыс буквально уже через несколько дней восстановилась до нормальной.

По-видимому, ванадий, необходим для деятельности многих живых тканей: он обнаружен в куриных яйцах, мясе кур, коровьем молоке, печени животных и даже в мозгу человека.

Любопытно, что некоторые морские растения и животные - голотурии, асцидии, морские ежи - «коллекционируют» ванадий, извлекая его каким-то неведомым человеку способом из окружающей среды. Одни ученые полагают, что у этой группы живых организмов ванадий выполняет те же функции, что железо в крови человека и высших животных, т. е. помогает ей впитывать кислород, или, образно говоря,

«дышать». Другие ученые считают, что ванадий необходим обитателям морского дна не для дыхания, а для питания. Кто из этих ученых прав, покажут дальнейшие исследования. Пока же удалось установить, что в крови голотурий содержится до 10% ванадия, а у отдельных разновидностей асцидий концентрация этого элемента в крови в миллиарды раз превышает содержание его в морской воде. Настоящие копилки ванадия! Естественно, ученые заинтересовались возможностью добывать ванадий с помощью обитателей подводного царства. В Японии, например, целые километры морских берегов занимают плантации асцидий. Асцидии очень плодовиты: с одного квадратного метра голубых плантаций снимают до 150 килограммов этих животных. После сбора урожая живую ванадиевую «руду» отправляют в специальные лаборатории, где из нее добывают нужный промышленности металл. Недавно в печати появилось сообщение, что японские металлурги уже выплавили сталь, в которой легирующим элементом служит ванадий, «добытый» из асцидий.

В одном из институтов нашей страны проектируется специальное судно для сбора водорослей. Оно будет оснащено новейшими навигационными приборами, подводной телевизионной аппаратурой, различными механическими приспособлениями. Не исключено, что суда подобного типа станут в скором будущем морскими «рудовозами».

Есть «коллекционеры» ванадия и на суше: один из них хорошо знаком каждому - это ядовитый гриб белая поганка. Неравнодушны к нему и некоторые виды плесени, которые вообще не могут развиваться при отсутствии ванадия. Такие растения, которые обладают способностью накапливать в себе тот или иной элемент, называются в науке «биоконцентраторами». Зачастую они оказывают большую помощь геологам, выполняя роль своеобразного индикатора при поиске руд некоторых ценных металлов.

В 1971 году советские палеоботаники обнаружили в отрогах Тянь-Шаня следы неизвестного науке растения (его назвали меннерией), которое представляет собой одноклеточную водоросль, обитавшую на Земле ...полтора миллиарда лет назад. «Позвольте, но какое отношение эта находка имеет к ванадию?» - вправе спросить читатель. Оказывается, прямое: ученые считают, что меннерия в свое время сыграла важную роль в формировании атмосферы нашей планеты, в образовании скоплений в земной коре таких химических элементов, как ванадий и уран.

...Мы рассказали о прошлом и настоящем ванадия. Ну, а что же ждет его завтра? Как в дальнейшем сложится судьба этого замечательного металла?

Трудно предсказывать последующую жизнь ванадия, но, зная его ценные свойства - значительную механическую прочность, большую корроззийную стойкость, высокую температуру плавления, меньший, чем у железа, удельный вес, можно предположить, что в будущем ванадий станет прекрасным конструкционным материалом. Но прежде человек должен научиться отбирать ванадий в больших количествах (значительно больших, чем сейчас!) у природы, которая тщательно хранит его в своих неисчерпаемых «кладовых».

Sc

Ti

V

Cr


Ga

Ge

As

Se


Y

Zr

Nb

Mo

ЗАГАДОЧНЫЙ «X»

Китайская грамота. - «Сибирский красный свинец». - Серые иголки в тигле. - Друзья дают совет. - Вспышки на Солнце. - Французская академия регистрирует открытие. - Фортуна благосклонная. - «Вызывающее» поведение. - Углерод противопоказан. - Сталь покрывается «чешуей». - Чувствительные сплавы. - Первый патент. - Черепашьи темпы. - Разговор с немецким металлургом. - Чтобы не попасть в кабалу. - Запасов много. - Хромовые сапоги. - Боги проливают кровь. - Выход из положения. - Новая специальность. - Вне конкуренции. - Неожиданные трудности. - «Принимаю огонь на себя». - «Броня» для алмаза. - «Англичане понимают толк...»


Перелистайте любой металлургический справочник, и среди многочисленных марок сталей вы, безусловно, не раз встретите такие, в которые входит буква «X»: Х18Н10Т, Х12М, 0Х23Ю5, ШХ15, 8Х4В4Ф1, Х14Г14НЗТ, 12Х2НВФА, 30ХМЮА и многие другие. Для несведущего в этой области человека такой «тайный шифр» понятен не больше, чем китайские иероглифы. Но, как музыкант, читая ноты, слышит притаившуюся в них музыку, так и металлург легко разбирается в этих на первый взгляд случайных комбинациях букв и цифр. Даже беглого взгляда достаточно, чтобы увидеть общее для перечисленных марок сталей: все они в том или ином количестве содержат элемент хром (о чем свидетельствует буква «X»),

Вместе со своими «коллегами» по легированию - никелем, вольфрамом, молибденом, ванадием, титаном, цирконием, ниобием и другими элементами - хром позволяет выплавлять стали самого разнообразного назначения. Применяемая в современной технике сталь должна многое «уметь»: сопротивляться колоссальным давлениям, противостоять химическим «агрессорам», не зная усталости, выдерживать длительные перегрузки, обладать хорошей обрабатываемостью, не бояться ни жары и ни холода. В эту богатую гамму свойств стали вносит свою лепту и хром.

...Еще в 1766 году петербургский профессор химии И. Г. Леман описал новый минерал, найденный на Урале на Березовском руднике, в 15 километрах от Екатеринбурга (ныне Свердловск). Обрабатывая камень соляной кислотой, Леман получил изумрудно-зеленый раствор, а в образовавшемся белом осадке обнаружил свинец. Спустя несколько лет, в 1770 году, Березовские рудники описал академик П. С. Паллас. «Березовские копи, - писал он, - состоят из четырех рудников, которые разрабатываются с 1752 года. В них наряду с золотом добываются серебро и свинцовые руды, а также находят замечательный красный свинцовый минерал, который не был обнаружен больше ни в одном другом руднике России. Эта свинцовая руда бывает разного цвета (иногда похожего на цвет киновари), тяжелая и полупрозрачная... Иногда маленькие неправильные пирамидки этого минерала бывают вкраплены в кварц подобно маленьким рубинам. При размельчении в порошок она дает красивую желтую краску...». Минерал был назван «сибирским красным свинцом». Впоследствии за ним закрепилось название «крокоит».

Образец этого минерала был в конце XVIII века привезен Палласом в Париж. Крокоитом заинтересовался известный французский химик Луи Никола Воклен. В 1796 году он подверг минерал химическому анализу. «Все образцы этого вещества, которые имеются в нескольких минералогических кабинетах Европы, - писал Воклен в своем отчете, - были получены из этого (т. е. Березовского. - С. В.) золотого рудника. Раньше рудник был очень богат этим минералом, однако говорят, что несколько лет назад запасы минерала в руднике истощились и теперь этот минерал покупают на вес золота, в особенности если он желтый. Образцы минерала, не имеющие правильных очертаний или расколотые на кусочки, годятся для использования их в живописи, где они ценятся за свою желто-оранжевую окраску, не изменяющуюся на воздухе... Красивый красный цвет, прозрачность и кристаллическая форма сибирского красного минерала заставила минералогов заинтересоваться его природой и местом, где он был найден; большой удельный вес и сопутствующая ему свинцовая руда, естественно, заставляли предполагать о наличии свинца в этом минерале...»

В 1797 году Воклен повторил анализ. Растертый в порошок крокоит он поместил в раствор углекислого калия и прокипятил. В результате опыта ученый получил углекислый свинец и желтый раствор, в котором содержалась калиевая соль неизвестной тогда кислоты. При добавлении к раствору ртутной соли образовывался красный осадок, после реакции со свинцовой солью появлялся желтый осадок, а введение хлористого олова окрашивало раствор в зеленый цвет. После осаждения соляной кислотой свинца Воклен выпарил фильтрат, а выделившиеся красные кристаллы (это был хромовый ангидрид) смешал с углем, поместил в графитовый тигель и нагрел до высокой температуры. Когда опыт был закончен, ученый обнаружил в тигле множество серых сросшихся металлических иголок, весивших в 3 раза меньше, чем исходное вещество. Так впервые был выделен новый элемент. Один из друзей Воклена предложил ему назвать элемент хромом (по-гречески «хрома» - окраска) из-за яркого разнообразного цвета его соединений. Между прочим, слог «хром» в значении «окрашенный» входит во многие термины, не связанные с элементом хромом: слово «хромосома», например, в переводе с греческого означает «тело, которое окрашивается»; для получения цветного изображения пользуютсяприбором хромоскопом; фотолюбителям хорошо известны пленки «изопанхром», «панхром», «ортохром»; яркие образования в атмосфере Солнца астрофизики называют хромосферными вспышками и т. д.

Сначала Воклену не понравилось предложенное название, поскольку открытый им металл имел скромную серую окраску и как будто не оправдывал своего имени. Но друзья все же сумели уговорить Воклена и, после того как французская Академия наук по всей форме зарегистрировала его открытие, химики всего мира внесли слово «хром» в списки известных науке элементов.

Фортуна оказалась достаточно благосклонной к новому металлу. Высокая температура плавления хрома, его чрезвычайно большая твердость, легкость образования сплавов с другими металлами, в частности с железом, заинтересовали прежде всего металлургов. Годы не охладили этого интереса: и в наши дни среди разнообразных направлений использования хрома металлургия по-прежнему продолжает занимать ведущее место.

Хром обладает всеми характерными свойствами металлов - хорошо проводит тепло, почти не оказывает сопротивления электрическому току, имеет присущий большинству металлов блеск. Любопытна одна особенность хрома: при температуре около 37°С он ведет себя явно «вызывающе» - многие его физические свойства резко, скачкообразно меняются. В этой температурной точке внутреннее трение хрома достигает максимума, а модуль упругости падает до минимальных значений. Так же внезапно изменяются электропроводность, кооффициент линейного расширения, термоэлектродвижущая сила. Пока ученые не могут объяснить эту аномалию.

Даже незначительные примеси делают хром очень хрупким, поэтому в качестве конструкционного материала его практически не применяют, зато как легирующий элемент он издавна пользуется у металлургов почетом. Небольшие добавки его придают стали твердость и износостойкость. Такие свойства присущи шарикоподшипниковой стали, в состав которой, наряду с хромом (до 1,5%), входит углерод (около 1%). Образующиеся в ней карбиды хрома отличаются исключительной твердостью - они-то и позволяют металлу уверенно сопротивляться одному из опаснейших врагов - износу.

«Нержавейка» - сталь, отлично противостоящая коррозии и окислению, содержит примерно 17 - 19% хрома и 8 - 13% никеля. Но этой стали углерод вреден: карбидообразующие «наклонности» хрома приводят к тому, что большие количества этого элемента связываются в карбиды, выделяющиеся на границах зерен стали, а сами зерна оказываются бедны хромом и не могут стойко обороняться против натиска кислот и кислорода. Поэтому содержание углерода в нержавеющей стали должно быть минимальным (не более 0,1%).

При высоких температурах сталь может покрываться «чешуей» окалины. В некоторых машинах детали нагреваются до сотен градусов. Чтобы сталь, из которой сделаны эти детали, не «страдала» окалинообразованием, в нее вводят 25 - 30% хрома. Такая сталь выдерживает температуры до 1000° С!

В качестве нагревательных элементов успешно служат сплавы хрома с никелем - нихромы. Добавка к хромоникелевым сплавам кобальта и молибдена придает металлу способность переносить большие нагрузки при 650 - 900° С. Из этих сплавов делают, например, лопатки газовых турбин. Сплав кобальта, молибдена и хрома («комохром») безвреден для человеческого организма и поэтому используется в восстановительной хирургии.

Одна из американских фирм недавно создала новые материалы, магнитные свойства которых изменяются под влиянием температуры. Эти материалы, основу которых составляют соединения марганца, хрома и сурьмы, по мнению ученых, найдут применение в различных автоматических устройствах, чувствительных к колебаниям температуры, и смогут заменить более дорогие термоэлементы.

Основная часть добываемой в мире хромистой руды поступает сегодня на ферросплавные заводы, где выплавляются различные сорта феррохрома и металлического хрома.

Впервые феррохром был получен в 1820 году восстановлением смеси окислов железа и хрома древесным углем в тигле. В 1854 году удалось получить чистый металлический хром электролизом водных растворов хлорида хрома. К этому же времени относятся и первые попытки выплавить углеродистый феррохром в доменной печи. В 1865 году был выдан первый патент на хромистую сталь. Потребность в феррохроме начала резко расти.

Важную роль в развитии производства феррохрома сыграл электрический ток, точнее электротермический способ получения металлов и сплавов. В 1893 году французский ученый Муассан выплавил в электропечи углеродистый феррохром, содержащий 60% хрома и 6% углерода.

В дореволюционной России ферросплавное производство развивалось черепашьими темпами. Мизерные количества ферросилиция и ферромарганца выплавляли доменные печи южных заводов. В 1910 году на берегу реки Сатки (Южный Урал) был построен маленький электрометаллургический завод «Пороги», который стал производить феррохром, а затем и ферросилиций. Но об удовлетворении нужд своей промышленности не могло быть и речи: потребность России в ферросплавах приходилось почти полностью покрывать ввозом их из других стран.

Молодое Советское государство не могло зависеть от капиталистических стран в такой важнейшей отрасли промышленности, как производство качественных сталей, являющейся основным потребителем ферросплавов. Чтобы воплотить в жизнь грандиозные планы индустриализации нашей страны, требовалась сталь - конструкционная, инструментальная, нержавеющая, шарикоподшипниковая, автотракторная. Один из важнейших компонентов этих сталей - хром.

Уже в 1927 - 1928 годах началось проектирование и строительство ферросплавных заводов. В 1931 году вошел в строй Челябинский завод ферросплавов, ставший первенцем нашей ферросплавной промышленности. Один из создателей советской качественной металлургии член-корреспондент Академии наук СССР В. С. Емельянов в эти годы находился в Германии, куда он был направлен для изучения опыта зарубежных специалистов.

В своих воспоминаниях он рассказывает о любопытном разговоре, который произошел у него с одним из металлургов: «В 1933 году на небольшом немецком заводе я спросил главного инженера:

- Кому вы продаете изготовляемый на заводе феррохром?

Он принялся перечислять:

- Примерно пять процентов всего производства мы поставляем близлежащим химическим заводам, два процента у нас покупает завод Беккера, около трех процентов...

Перебив его, я спросил:

- Ну, а много ли у вас покупает Советский Союз?

- А Советский Союз когда как. Семьдесят пять - восемьдесят процентов нашей продукции мы отправляем на ваши заводы. Да мы и работаем-то на уральской хромистой руде».

Да, в то время наша хромистая руда вывозилась не только в Германию, но и в Швецию, Италию, США. И у них же нам приходилось покупать феррохром.

Но когда вслед за Челябинским в 1933 году были построены еще два ферросплавных завода - в Запорожье и Зестафони, наша страна не только прекратила ввозить важнейшие ферросплавы, в том числе и феррохром, но и получила возможность экспортировать их за границу. Качественная металлургия страны была практически полностью обеспечена необходимыми материалами отечественного производства.

Выступая на XVII съезде партии, нарком тяжелой промышленности Серго Орджоникидзе сказал: «...если бы у нас не было качественных сталей, у нас не было бы автотракторной промышленности. Стоимость расходуемых нами сейчас качественных сталей определяется свыше 400 миллионов рублей. Если бы их надо было ввозить - это 400 миллионов рублей ежегодно, - мы бы, черт побери, в кабалу попали к капиталистам».

В 1936 году в Казахстане, в районе Актюбинска, были найдены огромные залежи хромита - основного промышленного сырья для производства феррохрома. В годы войны на базе этого месторождения был построен Актюбинский ферросплавный завод, который впоследствии стал крупнейшим предприятием по выпуску феррохрома и хрома всех марок.

Богат хромистой рудой и Урал. Здесь расположено большое число месторождений этого металла: Сарановское, Верблюжьегорское, Алапаевское, Монетная дача, Халиловское и др. По разведанным запасам хромистых руд Советский Союз занимает ведущее место в мире.

Руды хрома имеются в Турции, Индии, Новой Каледонии, на Кубе, в Греции, Югославии, некоторых странах Африки. В то же время такие промышленные страны, как Англия, Франция, ФРГ, Италия, Швеция, Норвегия, совершенно лишены хромового сырья, а США и Канада располагают лишь очень бедными рудами, практически не пригодными для производства феррохрома. Всего же на долю хрома приходится 0,02% земной коры.

Хромиты широко используют и в огнеупорной промышленности. Магнезитохромитовый кирпич - отличный огнеупорный материал для футеровки мартеновских печей и других металлургических агрегатов. Этот материал обладает высокой термостойкостью, ему не страшны многократные резкие изменения температуры.

Химики используют хромиты для получения бихроматов калия и натрия, а также хромовых квасцов, которые применяются для дубления кожи, придающего ей красивый блеск и прочность. Такую кожу называют «хромом», а сапоги из нее «хромовыми».

Как бы оправдывая свое название, хром принимает деятельное участие в производстве красителей для стекольной, керамической, текстильной промышленности.

Каждый вечер над Москвой вспыхивают рубиновые звезды Кремля. В мире драгоценных камней рубину принадлежит второе место после алмаза. По древнему индийскому преданию, рубины образовались из капель крови, пролитой богами: «Падают капли тяжелой крови на лоно реки, в глубокие воды, в отражение прекрасных пальм. И назвалась река с тех пор Раванагангой, и загорелись с тех пор эти капли крови, превращенные в камни рубина, и горели они с наступлением темноты сказочным огнем, горящим внутри, и пронизывались воды этими огненными лучами...», - так рассказывает о происхождении рубина древняя восточная легенда. В наши дни технология получения чудесного красного камня значительно упростилась и богам уже не надо проливать свою священную кровь: для этого в окись алюминия вводят дозированную добавку окиси хрома, - ему-то и обязаны рубиновые кристаллы своим чарующим цветом. Но искусственные рубины ценятся не только за свои «внешние данные»: рожденный с их помощью лазерный луч способен буквально творить чудеса. Подобно волшебному лучу, созданному гиперболоидом инженера Гарина и богатой фантазией Алексея Толстого, луч лазера может разрезать любые металлы с той же легкостью, с какой ножницы режут бумагу, или прошивать в алмазах, корундах и других «крепких орешках» тончайшие отверстия, не проявляя при этом ни малейшего почтения к их всемирно известной твердости.

Окись хрома позволила тракторостроителям значительно сократить сроки обкатки двигателей. Обычно эта операция, во время которой все трущиеся детали должны «привыкнуть» друг к другу, продолжалась довольно долго и это, конечно, не очень устраивало работников тракторных заводов. Выход из положения был найден, когда удалось разработать новую топливную присадку, в состав которой вошла окись хрома. Секрет действия присадки прост: при сгорании топлива образуются мельчайшие абразивные частицы окиси хрома, которые, оседая на внутренних стенках цилиндров и других подвергающихся трению поверхностях, быстро ликвидируют шероховатости, полируют и плотно подгоняют детали. Эта присадка в сочетании с новым сортом масла позволила в 30 раз сократить продолжительность обкатки.

Недавно окись хрома приобрела еще одну интересную «специальность»: в США изготовлена экспериментальная магнитофонная пленка, рабочий слой которой содержит не частицы окиси железа, как обычно, а частицы окиси хрома. Замена оказалась удачной - качество звучания резко улучшилось, пленка стала надежнее в работе. Новинкой в первую очередь предполагается обеспечить блоки магнитной памяти электронно-вычислительных машин.

Фотоматериалы и лекарства, катализаторы для химических процессов и металлические покрытия - всюду хром оказывается «при деле». О хромовых покрытиях следует, пожалуй, рассказать подробнее.

Давно было замечено, что хром не только отличается большой твердостью (в этом отношении у него нет конкурентов среди металлов), но и хорошо сопротивляется окислению на воздухе, не взаимодействует с кислотами. Тонкий слой этого металла попробовали электролитически осаждать на поверхность изделий из других материалов, чтобы предохранить их от коррозии, царапин и прочих «травм». Однако хромовые покрытия оказались пористыми, легко отслаивались и не оправдывали возлагаемых на них надежд.

Почти три четверти века бились ученые над проблемой хромирования, и лишь в 20-х годах нашего столетия проблема была решена. Причина неудач заключалась в том, что используемый при этом электролит содержал трехвалентный хром, который не мог создать нужное покрытие. А вот его шестивалентному «собрату» такая задача оказалась по плечу. С этого времени в качестве электролита начали применять хромовую кислоту - в ней валентность хрома равна 6. Толщина защитных покрытий (например, на некоторых наружных деталях автомобилей, мотоциклов, велосипедов) составляет до 0,1 миллиметра. Но иногда хромовое покрытие используют в декоративных целях - для отделки часов, дверных ручек и других предметов, не подвергающихся серьезной опасности. В таких случаях на изделие наносят тончайший слой хрома (0,0002 - 0,0005 миллиметра).

Существует и другой способ хромирования - диффузионный, протекающий не в гальванических ваннах, а в печах. Первоначально стальную деталь помещали в порошок хрома и нагревали в восстановительной атмосфере до высоких температур. При этом на поверхности детали появлялся обогащенный хромом слой, по твердости и коррозионной стойкости значительно превосходящий сталь, из которой сделана деталь. Но (и здесь нашлись свои «но») при температуре примерно 1000°С хромовый порошок спекается и, кроме того, на поверхности покрываемого металла образуются карбиды, препятствующие диффузии хрома в сталь. Пришлось подыскивать другой носитель хрома; вместо порошка для этой цели начали использовать летучие галоидные соли хрома - хлорид или иодид, что позволило снизить температуру процесса.

Хлорид (или иодид) хрома получают непосредственно в установке для хромирования, пропуская пары соответствующей галоидоводородной кислоты через порошкообразный хром или феррохром. Образующийся газообразный хлорид обволакивает хромируемое изделие, и поверхностный слой насыщается хромом. Такое покрытие гораздо прочнее связано с основным материалом, чем гальваническое.

Литовские химики разработали способ создания многослойной «кольчуги» для особо ответственных деталей. Тончайший верхний слой этого покрытия (под микроскопом его поверхность и в самом деле напоминает кольчугу) состоит из хрома: в процессе службы он первым «принимает огонь на себя», но пока хром окисляется, проходят многие годы. Тем временем деталь спокойно несет свою ответственную службу.

До последнего времени хромировали только металлические детали. А недавно советские ученые научились наносить хромовую «броню» на изделия из пластмасс. Подвергнутый испытаниям широко известный полимер - полистирол, «одетый» в хром, стал прочнее, для него оказались менее страшными такие известные «враги» конструкционных материалов, как- истирание, изгиб, удар. Само собой разумеется, возрос срок службы деталей.

Хромовая «броня» пригодилась даже такому эталону твёрдости, каким по праву считается алмаз. Дело в том, что далеко не все добытые алмазы могут быть использованы для изготовления обрабатывающего инструмента: как правило, природные алмазы имеют множество тончайших трещинок, которые делают камни непригодными для установки на резцы или буровые коронки: как только такой инструмент касался металла или твердой породы, алмаз рассыпался на мелкие осколки. Кроме того, кристаллики природных алмазов часто выскакивали из державки инструмента. Чтобы устранить этот недостаток, ученые предложили покрывать алмазы тонкой пленкой хрома, довольно плотно соединяющегося и с алмазом, и с медной державкой.

Металлизованный алмаз был подвергнут испытаниям. И что же выяснилось? Алмаз не только надежно держался в инструменте, но и срок службы самого кристалла возрос в несколько раз. Когда этот кристалл исследовали под микроскопом, на одной из граней обнаружили довольно глубокую трещинку, «зацементированную» пленкой, покрывавшей камень. Оказалось, что атомы хрома, соединившись с углеродом алмаза, образовали на его поверхности твердые карбиды, причем хром проник и в трещинку, стенки которой также покрылись карбидной «броней». А слой чистого хрома, прилегающий к державке, образовал с медью сплав, благодаря чему алмаз прочно закрепился в инструменте. Так с помощью хрома удалось «убить двух зайцев»: инструмент стал долговечнее, а алмаз - прочнее... алмаза.

...Прежде чем закончить рассказ о хроме, мы вновь обратимся к воспоминаниям В. С. Емельянова. «Года два назад, - писал ученый в 1967 году, - я узнал глубоко взволновавшую меня новость, оставшуюся в нашей стране - увы! - незамеченной. Мы продали партию феррохрома Англии - стране, которая всегда была для нас символом технического прогресса. И вот теперь Англия покупает наш феррохром! Англичане понимают толк в том, что покупают».

P

S

Cl

Ar


V

Cr

Mn

Fe


As

Se

Br

Kr

ВЕЧНЫЙ СПУТНИК ЖЕЛЕЗА

Колонны подземного дворца. - Чудесный черный порошок. - «Стекольное мыло». - Ган или Кайм? - Эстафету принимает Шееле. - «Адский огонь» делает свое дело. - Гадфильд получает патент. - Попробуйте взломать сейф. - Удастся ли собрать вече? - На смену платине и палладию. - Знакомы с детства. - Почему рыжие муравьи рыжие? - В зубах акулы. - По скромным подсчетам. - «Витязь» бороздит океаны. - Без бактерий не обошлось. - В петлях подводного кабеля. - По недоразумению за борт. - Для работы в пучинах. - «Посылка» из космоса. - Нуждалась ли в нем Россия? - Путь лежит в тртен.


Если вы бывали в московском метро, то, должно быть, обратили внимание на одну из его красивейших станций - «Маяковскую». Колонны этого подземного дворца украшены тонкой каемкой из розового камня. Это родонит - минерал, содержащий марганец. Нежный розовый цвет («родон» по-гречески - роза) и хорошая обрабатываемость делают камень прекрасным облицовочным и поделочным материалом. Изделия из родонита хранятся в Эрмитаже, в Петропавловском соборе и многих других музеях нашей страны. Большие залежи его встречаются на Урале, где была найдена глыба весом 47 тонн. Нигде в других местах нашей планеты нет таких значительных скоплений этого минерала, как здесь. Да и по красоте уральский родонит не имеет себе равных.

Но главный промышленный минерал марганца - не родонит, а пиролюзит, представляющий собой двуокись марганца. Этот черный минерал известен человеку с давних гор.

Еще в I веке Плиний Старший - замечательный естествоиспытатель Древнего Рима, погибший при извержении Везувия, писал о чудесной способности черного порошка (молодого пиролюзита) осветлять стекло.< бывает темно-коричневого цвета; ...если прибавить к нему стекловидных веществ, то он окрашивает их в красивый фиолетовый цвет. Мастерастеклоплавилыцики окрашивают им стекла в изумительный фиолетовый цвет; мастера гончары также пользуются им для образования фиолетовых узоров на посуде. Кроме того, пиролюзит обладает особым свойством - при сплавлении с литым стеклом очищать его и делать белым вместо зеленого или желтого».

Название «пиролюзит» пришло к минералу позже, а в те времена из-за способности обесцвечивать стекло его называли «стекольным мылом», или «марганцем» (от греческого «манганезе» - очищать). Было известно и другое название минерала - «черная магнезия»: пиролюзит с древних времен и добывали в Малой Азии близ города Магнезии; кстати, там же добывалась и «белая магнезия», или «магнезия альба», - окись магния.

И История химии приписывает открытие марганца как металла шведскому химику » Ю. Гану (1774 год). Однако есть основания полагать, что первым человеком, получившим крупицы металлического марганца, был Игнатий Готтфрид Кайм, который описал его в своей диссертации, изданной в 1770 году в Вене. Кайм не довел эти исследования до конца, и поэтому они остались неизвестными большинству химиков того времени. Тем не менее, в одном из химических словарей есть упоминание об открытии Кайма: «Нагревая смесь из одной части порошкообразного пиролюзита с двумя частями черного плавня, Кайм получил синевато-белый хрупкий металл в виде кристалла с бесчисленными блестящими гранями различной формы, излом которого переливается всеми цветами от синего до желтого».

Следующую попытку поближе познакомиться с марганцем сделал шведский ученый Торберн Бергман. «Минерал, который называют черной магнезией, - писал он, - представляет собой новую землю, которую не следует смешивать ни с обожженной известью, ни с магнезией альба». Но выделить марганец из пиролюзита ему так и не удалось.

Изучение этого минерала продолжил друг Бергмана знаменитый химик Карл Шееле. В 1774 году он представил в Стокгольмскую Академию наук доклад «О марганце (т. е. о пиролюзите. - С. В.) и его свойствах», в котором сообщал об открытии нового элемента - газообразного хлора. Наряду с этим Шееле утверждал в докладе, что в состав пиролюзита входит новый металл, отличный от всех известных в то время. Но получить этот металл не сумел и он.

То, что не смогли сделать Бергман и Шееле, удалось в том же 1774 году Гану. В тигель, внутренняя стенка которого была покрыта влажной древесноугольной пылью, ученый поместил смесь размолотого пиролюзита и масла, а сверху насыпал порошок древесного угля. После сильного нагрева смеси в течение часа в тигле была обнаружена крупинка металлического марганца. Это открытие принесло Гану мировую славу, а семья металлов пополнилась новым, пятнадцатым по счету членом.

16 мая 1774 года Шееле послал Гану очищенный пиролюзит вместе со следующей запиской: «Я с нетерпением жду сообщений о том, к каким результатам приведет этот чистый пиролюзит, когда Вы примените к нему Ваш «адский огонь», и я надеюсь, что Вы пришлете мне небольшой королек металла как можно скорей».

«Адский огонь» сделал свое дело, и уже 27 июня Шееле благодарил Гана за полученный королек марганца. Шееле писал: «...считаю, что королек, полученный из пиролюзита, представляет собой полуметалл, отличный от всех остальных полуметаллов и имеющий близкую связь с железом».

В России марганец начали получать в первой четверти XIX века в виде сплава с железом - ферромарганца. «Горный журнал» в 1825 году упоминал о выплавке стали с применением тмарганца. С этого времени судьба элемента неразрывно связана с металлургией, которая является сейчас основным (95%) потребителем марганцевой руды.

Великий русский металлург П. П. Аносов в своем классическом труде «О булатах», изданном в 1841 году, описывал исследования сталей с различным содержанием марганца. Для введения его в сталь Аносов использовал ферромарганец, полученный в тиглях. С 1876 года начинается промышленная выплавка ферромарганца в доменных печах Нижне-Тагильского завода.

Вехой в истории марганца стал 1882 год, когда английский металлург Роберт Гадфильд выплавил сталь с высоким содержанием этого элемента

(около 13%).

В 1878 году 19-летний Гадфильд приступил к исследованию сплавов железа с другими элементами, в частности с марганцем. Спустя четыре года молодой шеффилдский металлург сделал следующую запись в своем исследовательском журнале: «Я начал эти опыты, имея в виду изготовление стали, которая была бы твердой и одновременно вязкой. Опыты привели к некоторым любопытным результатам, весьма важным и способным изменить существующие взгляды металлургов на сплавы железа».

В 1883 году Гадфильду был выдан первый Британский патент на марганцовистую сталь, изготовленную присадкой к железу богатого ферромарганца. В последующие годы Гадфильд продолжал изучать проблемы, связанные с марганцовистой сталью. В 1883 году появились его труды «О марганце и его применении в металлургии», «О некоторых вновь открытых свойствах железа и марганца», «О марганцовистой стали». Исследования показали, что закалка в воде придает этой стали новые замечательные свойства. Гадфильд получил еще ряд патентов, касающихся термической обработки марганцовистой стали, а в 1901 году им была запатентована конструкция печи, предназначенной цля нагрева этой стали перед закалкой.

Сталь. Гадфильда быстро получила признание металлургов и машиностроителей. Благодаря высокой износостойкости ее начали применять для изготовления тех деталей, которые в процессе эксплуатации истираются при значительном удельном давлении, - рельсовых крестовин, щек дробилок, шаров шаровых мельниц, гусеничных траков и т. п. Самое удивительное заключалось в том, что под действием нагрузок эта сталь становилась все тверже и тверже. Причина такого странного явления заключается в следующем. После литья в марганцовистой стали по границам зерен выпадают избыточные карбиды, снижающие ее прочность. Поэтому сталь необходимо подвергать закалке, в результате которой пограничные карбиды растворяются в металле. Во время службы детали вследствие наклепа (под действием нагрузок) в поверхностном слое выделяется углерод - именно этим и объясняется упрочнение стали.

Не мудрено, что сталью Гадфильда очень заинтересовались фирмы, выпускающие сейфы и замки.

Свойством самоупрочняться обладает и марганцовистый чугун. Так, экскаваторы, на которых были установлены подшипники из этого чугуна, находились в эксплуатации без ремонта вдвое дольше, чем их «собратья» с бронзовыми подшипниками.

В металлургии марганец широко применяют для раскисления и десульфурации стали.

Как легирующий элемент он входит в состав пружинных сталей, сталей для нефте- и газопроводных труб, сталей с немагнитными свойствами... впрочем, вряд ли нужно перечислять стали, содержащие марганец: в том или ином количестве элемент, открытый Ганом, присутствует буквально во всех сталях и чугунах.

Не случайно ведь его называют вечным спутником железа. Да и в Периодической системе элементов они занимают соседние клетки № 25 и 26. (Вместе с железом марганец попадает даже... в зубы акулы, но об этом речь пойдет ниже).

После того, как в 1917 году русские ученые С. Ф. Жемчужный и В. К. Петрашевич обнаружили, что уже незначительные добавки меди (около 3,5%) придают марганцу пластичность, металлурги стали проявлять интерес и к марганцевым сплавам.

В современной технике применяют большое число манганинов - сплавов марганца, меди и никеля, обладающих высоким электрическим сопротивлением, практически не зависящим от температуры. На способности манганина изменять сопротивление в зависимости от давления, которое испытывает сплав, основан принцип действия электрических манометров. В тех случаях, когда нужно измерить давление, например, в несколько десятков тысяч атмосфер, воспользоваться обычным манометром не удается: жидкость или газ под таким напором вырываются сквозь стенки манометрической трубки, как бы прочна она ни была. Электрический же манометр успешно справляется с этой задачей: измеряя электросопротивление манганина, находящегося под определяемым давлением, можно по известной зависимости вычислить давление с любой степенью точности.

Манганины обладают еще одним ценным свойством - демпфированием, т. е. способностью поглощать энергию колебаний. Если бы какомунибудь чудаку пришла мысль отлить из манганина колокол, то с его помощью вряд ли удалось бы собрать вече: вместо набатного звона манганиновый колокол издавал бы лишь короткие глухие звуки.

Но если для колокола «молчание» - явный недостаток, то для железнодорожных или трамвайных колес, рельсовых стыков и многих других «звучащих» деталей умение «держать язык за зубами», не создавая никому не нужный грохот, - очевидное достоинство. В кузнечных, штамповочных металлообрабатывающих цехах с помощью «немых» сплавов можно значительно уменьшить вредные производственные шумы. Наибольшей способностью «не поднимать шум» отличаются сплавы, содержащие 70% марганца и 30% меди. Некоторые из них по прочности не уступают стали.

Интересно, что марганцевая бронза - сплав марганца с медью - может намагничиваться, хотя ни тот, ни другой компонент в отдельности не проявляют магнитных свойств.

В последние годы широкую известность приобрели сплавы с «памятью» (о самом известном из них - нитиноле - рассказано в очерке «Медный дьявол»). Число таких сплавов с каждым годом растет. Не так давно ученые Института металлургии им. А. А. Байкова под руководством члена-корреспондента Академии наук СССР Е. М. Савицкого разработали сплав на основе марганца (с добавкой меди), который по способности «помнить» свою прежнюю форму превосходит даже знаменитый нитинол. Сплав прост в изготовлении, легко подвергается обработке и, несомненно, найдет немало интересных областей применения.

При получении сверхчистого азота долгое время приходилось в качестве катализатора применять такие дорогие металлы, как платина и палладий. В Институте неорганической химии и электрохимии Грузинской Академии наук недавно разработан способ, при котором роль катализатора с успехом выполняет марганец. На Руставском заводе синтетического волокна уже создана уникальная промышленная установка для получения из воздуха идеального азота, который необходим для производства капрона.

С одним из соединений марганца - перманганатом калия, или, попросту говоря, «марганцовкой», - мы познакомились еще в детстве: в качестве дезинфицирующего средства оно служит для промывания ран, полоскания, смазывания ожогов. В химических лабораториях марганцовокислый калий широко применяют при количественном анализе - перманганатометрии.

Подобно многим элементам, марганец совершенно необходим для нормального развития животных и растительных организмов. Обычно содержание в них марганца не превышает нескольких тысячных долей процента, однако некоторые представители флоры и фауны проявляют к этому элементу повышенный интерес. В организме рыжих муравьев, например, содержится до 0,05% марганца. Еще богаче им ржавчинные грибы, морская трава, водяной орех (до 1 %). В некоторых же видах бактерий содержание марганца доходит до нескольких процентов. В крови человека присутствует 0,002 - 0,003% марганца. Суточная потребность в нем человеческого организма составляет 3 - 5 миллиграммов.

Поскольку речь зашла о растениях и животных, пора вспомнить и о рыбах - точнее, о той самой акуле, о которой уже говорилось выше. Ученые подвергли исследованию зуб этого морского хищника, пролежавший на дне океана несколько тысяч лет. И оказалось: зуб хорошо сохранился, но весь оброс соединениями железа и марганца. Какими путями они попали сюда?

Еще в прошлом веке, а точнее в 1876 году, британский трехмачтовый парусник «Челленджер», в течение трех лет бороздивший с научными целями моря и океаны, среди прочей «добычи» привез в Англию загадочные шишковидные образования темного цвета, поднятые с различных участков морского дна. Поскольку главной составной частью «шишек» был марганец, их стали называть «марганцевыми почками», или, выражаясь более научно, железо-марганцевыми конкрециями. Последующие экспедиции показали, что громадные скопления «марганцевых почек» покоятся во многих местах океанского дна. Однако до середины XX века никто не проявлял к ним особого интереса. И лишь в последние годы в связи с относительным дефицитом марганцевой руды подводные богатства приковали к себе внимание ученых. Районы залегания этих конкреций были тщательно изучены - результаты оказались ошеломляющими. По предварительным (и, можно смело добавить, скромным) подсчетам, только в Тихом океане скопилось примерно 100 миллиардов (!) тонн прекрасной железно-марганцевой руды. Именно руды: ведь содержание марганца в ней доходит до 50%, а железа - до 27%. (Концентраты некоторых конкреций содержат 98% двуокиси марганца и могут быть использованы без дальнейшей переработки, например, в производстве электрических батарей).

Не меньшими богатствами располагает и Атлантический океан. А совсем недавно экспедицией советских ученых на «Витязе» железо-м арганцевые конкреции обнаружены и на дне Индийского океана. Расчеты показывают, что и этот океан не беднее своих «коллег».

Как полагают океанологи, конкреции возникли в результате концентрации минеральных веществ из водных растворов вокруг какого-либо тела. Некоторые ученые считают, что здесь дело не обошлось без участия морских бактерий - «микрообогатителей». Недавно ленинградские биологи обнаружили не известные ранее виды так называемых металлогенических бактерий, способных извлекать из воды и концентрировать марганец. В лабораторных условиях «подводные металлурги» проявили завидную работоспособность: за две-три недели они создавали марганцевые конкреции величиной со спичечную головку. Если учесть, что сами эти «труженики» едва различимы под микроскопом, то такую производительность нельзя не признать весьма высокой.

Своей формой океанские конкреции напоминают клубеньки картофеля. Цвет их - от коричневого до черного - зависит от того, что в них преобладает - железо или марганец. При большом содержании марганца их окраска становится совершенно черной.

Обычно размеры конкреций колеблются от долей миллиметра до 15 сантиметров. Однако встречаются отдельные образования значительно больших размеров. В музее Скриппсовского океанографического института (США) хранится конкреция весом 57 килограммов, найденная в районе Гавайских островов. Еще крупнее оказалась конкреция, случайно запутавшаяся в петлях подводного телеграфного кабеля при подъеме его на ремонт - она весила 136 килограммов. К сожалению, этому уникальному образцу не суждено было стать музейным экспонатом: после изучения и зарисовки он был по недоразумению выброшен за борт. Однако все рекорды побила полутораметровая железо-марганцевая конкреция, поднятая на борт «Витязя» в Тихом океане: глыба весила почти тонну.

Многие страны уже всерьез заинтересовались проблемой разработки океанских складов. Разумеется, при этом ученым и инженерам придется решить немало сложнейших технических задач. Уже сейчас создаются специальные подводные лодки, тракторы-амфибии, экскаваторы на поплавках и другое оборудование для добычи сокровищ с океанского дна. «Океанорудная» промышленность будет иметь неоспоримое преимущество перед горнорудной: не нужно прокладывать дороги и коммуникации, как на суше. Суда доставят людей и оборудование в любую точку океана и смогут транспортировать добытые полезные ископаемые по какому угодно нужному маршруту. Голландские конструкторы, например, разработали проект подводного гусеничного экскаватора-автомата, предназначенного для добычи на морском дне марганцевых и других руд, причем этот автоматический «горняк» способен трудиться на глубине до 5 километров. Все его механизмы будут приводиться в действие электричеством. В роли «машиниста» предполагается использовать телевизионную камеру, которая позволит оператору, находящемуся на борту океанского рудовоза, добывать из пучины полезные ископаемые. Спиральный ротор экскаватора будет захватывать порцию руды и направлять ее в корпус машины.

Проект батискафа, предназначенного для разведки подводных месторождений нефти и газа, залежей марганцевого сырья на морском дне и для других поисковых целей, создается в Японии. Батискаф водоизмещением 30 тонн, рассчитанный на трех человек, будет способен погружаться на глубину до двух километров и перемещаться в воде с довольно большой скоростью и маневренностью. Аппарат сможет находиться в океанских пучинах, не поднимаясь на поверхность, более трех суток. В начале 80-х годов японские ученые и конструкторы намерены приступить к созданию исследовательского подводного судна, которое будет проводить разведку полезных ископаемых и изучение рыбных ресурсов океана на глубинах до шести километров.

Большие работы, направленные на освоение подводных богатств, проводятся и в нашей стране. Сотни экспедиций выходят ежегодно в океаны и моря, покрывающие свыше 70% поверхности Земли. Не за горами то время, когда начнется промышленное освоение ресурсов Мирового океана, а пока геологи и горняки заняты разработкой земных недр.

По содержанию в земной коре (0,09%) марганец занимает 15-е место. Геологи определили, что почти все его месторождения имеют примерно одинаковый «возраст». По мнению ряда ученых, это свидетельствует о космическом происхождении марганцевых скоплений. Выдвинута гипотеза, что около двух миллиардов лет назад на поверхность Земли выпала богатая марганцем метеоритная пыль, которая образовала месторождения марганца на суше и на дне морей и океанов.

Руды этого элемента встречаются в Индии, Гане, Южно-Африканской Республике, Марокко, Бразилии, но ни одна из стран не может конкурировать по запасам марганца с Советским Союзом. В нашей стране расположено и крупнейшее в мире месторождение - Чиатурское. Характерный факт: вместе с водами небольшой реки Риони, протекающей в этих краях, Черное море ежегодно «приобретает» свыше ста тысяч тонн марганца.

Добыча чиатурских руд началась еще в 1879 году. Несколько позднее, в 1886 году, в России стали разрабатывать еще одно крупное месторождение - в районе Никополя. Как это ни печально, но царская Россия «не нуждалась» в марганце: из 1245 тысяч тонн марганцевой руды, добытой в 1913 году, 1195 тысяч тонн было вывезено за границу. В годы Великой Отечественной войны начали усиленно разрабатывать месторождения марганца на Урале, в Казахстане, Сибири.

В настоящее время Советский Союз по добыче этой ценной руды прочно занимает ведущее место в мире.

Основной потребитель марганцевой руды - ферросплавные заводы. Здесь в результате различных технологических процессов получают сплавы марганца (с железом, кремнием) или металл в чистом виде. Дальше путь марганца лежит в сталеплавильный цех.

N

O

F

Ne


P

S

Cl

Ar


V

Cr

Mn

Fe

ВЕЛИКИЙ ТРУЖЕНИК

Грозит ли железный голод? - Любовь требует жертв. - Ешьте опилки. - В золотой оправе. - Хрустальная мечта туземцев. - Пир царя Соломона. - «Небесный камень». - Факты - упрямая вещь. - Воронка в Аризонской пустыне. - Бронзовый век сдает полномочия. - «Волшебная» палочка. - Гнев и милость Петра I. - Проверьте качество кольчуги. - «Фрола Фукса бить кнутом...» - Демидов высылает погоню. - Чудо-корабль. - Эйфель и скептики. - Дворцы Солнца. - Загадай желание. - «Деревянная» сталь. - Не вините железо. - Пора ли на пенсию? - Атомиум в Брюсселе.


г» 1910 году в Стокгольме проходил Международный геологический конгресс. Одной из важнейших проблем, стоявших перед учеными, была проблема борьбы с железным голодом. Специальная комиссия, которой было поручено подсчитать мировые запасы железа, представила конгрессу баланс железных ресурсов Земли. По заключению авторитетной комиссии, полное истощение залежей железа должно было наступить через 60 лет, т. е. к 1970 году.

К счастью, ученые мужи оказались плохими оракулами, и сегодня перед человечеством не стоит необходимость ограничивать себя в потреблении железа. Ну, а что было бы, если бы их пророчество сбылось и железные руды иссякли? Что было бы, если бы вообще железо исчезло и на земле не осталось ни единого грамма этого элемента?

«...На улицах стоял бы ужас разрушения: ни рельсов, ни вагонов, ни паровозов, ни автомобилей... не оказалось бы, даже камни мостовой превратились бы в глинистую труху, а растения начали бы чахнуть и гибнуть без живительного металла.

Разрушение ураганом прошло бы по всей Земле, и гибель человечества сделалась бы неминуемой.

Впрочем - человек не дожил бы до этого момента, ибо, лишившись трех граммов железа в своем теле и в крови, он бы прекратил свое существование раньше, чем развернулись бы нарисованные события. Потерять все железо - пять тысячных процента своего веса - было бы для него смертью!»

Что и говорить, «веселенькую» картину нарисовал замечательный советский минералог академик А. Е. Ферсман, желая показать ту громадную роль, которую играет в нашей жизни железо. Не будь его, на Земле не смогло бы существовать ничто живое: ведь этот химический элемент входит в кровь всех представителей животного мира нашей планеты. Двухвалентное железо содержится в гемоглобине - веществе, обеспечивающем кислородом ткани живых организмов. Именно железу кровь обязана своим красным цветом. Впрочем, кровь некоторых червей, в состав которой также входит железо, имеет зеленую окраску. А сравнительно недавно участники советской антарктической экспедиции обнаружили в Индийском океане редкую щуку: кровь ее оказалась прозрачной, как вода.

Как выяснилось, содержание железа в крови этой рыбы было в десять раз меньше, чем у рыб с красной кровью.

Впервые железо в крови человека обнаружил в прошлом веке француз Мери. Рассказывают, что один влюбленный студент-химик, узнав об этом, решил подарить избраннице своего сердца кольцо, сделанное из железа собственной крови. Периодически выпуская кровь, юноша получал соединение, из которого затем химическим путем он выделял железо. Бедняга погиб от малокровия, так и не собрав железа, нужного для изготовления кольца: ведь общее количество этого элемента в крови человека - всего несколько граммов.

При недостатке железа человек начинает быстро утомляться, возникают головные боли, появляется плохое настроение. Еще в старину были известны рецепты различных «железных» лекарств. В 1783 году «Экономический журнал» писал: «В некоторых случаях и самое железо составляет весьма хорошее лекарство, и принимаются с пользой наимёльчайшие оного опилки, либо просто, либо обсахаренные». В той же статье рекомендуются и другие лекарства того времени: «железный снег», «железная вода», «стальное вино» («виноградное кислое вино, как, например, рейнвейн, настоять с железными опилками, то получится железное или стальное вино и вкупе весьма хорошее лекарство»).

Разумеется, во второй половине XX века больным не приходится глотать железные опилки, но многочисленные соединения железа широко используют и в современной медицине. Богаты железом и некоторые минеральные воды. История рассказывает о том, как был открыт первый в России источник железистых вод. В 1714 году рабочий Кончезерского медеплавильного завода (в Карелии) Иван Ребоев, «болевший сердечной болью и едва волочивший ноги», увидел однажды на железистом болоте неподалеку от Ладожского озера источник и стал пить из него воду. «Пил три дня кряду и исцелился». Об этом стало известно Петру I, и вскоре по его указанию были обнародованы «Объявления о Марциальных водах на Олонце», названные так в честь бога войны и железа Марса. Царь вместе с семьей не раз приезжал в эти края и пил целительную воду. Но после его смерти этот источник был надолго забыт.

Целебные качества с давних пор приписывались железу и благодаря его замечательным магнитным свойствам. Древние египтяне, например, были убеждены, что с помощью магнита можно достичь бессмертия, и рекомендовали железные опилки больным для приема внутрь. Теоретик античной медицины Гален утверждал, что магнит является слабительным средством, а Авиценна лечил им ипохондриков.

В железе нуждаются не только живые организмы, но и представители растительного мира. Еще в самом начале XVIII века французский химик и врач Лемери обнаружил железо в пепле сожженных травинок. Впоследствии выяснилось, что этот элемент входит в состав всех растений, так как он совершенно необходим для образования хлорофилла. Железо содержится в дыхательных ферментах и в значительной степени влияет на интенсивность дыхания растений. Любопытно, что морской планктон, например, потребляет в год полмиллиарда тонн железа, т. е. приблизительно столько, сколько производят ежегодно все металлургические заводы нашей планеты.

В таблице элементов Менделеева трудно найти другой металл, с которым была бы так неразрывно связана история цивилизации. Через века и тысячелетия человек пронес уважение к железу и людям, добывающим и обрабатывающим его. В древности у некоторых народов железо ценилось дороже золота. Лишь представители знати могли украшать себя изделиями из железа, причем нередко в золотой оправе. В Древнем Риме из железа изготовляли даже обручальные кольца. Постепенно, по мере развития металлургии, этот металл становился доступнее и дешевле. И все же еще сравнительно недавно многие отсталые народы, испытывая огромную нужду в железе, готовы были платить за него баснословную цену. Известный английский мореплаватель XVIII века Джеймс Кук рассказывал об отношении к железу туземцев Полинезийских островов: «...Ничто так не манило к себе посетителей наших судов, как этот металл; железо всегда было для них самым желанным, самым драгоценным товаром». Однажды его матросам удалось за ржавый гвоздь получить целую свинью.

В другой раз за несколько старых ненужных ножей островитяне дали матросам столько рыбы, что ее хватило на много дней для всей судовой команды.

Одной из самых почетных профессий во все времена считалась профессия кузнеца. Старинная легенда, насчитывающая около трех тысячелетий, повествует о таком событии.

Когда закончилось строительство Иерусалимского храма, царь Соломон устроил пиршество, на которое пригласил и мастеровых, принимавших участие в грандиозной стройке. Собравшиеся гости приготовились было отведать угощения, как вдруг царь спросил:

- Ну, а кто же из строителей самый главный? Кто внес самый большой вклад в создание этого чудо-храма?

Поднялся каменщик:

- Разумеется, храм - это наших рук дело, и двух мнений тут быть не может. Мы, каменщики, выложили его кирпич к кирпичу. Взгляните, какие прочные стены, арки, своды. Века простоит он во славу царя Соломона.

- Спору нет, основа храма каменная, - вмешался плотник, - но судите сами, дорогие гости, хорош был бы этот храм, если бы я и мои товарищи не потрудились в поте лица. Приятно было бы вам смотреть на голые стены, не отделай мы их красным деревом да ливанским кедром? А наш паркет из лучших пород самшита - как радует он взор! Мы, плотники, по праву можем считать себя подлинными творцами этого сказочного дворца.

- Смотрите в корень, - прервал его землекоп, - хотел бы я знать, как эти хвастуны (он кивнул в сторону каменщика и плотника) возвели бы храм, если бы мы не вырыли котлован для его фундамента. Да ваши стены вместе с отделкой рассыпались бы от первого порыва ветра, как карточный домик!

Но царь Соломон недаром был прозван мудрым. Подозвав к себе каменщика, он спросил:

- Кто делал твой инструмент?

- Конечно, кузнец, - ответил удивленный каменщик.

- Ну, а твой? - обратился царь к плотнику.

- Кто же, как не кузнец, - не раздумывая, сказал тот.

- А твои лопату и кирку? - поинтересовался Соломой у землекопа.

- Ты же знаешь, царь, что их мог сделать только кузнец, - был ответ.

Тогда царь Соломон встал, подошел к скромному закопченному чело-, веку - это и был кузнец. Царь вывел его на середину зала.

- Вот кто главный строитель храма, - воскликнул мудрейший из царей. С этими словами он усадил кузнеца рядом с собой на парчовые подушки и поднес ему чарку доброго вина.

Такова легенда. Мы не можем ручаться за достоверность описанных событий, но, как бы то ни было, в легенде отразилось огромное значение, которое издревле придавал железу человек.

Первое железо, попавшее еще в глубокой древности в руки человека, было, по-видимому, не земного, а космического происхождения: железо входило в состав метеоритов, падавших на нашу планету. Не случайно на некоторых древних языках железо именуется «небесным камнем». В то же время многие крупные ученые еще в конце XVIII века не допускали и мысли о том, что Вселенная может «снабжать» Землю железом. В 1751 году вблизи немецкого города Ваграма упал метеорит. Спустя сорок лет венский профессор Штютц писал об этом событии: «Можно себе представить, что в 1751 году даже самые просвещенные люди в Германии могли поверить в падение куска железа с неба, - насколько слабы были тогда их познания в естественных науках... Но в наше время непростительно считать возможным подобные сказки».

Такой же точки зрения придерживался и известный французский химик Лавуазье, который в 1772 году соглашался с мнением ряда своих коллег, что «падение камней с неба физически невозможно». В 1790 году французская Академия наук даже приняла специальное решение: впредь вообще не рассматривать сообщений о падении камней на Землю, поскольку ученым мужам была совершенно очевидна нелепость «россказней» о небесных пришельцах. Но ничего не подозревавшие о грозном решении французских академиков метеориты продолжали частенько посещать нашу планету и тем самым смущать покой светил науки.

Фактов, подтверждающих это, накапливалось все больше и больше, а факты, как известно, вещь упрямая, и в 1803 году французская Академия наук (ничего не попишешь!) вынуждена была признать «небесные камни» - отныне им разрешалось падать на Землю.

На поверхность Земного шара ежегодно выпадают сотни тысяч тонн метеоритного вещества, содержащего до 90% железа. Самый крупный железный метеорит найден в 1920 году в юго-западной части Африки. Это метеорит «Гоба», весящий около 60 тонн. В 1896 году известный американский полярный исследователь Роберт Пири нашел во льдах Гренландии железный метеорит весом 33 тонны. С колоссальными трудностями находка была доставлена в Нью-Йорк, где и хранится до сих пор.

Но истории известны случаи, когда вес космических странников, встретивших на своем пути Землю, был неизмеримо больше. В 1891 году в Аризонской пустыне была обнаружена громадная воронка диаметром 1200 метров и глубиной 175 метров. Ее образовал гигантский железный метеорит, упавший здесь в доисторические времена.

Американцы проявляли к метеориту большой интерес, который к тому же еще подогревался слухами, будто бы в осколках метеорита найдена платина. Было даже создано акционерное общество по использованию метеорита в промышленных целях. Однако поживиться на «небесном подарке» оказалось нелегко: алмазный бур сломался, как только дошел до основной массы метеорита, лежащей на глубине 420 метров, и метеоритные бизнесмены, не найдя в образцах пробуренной породы платины, свернули свои работы. По мнению ученых, Аризонский метеорит весил несколько десятков тысяч тонн. Возможно, когда-нибудь металлурги вновь заинтересуются им.

Метеоритное железо сравнительно легко подвергалось обработке, и человек начал изготовлять из него простейшие орудия. Но, увы, метеориты не падали по заказу, а нужда в железе была постоянной, поэтому люди стремились научиться извлекать его из руд. И вот настало время, когда человек уже мог использовать не только небесное железо, но и свое, земное. На смену бронзовому веку пришел век железный.

Железо - один из наиболее распространенных на Земле элементов: земная кора содержит около 5% железа, или 755 000 000 000 000 000 тонн. Однако лишь примерно сороковая часть этого количества сконцентрирована в виде месторождений, пригодных для разработки. Основные рудные минералы железа - магнетит, гематит, бурый железняк, сидерит. Магнетит содержит до 72% железа и, как показывает его название, обладает магнитными свойствами. Гематит, или красный железняк, содержит до 70% железа; название минерала происходит от греческого слова «гема» - кровь. Само же слово «железо» произошло, как полагают одни ученые, от санскритского слова «джальжа» - металл, руда. Другие считают, что в основе русского названия элемента лежит санскритский корень «жель», означающий «блестеть», «пылать».

Любопытна техника отыскания железных руд в древности. Для этой цели применяли специальные «волшебные» лозы - легкие ореховые прутья с развилкой на конце. Рудоискатель брал лозу за рожки, сжимал руки в кулаки и пускался в путь. При этом требовалось строжайше соблюдать поисковую «технологическую инструкцию», которая гарантировала успешные поиски лишь в том случае, если пальцы древнего геолога все время были обращены к небу. По-видимому, все неудачи тогдашних рудоискателей (а неудач, к сожалению, было гораздо больше, чем удач) и объяснялись нарушением «технологии» поиска. Если же были соблюдены все необходимые условия, то в тот момент, когда ищущий наступал на железную жилу, лоза тут же опускалась, указывая, где находится руда.

Уже в те времена многие понимали, сколь примитивны подобные способы. Автор первого труда по металлургии известный немецкий ученый XVI века Георг Агрикола писал: «Настоящий горняк, в котором мы хотим видеть основательного и серьезного человека, не станет пользоваться волшебной палочкой, ибо мало-мальски сведущий в природе вещей и рассудительный человек понимает, что эта вилка ему в этом деле никакой пользы не принесет, но что он имеет в своем распоряжении естественные признаки руды, которыми он и должен руководствоваться». Однако еще много лет спустя поиски руды, например, на Урале, нередко велись при помощи лозы. Поклонников этого способа высмеял М. В. Ломоносов. «По моему рассуждению, - писал он, - лучше на такие забобоны или, как прямо сказать, притворство, не смотреть».

Московское государство начало остро нуждаться в железе еще в XVII веке. Царь Алексей Михайлович снаряжал экспедицию за экспедицией для поисков новых залежей железной руды. Рудоискатели должны были узнать, «где какая руда объявится», определить, «сколько ее чаять будет, и как лежит, и чаять ли ей быть прочной». Но поиски оказались безрезультатными.

В первые же годы своего царствования Петр I издал Указ: «Искать всякому литому и кованому железу умножения, стороннего светского (шведского - С. В.) железа пронять было мочно, и стараться, чтобы русские люди тем мастерством были изучены, дабы то дело в Московском государстве было прочно». А для тех, кто пытался бы утаить найденные руды, Указом предусматривались «жестокий гнев, неотложное телесное наказание и смертная казнь».

Вскоре с Урала поступило сообщение о том, что у горы Высокой найдены богатые залежи «магнитного камня»: «...Среди горы пуповина чистого магнита, а кругом леса темные и горы каменные...» Присланные в Москву образцы руды получили высокую оценку специалистов, и царь приказал немедленно приступить к строительству металлургических заводов. Крупнейший из уральских заводов - Невьянский - Петр передал тульскому мастеру и железозаводчику Никите Демидовичу Антуфьеву (впоследствии принявшему фамилию Демидов), поставив перед ним задачу добиться того, чтобы Россия прекратила ввоз железа из-за границы. Завод должен был выпускать «пушки, мортиры, фузеи, шпаги, сабли, тесаки, палаши, копья, латы, шишаки, проволоки».

О знакомстве Петра I с Никитой Антуфьевым-Демидовым сохранилась такая версия. Однажды по дороге на Азов царь остановился в Туле. Он велел прислать к нему искусного оружейного мастера, чтобы тот починил заграничный пистолет. За дело взялся Никита Антуфьев, и к утру уже он принес царю готовый пистолет. Петр удивился, что его заказ так быстро выполнен. «А мы не хуже заграничных», - ответил ему оружейник. Царю же эти слова показались пустым бахвальством. Рассерженный, он ударил Никиту по щеке. Тот, однако, не растерялся и сказал: «А ты, царь, сначала разберись, а потом дерись». С этими словами он вынул из кармана пистолет, который царь давал ему для починки.

Оказалось, что за одну ночь он изготовил новый пистолет, точно такой же, как заграничный, причем сделал это столь искусно, что даже опытный глаз Петра не заметил подмены. Царь был поражен. Сменив гнев на милость, он приблизил тульского оружейника к себе, а вскоре, когда выяснилось, что Невьянский завод не справляется с военными заказами, передал его Антуфьеву-Демидову.

Никита Демидов, а позднее и его сын Акинфий Демидов много сделали для развития отечественной металлургии. Уральское железо высоко ценилось на международном рынке. «Демидовское железо, старый русский соболь, - писала в середине прошлого века английская газета «Морнинг пост», - ...играет важную роль в истории нашей народной промышленности; оно впервые введено было в Великобритании для передела в сталь в начале XVIII столетия, когда сталеделательное производство наше едва начала развиваться. Демидовское железо много способствовало к основанию знаменитости шеффилдских изделий».

Качеству железа и железных изделий издавна придавалось большое значение. Рассказывают, что в старину оружейник, сдавая изготовленную стальную кольчугу, надевал ее на себя, а заказчик брал в рукй кинжал и наносил по кольчуге несколько ударов. Если при этом мастер оставался в живых, его «продукция» признавалась годной и он получал большие деньги. Если же оружейник выпускал брак, то плату получать уже было некому.

В эпоху Петра I появились первые правительственные постановления о качестве железа. 6 апреля 1722 года был издан Указ Берг-коллегии «О пробовании железа». В этом документе, ставшем прообразом современных государственных стандартов на сталь, говорилось:

«Его Императорское Величество указал послать из Берг-коллегии на все железные заводы, где железо делается, чтоб с сего времени железо пробовали сим образом, и отпускали в указанные места, и продавали со следующими знаками:

Первая проба: вкопать круглые столбы толщиной в диаметре по шести вершков в землю так далеко, чтоб оное неподвижно было, и выдолбить в них диры величиною против полос, и в тое диру то железо просунуть, и обвесть кругом того столба трижды, потом назад его от столба отвесть, и ежели не переломится, и знаку переломного не будет, то на нем сверх заводского клейма наклеймить № 1.

Вторая проба: взяв железные полосы, бить о наковальню трижды, потом другим концом обратя такожды трижды от всей силы ударить, и которое выдержит, и знаку к перелому не будет, то каждое сверх заводского клейма заклеймить его № 2.

На последнее, которое тех проб не выдержит, ставить сверх заводских клейм № 3. А без клейм полосного железа отнюдь чтоб не продавали».

Бракоделов ждало суровое наказание. В одном из своих указов Петр писал: «Повелеваю хозяина Тульской оружейной фабрики Корнилу

Белоглазова бить кнутом и сослать в работу в монастырь, понеже он, подлец, осмелился войску государеву продавать негодные пищали и фузеи. Старшину олдермана Фрола Фукса бить кнутом и сослать в Азов, пусть не ставит клейма на плохие ружья».

В 1737 году вогул Степан Чумпин нашел на Урале у горы Благодать крупный кусок магнитного железняка и показал его горному технику И. Ярцеву. Тот заинтересовался находкой, осмотрел месторождение и поспешил с докладом в Екатеринбург. Когда об этом узнал Демидов, ставший к тому времени уже некоронованным королем Урала, он немедленно выслал вооруженную погоню, так как не хотел, чтобы вновь открытые железорудные богатства горы Благодать стали достоянием казны, а не его собственностью. Ярцеву все же удалось уйти от погони. Горная канцелярия выдала первооткрывателям месторождения премию, но вскоре Степан Чумпин при загадочных обстоятельствах был убит. Убийцу найти не удалось. Так Демидовы мстили тем, кто становился на их пути к сокровищам недр седого Урала.

Конец XVIII и начало XIX веков ознаменовались настоящим вторжением железа в технику: 1778 год - построен первый железный мост;

1788 год - вошел в строй первый водопровод, сделанный из железа; 1818 год - спущено на воду первое судно из железа. Вот что писал спустя полвека, в ноябре 1868 года, лондонский «Морской сборник»: «В Гринкоке ремонтируется сейчас первый в мире железный корабль «Вулкан», построенный в 1818 году. 50 лет тому назад во время спуска его со стапеля народ собрался со всех окрестностей, чтобы посмотреть на чудо - действительно ли корабль, построенный из железа, в состоянии Держаться на воде». Спустя четыре года, в 18?2 году, между Лондоном и Парижем уже курсировал созданный в Англии первый железный пароход. Крупным потребителем железа стали дороги, названные впоследствии его именем. Первая железная дорога была введена в эксплуатацию в Англии в 1825 году.

В 1889 году в Париже было завершено строительство величественной башни, созданной из железа замечательным французским инженером Гюставом Эйфелем. Многие современники Эйфеля считали, что это ажурное 300-метровое сооружение окажется непрочным, ненадежным.. Возражая скептикам, автор проекта утверждал, что его детище простоит не менее четверти века. Но вот прошло уже более 80 лет, а Эйфелева башня, ставшая эмблемой Парижа, до сих пор привлекает многочисленных туристов. Правда, в 1928 году некоторые американские газеты сообщили, будто бы башня уже насквозь проржавела и может обрушиться. Но исследование состояния железных конструкций, проведенное французскими учеными и инженерами, показало, что это сообщение было обычной газетной «уткой»: металл, покрытый плотным слоем краски, и не думал ржаветь.

И все же опасность ржавления, как дамоклов меч, висит над железными сооружениями и изделиями. Ржавчина, или коррозия, - страшный враг железа. По данным ряда ученых, лишь за период с 1820 по 1923 год при общем мировом производстве железа 1766 миллионов тонн чуть ли не половину - 718 миллионов тонн - «съела» коррозия. Англии, например, коррозия ежегодно наносит убыток в 600 миллионов фунтов стерлингов.

Немудрено, что проблемой защиты железа от коррозии люди заинтересовались еще в древние века. В трудах греческого историка Геродота (V век до н. э.) мы находим упоминание об оловянных покрытиях, предохраняющих железо от ржавчины. В Индии уже около 1600 лет существует общество по борьбе с коррозией. Примерно полтора тысячелетия назад это общество принимало участие в постройке на побережье у Канерака Дворцов Солнца.

И хотя позднее в течение какого-то времени территория дворцов была затоплена морем, железные балки находились в отличном состоянии. Стало быть, уже в далекие времена индийские мастера знали, как противостоять коррозии. Об этом же свидетельствует и знаменитая железная колонна г - одна из многочисленных достопримечательностей индийской столицы. Вот что пишет в своей книге «Открытие Индии» Джавахарлал Неру: «Древняя Индия добилась, очевидно, больших успехов в обработке железа. Близ Дели высится огромная железная колонна, ставящая в тупик современных ученых, которые не могут определить способ ее изготовления, предохранивший железо от окисления и других атмосферных явлений».

Колонна была воздвигнута в 415 году в честь царя Чандрагуты II. Первоначально ее установили на востоке страны перед одним из храмов, а в 1050 году царь Ананг Пола перевез ее в Дели. По народному поверью, у того, кто прислонится к колонне спиной и сведет за ней руки, исполнится заветное желание. С давних времен стекались к ней толпы богомольцев, желавших получить свою толику счастья. Но стал ли кто-нибудь из них счастливым?...

Весит колонна около 6,5 тонн. Ее высота 7,3 метра, диаметр от 42 сантиметров у основания и до 30 сантиметров у верха. Изготовлена она почти из чистого железа (99,72%), чем и объясняется ее «долголетие»: любое другое, менее чистое железо несомненно превратилось бы за прошедшие 15 столетий в труху.

Как же смогли древние металлурги изготовить эту чудесную колонну, перед которой бессильно время? Некоторые писатели-фантасты не исключают, что она создана на другой планете, а завез ее к нам экипаж космического звездолета, который захватил ее с собой либо в качестве вымпела, либо как дар жителям Земли. По другим версиям, колонна выкована из крупного железного метеорита.

И все же, пожалуй, правы те ученые, которые объясняют этот факт высоким искусством древнеиндийских металлургов. Индия в те времена славилась на весь мир своими стальными изделиями, и не случайно у персов бытовала поговорка «В Индию сталь возить», которая по смыслу аналогична русской поговорке «Ехать в Тулу со своим самоваром».

Сегодня обычной нержавеющей сталью уже никого не удивишь. Недавно в США выдан патент на прозрачную нержавеющую сталь. Новый металл изготовляют электрохимическим путем: при этом между отдельными кристаллами образуются мельчайшие поры, которые и делают сталь прозрачной.

В наши дни мастера огненных дел в совершенстве овладели выплавкой металла самого различного назначения. Каких только сталей не встретишь в перечне продукции современного металлургического завода! Нержавеющая и быстрорежущая, шарикоподшипниковая и пружинная, магнитная и немагнитная, жаропрочная и хладостойкая - чтобы только перечислить все м-арки сталей, понадобилась бы не одна страница книги.

Для обработки особо твердых материалов применяют, например, «алмазную» сталь, содержащую примерно 5 % вольфрама - по твердости она лишь немногим уступает самому алмазу.

На одном из бельгийских металлургических заводов несколько лет назад введен в действие стан для прокатки стальной полосы с нанесением на ее поверхность различных узоров. Таким способом стальному листу можно придать вид дерева, кожи, ткани и других материалов. Лист с узорной поверхностью уже пришелся по вкусу автомобилестроителям, создателям бытовой техники, архитекторам.

Весьма многообразен и ассортимент изделий из железа и стали. В ГДР, например, изготовлен гигантский подшипник весом 125 тонн, а в Швейцарии выпускают подшипники-малютки, диаметр которых чуть больше одного миллиметра. Спичечная коробка может послужить «тарой» для 34 тысяч таких подшипников. Но есть еще более крохотные стальные изделия - детали для ручных часов; по сравнению с ними даже мини-подшипники вправе считать себя «крупными фигурами»: в спичечной коробке их помещается до 6 миллионов.

Спрос на железо велик. Достаточно сказать, что уже к концу XIX века из каждых 100 килограммов металла, потребляемых в промышленности, сельском хозяйстве, быту, 96 приходилось на долю железа.

Строительство городов и прокладка новых стальных магистралей, спуск на воду океанских лайнеров и сооружение гигантских доменных печей, создание мощных синхрофазотронов и запуск космических кораблей - все это немыслимо без железа.

Но этот металл оказался не только созидателем - с ним связаны и многие кровавые страницы истории человечества. Миллиардами снарядов и бомб обрушился он на людей в годы первой и второй мировых войн.

Железом разрушалось то, что веками человек создавал из железа при помощи железа.

Почти два тысячелетия назад древнеримский писатель и ученый Плиний Старший писал: «Железные рудокопи доставляют человеку превосходнейшее и зловреднейшее орудие. Ибо сим орудием прорезываем мы землю, сажаем кустарники, обрабатываем плодовитые сады и, обрезывая дикие лозы с виноградом, понуждаем их каждый год юнеть. Сим орудием выстраиваем домы, разбиваем камни и употребляем железо на все подобные надобности. Но тем же самым железом производим брани, битвы и грабежи и употребляем оное не только вблизи, но мещем окрыленное вдаль, то из бойниц, то из мощных рук, то в виде оперенных стрел. Самое порочнейшее, по мнению моему, ухищрение ума человеческого. Ибо, чтобы смерть скорее постигла человека, создали ее крылатою и железу придали перья. Того ради да будет вина приписана человеку, а не природе». Не будем и мы винить железо в грехах человеческих...

В последние десятилетия у железа появилось много соперников: алюминий, титан, ванадий, бериллий, цирконий и другие металлы ведут массированное наступление на позиции железа. Но и железо, несмотря на явно «пенсионный» возраст (более пяти тысяч лет), не собирается сходить со сцены. Академик А. Е. Ферсман писал: «Будущее за другими металлами, а железу будет отведено почетное место старого, заслуженного, но отслужившего своё время материала. Но до этого будущего еще далеко... Железо - пока основа металлургии, машиностроения, путей сообщения, судостроения, мостов, транспорта».

...В 1958 году в Брюсселе над территорией Всемирной промышленной выставки величественно возвышалось необыкновенное здание Атомиума. Девять громадных, диаметром 18 метров металлических шаров как бы висели в воздухе: восемь - по вершинам куба, девятый - в центре. Это была модель кристаллической решетки железа, увеличенная в 165 миллиардов раз. Атомиум символизировал величие железа - металла-труженика, главного металла промышленности.

S

Cl

Ar

 


Cr

Mn

Fe

Co


Se

Br

Kr

 

ЗАРЯД МИРНЫХ ПУШЕК

Фокус Парацельса. - Голубой фарфор. - Странные руды Саксонских гор. - Брандт защищает диссертацию. - Хобби ветеринарного врача. - Нет худа без добра. - Новинка фирмы Хейнеса. - Японская сталь. - Коварные «игрушки». - Урон английскому флоту. - Сюрприз старых отвалов. - В союзе с платиной. - Прочнее и дешевле. - Открытие великих супругов. - Подобно сказочному джину. - «Бидоны» проходят испытания. - Профессии радиоактивного кобальта. - Маска фараона. - Голубые алмазы. - Как поймать молнию? - Помощник врачей.


Рассказывают, будто бы известный врач и химик XVI века Парацельс любил показывать фокус, который неизменно пользовался успехом у аудитории. Ученый демонстрировал картину, где был изображен зимний пейзаж - деревья и пригорки, покрытые снегом. Дав зрителям вдоволь налюбоваться полотном, Парацельс на глазах у публики превращал зиму в лето: деревья одевались листвой, а на пригорках появлялась нежнозеленая трава.

Чудо? Но ведь чудес на свете не бывает. Действительно, в роли волшебника в этом опыте выступала химия. При обычной температуре раствор хлористого кобальта, к которому примешано некоторое количество хлористого никеля или железа, бесцветен, но если им что-либо написать, дать просохнуть, а затем хотя бы слабо подогреть, то он приобретает красивую зеленую окраску. Такими растворами и пользовался Парацельс, создавая свой чудо-пейзаж. В нужный момент ученый незаметно для присутствующих зажигал находившуюся за картиной свечу и на полотне, точно в сказке, происходила изумлявшая публику смена времен года.

Правда, сам Парацельс еще не мог в то время знать точный химический состав своих красок: ведь тогда ни кобальт, ни никель еще не были известны науке. Но использование соединений кобальта в качестве красителей насчитывало к этому моменту уже не одно столетие. Еще пять тысяч лет назад синюю кобальтовую краску применяли в керамическом и стекольном производстве. В Китае, например, в те далекие времена кобальт использовали в производстве всемирно известного голубого фарфора. Древние египтяне синей глазурью, содержащей кобальт, покрывали глиняные горшки. В гробнице фараона Тутанхамона археологи нашли стекла, окрашенные в синий цвет солями этого элемента. Такие же стекла удалось обнаружить и при раскопках на месте древней Ассирии и Вавилона.

Однако в начале нашей эры секрет кобальтовых красок, видимо, был утерян, так как в синих стеклах, изготовленных в этот период александрийскими, византийскими, римскими и другими мастерами, кобальт уже не содержался, а синяя окраска, которая достигалась введением меди, явно уступала прежней.

«Разлука» стекла с кобальтом затянулась: лишь в средние века венецианские мастера стекольных дел начали выпускать чудесные синие стекла, которые быстро завоевали популярность во многих странах. Своим успехом стекла были обязаны все тому же кобальту.

Рецепт изготовления своей неповторимой по красоте продукции венецианцы держали в строжайшем секрете. Чтобы свести к минимуму возможность утечки информации, правительство Венеции перевело в XIII веке все стекольные фабрики на небольшой остров Мурано, куда посторонним «вход» был воспрещен строго-настрого. Да и покинуть остров без разрешения властей не дозволялось ни одному из специалистов по варке цветного стекла. И все же подмастерье Джиорджио Белерино сумел каким-то путем сбежать оттуда. Он добрался до Германии и открыл в одном из городов свою стекольную мастерскую. Но просуществовала она недолго: однажды в ней «возник» пожар и она сгорела дотла, а беглеца-владельца нашли заколотым кинжалом.

Сохранившиеся документы XVII века свидетельствуют, что на Руси большим спросом пользовалась дорогая, но очень стойкая и сочная кобальтовая краска «голубец». Ею были расписаны стены Грановитой и Оружейной палат, Архангельского и Успенского соборов и других замечательных сооружений того времени.

Дороговизна кобальтовых красок объяснялась очень малой добычей руд этого элемента. Точнее, кобальтовых руд промышленность попросту не знала, так как крупных скоплений этого металла в природе не существует, а он лишь сопутствует в сравнительно небольших концентрациях мышьяку, меди, висмуту и некоторым другим элементам. Именно поэтому горняки средневековой Саксонии долго и не подозревали о том, что недра их гор содержат никому не ведомый тогда еще металл.

Но время от времени им попадалась довольно странная руда, которая по внешним признакам была серебряной, однако все попытки получить из нее серебро оказывались неудачными. К тому же в процессе обжига из руды выделялись ядовитые газы, доставлявшие горнякам немало неприятностей. В конце концов саксонцы научились отличать настоящую серебряную руду от ее коварной копии, которую решено было назвать «кобольдом» по имени «поселившегося» в ней горного духа.

В 1735 году шведский химик Г. Брандт, проанализировавший некоторые саксонские руды, в том числе и печально известный «кобольд», защитил диссертацию, в которой доказал, что в рудах присутствует неизвестный в то время металл. Новый металл Брандт назвал, как и руду, «кобольдом». Если бы это открытие было сделано в наши дни, телетайпы тотчас же разнесли бы весть о нем по свету, но XVIII век не располагал такими могучими и оперативными средствами информации. Долгие годы о диссертации шведского химика знали лишь немногие. Даже спустя 30 лет ученый Леман, например, считал кобольд смесью меди, железа и какой-то «особой земли».

Только в конце XVIII столетия трудами ряда ученых, в том числе русского химика Г. И. Гесса, открытие Брандта было подтверждено и узаконено, а за найденным им металлом закрепилось то название, которым мы пользуемся до сих пор, - кобальт.

К этому времени уже был открыт и ближайший химический родственник кобальта - никель. Эти металлы и в природе частенько оказывались рядом, и не случайно перед учеными встал вопрос: как разделять их, чтобы получать и тот, и другой в чистом виде?

Ответ на этот вопрос был найден довольно неожиданно. Сложнейшую химическую задачу удалось разрешить... ветеринарному врачу Шарлю Аскину. Дело обстояло так. Все свободное время ветеринар посвящал своему хобби - металлургии. В 1834 году он заинтересовался никелем и его сплавами. Аскин предпринял попытку извлечь никель из руды. Но к несчастью (впрочем, справедливее сказать, к счастью), эта руда содержала к тому же и кобальт. Что же предпринять? Аскин обратился за помощью к владельцу местного химического завода Бенсону. Как выяснилось, тот как раз нуждался в кобальте, который он применял в производстве керамики. Однако и Бенсону не были известны способы разделения этих металлов. После некоторых раздумий они решили воспользоваться для достижения своей цели хлорной известью, точно рассчитали, сколько потребуется ее для работы, и каждый из них приступил к делу.

Бенсон, у которого было достаточно хлорной извести, отмерил нужное ее количество и попытался обработать ею руду, но ничего не добился: из раствора в осадок выпали окиси как того, так и другого металла.

Аскин же, готовясь начать опыты, обнаружил, что располагает лишь половиной расчетного количества хлорной извести. «Вот уж не везет, так не везет», - должно быть, подумал он, однако все же не стал откладывать эксперимент. Но недаром говорится, что нет худа без добра. К удивлению и радости Аскина, опыт, не суливший ему, казалось бы, никаких успехов, дал желанный результат: кобальт в виде окиси выпал в осадок, а никель, которому не хватило хлорной извести, почти весь остался в растворе. Позднее этот способ был несколько усовершенствован и по сей день широко используется в промышленности для разделения родственных металлов.

До начала XX века сфера деятельности кобальта была весьма ограничена. Металлурги, например, которые сегодня с почтением относятся к кобальту, тогда имели смутное представление о его свойствах. В книге «Металлургия цветных металлов», вышедшей в 1912 году, ее автор Е. Про утверждал: «...до настоящего времени металлический кобальт с точки зрения потребления не представляет интереса... Были попытки ввести кобальт в железо и приготовить специальные стали, но последние не нашли еще никакого применения».

Уважаемый автор заблуждался. Еще за пять лет до появления его книги металлургическая фирма Хейнеса создала необычные сплавы, обладавшие колоссальной твердостью и предназначавшиеся для металлообрабатывающей промышленности. Один из лучших стеллитов - так были названы новые сплавы (от слова «стелла» - звезда) - содержал более 50% кобальта. В дальнейшем производство твердых сплавов неуклонно росло, и кобальт играл в них далеко не последнюю роль.

Советскими учеными и инженерами разработан сверхтвердый сплав «победит», превосходящий по своим качествам аналогичные зарубежные сплавы. В состав победита, наряду с карбидом вольфрама, входит кобальт.

В 1917 году японские ученые Хонда и Такати получили патент на созданную ими сталь, содержавшую от 20 до 60% кобальта и характеризовавшуюся высокими магнитными свойствами. Нужда в такой стали, за которой закрепилось название японской, была огромная. Конец XIX и начало XX веков ознаменовались буквально вторжением магнитов в промышленность, чем и был обусловлен голод на магнитные материалы.

Из трех основных ферромагнитных металлов - железа, никеля и кобальта - последний обладает наиболее высокой точкой Кюри, т. е. той температурой, при которой металл утрачивает свойство быть магнитом. Если для никеля точка Кюри составляет всего 358°С, для железа 770°С, то для кобальта она достигает 1130°С.

И так как магнитам приходится трудиться в самых разнообразных условиях, в том числе и при весьма высоких температурах, кобальту суждено было стать важнейшим компонентом магнитных сталей.

Едва успев появиться на свет, кобальтовая сталь привлекла к себе внимание военных чинов и промышленников, смекнувших, что ее особые свойства можно с успехом использовать в целях, отнюдь не безобидных. Уже в годы гражданской войны нашим морякам и красноармейцам, сражавшимся на Севере с английскими интервентами, довелось познакомиться с необычными минами, на которых, даже не прикоснувшись к ним, подрывались тральщики Северодвинской флотилии. Когда водолазы выудили и обезвредили одну из таких коварных «игрушек», оказалось, что она магнитная, а принцип ее действия заключался в следующем: как только стальной корпус приближавшегося к мине корабля оказывался в зоне силовых линий ее магнитного поля, срабатывал механизм взрывателя и корабль шел ко дну.

Накануне второй мировой войны в фашистской Германии производство кобальтовых сталей, служивших материалом для изготовления магнитных мин, заметно возросло. Как утверждала геббельсовская пропаганда, немецкие мины по точности, чувствительности и быстроте реакции «превосходят нервную систему многих высших существ, созданных творцом». И действительно, когда немцам удалось заминировать с воздуха побережье Англии, устья Темзы и других важнейших рек, магнитные мины нанесли большой урон английскому флоту. Но на всякий яд находится противоядие. Уже примерно через две недели после вероломного нападения гитлеровской армии на Советский Союз военный инженер 3-го ранга М. И. Иванов в районе Очакова разминировал первую немецкую магнитную мину.

К периоду войны относится и случай, который произошел на одном из уральских рудников. В старых отвалах обогатительной фабрики, перерабатывающей в течение многих лет медную руду, был обнаружен кобальт, о чем до этого никто и не подозревал. В короткий срок была разработана технология извлечения кобальта, и вскоре военная промышленность уже получила ценнейший металл, добытый из «пустой» породы.

В годы войны кобальт начал принимать участие в создании жаропрочных сталей и сплавов, которые идут на изготовление деталей авиационных двигателей, ракет, паровых котлов высокого давления, лопаток турбокомпрессоров и газовых турбин. К таким сплавам относится, например, «виталлиум», содержащий до 65% кобальта. Однако дороговизна и дефицитность кобальта являются препятствием для еще более широкого использования его в этой области.

В то же время есть такие сферы, где кобальт с успехом заменяет еще более дорогой металл - платину, годовая добыча которой легко поместится в кузове грузовика. В гальванотехнике распространены нерастворимые аноды, которые не должны реагировать с содержимым гальванической ванны. Очень подходящий для этих целей материал - платина, но платиновые аноды обходятся «в копеечку». Замена платины более дешевыми металлами давно волновала умы ученых. В результате кропотливых поисков удалось разработать композицию сплава, не только не уступающего платине, но и превосходящего ее по способности противостоять крепким кислотам. В состав такого сплава входит до 75% кобальта.

В ряде случаев кобальт выступает в союзе с платиной. Так, английская фирма «Мулард» создала магнитный сплав этих металлов - «платинакс-2», который к тому же обладает высокими антикоррозийными свойствами, легко поддается механической обработке. Из него изготовляют миниатюрные магнитные детали для электрических часов, слуховых аппаратов, датчиков различного назначения.

Кобальтохромовый сплав оказался прекрасным материалом для каркасов зубных протезов: он вдвое прочнее золота, обычно используемого для этой цели, и, как легко догадаться, значительно дешевле.

До сих пор мы рассказывали об обычном кобальте, но с тех пор, как в 1934 году известные французские ученые Фредерик и Ирен Жолио-Кюри открыли явление искусственной радиоактивности, наука и техника стали проявлять большой интерес к радиоактивным изотопам различных элементов, в том числе и кобальта. Из 12 радиоактивных изотопов этого металла наиболее широкое практическое применение получил кобальт-60.

Его лучи обладают высокой проникающей способностью. По мощности излучения 17 граммов радиоактивного кобальта эквивалентны 1 килограмму радия - самого мощного природного источника радиации. Вот почему при получении, хранении и транспортировке этого изотопа, как, впрочем, и других, тщательно соблюдают строжайшие правила техники безопасности, принимают все необходимые меры, чтобы надежно оградить людей от смертоносных лучей.

После того как в ядерном реакторе обычный металлический кобальт превращается в радиоактивный, его, подобно сказочному джину, «заточают» в специальные массивные контейнеры, по виду напоминающие молочные бидоны. В этих контейнерах, окруженный слоем свинца, кобальт-60 переезжает на специальных машинах к месту будущей работы. Ну, а вдруг автомобиль попадет в аварию - контейнер-«б ид он» может разбиться, и тогда упрятанная в нем ампула с кобальтом будет угрожать жизни людей? Нет, этого не произойдет. Разумеется, от дорожной аварии не застрахован ни один автомобиль, но даже, если она случится, «бидон» останется целым и невредимым. Ведь прежде, чем стать хранилищем для радиоактивного изотопа, контейнеры проходят серьезные испытания. Их бросают с пятиметровой высоты на бетонные плиты, помещают в термокамеры, подвергают различным испытаниям, и лишь после этого они обретают право принять в свой «чрев» маленькую ампулу с тем или другим радиоактивным веществом. Все эти меры предосторожности делают работу людей, связанных с источниками ядерного излучения, практически безопасной.

У радиоактивного кобальта много «профессий». Все более широкое применение в промышленности находит, например, гаммадефектоскопия, т.е. контроль качества продукции путем просвечивания ее гамма-лучами, источником которых служит изотоп кобальт-60. Такой метод контроля позволяет с помощью сравнительно недорогой и компактнои аппаратуры легко выявлять трещины, поры, свищи и другие внутренние дефекты массивных отливок, сварных швов, узлов и деталей, находящихся в труднодоступных местах. В связи с тем, что гаммалучи распространяются источником равномерно во все стороны, метод дает возможность контролировать одновременно большое число объектов, а цилиндрические изделия проверять сразу по всему периметру.

С помощью гамма-лучей удалось разрешить давно интересовавший ученых-египтологов вопрос о маске фараона Тутанхамона. Одни утверждали, что она сделана из целого куска золота, другие считали, что ее собрали из отдельных частей. Решено было прибегнуть к помощи кобальтовой пушки - специального устройства, «заряженного» изотопом кобальта. Оказалось, маска действительно состоит из нескольких деталей, но настолько тщательно подогнанных одна к другой, что заметить линии стыка было совершенно невозможно.

Радиоактивный кобальт используют для контроля и регулирования уровня расплавленного металла в плавильных печах, уровня шихтовых материалов в домнах и бункерах, для поддержания уровня жидкой стали в кристаллизаторе установок непрерывной разливки.

Прибор, называемый гамма-толщиномером, быстро и с большой степенью точности определяет толщину обшивки судовых корпусов, стенок труб, паровых котлов и других изделий, когда к их внутренней поверхности невозможно подобраться и поэтому обычные приборы оказываются бессильны.

Для изучения технологических процессов и исследования условий службы различного оборудования широкое применение находят так называемые «меченые атомы», т. е. радиоактивные изотопы ряда элементов, в том числе и кобальта.

В Советском Союзе впервые в мировой практике создан промышленный радиационно-химический реактор, в котором источником гамма-лучей служит все тот же изотоп кобальта.

Наряду с другими современными методами воздействия на различные вещества - такими, как сверхвысокие давления и ультразвук, лазерное излучение и плазменная обработка, - радиационное облучение широко внедряется в промышленность, позволяя значительно улучшить свойства многих материалов. Так, автомобильные покрышки, подвергнутые радиационной вулканизации, служат на 10 - 15% дольше обычных, а ткань для школьных костюмов, к нитям которой с помощью радиации «привили» молекулы полистирола, оказывается вдвое прочнее. Даже драгоценные камни после радиационных «процедур» становятся еще красивее: алмаз, например, под действием быстрых нейтронов обретает голубую окраску, медленные нейтроны делают его зеленым, а лучи кобальта-60 придают ему нежный голубовато-зеленый цвет.

Радиоактивный кобальт трудится и на сельскохозяйственной ниве, где его применяют для изучения влажности почв, для определения запасов воды в снежном покрове, для предпосевного облучения семян и других целей.

Совсем недавно интересное открытие сделали французские ученые. Они установили, что радиоактивный кобальт может с успехом служить... приманкой для молний. При небольшой добавке изотопа в стержень громоотвода воздух вокруг него в результате гамма-излучения ионизируется в значительных объемах. Грозовые разряды, возникающие в атмосфере, притягиваются, словно магнитом, к радиоактивному громоотводу. Эта новинка помогает «собирать» молнии в радиусе нескольких сот метров.

В заключение скажем еще об одной, пожалуй, самой важной профессии радиоактивного кобальта. Он оказался надежным союзником врачей в их борьбе за жизнь людей. Крупицы изотопа кобальт-60, помещенные в медицинские «пушки», не причиняя вреда организму человека, бомбардируют гамма-лучами внутренние злокачественные опухоли, губительно влияя на быстро размножающиеся больные клетки, приостанавливая их деятельность и тем самым ликвидируя очаги страшной болезни.

В подземных хранилищах Всесоюзного объединения «Изотоп» находятся десятки контейнеров - больших и маленьких. В них - радиоактивный кобальт, стронций, цезий и другие источники ядерных излучений. Приходит время, и они отправляются в больницы и клиники, на предприятия и в научно-исследовательские институты - туда, где нужен сегодня мирный атом.

Cl

Ar

 

 


Mn

Fe

Co

Ni


Br

Kr

 

 

« МЕДНЫЙ ДЬЯВОЛ »

Мечта прабабушек. - Древний китайский сплав. - Происки злого духа. - Не из робкого десятка. - Энергичный француз. - Находка в Канаде. - Золотая медаль Ржешотарского. - «Рабочий и колхозница». - «Эпидемия» и ее «вирус». - Кто виновен в смерти императора? - «Диверсия» на флоте. - 3000 в работе. - Незабываемое прошлое. - Веселый блеск. - «Слоеная» монета. - Перламутровый жир. - Бритва летит на Луну. - Как избавиться от насморка? - «Семейственность» и хлопоты. - Тесные связи. - Никелированная планета. - Фокстерьер ищет руду. - «Мамонт-взрыв». - Достаньте звезду. - Смелые проекты. - Восторжествует ли справедливость?


Должно быть, не всем женщинам известно, что в далекие времена их прабабушки - тогда еще юные и прелестные - нежно любили никель, и металл щедро платил им тем же: у одной он томно лежал на груди, другой тайно и страстно сжимал руку, а у третьей, превратившись в диадему, украшал пушистые волосы.

Да-да, не удивляйтесь: еще в начале прошлого века никель считался драгоценным металлом. Добыча его была связана с большими трудностями, и те крохотные количества никеля, которые удавалось получить, попадали в руки к ювелирам. Но инженеры и не проявляли к этому металлу никакого интереса, поскольку не могли тогда еще найти ему применения.

Знакомство человека с никелем состоялось, по-видимому, еще много столетий назад. Древние китайцы, например, еще во II веке до н. э. выплавляли сплав никеля с медью и цинком - «пакфонг», который пользовался спросом в различных странах. Попадал он и в Бактрию - государство, расположенное на месте современных среднеазиатских республик. Бактрийцы же изготовляли из этого сплава монеты. Одна из таких монет, выпущенная в 235 году до н. э., хранится в Британском музее в Лондоне.

Как элемент никель был открыт в 1751 году шведским химиком Кронстедтом, который обнаружил его в минерале никелине. Но тогда этот минерал назывался иначе - купферникель («медный дьявол»). Дело в том, что еще в средние века саксонские рудокопы часто встречали минерал красноватого цвета. Из-за своей окраски камень был ошибочно принят ими за медную руду. Долго пытались металлурги выплавить из этой «медной руды» медь, но шансов на успех у них было едва ли больше, чем у алхимиков, надеявшихся при помощи «философского камня» получить золото из мочи животных.

«В чем же причина неудач?» - ломали голову саксонцы. Наконец, кого-то из них осенило: конечно же, все это происки Ника - злого духа гор, который прочно «окопался» в бесовском камне и не желает отдавать ни единой унции меди из своих «сбережений».

Возможно, ученым мужам средневековья удалось в дальнейшем научно обосновать эту смелую гипотезу. Во всяком случае, попыток получить из красноватого минерала медь больше уже не предпринимали. А чтобы и впредь никто не соблазнился этой пустой затеей, минерал решено было назвать «медным дьяволом».

Кронстедт, вероятно, не был суеверным.

Не убоявшись «дьявола», он сумел все-таки получить из купферникеля металл, но не медь, а какой-то новый элемент, который он и нарек никелем.

Прошло еще полвека, и немецкому химику Рихтеру удалось выделить из руды относительно чистый никель - серебристо-белый металл, с едва уловимым коричневым оттенком, очень ковкий и тягучий. Но о производстве никеля в промышленных масштабах тогда еще не было и речи.

В 1865 году крупные месторождения никелевых руд были обнаружены в Новой Каледонии. Начальником горного департамента этой французской колонии незадолго до описываемых событий был назначен Жюль Гарнье, обладавший исключительной энергией и глубокими знаниями. Он тотчас развил бурную деятельность, надеясь найти на острове полезные ископаемые. Вскоре его поиски увенчались успехом: недра острова оказались богатыми никелем. В честь энергичного француза новокаледонский никельсодержащий минерал назвали гарниеритом.

Спустя почти два десятилетия в Канаде при прокладке Тихоокеанской железной дороги рабочие натолкнулись на громадные залежи медноникелевых руд.

Эти два открытия послужили мощным толчком к освоению промышленной добычи никеля. Приблизительно в те же годы было открыто и важное свойство этого элемента - улучшать качество стали. Правда, еще в 1820 году знаменитый английский ученый Майкл Фарадей провел несколько опытов по выплавке сталей, содержащих никель, но тогда они не смогли заинтересовать металлургов.

В конце прошлого века Обуховский завод (в Петербурге) получил ответственное задание военно-морского ведомства - освоить производство высококачественной корабельной брони. К этому времени флот Англии и Франции уже был «одет» в новую броню из никелевой стали, получившей высокую оценку специалистов.

Созданием новой отечественной брони занялся замечательный русский металлург и металловед А. А. Ржешотарский. Напряженная работа вскоре была успешно завершена. Обуховский завод начал выпускать отличную десятидюймовую броню из никелевой стали. Эта броня по качеству не уступала зарубежной, но Ржешотарский решил пойти дальше. Вскоре он разработал новую технологию получения брони: поверхностный слой металла начали подвергать цементации - насыщать ее углеродом. Таким путем удалось получить броню исключительной прочности и вязкости с повышенной твердостью поверхностного слоя. С ней уже было трудно конкурировать даже броневым плитам французского концерна «Шнейдер-Крезо», продукция которого до появления брони Ржешотарского считалась эталоном.

Военно-морское ведомство наградило талантливого инженера золотой медалью, а по его технологии начали выпускать броню и на других заводах.

В наши дни никелевую сталь используют в мирных целях. Из нее изготовляют хирургические инструменты, детали химической аппаратуры, предметы домашнего обихода.

Кто не знает великолепную скульптуру В. И. Мухиной «Рабочий и колхозница»? Величественный 24-метровый монумент, который украшал Советский павильон на Международной выставке в Париже, был выполнен из нержавеющей стали, содержащей около 10% никеля. Сегодня она величественно возвышается у входа на Выставку достижений народного хозяйства в Москве.

Не менее важное «занятие» никеля - создание разнообразных сплавов с другими металлами. Еще в начале XIX века металлургов и химиков охватила «эпидемия» поисков нового сплава, способного полностью заменить серебро для изготовления посуды и столовых приборов. В роли «вируса» выступила солидная премия, обещанная тому счастливцу, который сможет создать такой сплав. Вот тогда-то и вспомнили о древнем китайском сплаве. Почти одновременно различным ученым, взявшим за основу состав пакфонга, удалось получить медноникелевые сплавы, весьма сходные с серебром. Один из сплавов был назван «аргентан» («подобный серебру»), другой - «нейзильбер» («новое серебро»). Спустя некоторое время появились мельхиор, альфенид и другие заменители серебра, в состав которых непременно входил никель.

Никелевые сплавы быстро завоевали популярность и вошли в обиход. Однако в 1916 году на долю одного из них - нейзильбера - выпали крупные «неприятности». Австрийский император Франц-Иосиф, пользовавшийся сервизом из этого сплава, внезапно заболел и умер. Отчего? Подозрение пало на «новое серебро» - на посуду из него был наложен запрет. Тщательные исследования позволили полностью реабилитировать ни в чем не повинный сплав. А умер император не так уж и неожиданно: ему было отроду «всего-навсего» 86 лет.

Для сплавов никеля находились все новые и новые дела. Вр время первой мировой войны наблюдались случаи, когда боевые корабли, не принимавшие участия в баталиях, тем не менее вынуждены были на длительный срок становиться в док для ремонта. Причиной выхода кораблей из строя была «диверсионная» деятельность морской воды, которая буквально съедала медноцинковые трубки конденсаторов корабельных котлов. Пришлось срочно искать более подходящий материал для злополучных трубок.

Пока ученые занимались поисками, война успела кончиться, но вопрос не был снят с повестки дня. Лишь в 1926 году удалось создать медноникелевый сплав, которому не была противопоказана морская служба. Спустя три года все французские корабли, а затем и флоты других держав обзавелись новыми конденсаторными трубками. Теперь моряки могли быть твердо уверены, что злополучные трубки уже не подведут их в трудную минуту.

Сейчас число никелевых сплавов, находящих широкое применение в технике, в быту, в ювелирном деле, превысило 3000!

Монель-металл, например, успешно трудится в химическом машиностроении, в судостроении. Нихромовые спирали используют в нагревательных приборах, в электропечах сопротивления. Нейзильбер принимает участие в конструировании различных приборов и аппаратов. В точной механике для изготовления калибров и эталонов применяют инвар - сплав с очень малым коэффициентом расширения: при нагреве от 0 до 40°С его объем увеличивается всего на одну миллионную долю по сравнению с первоначальным. Платинит служит заменителем дорогостоящей платины в тех случаях, когда нужно впаять металл в стекло (шприцы, электролампы и т. п.). Упругий сплав элинвар - отличный материал для пружин, в частности часовых. Высокими магнитными свойствами обладают такие сплавы, как мишима, альнико, альни. Пермаллой после специальной термомеханической обработки приобретает необычайно большую магнитную проницаемость, легко намагничивается и размагничивается даже в слабых полях. Этот сплав находит применение в телефонии и радиотехнике. Для изготовления термопар используют хромель и алюмель. Из сплава на основе никеля (до 75%) выполнены турбинные лопатки воздушного лайнера «Ту-104».

Несколько лет назад ученые создали новый сплав - никоси, названный так по первым слогам входящих в него компонентов: 94% никеля, 4% кобальта и 2% кремния («силиция»). Испытания показали, что никоси поможет создать мощные источники ультразвука.

Но, пожалуй, наибольший интерес в научном и промышленном мире вызвал сплав никеля (55%) с титаном - нитинол. Он был создан в одной из лабораторий США еще в начале 60-х годов, но свой «талант» раскрыл не сразу. Достаточно легкий, прочный и пластичный, коррозионностойкий, он считался неплохим сплавом и не более. Однако его создатели продолжали проводить с ним различные эксперименты, и вдруг сплав проявил совершенно уникальную способность - «помнить» свое прошлое. Произошло это во время одного из многочисленных опытов. Нитиноловую спираль после определенной обработки нагрели до 150°С и охладили, а затем к ней подвесили груз, который растянул ее и превратил в совершенно ровную проволоку. Чудеса начались, когда эту проволоку опять нагрели (до 95°С): на глазах изумленных исследователей она превратилась в ...спираль.

Эксперимент ставили снова и снова, придавая металлу все более сложные формы, но он продолжал демонстрировать блестящую «память», невозмутимо принимая свой первоначальный облик. Проволоку, например, согнули таким образом, что она образовала слово «нитинол», затем нагрели, охладили и деформировали до неузнаваемости, но стоило пропустить через эту проволочную путаницу сильный электрический импульс, мгновенно разогревший ее, и взорам ученых вновь предстало название сплава.

Точное объяснение этого явления еще не найдено, зато применений предложено уже сотни. Из нитинола можно делать, в частности заклепки для соединения таких конструкций, к которым можно подобраться лишь с одной стороны. Металлу при этом предлагают «запомнить» форму обычной заклепки, а потом рабочий конец ее превращают в круглый стержень, который и вставляют в отверстие при низкой температуре. Теперь нужно слегка подогреть головку заклепки, и она тут же «вспомнит», что у нее было утолщение и с другой стороны. Такая заклепка крепит детали намертво.

Одна из американских фирм, связанная с космическими исследованиями, уже продемонстрировала антенну из нитинола, которая предназначена для искусственных спутников Земли. Свитая в плотный клубок, она во время запуска занимает немного места, «спрятавшись» в специальном углублении. Но в космосе, когда солнечные лучи нагревают сплав, антенна обретает нужную форму. Этот же принцип предлагается использовать для изготовления радиотелескопа с антенной диаметром более километра.

Никель прекрасно защищает металлы от окисления, придавая изделиям красивый внешний вид. Веселый блеск кастрюль, кофейников и самоваров - все это «проделки» никеля, тонким слоем которого покрыты многие предметы обихода.

Впервые попытку использовать этот металл в качестве покрытия предпринял в 1842 году немецкий ученый Бетгер. Однако ему не удалось добиться своей цели, так как никель, которым располагала в то время техника, содержал посторонние примеси, мешавшие гальваническим путем наносить покрытие. С тех пор гальванотехника шагнула далеко вперед. Тончайшая пленка никеля надежно охраняет сегодня железо, позволяя сберечь от коррозии огромные количества этого металла.

Никель помогает даже бороться против фальшивомонетчиков. Недавно во Франции была выпущена в обращение новая монета достоинством в 5 франков. Главное отличие ее от других монет заключается в том, что она «слоеная»: на немагнитную мельхиоровую основу нанесен слой никеля. Теперь владельцы торговых автоматов могут быть спокойны: пятифранковая монета обладает такими электромагнитными свойствами, что ее практически невозможно подменить каким-нибудь поддельным жетоном.

Ученые и инженеры давно обратили внимание на каталитические способности никеля. Еще в 90-х годах прошлого столетия французские химики Сабатье и Сендерен увлеклись проблемой получения так называемых «отвержденных» жиров из жидких растительных масел. Они установили, что для этого к молекуле растительного масла нужно присоединить определенное количество водорода. Но вот беда: установить-то ученые установили, а присоединить им никак не удавалось. Сначала они пытались просто пропускать водород через жир - газ не желал вступать с ним во взаимодействие. Пробовали вводить различные добавки - безуспешно. Лишь когда в качестве катализатора химики применили мельчайший порошок никеля, цель была достигнута. Полученный при этом отвержденный жир нашел применение в производстве маргарина, который был назван так за сходство, хотя и весьма отдаленное, с перламутром (по-латыни «маргарос» - перламутр).

Из соединений никеля важное значение имеет его окись, используемая для изготовления щелочных железоникелевых аккумуляторов. Эти аккумуляторы, правда, уступают свинцовым по величине электродвижущей силы, но зато выгодно отличаются от них меньшим весом, более продолжительным сроком работы, простотой в обращении.

Недавно одна из фирм США сконструировала бритву с турболучевым приводом. Три батареи, состоящие из соединений никеля и кадмия, сообщают бритве нужную энергию. Как утверждает американская печать, новинкой заинтересовалось Управление по космонавтике: предполагалось, что космонавты возьмут эту бритву в экспедицию на Луну.

Долгие годы врачи не могли выяснить причину аллергических заболеваний, число которых в последнее время возросло во всем мире. Совсем недавно молдавским медикам удалось установить, что в крови больных бронхиальной астмой, гайморитом и насморком, содержится в несколько раз больше никеля и свинца, чем в крови здоровых людей, в то время как содержание других микроэлементов примерно одинаково. Это интересное открытие позволит врачам объяснить механизм возникновения аллергических заболеваний, облегчит их диагностику и поможет найти новые, более эффективные способы лечения.

В Периодической системе никель расположен рядом с железом и кобальтом. Будучи во многом сходными, эти элементы образуют так называемую триаду. Любопытно, что из 104 известных в настоящее время элементов при обычных условиях лишь члены железной триады обладают ферромагнитными свойствами. Эта «семейственность доставляет много хлопот металлургам: отделить никель от кобальта - задача не из легких. Да и другая соседка никеля по таблице элементов - медь - тоже очень неохотно расстается с ним. В природе же и кобальт, и медь, как правило, сопутствуют никелю. Разделение этих элементов - очень сложный многостадийный процесс. Именно по этой причине никель считается одним из наиболее дорогих и дефицитных промышленных металлов.

В земной коре содержится 0,008% никеля. Не думайте, что это мало. Общее количество никеля оценивается приблизительно в 1015 тонн. Предположим, кому-нибудь пришла в голову мысль никелировать нашу планету. Хватит ли для этого земных запасов? Несложный расчет показывает, что не только хватит, но еще и останется примерно на ...20 тысяч (!) таких же «шариков». Вот вам и 0,008%! А ведь земная кора - это только «скорлупка», под которой находятся гораздо более плотные слои, гдесодержание никеля, по мнению ученых, значительно выше.

Любопытно, что в некоторых случаях геологи, занятые поисками полезных ископаемых, прибегают к помощи ...собак. Уже несколько лет ученые Института геологии Карельского филиала Академии наук СССР совместно с работниками Института минералогии проводят успешные эксперименты по обучению четвероногих рудознатцев. Две овчарки, фокстерьер и спаниэль, как чуткие приборы, реагируют на руды многих металлов, в том числе и никеля, залегающие на глубине нескольких метров.

Сейчас Зевс, Ирбит, Дик, Пират тл их многочисленные преемники «работают» в геологических партиях, помогая устанавливать точные места для бурения скважин.

«Не слишком ли примитивен для XX века этот способ?» - подумает, быть может, кое-кто из читателей. Не торопитесь с выводами: дело в том, что в условиях северных болот геологам искать руду трудно, да и обходится это недешево. Четвероногие же друзья обладают «повышенной проходимостью» и проникают в такие места, которые недоступны для человека. Радиус действия живого «прибора» в десятки раз больше, чем у обычных физических приборов, применяемых для поиска полезных ископаемых. У собак есть еще одно достоинство: чтобы «осмотреть» 20 ящиков с образцами, им нужно лишь несколько секунд, тогда как даже опытному геологу для этого потребуются сутки.

Опытом советских ученых по использованию собак для геологоразведочных работ воспользовались канадцы. В полицейском управлении Ванкувера отобрали трех немецких овчарок, обучили их новой «профессии» и отправили в «командировку» на поиск месторождений полезных ископаемых. Под руководством опытных геологов собаки только за сезон открыли несколько перспективных залежей никеля и меди.

Канаде принадлежит ведущая роль в добыче никелевых руд среди капиталистических стран. Несколько лет назад вблизи озера Онтарио, где находится одно из основных канадских месторождений, был произведен, пожалуй, самый грандиозный за последние годы промышленный взрыв. Подготовка к нему длилась больше года. В скалах было проделано 17 тысяч шпуров, общая длина которых составила несколько десятков километров. В шпуры заложили колоссальное количество взрывчатки - железнодорожный эшелон из 30 вагонов! «Мамонт-взрыв» - так назвали его канадцы - поднял в воздух полтора миллиона тонн скальных пород и три с половиной миллиона тонн никелевой руды. Совсем недавно крупные залежи никеля были обнаружены вблизи канадского озера Манитоба. Эта «находка» сделана с помощью приборов, которые вели наблюдения за нашей планетой с одного из ее искусственных спутников.

В конце 1969 года на Лондонской бирже поднялся невиданный бум: курс акций, выпущенных акционерным обществом «Посейдон», то резко возрастал, то стремительно падал вслед за сообщениями, поступавшими из далекой Австралии. Общество «Посейдон» было создано вскоре после того, как в прибрежных песках этого континента удалось обнаружить в заметных количествах никель. О результатах дальнейших изысканий геологов немедленно становилось известно в Лондоне. Сначала появились сведения об очень высоком содержании никеля - курс акций тотчас же заметно подскочил. Затем передали, что произошла ошибка в 10 раз (не там оказалась запятая) - через несколько минут акции «Посейдона» начали продавать чуть ли не за бесценок. Но вот новое сообщение с телетайпной ленты: первоначальные данные о высокой концентрации никеля верны - снова цены на акции взвинчиваются до предела. Видимо, кое-кто неплохо погрел на этом руки, а «эпицентр» никелевого бума переместился теперь непосредственно в Австралию, где несколько десятков горнопромышленных компаний ведут ожесточенную борьбу за право эксплуатации найденных месторождений.

В отличие от Земли, где никель встречается лишь совместно с другими элементами, многие небесные тела располагают чистым никелем. Если бы вам удалось достать с неба звезду, вы возможно нашли бы на ней изотоп никеля - никель-80 (на Земле этот элемент существует в виде пяти более легких изотопов). Удельный вес земного никеля - 8,9 грамма на кубический сантиметр. На звездах, где плотность материи очень велика (например, на «белых карликах»), 1 кубический сантиметр никеля весит тонны! Интересно, что средняя плотность Вселенной меньше 10-29 граммов на кубический сантиметр. При такой плотности земной шар весил бы всего 10 миллиграммов!

В довольно больших количествах космический никель попадает на нашу планету. По подсчетам советских ученых, ежегодно на каждый квадратный километр Мирового океана падает в виде метеоритов до 250 граммов никеля. Казалось бы, не так уж много. Но ведь океан имеет солидный возраст, солидные размеры, а значит, и солидные накопления. Последние данные, полученные с помощью искусственных спутников, показали, что всего земная атмосфера поглощает ежегодно свыше миллиона тонн межпланетной пыли (причем во время метеоритных ливней этот «слой пыли» возрастает в сотни раз), а как известно, содержание никеля в ней весьма высокое.

Любопытны проекты пополнения земных запасов никеля за счет небесных тел. В межпланетном пространстве «разгуливают» десятки тысяч так называемых малых планет - астероидов, состоящих главным образом из железа и никеля. Орбиты вращения некоторых из них проходят сравнительно недалеко от орбиты Земли, и иногда астероиды оказываются на довольно близком расстоянии от нашей планеты. По мнению ряда ученых, теоретически возможно, используя ракетную технику, доставить астероид на околоземную орбиту, а затем развернуть на нем добычу железа и никеля. Один из проектов предусматривает засылку на астероид специальных автоматических устройств, которые с помощью солнечных печей будут переплавлять астероидное вещество в слитки весом в миллионы тонн. Ракеты доставят эти слитки на околоземную орбиту, и останется лишь благополучно спустить металл на поверхность Земли. Но как? Предлагается, например, расплавлять его на орбите и вводить в него газ, а полученные пеноблоки металла приводнять затем в океан, где они будут плавать в ожидании транспортных судов, которые доставят их на прибрежные металлургические заводы. По подсчетам специалистов, каждый кубический километр астероидного вещества при нынешних нормах потребления никеля обеспечит Землю этим металлом примерно на 1250 лет.

Смелые проекты, не правда ли? Но разве еще совсем недавно визит человека на Луну не воспринимался даже многими учеными лишь как дерзновенный полет фантазии?

...Наш рассказ о никеле - металле, названном в честь злого духа гор, подошел к концу. Быть может, когда-нибудь справедливость восторжествует, и никель будут называть «добрым волшебником». Но впрочем, так ли уж важно, какое имя носит металл? Главное, что он приносит людям огромную пользу.

Cu

Zn

Ga

Ge


Rb

Sr

Y

Zr


Ag

Cd

In

Sn

ДРЕВНЕЙШИЙ И ЗАСЛУЖЕННЫЙ

Сокровища седого Урала. - Наследство синантропов. - «Великолепная семерка». - Каменный век сходит со сцены. - На строительстве пирамиды Хеопса. - Лучший подарок женщине. - Жрецы-алхимики. - Заклинания против «язв». - Победный щит Ахилла. - Чудо света в утиль-сырье? - Пивной бар в голове. - «Возьми сыр козий...» - Круги под глазами. - «Пушечная изба». - Купола храма Василия Блаженного. - Удачная «командировка». - Церковь расстается с колоколами. - Ход конем. - «Медный бунт». - Необычный аукцион. - Проделки медной руды. - Голубая кровь? - Карпов нужно беречь. - «Антиакулин». - Гномы за работой. - Фиалки предпочитают цинк.


Несметные сокровища волшебных камней-самоцветов таят в себе недра седого Урала. Но, пожалуй, ни с одним из них не связано столько легенд и сказаний, как с малахитом. Воспетый Бажовым, этот чудесный зеленый камень с неповторимым узором золотые руки мастеров-камнерезов превращали в изумительные по красоте изделия. Издавна их охотно вывозили за границу русские и иностранные купцы.

Быть может, не все знают, что малахит является одним из минералов меди - металла, с которым неразрывно связана вся история цивилизации.

Вы помните, какую ужасную картину разорения нарисовал академик

А. Е. Ферсман, чтобы показать, как туго пришлось бы человеку без железа? Ну, а если вдруг завтра исчезнет на земле медь - что будет тогда? Ведь медь, подобно железу, встречается на каждом шагу, являясь одним из важнейших металлов.

По общему объему мирового производства и потребления медь прочно занимает среди металлов третье место, уступая лишь таким «китам», как железо и алюминий. И все же наш современник, видимо, смог бы пережить потерю меди: XX век избаловал человечество различными металлами с самыми удивительными и разнообразными свойствами. А вот нашим пещерным предкам пришлось бы несладко: для них медь была единственным практически доступным металлом, из которого они изготовляли все свое немудреное оружие, орудия труда и предметы обихода. Правда, в их распоряжении был еще такой материал, как камень, но уже тогда было ясно, насколько он уступает металлу, а каменные орудия, доставшиеся в наследство от синантропов и неандертальцев, считались примитивной, морально устаревшей техникой, пригодной лишь для музеев.

Медь вместе с золотом, серебром, железом, оловом, свинцом и ртутью входит в «великолепную семерку» металлов, известных людям с древнейших времен: полагают, что человек знаком с медью приблизительно 10 тысячелетий. И если поначалу это знакомство было «шапочным», то уже через 2 - 3 тысячелетия (срок весьма небольшой для истории) медь прочно вошла в жизнь первобытных людей, вытеснив из употребления камень: каменный век сдал полномочия веку медному.

Почему именно медь стала первым металлом, оказавшимся в руках человека? Почему ей суждено было сыграть столь важную роль в развитии человеческого общества?

Из семи доисторических металлов лишь три - золото, серебро и медь - встречаются на Земле в самородном состоянии, т. е. в виде кусков металла, причем иногда очень больших (самый крупный из когда-либо найденных самородков меди весил 420 тонн). Но золото и серебро попадались нашим предкам столь редко, что найти широкое применение эти металлы не могли. Медь же достаточно распространена в природе, и, кроме того, она обладает хорошей ковкостью, сравнительно легко обрабатывается. Именно поэтому человек и взял в руки медное орудие. И хотя оно было не таким твердым, как камень, срок его службы оказывался значительно большим, поскольку затупившееся острие можно было опять заточить и использовать орудие снова и снова.

В третьем тысячелетии до н. э. в Египте было сооружено одно из семи чудес света - пирамида Хеопса. Эта величественная гробница фараона сложена из 2 миллионов 300 тысяч каменных глыб весом по 2,5 тонны, и каждая из них была добыта и обработана медным инструментом.

Постепенно человек научился добывать медь из руд. Особой известностью пользовались медные рудники острова Кипр, которому, как полагают, медь и обязана своим латинским названием «купрум». Русское же слово «медь», по мнению некоторых исследователей, происходит от слова «смида» - так древние племена, населявшие европейскую часть территории нашей страны, называли вообще металл.

Еще позднее был получен замечательный сплав меди с оловом. Бронзовый век, пришедший на смену медному, - это целая эпоха в развитии мировой культуры на нашей планете. Однако долгое время из бронзы изготовляли лишь предметы роскоши, украшения. И если в Древнем Египте была развита реклама, то, должно быть, на людных перекрестках торговцы драгоценностями устанавливали папирусные щиты, утверждавшие, что бронзовое зеркало - лучший подарок женщине.

Слово «бронза» произошло от названия небольшого итальянского городка Бриндизи, стоявшего на берегу Адриатического моря. Этот торговый порт славился своими бронзовыми изделиями. Латинское «Эс Брундуси» («медь из Бриндизи») и легло в основу названия сплава.

Египетские жрецы были, пожалуй, первыми в истории науки алхимиками: в рукописях, найденных при раскопках одной из гробниц в Фивах, содержались секреты «получения» золота из меди. Оказывается, стоило лишь добавить к меди цинк, как она превращалась в «золото» (сплав этих элементов - латунь действительно напоминает золото). Правда, у такого «золота» был недостаток: на его поверхности появлялись зеленоватые «язвы» и «сыпь» (в отличие от золота латунь окислялась). Чтобы устранить это «заболевание», по мнению жрецов, требовались усердные молитвы и надежные заклинания.

Медь и бронза были известны не только египтянам, но и индусам, ассирийцам, римлянам, грекам. Гомер описывает в «Илиаде», как античный бог кузнец Гефест выковывает из меди победный щит герою Троянской войны Ахиллу: «Сам он в огонь распыхавшийся медь некрушимую ввергнул...».

С давних пор медь и бронза пришлись по душе ваятелям и чеканщикам. Уже в V веке до н. э. люди научились отливать бронзовые статуи. Некоторые из них отличались гигантскими размерами. В начале III века до н. э. был создан, например, Колосс Родосский - достопримечательность древнего порта Родоса на побережье Эгейского моря. Колосс Родосский - 32-метровая статуя бога Солнца Гелиоса, - считавшийся, как и пирамида Хеопса, одним из семи чудес света, возвышался над входом во внутреннюю гавань порта. Даже самые крупные суда свободно проходили под ним с развернутыми парусами. К сожалению, грандиозное творение древнего скульптора Хареса просуществовало лишь немногим более полувека: во время землетрясения статуя разрушилась и была затем продана сирийцам как металлолом. Поговаривают, будто бы власти острова Родос, чтобы привлечь туристов, намерены восстановить в своей гавани это чудо света. Правда, воскресший Колосс Родосский будет уже выполнен из алюминия. По проекту внутри его головы разместится... пивной бар.

Большими мастерами в области бронзового литья были японцы. Гигантская фигура Будды в храме Тодайдзи, созданная в VIII веке, весит более 400 тонн. Чтобы отлить такую статую, требовалось поистине выдающееся мастерство.

До наших дней дошли уникальные скульптуры из бронзы, выполненные мцого веков назад, - Марк Аврелий, Дискобол, Спящий сатир и другие. Все это свидетельствует о том, что бронза играла важную роль в искусстве древнего мира. Да и в дальнейшем этот сплав служил одним из основных материалов ваятелей. Вспомните хотя бы знаменитого «Медного всадника» - бессмертное творение французского скульптора Фальконе.

С давних времен были известны не только сама медь или ее сплавы, но и другие соединения этого элемента. Английский химик Г. Дэви, производя химические анализы древних фресок, обнаружил в них уксуснокислую медь в виде ярко-зеленой краски, носившей в старину название «яр-медянки». Рецепт приготовления ее в Древней Руси, например, был несложен: «Возьми сыр козий, да меду пресного, да положи в медный сосуд и наклади туда меди и покрой медью. Запечатай крышку тестом и поставь на печь на две недели». И все дела! Яр-медянка была найдена и в живописи терм (бань) римского императора Тита, в стенных фресках Помпеи.

Среди товаров, которыми торговали в далекие времена александрийские купцы, большой популярностью пользовалась «медная зелень». С помощью этой краски модницы подводили зеленые круги под глазами - тогда это считалось проявлением хорошего вкуса. Впрочем, история повторяется, и уже сегодня такой «грим» снова вошел в моду.

На территории нашей страны медные рудники появились приблизительно за два тысячелетия до н. э. При раскопках в Закавказье, Сибири, на Алтае были найдены медные ножи, наконечники стрел, бронзовые щиты, шлемы и другие предметы, относящиеся к VIII - VI векам до н. э. Первые же попытки организовать промышленную выплавку меди относятся лишь к началу XIII века, когда на севере страны (примерно в районе теперешней Архангельской области) было открыто Цильменское месторождение «медяной руды».

В начале XVI века в Москве уже давали продукцию такие «оборонные предприятия», как «Пушечная изба», и «Пушечный двор», где отливались бронзовые орудия разных калибров. В отливке орудий русские мастера достигли совершенства. Шедевром литейного искусства по сей день считается 40-тонная Царь-пушка, отлитая из бронзы в 1586 году Андреем Чоховым. Другой замечательный памятник техники - бронзовый Царьколокол весом более 200 тонн - был отлит в 1735 году мастерами отцом и сыном Маториными и предназначался для колокольни Ивана Великого. Кстати, купол этого великолепного памятника архитектуры XVI века покрыт позолоченными листами из чистой меди. Медными листами покрыта и южная дверь Успенского собора - главного храма Древней Руси.

Во время реконструкции храма Василия Блаженного в Москве намечено заменить железные купола медными, точно сохранив их первоначальную форму и размеры. Эта замена вызвана тем, что за время существования храма в столице заметно изменился микроклимат и железные купола постепенно ржавеют.

Испытывая недостаток в меди, Россия вынуждена была постоянно вести поиски новых месторождений. В середине XVII века «для сыску медныя руды» в Олонецкий уезд был направлен купец Семен Гаврилов. Поездка оказалась удачной: руды действительно нашлись. Сохранился датированный 1673 годом документ, согласно которому олонецкий воевода должен был очистить дорогу от рудника до завода длиной в полторы версты. Несколько раньше, в 1652 году, казанский воевода сообщил царю, что медной руды «сыскано много и заводы... к медному делу заводим».

И все же меди не хватало. Особенно остро дефицит меди сказался во время войны со шведами (любопытно, что на протяжении всей войны Россия покупала медь и железо в... Швеции).

В бою под Нарвой в 1700 году шведы нанесли русским войскам тяжелое поражение. Петр I, понимая необходимость создания мощной артиллерии, наряду с увеличением выплавки меди, принимает решение о реквизиции у церкви бронзовых колоколов и других изделий. Несмотря на возражения церковников, Петр пускает всю бронзу на военные цели.

Полтавский бой подтвердил мудрость Петра: шведские войска, располагавшие лишь четырьмя орудиями, были сокрушены огнем 72 русских бронзовых пушек. Разгром шведов имел важнейшее значение для последующего развития русской экономики.

После победы под Полтавой Петр I проводит еще одну реформу. Развивавшаяся внутренняя торговля требовала дешевого денежного материала, способного вытеснить серебро, которое в качестве валютного металла было необходимо для внешней торговли. И снова в ход идут колокола: теперь их переливают уже не на пушки, а в медную монету.

Позднее, в 1763 году, на Алтае был открыт новый монетный двор - Колыванский, чеканивший медные монеты достоинством в 1, 5 и 10 копеек. По ободку их шла надпись: «Сибирская монета». Уже к 1781 году было выпущено монет почти на 4 миллиона рублей.

В последующие годы производство меди в стране продолжает развиваться. Десятки медеплавильных заводов возникают на Урале, на Алтае. К концу XIX века медь выплавляли уже на Кавказе и в Казахстане.

К этому же времени относится и возникновение металлургии меди на Крайнем Севере (в бывшей Енисейской губернии). В 1919 году геолог Н. Н. Урванцев обнаружил в Норильске остатки медеплавильной печи. Выяснилось, что печь была сооружена в 1872 году, причем ее постройке предшествовали довольно интересные события.

О том, что на Таймыре есть медные руды, было тогда уже известно, но медеплавильная промышленность не могла развиваться из-за дороговизны строительных материалов, особенно кирпича. И вот в 1863 году купец Киприян Сотников решается на остроумный «ход конем». Он просит у губернатора позволения построить в селе Дудинка на собственные средства деревянную церковь. Разумеется, губернатор не мог отказать «рабу божьему» в этой священной просьбе - купцу было выдано соответствующее разрешение. Фокус же заключался в следующем. Губернаторской канцелярии не было известно, что в Дудинке уже существует церковь, притом каменная. Поэтому, быстро построив деревянную церковь, предприимчивый купец разбирает каменную и из «святых» кирпичей сооружает шахтную печь для выплавки меди - «прабабушку» современного гиганта цветной металлургии Норильского комбината, пущенного незадолго до Великой Отечественной войны.

К началу XX века почти 3/4 всей медной промышленности России находилось в руках иностранных капиталистов. В 1913 году было произведено лишь 17 тысяч тонн рафинированной меди. Это ни в коей мере не соответствовало потребностям страны.

Гражданская война и интервенция Антанты свели производство меди фактически к нулю. Многие медные рудники были разрушены или затоплены, заводы замерли: не было ни рабочей силы, ни материалов, ни топлива.

В эти тяжелые годы напомнил о себе один из бывших концессионеров крупный английскийпромышленник Лесли Уркварт. Он вызвался «помочь» нам в восстановлении богатейшего по тем временам Карабашского медного рудника, поставив при этом кабальные для нас условия. В. И. Ленин ответил ему категорическим отказом. Но желание Уркварта погреть руки на русской меди было велико. Зная, как богаты недра нашей земли, он обратился к Советскому правительству с новым «деловым» предложением: «Не дадите ли вы мне... возможность поковыряться в киргизской степи, около Балхаша и дальше? - писал он. - Раньше чем через 50, а может быть и 100 лет вы этими местами все равно не займетесь.»

Но руководители советской промышленности понимали, что такое «ковыряние» было бы прямым подкопом под экономику молодого государства, и Уркварту пришлось расстаться со своими заманчивыми идеями. Народ сам взялся за восстановление промышленности.

Для осуществления Ленинского плана ГОЭЛРО нужна была медь, много меди. 5 мая 1922 года дал первую продукцию восстановленный Калатинский (ныне Кировоградский) медеплавильный завод. Дату пуска этого предприятия можно с полным правом считать днем рождения советской цветной металлургии.

Вскоре дошла очередь и до Балхаша. Уже осенью 1928 года (а не через 50 и не 100 лет!) в этот район был направлен поисковый отряд. И вот у подножья горы Бентау-Ата, там, где так хотел «поковыряться» Уркварт, геологам удалось найти медь. Спустя некоторое время Председатель ВСНХ

В. В. Куйбышев докладывал делегатам XVI съезда партии: «Открыты совершенно новые меднорудные месторождения, в частности Коунрадское».

В 1932 году здесь было начато строительство «Медной Магнитки» - Балхашского горно-металлургического комбината. Стройка велась в исключительно тяжелых условиях. Нередко единственным видом транспорта служили караваны верблюдов, доставлявшие грузы за 400 километров. Но энтузиазм людей преодолевал все трудности и лишения. В 1938 году была получена первая медь Балхаша.

В годы первых пятилеток и в послевоенное время были сооружены многие другие медеплавильные предприятия. Сейчас медная промышленность - одна из ведущих отраслей советской цветной металлургии.

В каких же областях современной техники применяют медь - один из самых древних металлов, известных человеку?

Важнейшие свойства меди - ее отличная электропроводность и теплопроводность. Только один металл обладает еще более высокими показателями этих свойств - серебро. Но этот металл дорог и не может так широко применяться в технике. По способности проводить электрический ток медь в 5 раз превосходит железо, в 1,5 раза - алюминий, в 3 раза - цинк, в 35 раз - титан. Вот почему медь по праву называют главным металлом электротехники.

Медь можно встретить в трансформаторе и автомобильном двигателе, в телевизоре и радиоприемнике, в сложнейших электронных устройствах и металлообрабатывающих станках. Из нее изготовляют детали химической аппаратуры и инструмент для работы с взрывоопасными или легковоспламеняющимися веществами, где нельзя применять «искрометную» сталь.

Постоянно увеличивается число медных сплавов, используемых в различных отраслях промышленности. Если каких-нибудь 30 - 40 лет назад бронзой называли только сплавы меди с оловом, то сегодня уже известны алюминиевые, свинцовые, кремниевые, марганцевые, бериллиевые, кадмиевые, хромовые, циркониевые бронзы.

Из алюминиевой бронзы (сплав меди примерно с 5% алюминия) делают, в частности, медные монеты. Впервые на Руси медные монеты были введены в середине XVII века. Это событие привело в Москве к восстанию (1662 год), вошедшему в историю под названием «Медного бунта». Непосредственным поводом к восстанию послужила замена серебряных денег медными, что вызвало повышение цен на хлеб и другие продукты. Измученный длительной войной с Польшей и Швецией, испытывавший крайнюю нужду из-за частых неурожаев и больших налогов народ восстал. Но царь сумел подавить «Медный бунт» и жестоко расправился с восставшими: несколько сот человек было убито, повешено, утоплено, несколько тысяч арестовано, более тысячи сослано в Сибирь и Астрахань.

Первые советские монеты появились вскоре после революции. В 1920 году в Хорезме, за два года до возобновления деятельности Монетного двора в Ленинграде, по постановлению Совета Народных назиров (комиссаров) Хорезмской народной советской республики начали чеканить медные монеты достоинством в 20, 25, 100 и 500 рублей. Эти монеты с надписями на русском и узбекском языках прекратили хождение лишь после выпуска советских общегосударственных знаков.

Как ни парадоксально, иногда медные монеты оказываются намного дороже золотых. Несколько лет назад в Лондоне происходил необычный аукцион, на котором продавался лишь один предмет - медная монета достоинством всего в 1 пенни. Но присутствовавшие в зале знали, что этому потускневшему кружочку металла отнюдь не «грош цена».

В 1933 году монетный двор в Англии отчеканил всего шесть таких монет, причем пять из них хранятся в английском казначействе и Британском национальном музее, а шестая оставалась эти годы в частных коллекциях. Новому обладателю ее пришлось выложить на аукционе кругленькую сумму, более чем в 600 тысяч раз превышавшую номинальную стоимость монеты - 2600 фунтов стерлингов.

Большую группу сплавов на основе меди составляют латуни, в которых как уже говорилось, вторым основным компонентом служит цинк. Добавки других элементов позволяют получать латуни с самыми разнообразными свойствами.

В последнее время в некоторых областях техники медь и ее сплавы заменяют другими металлами, прежде всего алюминием. В США, например, алюминий полностью вытеснил медь в высоковольтных линиях электропередач. Можно предположить, что в ближайшие годы успешно конкурировать с медью будут изделия из пластических масс.

Тенденция к замене меди во многом объясняется относительным дефицитом этого металла. Вот почему большое значение уделяется открытию и разработке новых месторождений медной руды. Совсем недавно было обнаружено уникальное Удоканское месторождение меди. По разведанным запасам эта крупнейшая в стране кладовая меди превосходит богатства другого значительного месторождения Джезказганского (в Казахстане). Залежи полиметаллических руд, в состав которых, наряду с другими ценными элементами, входит и медь, найдены даже за полярным кругом, в районе Талнаха.

Не так давно медная руда стала... виновником аварии, которую потерпело норвежское грузовое судно «Анатина». Трюмы теплохода, направлявшегося к берегам Японии, были заполнены медным концентратом. Внезапно прозвучал сигнал тревоги: судно дало течь. Оказалось, что коварную шутку с моряками сыграл их груз: медь, содержащаяся в концентрате, образовала со стальным корпусом «Анатины» неплохую гальваническую пару, а испарения морской воды послужили электролитом. Возникший гальванический ток разъел обшивку судна до такой степени, что в ней появились пробоины, куда и хлынула океанская вода.

Представляет интерес еще одна сторона деятельности меди, но уже не как металла. Она принадлежит к числу так называемых биоэлементов, необходимых для нормального развития растений и животных. В ее «обязанности» входит ускорение химических процессов, протекающих внутри клеток.

При отсутствии или недостатке меди в растительных тканях уменьшается содержание хлорофилла, листья желтеют, растение перестает плодоносить и может погибнуть. Не случайно, медный купорос широко применяют в сельском хозяйстве.

Из представителей животного мира наибольшие количества меди содержат осьминоги, каракатицы, устрицы и некоторые другие моллюски. В крови ракообразных и головоногих медь, входящая в состав их дыхательного пигмента - гемоцианина (0,33 - 0,38%), - играет ту же роль, что железо в крови других животных. Соединяясь с кислородом воздуха, гемоцианин синеет (потому-то у улиток и «голубая кровь»), а отдавая кислород тканям, - обесцвечивается. У животных, стоящих на более высокой ступени развития, и у человека медь содержится главным образом в печени. Ежедневная потребность человеческого организма - примерно 0,005 грамма этого элемента. При недостаточном поступлении меди с пищей у человека развивается малокровие, появляется слабость.

Должно быть, поэтому многие народы приписывают меди целебные свойства. Непальцы, например, считают медь священным металлом, который способствует сосредоточению мыслей, улучшает пищеварение и лечит желудочно-кишечные заболевания (больным дают пить воду из стакана, в котором лежат несколько медных монет). Один из самых больших и красивых непальских храмов носит название «Медный».

Польские ученые установили, что в тех водоемах, где присутствует медь, карпы отличаются крупными габаритами. В прудах или озерах, где меди нет, быстро развивается грибок, который поражает карпов.

Если карпы неравнодушны к меди, то более солидные обитатели подводного мира - акулы - терпеть не могут этот элемент, точнее его серное соединение - сульфат меди. Широкие эксперименты по проверке этого антиакульего препарата были проведены в США в начале второй мировой войны, когда от торпед и бомб тонуло немало кораблей и нужда в надежном средстве защиты от акул была велика.

В решении этой проблемы приняли участие многие ученые и охотники на акул. Кстати, не остался в стороне и Эрнест Хемингуэй - он показал места, где сам не раз охотился на морских хищниц.

Успех экспериментов превзошел все ожидания: акулы с жадностью хватали приманки без сульфата меди и «за версту» обходили контрольные приманки с препаратом.

В действенности «антиакулина» поначалу усомнились австралийские специалисты. «Для наших акул (а австралийские хищницы считаются самыми кровожадными), - иронизировали они, - это вроде порошка от головной боли.

Он послужит лишь острой приправой к жаркому». Однако когда в знаменитом Акульем заливе, у западного побережья Австралии, препарат был испробован, его эффективность превысила 95%.

С биологическими процессами связан и один из способов добычи меди. Еще в начале нашего века в Америке были закрыты медные рудники в штате Юта: решив, что запасы руды уже исчерпаны, хозяева рудников затопили их водой. Когда спустя два года воду откачали, в ней оказалось 12 тысяч тонн меди. Подобный случай произошел и в Мексике, где из заброшенных рудников, на которые все махнули рукой, только за один год было «вычерпано» 10 тысяч тонн меди.

Откуда же берется эта медь? Ученым удалось найти ответ. Среди многочисленных видов бактерий есть такие, для которых любимым лакомством служат сернистые соединения некоторых металлов. Поскольку медь в природе обычно связана с серой, эти бактерии неравнодушны к медным рудам. Окисляя нерастворимые в воде сульфиды меди, микробы превращают их в легко растворимые соединения, причем процесс протекает рчень быстро. Так, если при обычном химическом окислении за 24 дня из халькопирита (одного из медных минералов) выщелачивается лишь 5% меди, то в опытах с участием бактерий за 4 дня удалось извлечь 80% этого элемента. Как видите, сравнение технико-экономических показателей явно в пользу микротружеников. Оговоримся, что в описанном случае им были созданы практически идеальные условия для работы: температура среды колебалась от 30 до 35°С, минерал был измельчен и постоянно перемешивался с раствором. Но есть немало экспериментальных данных, свидетельствующих о неприхотливости бактерий: они охотно занимались любимым делом даже в суровых условиях Севера, например, на Кольском полуострове.

Особенно полезно участие бактерий на завершающей стадии эксплуатации рудников: ведь в выработанных месторождениях, как правило, еще остается от 5 до 20% руды. Но добыча этих остатков не оправдывается экономически, а подчас и вовсе невозможна. А вот бактериям ничего не стоит добраться до медных кладбищ и подобрать все крохи «с барского стола».

Микроорганизмы можно использовать и для переработки отвалов. На мексиканском месторождении Кананеа возле шахт скопились огромные отвалы породы - около 40 миллионов тонн. И хотя содержание меди в них было ничтожным (0,2%), их попробовали орошать шахтной водой, которая затем стекала в подземные резервуары. Из каждого литра этой воды удалось извлечь по 3 грамма меди. Всего же только за месяц «из ничего» было добыто 650 тонн металла.

Бактерии «зачислены в штат» некоторых горнорудных предприятий и в нашей стране. Первая опытная установка по бактериальному выщелачиванию меди начала действовать еще в 1964 году на одном из крупнейших рудников Урала - Дегтярском. Здесь около отработанных карьеров и в отвалах обогатительной фабрики за много лет образовалось новое «месторождение» бедной медной руды. Ее-то и отдали во власть микроорганизмов. На их трудолюбие жаловаться не приходилось: дополнительно была добыта не одна тонна ценного металла. Сейчас в Дегтярске сооружена уже промышленная установка. Массовое «оформление» бактерий на работу происходит и на других предприятиях Урала и Казахстана.

Исследования, проведенные в Институте микробиологии Академии наук СССР, показали, что вкусы промышленных бактерий довольно разнообразны: помимо меди, с их помощью можно извлекать из земных недр железо, цинк, никель, кобальт, титан, алюминий и многие другие элементы, в том числе такие ценные, как уран, золото, германий, рений. Несколько лет назад ученые института доказали возможность получения путем бактериального выщелачивания редких металлов галлия, индия и таллия.

Биометаллургические процессы весьма перспективны. Уже сейчас подземное выщелачивание - самый дешевый способ получения меди: не нужно держать под землей шахтеров, отпадает необходимость в заводах по обжигу и обогащению медной руды. Всю эту сложную работу охотно выполняют миллиарды крохотных «металлургов», которые, словно сказочные гномы, днем и ночью без устали «трудятся», помогая людям получать нужный металл.

Известный советский ученый академик А. А. Имшенский писал несколько лет назад: «Огромную роль играют микроорганизмы в круговороте веществ в природе. Развитые в свое время В. И. Вернадским идеи геомикробиологии находят уже сейчас практическое применение. Известно, что микробы виновны в образовании ряда рудных ископаемых. Еще Петр I приказал на севере нашей страны добывать со дна озер знаменитую «копеечную» руду для производства пушек. Ее создали микробы. ...В ближайшее время в промышленности начнут широко применяться микробы как активные «производители» ценных металлов. Каких-нибудь двадцать лет тому назад это казалось фантастическим, а сегодня люди научились направлять и интенсифицировать деятельность этих невидимых «металлургов». Сейчас в ряде мест земного шара, закачивая в уже брошенные (в связи с истощением) шахты воду, насыщенную микроорганизмами, получают уран, медь, германий и другие металлы в промышленных масштабах. Нет сомнения, что использование микробов в гидрометаллургии сделает ее одной из ведущих отраслей промышленности конца нашего столетия. Культуры микробов, окисляющие соединения серы и других элементов, явятся одним из наиболее совершенных и дешевых металлургических «агентов», да к тому же это производство легко полностью автом атизировать ».

В последнее время все более прочным становится союз геологии и ботаники - так называемая индикационная геоботаника. Еще в «Уральских сказах» П. Бажов писал о волшебных цветах и «разрыв-траве», открывающих людям кладовые золота, железа, меди. Корни многих растений, уходя в глубь земли, вытягивают из нее, словно насосы, растворы различных веществ. И если поблизости располагаются запасы какоголибо металла, содержание его в корнях, стеблях, листьях окажется явно выше нормы. При этом у каждого растения есть свое «лакомое блюдо»: кукуруза и жимолость неравнодушны к золоту, фиалки предпочитают цинк, полыни по вкусу марганец, сосна «питает слабость» к бериллию. Повышенное содержание в растении того или иного элемента служит сигналом для геологических поисков, которые довольно часто завершаются открытием месторождений. Так, с помощью зеленых друзей найдены залежи меди в Казахстане и Туве.

...Давно стал достоянием истории медный век, но человек не расстается с медью - своим старым и преданным другом.

Ti

V

Cr

Mn


Ge

As

Se

Br


Zr

Nb

Mo

Tc

«ОДЕЖДА» УРАНОВЫХ СТЕРЖНЕЙ

Мартин Клапрот совершает открытие. - Что вам приснилось? - Библейское предание. - «Ищу работу». - Постоянный спутник. - Серьезные разногласия. - Потери в кислоте. - Многогранная деятельность. - Не опасаясь перегрева. - В поисках призвания. - Судьбы «братьев». - «Посторонним вход воспрещен». - Реактор «Наутилуса». - Заслуги и грехи. - Проблема за проблемой. - Богатства в отвалах. - На океанском берегу. - Побочные «профессии». - Лампа Нернста. - Что происходит в Монлуи? - «Столица солнца». - Явное недоразумение.


В 1789 году немецкий химик член Берлинской Академии наук Мартин Генрих Клапрот, анализируя одну из разновидностей минерала циркона, обнаружил новый элемент, который он назвал цирконием. Благодаря красивой окраске - золотистой, оранжевой, розовой - циркон еще в эпоху Александра Македонского считался драгоценным камнем. Название минерала происходит, по-видимому, от арабского слова «царгун» - золотистый.

Циркон (в литературе встречаются и другие названия этого минерала: гиацинт, яцинт, яргон, джаргон) использовали в старину не только как украшение, но и как амулет, который «сердце обвеселит, и кручину и неподобные мысли отгоняет, разум и честь умножает». Один из древнерусских эскулапов с профессиональной осведомленностью утверждал в своем труде о медицине, что тот, «кто яхонт червленный при себе носит, снов страшных и лихих не увидит, скрепит сердце свое и в людях честен будет».

В свободном виде цирконий впервые был выделен в 1824 году шведским химиком Иенсом Берцелиусом. Однако получить чистый цирконий в те времена не представлялось возможным, и физические свойства этого металла долгое время не были изучены. В течение десятков лет цирконий, подобно многим другим ценнейшим металлам, не мог найти себе занятие «по душе», в то время как такие металлы, как железо, медь, свинец, умели показать товар лицом и потому не страдали от отсутствия предложений.

Только в начале нашего века ученым удалось получить свободный от примесей цирконий и тщательно исследовать свойства этого металла. Оказалось, что у него есть постоянный спутник - гафний. Более 130 лет химики не замечали, что гафний присутствует (причем иногда в довольно больших количествах) в цирконии. Объясняется это сходством их химических свойств. Впрочем, по некоторым вопросам у этих элементов имеются серьезные «разногласия», но об этом будет рассказано несколько ниже.

Чистый цирконий - внешне похожий на сталь, но более прочный металл, обладающий высокой пластичностью. Одно из замечательных свойств циркония - его исключительная стойкость ко многим агрессивным средам. По антикоррозийным качествам цирконий превосходит такие стойкие металлы, как ниобий и титан. Нержавеющая сталь теряет в пятипроцентной соляной кислоте при 60°С примерно 2,6 миллиметра в год, титан - около 1 миллиметра, а цирконий - в 1000 раз меньше. Особенно велико сопротивление циркония действию щелочей; в этом отношении ему уступает даже тантал,

Яхонтом на Руси называли многие драгоценные камни, в том числе и цейлонский гиацинт которыйпо праву снискал себе репутацию выдающегося борца с коррозией. Благодаря своей высокой коррозионной стойкости цирконий нашел применение в столь ответственной области медицины, как нейрохирургия. Из сплавов циркония изготовляют кровеостанавливающие зажимы, хирургический инструмент, а в ряде случаев даже нити для наложения швов при операциях мозга.

После того как ученые заметили, что добавки циркония к стали значительно улучшают многие ее свойства, цирконий был возведен в ранг ценного легирующего элемента. Деятельность циркония на этом поприще многогранна: он повышает твердость и прочность стали, улучшает ее обрабатываемость, прокаливаем ость, свариваемость, благоприятно влияет на жидкотекучесть стали, измельчает содержащиеся в ней сульфиды, делает структуру металла мелкозернистой.

При введении циркония в конструкционную сталь заметно возрастает ее окалиностойкость: потери в весе стали марок 40 - 45, в которой содержится 0,16 - 0,37% циркония, после трехчасовой выдержки при 820°С примерно в 6 - 7 раз меньше, чем той же стали, но не легированной цирконием.

Цирконий значительно повышает и коррозионную стойкость конструкционных сталей. Так, после трехмесячного пребывания в воде стали марки 201 потеря в весе в пересчете на 1 квадратный метр составила 16,3 грамма, в то время как образец той же стали, но с добавкой 0,19% циркония, «похудел» лишь на 7,6 грамма.

Циркониевую сталь можно нагревать до достаточно высоких температур, не опасаясь перегрева. Это позволяет интенсифицировать процессы ковки, штамповки, термообработки, цементации металла.

Плотная мелкозернистая структура и высокая прочность циркониевой стали в сочетании с хорошей жидкотекучестью позволяют изготовлять из нее отливки с более тонкими стенками, чем из обычной стали. Например, из стали 40Х с цирконием были отлиты опытные тонкостенные детали со стенками толщиной 2 миллиметра; толщина стенок этих деталей из стали 40Х, не содержащей циркония, составляла не менее 5 - 6 миллиметров.

Цирконий оказался хорошим союзником и для многих цветных металлов. Добавка этого элемента к меди резко увеличивает ее прочность, почти не снижая электропроводности. Высокой прочностью и электропроводностью обладает меднокадмиевый сплав с 0,35% циркония. Введение циркония в алюминиевые сплавы заметно повышает их прочность, пластичность, сопротивление коррозии, теплостойкость. Прочность магниевоцинковых сплавов при добавке 0,6 - 0,7% циркония возрастает примерно вдвое. Коррозионная стойкость сплава титана с 14% циркония в пятипроцентной соляной кислоте при 100°С в 70 раз выше, чем у технически чистого титана. Добавка 5% циркония к молибдену заметно повышает твердость этого металла. Цирконий вводят в марганцовистую латунь, в алюминиевые, никелевые, свинцовые бронзы.

И все же, как ни важна и почетна роль легирующего элемента для сталей и сплавов, она не могла удовлетворить цирконий. Он продолжал искать и нашел свое настоящее призвание. Но прежде чем рассказать об этом, вернемся к его колыбели - в химическую лабораторию Мартина Клапрота.

Дело в том, что в 1789 году Клапрот открыл не только цирконий, но и еще один замечательный элемент, которому суждено было сыграть выдающуюся роль в науке и технике XX века. Этим элементом был уран. Ни сам Клапрот, ни кто-либо другой не могли тогда предвидеть, как сложатся судьбы «братьев» - циркония и урана. Пути их разошлись надолго: в течение полутора веков ничто не связывало эти элементы. И только в наши дни после долгой разлуки они встретились вновь. Сначала об этом знали лишь очень немногие ученые и инженеры, работавшие в области ядерной энергетики, куда, как известно, «посторонним вход воспрещен». Встреча состоялась в атомных реакторах, где уран использовали как ядерное топливо, а цирконий должен был служить оболочкой для урановых стержней. Впрочем, точности ради, отметим, что еще за несколько лет до этого американские ученые попробовали применять цирконий в качестве материала для ядерного реактора, который был установлен на первой атомной подводной лодке США «Наутилус». Однако вскоре выяснилось, что из циркония выгоднее делать не стационарные детали активной зоны реактора, а оболочки топливных элементов. Вот тогда-то уран и попал в «объятия» циркония.

Выбор на цирконий пал не случайно: физикам было известно, что он в отличие от многих других металлов, легко пропускает нейтроны («нейтронная прозрачность»), а именно таким свойством должен обладать материал для корпусов урановых стержней. Правда, некоторые металлы - магний, алюминий, олово - в этом отношении сходны с цирконием, но они легкоплавки и нежаропрочны.

Цирконию же. который плавится лишь при 1850°С, тепловые нагрузки ядерной энергетики вполне по плечу.

Однако и у циркония есть кое-какие «грешки», которые могли бы помешать ему работать в этой ответственной области. Дело в том, что «прозрачен» для нейтронов только цирконий высокой степени чистоты. Вот тут-то и приходится снова вспомнить о гафнии - металле, который по химическим свойствам может быть назван «близнецом» циркония. Но «взгляды» на нейтроны у них оказались противоположными: гафний с жадностью поглощает нейтроны (в 500 - 600 раз сильнее, чем цирконий). Более того, примеси гафния даже в гомеопатических дозах способны испортить «кровь» цирконию и лишить его нейтронной прозрачности. Технические условия на цирконий так называемой «реакторной чистоты» допускают присутствие в нем не больше 0,02% гафния. Но и такие «крохи» довольно существенно - в шесть с половиной раз - снижают нейтронную прозрачность циркония.

Поскольку в природе эти металлы обычно находятся вместе, получить полностью свободный от гафния цирконий - задача колоссальной трудности. И тем не менее химикам и металлургам пришлось взяться за эту проблему, так как атомная промышленность крайне нуждалась в конструкционном материале.

Когда задача была решена, на повестку дня встала другая: требовалось добиться того, чтобы при изготовлении конструкций из чистейшего циркония в процессе сварки в него не попадали «чужеродные атомы», которые могли бы оказаться непреодолимой преградой на пути нейтронов и тем самым свести на нет все достоинства этого металла. К тому же сварку нужно было проводить таким образом, чтобы не нарушить однородность металла: сварочный шов должен обладать теми же свойствами, что и свариваемый материал. На помощь был призван электронный луч. Чистота и точность электроннолучевой сварки позволили решить и эту проблему - цирконий стал «одеждой» урановых стержней.

Именно тогда и произошел резкий скачок в производстве этого металла: только за десятилетие - с 1949 по 1959 год - мировое производство циркония возросло в 1000 раз! В ход пошли большие скопления цирконовых песков, которые раньше служили отходами при добыче других ископаемых. Так, в Калифорнии, при добыче золота драгами в руслах древних рек вместе с золотом на промывку поднимали значительное количество циркона, но из-за отсутствия спроса его сбрасывали в отвалы. На побережье в штате Орегон (США) в годы войны добывали хромит и попутно получали некоторое количество циркона, который не интересовал тогда промышленность и потому не вывозила с места добычи. Когда же вскоре после войны начался циркониевый бум, все эти отвалы оказались «лакомым кусочком».

Сейчас крупные месторождения этого ценного элемента разрабатывают в США, Австралии, Бразилии, Индии, странах Западной Африки. Отличной рудой циркония часто служат прибрежные пески. В Австралии, например, цирконовые россыпи простираются почти на 150 километров вдоль океанского побережья. Значительными запасами циркониевого сырья располагает и Советский Союз.

Потребность в цирконии растет из года в год, так как этот материал приобретает все новые «специальности». Его свойство в нагретом состоянии жадно поглощать газы используют в электровакуумной технике, в радиотехнике. Из смеси порошка металлического циркония с горючими соединениями изготовляют осветительные ракеты, дающие большое количество света. Циркониевая фольга при горении дает в полтора раза больше света, чем алюминиевая, потребляя при этом такое же количество кислорода. «Вспышки» с циркониевым заполнением удобны тем, что занимают совсем мало места - они могут быть величиной с наперсток. К циркониевым сплавам все внимательнее присматриваются конструкторы ракетной техники: вполне возможно, что из жаропрочных сплавов этого элемента будут выполнены передние кромки космических кораблей, совершающих регулярные рейсы в просторах вселенной.

Дождевые плащи обязаны своей влагонепроницаемостью солям циркония, которые входят в состав особой эмульсии для пропитки тканей. Соли циркония применяют также для изготовления цветных типографских красок, специальных лаков, пластических масс. В качестве катализатора соединения циркония используют при производстве высокооктанового моторного топлива. Сернокислые соединения этого элемента славятся отличными дубильными свойствами.

Весьма интересное применение нашел тетрахлорид циркония. Электропроводность пластинки из этого вещества меняется в зависимости от давления, которое на нее действует. Это свойство и было использовано в конструкции универсального манометра - прибора для измерения давлений. При малейшем изменении давления изменяется и сила тока в цепи прибора, шкала которого отградуирована в единицах давления. Эти манометры очень чувствительны: с их помощью можно определять давление от стотысячных долей атмосферы до тысяч атмосфер.

Для многих радиотехнических приборов - ультразвуковых генераторов, стабилизаторов частоты и других - нужны пьезокристаллы. В некоторых случаях им приходится работать при повышенных температурах. С этой точки зрения несомненный интерес представляют кристаллы цирконата свинца, которые практически не меняют своих пьезоэлектрических свойств до 300°С.

Рассказывая о цирконии, нельзя не упомянуть о его двуокиси - одном из самых тугоплавких веществ природы: температура плавления ее - около 2700°С. Двуокись циркония широко используют при получении высокоогнеупорных изделий, жаростойких эмалей, тугоплавких стекол. Еще более тугоплавкий материал - борид этого металла. Из него изготовляют чехлы для термопар, которые могут находиться в расплавленном чугуне непрерывно в течение 10 - 15 часов, а в жидкой стали 2 - 3 часа (кварцевые чехлы выдерживают лишь одно-два погружения не более чем на 20 - 25 секунд).

Двуокись циркония обладает интересным свойством: сильно нагретая, она излучает свет настолько интенсивно, что может быть использована в осветительной технике. Это свойство подметил еще в конце прошлого века известный немецкий физик Вальтер Герман Нернст. В сконструированной им лампе (вошедшей в историю техники как «лампа Нернста») стержни накаливания были изготовлены из двуокиси циркония. В лабораторных опытах это вещество и сейчас иногда применяют в качестве источника света.

Французские ученые используют двуокись циркония как исходный материал для получения этого металла с помощью солнечной энергии. В Монлуи - крепости, построенной в XVII веке в Восточных Пиренеях на высоте 1500 метров над уровнем моря, находится солнечная печь, спроектированная и эксплуатируемая группой исследователей под руководством профессора Феликса Тромба. На состоявшемся в Монлуи симпозиуме по использованию солнечной энергии участникам было продемонстрировано действие этой печи.

«Медленно, почти незаметно, специальная платформа поднимает горстку белого порошка к фокусу большого параболического зеркала. Вот платформа достигла фокуса и перед глазами ученых и инженеров вспыхнуло ослепительно яркое белое пламя.

Белый порошок - это окись циркония... Помещенный в фокус параболического зеркала, где температура концентрированных солнечных лучей достигает 3000°С, порошок расплавился. Возникшую при этом вспышку можно наблюдать только через темные стекла. И маленькая кучка раскаленного вещества, лежащего на платформе, напоминала извергающийся вулкан какой-то далекой геологической эры».

Так описывает процесс получения «солнечного» циркония один из участников симпозиума. Специальный солнечный отражатель, состоящий из множества отдельных зеркал и достигающий 12 метров в поперечнике, с помощью фотоэлементов автоматически вращается вслед за Солнцем. Отраженные им лучи отбрасываются на большое параболическое зеркало диаметром 10 метров. Тепловая мощность этого зеркала, которое концентрирует солнечные лучи в жерле печи, эквивалентна 75 киловаттам.

В десяти километрах от Монлуи, в маленькой горной деревушке Одейо, сооружена еще одна солнечная печь - крупнейшая в мире. Тех, кто приезжает в «столицу солнца» (так местные жители с гордостью стали именовать Одейо), встречает необычный пейзаж, похожий на декорации для съемок научно-фантастического фильма. Рядом со старинной остроконечной церковкой возвышается ультрасовременное многоэтажное здание - Лаборатория солнечной энергии. Весь северный фасад его представляет собой огромное параболическое зеркало, диаметр которого равен примерно 50 метрам. На противоположном склоне горы рядами размещены десятки зеркал довольно внушительных размеров - гелиостаты. Солнечные лучи, пойманные гелиостатами, направляются сначала на параболическое зеркало, а оттуда, собранные в пучок, попадают в плавильную печь, где создается температура 3500°С.

Печь в Одейо может производить почти 2,5 тонны циркония в день (дневная производительность печи в Монлуи составляет лишь 60 килограммов). Тепло, развиваемое солнечным «зайчиком» в жерле печи, эквивалентно 1000 киловаттам электрической энергии.

Главное достоинство солнечных печей заключается в том, что в процессе плавки в металл не попадают ненужные примеси - им неоткуда взяться. Поэтому получаемые здесь металлы и сплавы характеризуются высокой чистотой и пользуются постоянным спросом. Есть и еще один весомый аргумент в пользу такого способа плавки: с Солнцем не нужно расплачиваться за используемую энергию - щедрое светило безвозмездно отдает ее людям.

В заключение остановимся на одном недоразумении. Земная кора содержит больше циркония, чем, например, меди, никеля, свинца или цинка. Тем не менее, в отличие от этих металлов, цирконий называют редким. Когда-то это объяснялось большой рассеянностью циркониевых руд, трудностью извлечения циркония, да еще и тем, что в технике этот металл был действительно «редким гостем». Теперь же, когда производство циркония с каждым годом стремительно растет и он находит все новые и новые области применения, термин «редкий» для него уже теряет свой смысл. Но прошлое есть прошлое, и на вопрос о происхождении цирконий вправе с гордостью отвечать: «Из редких»...

Ti

V

Cr

Mn


Ge

As

Se

Br


Zr

Nb

Mo

Tc

СОРОК ПЕРВЫЙ

Где вы прописаны? - Без эксцессов. - Соседи заинтригованы. - Посылка с берегов Колумбии. - 150 лет спустя. - Два открытия. - «Учинить ему новый допрос...» - В честь богини печали. - «Колумбисты» примиряются с судьбой. - Водой не разольешь. - Овчинка стоит выделки. - Нет худа без добра. - Признание. - Важные дела. - Выручает пустота. - Мороз не страшен. - Ошибка фирмы «Вестингхауз». - Без всякого сопротивления. - Соперник циркония. - В борьбе с газом. - «Ответственный медицинский работник». - «Валютные операции». - Предсказание сбывается.


К середине прошлого века было открыто уже несколько десятков химических элементов. Но, увы, они не имели тогда ни «собственного угла», ни «постоянной прописки». И лишь в 1869 году, когда Дмитрий Иванович Менделеев построил величественное здание своей Периодической системы, все открытые к тому времени элементы обрели, наконец, пристанище.

При распределении жилой площади заслуги будущих жильцов перед наукой и техникой, а также стаж работы во внимание не принимались. Учитывались только личные качества (в первую очередь атомный вес), наклонности, сходство с ближайшими соседями. Большую роль при этом играли и связи (разумеется, химические). Во избежание возможных неурядиц жильцов с разными характерами и взглядами на жизнь размещали как можно дальше друг от друга.

В пятом подъезде (т. е. в пятой группе) на пятом этаже (точнее, в пятом периоде, в шестом ряду) в квартире № 41 поселился жилец с красивым именем - Ниобий. Кто он такой? Откуда родом?

...В середине XVII века в бассейне реки Колумбии (Северная Америка) был найден тяжелый черный минерал с золотистыми прожилками слюды. Вместе с другими камнями, собранными в различных частях Нового Света, этот минерал (названный впоследствии колумбитом) был отправлен в Англию в Британский музей. Без малого 150 лет пролежал камень под стеклом на стенде музея, числясь в списке экспонатов образцом железной руды. Но вот в 1801 году известный уже в то время химик Чарльз Хетчет заинтересовался этим красивым минералом. Анализ показал, что в камне действительно содержались железо, марганец, кислород, но наряду с ними имелся и какой-то незнакомый элемент, образующий вещество со свойствами кислотного окисла. Новый элемент Хетчет назвал колумбием.

Спустя год, в 1802 году, шведский ученый Андрес Экеберг в некоторых скандинавских минералах нашел еще один новый элемент, названный им в честь мифологического героя танталом. Название, по-видимому, символизировало те трудности («муки Тантала»), которые испытывали химики, пытаясь растворить окисел нового элемента в кислотах. Свойства тантала и Колумбия оказались совершенно идентичными, и многие ученые, в том -числе знаменитый химик Йёнс Якоб Берцелиус, решили, что имеют дело не с двумя различными элементами, а с одним и тем же - танталом.

В дальнейшем Берцелиус усомнился в правильности такой точки зрения. В письме к своему ученику немецкому химику Фридриху Вёлеру он писал: «Посылаю тебе обратно твой X, который я вопрошал, как мог, но от которого я получил уклончивые ответы. «Ты титан?» - спрашивал я. Он отвечал: «Вёлер же тебе сказал, что я не титан». Я также установил это.

«Ты цирконий?» - «Нет, - отвечал он. - Я же растворяюсь в соде, чего не делает цирконовая земля». - «Ты олово?» - «Я содержу олово, но очень мало». - «Ты тантал?» - «Я с ним родствен, - отвечал он. - Но я постепенно растворяюсь в едком кали и осаждаюсь из него желто-коричневым». - «Ну что же ты за дьявольская вещь?» - спросил я. Тогда мне показалось, что он ответил: «Мне не дали имени». Между прочим, я не вполне уверен, действительно ли я это слышал, потому что он был справа от меня, а я очень плохо слышу на правое ухо. Так как твой слух лучше моего, то я тебе шлю этого сорванца назад, чтобы учинить ему новый допрос ..».

Но и Вёлеру не удалось разобраться во взаимоотношениях элементов, открытых Хетчетом и Экебергом. Лишь в 1844 году немецкий химик Генрих Розе доказал, что минерал колумбит содержит два различных элемента - тантал и колумбий, которому

Розе дал новое имя - «ниобий» (по древнегреческой мифологии богиня печали и страданий Ниоба - дочь Тантала). Однако в некоторых странах (США, Англии) долго сохранялось первоначальное название элемента - колумбий, - и только в 1950 году Международный союз чистой и прикладной химии (ЮПАК) решил Покончить с этой «разноголосицей» и предложил химикам всего мира именовать этот элемент ниобием.

Первое время американские и английские химики пытались добиться отмены этого решения, которое казалось им несправедливым, но «приговор» ЮПАК был окончательным и обжалованию не подлежал. Пришлось «колумбистам» примириться с этим ударом судьбы, а в химической литературе США и Англии появился новый символ «Nb».

Совместное «проживание» ниобия и тантала в природе, обусловленное их чрезвычайным химическим сходством, долгое время тормозило развитие промышленности этих металлов. Лишь в 1866 году швейцарский химик Жан Шарль Галиссар дс Мариньяк сумел разработать первый промышленный способ разделения химических «близнецов». Он воспользовался различной растворимостью некоторых соединений этих металлов: комплексный фторид тантала не растворяется в воде, аналогичное соединение ниобия достаточно хорошо растворимо в ней. В усовершенствованном виде способ Мариньяка применяли до недавнего времени, однако в последние годы на смену ему пришли новые более эффективные способы - избирательная экстракция, ионный обмен, ректификация галогенидов и др.

В конце XIX века французский химик Анри Муассан получил чистый ниобий электротермическим путем, восстанавливая окись ниобия углеродом в электропечи.

В наши дни производство металлического ниобия представляет собой сложный многостадийный процесс. Сначала ниобиевую руду обогащают.

Полученный концентрат сплавляют с различными плавнями (едким натром, гидросульфитом или содой), затем выщелачивают, в результате чего выпадает нерастворимый осадок гидроокиси ниобия и тантала. Теперь необходимо их разделить. Продуктом разделения может быть либо пятиокись ниобия, либо его хлорид. Восстановлением этих соединений при высокой температуре удается получить порошкообразный ниобий, который нужно превратить в компактный металл, пригодный для обработки.

Это достигается следующим образом. Из порошка под большим давлением прессуют так называемые штабики (заготовки) прямоугольного или квадратного сечения. Штабики спекают в вакууме в несколько этапов, причем на заключительной стадии температура достигает 2350°С. В дальнейшем ниобий поступает в дуговую вакуумную печь, где и завершается весь цикл превращения ниобиевой руды в металл.

Несколько лет назад промышленность освоила электроннолучевую плавку ниобия, исключающую такие трудоемкие промежуточные операции, как прессование и спекание. При этом способе на порошкообразный ниобий направляют мощный поток электронов. Порошок начинает плавиться, и капли металла падают на ниобиевый слиток, который по мере проплавления порошка растет и постепенно выводится из рабочей камеры.

Как видите, ниобий проходит длинный путь, прежде чем руда становится металлом. И все же овчинка стоит выделки: сегодня ниобий очень нужен промышленности. А начинал он свою «трудовую деятельность» в... отвалах. Как это ни парадоксально, но в те времена его считали лишь вредной примесью к олову и при добыче этого металла громадные количества ниобия выбрасывали на свалку. Та же участь постигла его и тогда, когда промышленный мир заинтересовался танталом, а к ниобию еще оставался равнодушным: при переработке танталовых руд ниобиевая «пустая» порода шла в отвал. Но нет худа без добра, и впоследствии, когда ниобий был по достоинству оценен человеком, эти отходы производства превратились в богатейшие «месторождения» ниобиевых руд.

После того как в 1907 году немецкому химику фон Болтону удалось получить этот металл в компактном виде, ниобий, подобно многим другим своим тугоплавким «собратьям», попробовал свои силы в производстве электроламп в качестве материала для нитей накаливания. Но, как известно, прижился здесь только вольфрам, а всем остальным пришлось искать удачи на другом поприще.

К 1925 году относятся первые попытки использовать ниобий в качестве легирующего элемента: в США были проведены исследования по замене им вольфрама, содержащегося в быстрорежущей стали. Эти опыты оказались неудачными, но важно было другое: ниобий попал в поле зрения металлургов.

В 1930 году общий мировой запас изделий из ниобия (листов, проволоки ит. д.) составлял всего... 10 килограммов. Но вскоре пришло признание, а вместе с ним резко возросло и производство этого металла. Ниобий сумел доказать, что он с полным правом может быть назван «витамином» стали. Присадка его к хромистой стали улучшала ее пластичность, увеличивала коррозионную стойкость. Было установлено, что введение в нержавеющую стчль ниобия (до 1%) предотвращает выделение карбидов хрома по границам зерен и, следовательно, устраняет межкристаллитную коррозию. Добавка его к конструкционным сталям значительно повышает сопротивление удару при пониженных температурах; сталь приобретает способность легко выдерживать переменные нагрузки, что имеет большое значение, например, в авиастроении.

Важную роль было суждено сыграть ниобию в сварочном деле. До тех пор, пока сварке подвергали лишь обычные стали, никаких трудностей этот процесс не представлял. Но когда сварщикам пришлось иметь дело со специальными легированными сталями сложного химического состава, например, с нержавеющей, оказалось, что сварной шов теряет многие ценные свойства, которыми обладает свариваемый металл. Как улучшить качество шва? Пробовали изменить конструкцию сварочного аппарата - не помогло. Меняли состав электродов - безуспешно. Пытались вести сварку в атмосфере инертных газов - никакого эффекта. Вот тут-то на помощь пришел ниобий. Сталь, в которую был введен этот элемент, можно было сваривать, не беспокоясь о качестве шва: он ни в чем не уступал соседним слоям металла, не подвергавшимся сварке.

До последнего времени большие трудности возникали при необходимости получить прочное соединение тугоплавких металлов, например, ниобия с молибденом. Выручила... пустота. Оказалось, что в вакууме температура плавления многих веществ значительно ниже, чем в обычных условиях. Ученые не замедлили воспользоваться этим обстоятельством, чтобы преодолеть «барьер несовместимости»: сварка тугоплавких металлов в вакууме дала отличные результаты.

Как легирующий элемент ниобий широко известен в цветной металлургии. Так, алюминий, легко растворяющийся в щелочах, не реагирует с ними, если в него ввести всего 0,05% ниобия. Медь и ее сплавы при добавке этого элемента приобретают твердость, титан, молибден и цирконий становится более прочным и жаростойким. При низких температурах многие сплавы и стали хрупки, как стекло. Оказалось, что ниобий в состоянии избавить их от этого недостатка. Добавка всего 0,7% ниобия позволяет металлу сохранять свою прочность даже при восьмидесятиградусных морозах. Это качество особенно важно для деталей реактивных самолетов, летающих на больших высотах.

Сам ниобий «охотно» вступает в союз с другими элементами. Когда американская фирма «Вестингхауз» выпустила партию якобы сверхчистого ниобия, заказчики были весьма удивлены, что он не плавится при температурах выше 2500°С, хотя температура плавления чистого ниобия 2468°С. Лабораторный анализ помог установить, что в этом «сверхчистом» ниобии содержались небольшие количества циркония. Так был открыт сверхжаростойкий ниобиевоциркониевый сплав.

Ряд ценных качеств придают ниобию и добавки других металлов. Вольфрам и молибден повышают теплостойкость металлического ниобия, алюминий делает его прочнее, медь значительно улучшает его электропроводность. Чистый ниобий проводит электрический ток в восемь, раз хуже, чем медь. Сплав же ниобия с 20% меди обладает высокой электропроводностью и при этом он вдвое прочнее и тверже чистой меди. В союзе с танталом ниобий способен противостоять серной и соляной кислотам даже при 100°С.

Ниобий - незаменимая составная часть сплавов для рабочих лопаток турбин реактивных двигателей, где металл должен сохранять свою прочность при высоких температурах. Из ниобийсодержащих сплавов и чистого ниобия изготовлены некоторые детали сверхзвуковых самолетов, космических ракет, искусственных спутников Земли.

Еще каких-нибудь несколько лет назад явлением сверхпроводимости интересовались только физики. Сейчас сверхпроводимость уже перешагнула границы лабораторий и начинает вторгаться в технику, где для ее практического применения открываются широкие перспективы. В чем же сущность этого явления?

Более полувека назад было обнаружено, что при очень низких температурах в некоторых металлах, сплавах и химических соединениях ток начинает протекать без всяких потерь - сопротивление исчезает. Но для этого металл нужно охладить почти до абсолютного нуля, т. е. - 273°С. Из всех известных науке материалов наиболее высокой (если только здесь уместен этот термин), а значит, и наиболее легко достижимой температурой перехода в сверхпроводящее состояние (18°К, или - 255°С) характеризуется станнид ниобия - соединение ниобия с оловом. Сверхпроводящие магнитные катушки, изготовленные из сплавов этих элементов, создают колоссальные магнитные поля. Магнит диаметром 16 сантиметров и высотой 11 сантиметров, в котором обмоткой служит лента из такого сплава, способен создать поле напряженностью в 100 тысяч эрстед (для сравнения укажем, что напряженность магнитного поля Земли составляет всего несколько эрстед).

Ниобий широко используют в технике и в чистом виде. Исключительно высокая коррозионная стойкость этого металла обусловила его применение в химическом машиностроении. Интересно, что при изготовлении аппаратуры и трубопроводов солянокислотного производства ниобий не только служит конструкционным материалом, но и играет при этом роль катализатора, давая возможность получить более концентрированную кислоту. Каталитические способности ниобия используют и в других процессах, например, при синтезе спирта из бутадиена.

Весьма почетна и служба ниобия в атомных реакторах, где он трудится бок о бок с цирконием, порой вполне успешно конкурируя с ним. Подобно цирконию, ниобий обладает нейтронной прозрачностью (т. е. способностью пропускать нейтроны) и наряду с этим очень высокой температурой плавления, значительной жаростойкостью, колоссальным сопротивлением химическим воздействиям, отличными механическими свойствами. Кроме того, ниобий почти не взаимодействует с расплавленными щелочными металлами. Жидкие натрий и калий, применяемые в качестве теплоносителей в ядерных реакторах некоторых типов, могут свободно циркулировать по ниобиевым трубам, не причиняя им никакого вреда. Для ниобия характерна невысокая искусственная (наведенная) радиоактивность, поэтому из него можно делать контейнеры для хранения радиоактивных отходов или установки по их использованию.

Следует упомянуть еще об одном интересном свойстве этого металла: он отличный газопоглотитель. Так, при обычной температуре в 1 грамме ниобия может быть растворено более 100 кубических сантиметров водорода; даже при 500°С растворимость водорода в ниобии составляет около 75 кубических сантиметров на грамм. Это свойство металла используют в производстве высоковакуумных электронных ламп. При откачивании ламп в них все же остается некоторое количество газов, мешающих работе. Ниобий, нанесенный на детали ламп, как губка, поглощает эти газы, обеспечивая тем самым весьма высокий вакуум. Детали электронных ламп, изготовленные из ниобия, более экономичны, чем танталовые или вольфрамовые, и служат гораздо дольше. Так, срок службы мощных генераторных ламп с ниобиевым катодом достигает 10 ООО часов.

Как и тантал, ниобий совершенно не вызывает раздражения тканей человеческого тела, срастается с ними и остается инертным даже после длительного воздействия жидкой среды организма. Благодаря этим свойствам ниобий обратил на себя внимание хирургов и теперь с полным правом может считать себя «ответственным медицинским работником».

В последнее время поговаривают, что ниобий решил всерьез заняться «валютными операциями». Дело в том, что в связи с нехваткой серебра американские финансисты предполагают для изготовления металлических денег использовать вместо него ниобий, поскольку стоимость ниобия примерно соответствует стоимости серебра.

Если проследить по различным литературным источникам за данными о содержании ниобия в земной коре, то окажется, что на протяжении последних нескольких десятков лет оно постоянно... возрастает. Разумеется, фактические запасы этого металла на нашей планете остаются практически постоянными, а вот число разведанных месторождений его все время увеличивается. В последние годы новые значительные залежи ниобиевых руд обнаружены в Африке. Самый крупный поставщик концентратов ниобия на мировой рынок - Нигерия, где расположены громадные скопления колумбита.

В нашей стране подлинной кладовой полезных ископаемых по праву считается Кольский полуостров. Веками земли этого края слыли бесплодными и бесполезными, хотя еще в 1763 году М. В. Ломоносов предсказывал: «По многим доказательствам заключаю, что и в северных земных недрах пространно и богато царствует натура и берега Белого моря должны быть не скудны минералами». За годы Советской власти здесь открыто множество важных месторождений, найдены десятки ценных минералов, в том числе лопарит, содержащий до 8% ниобия. Любопытно, что этот минерал, обнаруженный замечательным исследователем Кольского полуострова А. Е. Ферсманом в Хибинских массивах, ни в каких других местах Земли не встречается.

...Вот вы и познакомились с жильцом квартиры № 41, на дверях которой висит табличка с надписью «Ниобий».

Ti

V

Cr

Mn


Ge

As

Se

Br


Zr

Nb

Mo

Tc

СОЮЗНИК ЖЕЛЕЗА

Без приправ не обойтись! - Под чужим именем. - Ошибка древних греков. - В знак протеста. - «Небоскреб» в 1600 этажей. - Авария на ровном месте. - Мечта парикмахеров. - Опора для вольфрамовой нити. - «Принимаю нагрузку на себя...». - Стекло меняет свой цвет. - Верные друзья. - Тайна самурайских мечей. - Танк становится неуязвимым. - Лезвие бритвы. - «Родственные души». - Мороз не страшен. - «Запчасти» человека. - Любимец бобов. - На чем основан «Союз рыжих»? - Непрошенные гости. - Скромное место. - «Военный» металл. - Высоко в горах. - Миллионы метров. - Где ключи от «сундуков»?


Чтобы приготовить вкусное блюдо, кулинар добавляет к нему различные специи. Чтобы выплавить сталь с ценными свойствами, сталевар вводит в нее различные легирующие элементы..

У каждой приправы своя цель. Одни улучшают вкусовые качества кушанья, другие делают его ароматным и аппетитным, третьи придают ему остроту, четвертые... Трудно сосчитать все назначения специй. Но еще труднее перечислить все те замечательные свойства, которые приобретает сталь при добавке хрома, титана, никеля, вольфрама, молибдена, ванадия, циркония и других элементов.

Одному из верных союзников железа - молибдену - и посвящен этот рассказ.

...Молибден был открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле. Название элемента происходит от греческого слова «молибдос». В том, что новорожденный был окрещен греческим именем, нет ничего удивительного - многие химики, перед тем как наречь открытые ими элементы, заглядывали в греческие «святцы». Удивительно другое: в переводе на русский язык «молибдос» означает... «свинец». Что же заставило этот элемент «скрываться» под чужим именем? Почему именно свинцу молибден обязан своим названием?

Ларчик открывается просто. Дело в том, что еще древним грекам был известен минерал свинца галенит, который они называли «молибдена». В природе существует другой минерал - молибденит, как две капли воды похожий на галенит. Это сходство и ввело греков в заблуждение: они считали, что имеют дело с одним и тем же минералом - молибденой. Такого же мнения придерживались химики других стран. И потому, когда Шееле обнаружил в этом минерале не известный ранее элемент, ученый без долгих размышлений и колебаний назвал новичка молибденом.

В 1783 году шведскому химику Гьельму удалось выделить элемент в виде металлического порошка, который, однако, был загрязнен карбидами. Чтобы получить чистый молибден, понадобилось еще целое столетие.

Подобно многим своим «собратьям» по Периодической системе, молибден совершенно нетерпимо относится к посторонним примесям и, словно в знак протеста, в корне меняет свойства. Тысячные и даже десятитысячные доли процента кислорода или азота придают молибдену большую хрупкость. Вот почему во многих руководствах по химии, изданных в начале XX века, утверждалось, что молибден почти не поддается механической обработке.

На самом же деле, чистый молибден, несмотря на высокую твердость, - достаточно пластичный материал, который сравнительно легко прокатывается и куется.

Первая запись в «трудовой книжке» молибдена появилась несколько столетий назад, когда минералмолибденит начали использовать в качестве грифелей. (Любопытно, что по-гречески карандаш и сейчас называется «молибдос».) Как и графит, молибденит состоит из множества чешуек, размеры которых настолько малы, что если уложить их одна на другую, то высота «небоскреба» из 1600 этажей-чешуек окажется равной... 1 микрону. Именно благодаря этим чешуйкам молибденит «умеет» писать и рисовать: на бумаге он оставляет зеленовато-серый след.

В наши дни уже не встретишь молибденитовых грифелей: карандашной промышленностью монопольно завладел графит. Но дисульфид молибдена (химическое название молибденита) нашел себе другое применение. Впрочем, прежде чем рассказать об этом, поведаем вам небольшую историю.

Случилось это несколько лет назад. На Симферопольском шоссе проходили испытания опытной партии автомобилей «Запорожец». Все шло благополучно, но вдруг на полном ходу одна из машин перевернулась на совершенно ровном месте. К счастью, сидевшие в машине люди отделались, как говорится, легким испугом. Причина аварии была загадкой до тех пор, пока машину не разобрали «по косточкам». Выяснилось, что одна из шестерен коробки передач, которая должна была свободно вращаться на стальной втулке, намертво приварилась к ней. Разумеется, такой «тормоз» сработал мгновенно.

Чтобы подобные аварии не повторялись в дальнейшем, нужно было подобрать подходящую смазку. Вот тут и вспомнили о молибдените, вернее, о его способности расслаиваться на отдельные микроскопические чешуйки. Они-то и должны были послужить надежной смазкой для трущихся деталей коробки передач.

Стоит на мгновенье опустить стальную деталь в жидкость, содержащую лишь 2% дисульфида молибдена, и поверхность детали покрывается тонким слоем отличной твердой смазки. Однако у такой смазки есть коварный враг - высокая температура. При нагреве дисульфид молибдена начинает превращаться в молибденовый ангидрид, который, хоть и не причиняет вреда поверхностям деталей, но и не обладает, к сожалению, смазочными свойствами. Как же избежать этого?

Оказалось, что перед нанесением дисульфидного слоя деталь необходимо обработать в горячей фосфатной ванне. В этом случае частицы дисульфида проникают в мельчайшие поры фосфатного покрытия и на поверхности детали образуется тончайшая смазочная пленка, которая способна выдерживать колоссальные нагрузки - несколько тонн на квадратный сантиметр. Втулки, покрытые этой пленкой, испытывали при тяжелейших режимах работы - и ни одного случая сварки. С тех пор «Запорожцы» исколесили нашу страну вдоль и поперек, но злополучный узел передач не подводил больше ни разу.

Созданием смазочной пленки не исчерпывается благотворное влияние дисульфида молибдена на стальную поверхность: если обработать молибденитом режущий инструмент, то он станет более стойким, более долговечным. Когда об этом чудесном свойстве молибденита узнали парикмахеры, они с завидной оперативностью поспешили внедрить его в практику.

Но вернемся к молибдену. Благодаря тугоплавкости и низкому коэффициенту теплового расширения этот металл широко применяют в электротехнике, радиоэлектронике, технике высоких температур. Крючки, на которых подвешена вольфрамовая нить в обыкновенной электрической лампочке, сделаны из молибдена. Из него же изготовляют многие детали радиоламп, рентгеновских трубок. Молибденовые спирали служат нагревателями в мощных вакуумных электропечах сопротивления, где развиваются весьма высокие температуры.

Очень ценные материалы получены в Институте проблем материаловедения АН УССР. Основой их служат пластичные металлы (алюминий, медь, никель, кобальт, титан и др.), а высокопрочные металлы, такие как вольфрам или молибден, используемые в виде нитей, играют роль арматуры, принимая на себя главную растягивающую нагрузку. Прочность, например, никеля и кобальта, армированных вольфрамовой и молибденовой проволокой, повышается почти в три раза. Титан, армированный молибденом, имеет прочность, вдвое большую, чем тот же металл в обычном состоянии.

Несколько лет назад в США было создано оригинальное стекло, изменяющее свой цвет в зависимости от... времени дня. Под действием солнечного света стекло становится синим, а с наступлением темноты - вновь прозрачным. Этот эффект обусловлен добавками молибдена, который либо вводят в расплавленное стекло, либо в виде тонкой прозрачной пленки вклеивают между двумя слоями стекла.

Разнообразное применение нашли соединения молибдена. Благодаря ему эмали приобретают высокую кроющую способность. Молибденовые красители используют в производстве керамики и пластических масс, в кожевенной, меховой и текстильной промышленности. Трехокись молибдена служит катализатором при крекинге нефти и других химических процессах.

Как видите, работы у молибдена хватает. А ведь мы пока говорили лишь о побочных занятиях этого металла и ни словом не обмолвились о его важнейшей профессии. Помните, в начале очерка молибден был назван верным союзником железа? Вот об этой дружбе железа с молибденом мы и расскажем Подробнее - ведь свыше 90% добываемого на земле молибдена потребляет металлургия специальных сталей. В нашей стране сталь, содержащая молибден (3,7%), была выплавлена впервые в 1886 году на Путиловском заводе. Однако применение этого элемента для улучшения свойств стали имеет гораздо более древнюю историю.

Долгое время никто не мог раскрыть тайну большой остроты самурайских мечей. Многие поколения металлургов безуспешно пытались выплавить сталь, подобную той, из которой в далекие времена изготовляли холодное оружие в стране Восходящего Солнца. Первые удачные попытки разгадать эту тайну были сделаны великим металлургом П. П. Аносовым (1797 - 1851). В конце концов секрет удалось раскрыть: загадочная сталь, наряду с другими элементами, содержала молибден, который «ухитрялся» одновременно повышать и твердость, и вязкость металла, в то время как обычно увеличение твердости сопровождается ростом хрупкости.

Сочетание высокой твердости с вязкостью крайне необходимо для броневой стали. Броня первых англо-французских танков, появившихся в 1916 году на полях сражений мировой войны, была выполнена из твердой, но хрупкой марганцевой стали. Уры, этот массивный панцирь толщиной 75 миллиметров снаряды немецкой артиллерии прошивали, как масло. Но стоило добавить к стали лишь 1,5 - 2% молибдена, как танки оказались неуязвимыми несмотря на то, что толщина броневого листа была уменьшена втрое.

Чем же объяснить такое поистине чудодейственное перерождение брони? Дело в том, что молибден задерживает рост зерна в процессе кристаллизации стали и тем самым придает ей мелкую однородную структуру, обеспечивающую высокие свойства металла. Большинству легированных сталей присуща так называемая «хрупкость после отпуска». Стали же, содержащие молибден, не боятся этого «заболевания», благодаря чему их можно подвергать термической обработке, не опасаясь возникновения внутренних напряжений. Молибден заметно повышает прокаливаемость стали. Легированная этим элементом сталь характеризуется также значительной прочностью при высоких температурах и большим сопротивлением ползучести. Сходное влияние на свойства стали оказывает и вольфрам, но действие молибдена, например, на прочность металла значительно эффективнее: 0,3% молибдена могут заменить 1% вольфрама - металла более дефицитного.

Молибденовая сталь - это не только броня. Стволы орудий и ружей, детали самолетов и автомобилей, паровые котлы и турбины, режущие инструменты и бритвенные лезвия - все это молибденовая сталь. Благотворно влияет молибден и на свойства чугуна: повышается прочность металла, увеличивается его износостойкость.

Высокая легирующая способность молибдена обусловлена тем, что он имеет такую же кристаллическую решетку, как и железо. Радиусы их атомов также очень близки между собой. Ну, а «родственным душам» легко найти общий язык. Впрочем, молибден дружен не только с железом. Сплавы молибдена с хромом, кобальтом, никелем обладают отличной кислотоупорностью и применяются для производства химической аппаратуры. Для некоторых сплавов тех же элементов характерно большое сопротивление истиранию. Сплавы молибдена с вольфрамом могут заменять платину. Для изготовления электротехнических контактов используют сплавы этого элемента с медью и серебром.

В холодильной технике широко применяют сжиженные газы, в частности азот. Чтобы сохранить его в жидком состоянии, нужен ужасный мороз - почти 200 градусов ниже нуля.

При такой температуре обычная сталь становится хрупкой, как стекло. Контейнеры для хранения жидкого азота делают из особой хладостойкой стали, но и она долгое время «страдала» одним существенным недостатком: сварные швы на ней имели низкую прочность. Устранить этот недостаток помог молибден. Прежде в состав присадочных материалов, применяемых при сварке, входил хром, который как оказалось, приводил к растрескиванию кромок шва. Исследования позволили установить, что молибден, наоборот, предотвращает образование трещин. После многочисленных опытов был найден оптимальный состав присадки: она должна содержать 20% молибдена. А сварные швы теперь так же легко переносят двухсотградусный мороз, как и сама сталь.

Совсем недавно металлургам удалось создать замечательный сплав «комохром», состоящий из кобальта, молибдена и хрома. Этот сплав служит прекрасным материалом для «запчастей»... человека. Да-да, не удивляйтесь! Комохром совершенно безвреден для организма и поэтому весьма успешно применяется хирургами для замены поврежденных суставов.

Добросовестно и плодотворно трудится молибден и на сельскохозяйственной ниве. В 1965 году группе советских ученых была присуждена Ленинская премия за исследование биологической роли микроэлементов и применение их в сельском хозяйстве. Введенные в микроскопических количествах в почву или в пищу животных некоторые элементы буквально творят чудеса. Один из таких кудесников - молибден. Ничтожно малые дозы этого микроэлемента существенно повышают урожай многих культур, улучшают их качество. Особенно неравнодушны к молибдёну бобовые растения. Семена гороха, обработанные молибдатом аммония, дали на обычном поле урожай почти н?. треть выше обычного. Концентрируясь в клубеньках бобовых, молибден способствует усвоению ими атмосферного азота, крайне необходимого для развития растений. Благодаря молибдену возрастает содержание белковых веществ, хлорофилла и витаминов в растительных тканях. Интересно отметить, что на некоторые сорняки элемент действует губительным образом.

Любопытные исследования были проведены японскими учеными из университета в Осаке. Анализируя с помощью самых современных средств остатки сожженных волос, они пришли к выводу, что цвет волос зависит от наличия в них микродоз тех или иных металлов. Так, светлые волосы, например, оказались богаты никелем, золотистые - титаном. Если владельцы огненно-рыжей шевелюры недовольны ею, то все претензии они должны предъявлять молибдену: именно он, по мнению японских пигментологов, и придает волосам такую окраску. Стало быть, если бы действительно существовал разоблаченный Шерлоком Холмсом «Союз рыжих», то на его эмблеме с полным правом мог бы красоваться символ молибдена.

К сожалению, иногда этот элемент оказывается втянутым в дела, которые благотворными отнюдь не назовешь. О «негативной» стороне его деятельности рассказали исследования советских ученых, проведенные в одной дальней морской экспедиции.

В конце 1966 года от причалов Владивостока отошел «Михаил Ломоносов». Этот специальный научный корабль должен был обследовать различные участки мирового океана и определить степень зараженности их радиоактивными веществами. Не один месяц судно бороздило океан, и все это время на его борту, словно пограничники, несли «вахту» чуткие приборы - счетчики Гейгера, в любой момент готовые обнаружить появление радиоактивных гостей.

В один из дней корабль готовился пересечь экватор в самой пустынной части Тихого океана. Круглые сутки на палубе судна с большой скоростью вертелись лопасти вентилятора, заглатывая тысячи кубометров морского воздуха и направляя его в фильтры, которые могли задерживать пылинки размером даже в сотые доли микрона. Периодически фильтры вместе с накопившейся пылью сжигали и с помощью чувствительных приборов определяли радиоактивность образовавшегося пепла. Внезапно счетчики Гейгера «взволновались не на шутку»: в пепле оказались радиоактивные изотопы молибден-99 и неодим-147. Эти изотопы живут очень непродолжительное время. Так, период полураспада молибдена-99 всего 67 часов. Замерами и расчетами ученые установили точную дату появления «непрошенных гостей» - 28 декабря 1966 года. И действительно, как сообщило агентство Синьхуа, в этот день Китай испытывал свое ядерное оружие. За несколько суток ветер разнес образовавшиеся радиоактивные «осколки» на тысячи миль.

Справедливости ради, следует отметить, что в этой опасной игре с огнем молибден исполняет весьма скромную роль. В ближайшие же годы, как мы вправе надеяться, силы мира добьются полного запрещения ядерных испытаний - тогда он вовсе перестанет выступать в столь неблаговидном амплуа и будет заниматься лишь полезной для человека деятельностью. Ну, а в том, что молибден нужен людям для самых различных целей, а значит, и в достаточно больших количествах, вы уже убедились. Каковы же запасы этого элемента на нашей планете?

На долю молибдена приходится 0,0003% от всех атомов земной коры. По распространенности в природе он занимает в ряду элементов таблицы Д. И. Менделеева довольно скромное место - в четвертом десятке, однако месторождения этого металла встречаются во многих местах земного шара.

Если в начале нашего века добыча молибдена составляла всего несколько тонн, то уже в годы первой мировой войны производство этого металла возросло почти в 50 раз (броня-то ведь нужна была!). В послевоенный период добыча молибденовых руд резко упала, но затем, начиная примерно с 1925 года, наблюдался новый рост производства молибдена, достигший максимума (30 тысяч тонн) в 1943 году, т. е. во время второй мировой войны. Не случайно поэтому молибден иногда называют «военным» металлом.

На территории нашей страны крупное месторождение молибденовых руд было открыто на Северном Кавказе в 1934 году студенткой-геологом Верой Флёровой, нашедшей в ущелье реки Баксан молибденит. Это событие стало знаменательной вехой в истории отечественной редкометаллической промышленности. Через два года на месте находки уже строился крупный молибденовый рудник. К сожалению, Вере не суждено было увидеть, как здесь, высоко в горах, вырос город Тырныауз, который своим рождением был обязан ей - замечательной девушке, с детства мечтавшей найти волшебный камень: в 1936 году Вера трагически погибла в горах. Имя Веры Флёровой носят одна из площадей Тырныауза и пик, возвышающийся над городом. На одном из горных склонов, в стороне от шумных трасс, стоит скромный обелиск. Медленно и величаво проплывают над ним облака, а неподалеку по стальным канатам скользят вагонетки с волшебным камнем.

Молибденовые руды перерабатывают главным образом в ферромолибден, который и используют в металлургии качественных сталей и специальных сплавов. Первые промышленные опыты по получению ферромолибдена относятся к концу прошлого столетия. В 1890 году был разработан способ получения сплава восстановлением окислов молибдена. Но этими опытами практически и ограничилось производство ферромолибдена в царской России. В 1929 году С. С. Штейнберг и П. С. Кусакин силикотермическим методом выплавили сплав, содержащий 50 - 65% молибдена. Успешные опыты В. П. Елютина, проведенные в 1930 - 1931 годах, позволили в дальнейшем внедрить этот метод в металлургическую промышленность.

Но технике нужны не только молибденовые стали, но и изделия из чистого молибдена. А вот их-то долгое время и не удавалось изготовить. Но почему? Ведь сравнительно чистый порошок из этого металла научились получать давным-давно? Виной всему была тугоплавкость молибдена - она «не разрешала» превращать порошок в монолитный металл путем сплавления. Пришлось искать иные пути. В 1907 году в лабораторных условиях, впервые была получена молибденовая нить. Для этого порошок молибдена перемешали с клейким органическим веществом и приготовленную массу продавили через матричное отверстие. Образовавшуюся при этом клейкую нить поместили в атмосферу водорода и пропустили через нить электрический ток. Как и следовало ожидать, нить разогрелась, органическое вещество выгорело, а металл сумел проплавиться и осесть на проволоке (водород же пригодился для того, чтобы молибден при нагреве не окислился).

Спустя три года был выдан патент на получение тугоплавких металлов, в частности молибдена, методом порошковой металлургии, которым пользуются и в наше время. Металлический порошок прессуют, спекают, затем подвергают прокатке либо волочению - лента или проволока готова к использованию в технике.

В СССР молибденовую проволоку начали выпускать в 1928 году, а уже спустя три года ее производство на Московском электрозаводе составило 20 миллионов метров.

В последние годы к производству молибдена удалось «подключить» дуговой вакуумный переплав, зонную и электроннолучевую плавку - с такими помощниками дела пошли еще веселее.

...Мы уже говорили о том, что запасы молибденовых руд в земной коре ограничены. Так, быть может, через какое-нибудь время они будут исчерпаны и перед человечеством встанет проблема, где раздобыть столь нужный металл?

Нет, пока мы можем быть спокойны за судьбу своих потомков. Ведь, помимо земной коры, громадные количества самых различных элементов содержатся в водах океанов и морей. Если морские богатства разделить поровну между всеми жителями нашей планеты, то каждый из нас станет обладателем несметных сокровищ. Достаточно сказать, что одного только золота Нептун может выдать из своих кладовых примерно тонны по три на душу населения. Вот уже действительно «золотое дно»! А что касается молибдена, то его мы бы получили тонн по сто на брата.

Люди пока еще только пытаются подобрать ключи к голубым «сундукам» Нептуна. Но подберут. Обязательно подберут.

Ag

Cd

In

Sn


Cs

Ba

La

Hf


Au

Hg

Tl

Pb

ИЗ «ПЛЕМЕНИ» БЛАГОРОДНЫХ

Александр Македонский вынужден отступить. - «Священные сосуды» Кира. - Серебряные подковы. - Вторая древнейшая профессия. - Рождение рубля. - Монархи грешат. - Хитрость русских бояр. - Юбилей Монетного двора. - Вице-губернатор получает наказ. - Тайна Невьянской башни. - Фамильное серебро. - Сервиз графа Орлова. - Сережечники не в счет. - Работа в фотографии. - «Пострадавший» циклон. - Зеркало - не роскошь. - С «Трешером» на дно. - Чемпион среди металлов. - История с географией. - Королева благословляет пирата. - Ночное веселье. - На морском дне. - Оплошность флоридского рыбака. - Находка аквалангиста. - Фиппс топает ногой. - Сон в руку?


Одерживая одну победу за другой, войско Александра Македонского неудержимо продвигалось на восток. Покорены Персия и Финикия,

Египет и Вавилон, Бактрия и Согдиана. В 327 году до н. э. греки вторглись в пределы Индии. Казалось, нет такой силы, которая могла бы остановить грозную армию великого полководца. Но внезапно среди греческих воинов начались тяжелые желудочно-кишечные заболевания. Истощенные и обессиленные солдаты взбунтовались, требуя возвращения домой. Как ни влекла царя жажда новых завоеваний, он вынужден был повернуть назад.

Но вот, что любопытно: военачальники греческой армии заболевали во много раз реже, чем рядовые воины, хотя вместе с ними делили тяготы и невзгоды походной жизни.

Более двух тысячелетий понадобилось ученым, чтобы найти причину этого загадочного явления: суть ее в том, что солдаты греческой армии пили в то время из оловянных бокалов, а военачальники - из серебряных.

Оказывается, серебро обладает замечательным свойством. Будучи растворено в воде, оно убивает находящиеся в ней болезнетворные бактерии, причем, чтобы обезвредить литр воды, достаточно нескольких миллиардных долей грамма серебра. Вот почему пользовавшаяся серебряными кубками армейская знать была в значительно меньшей степени подвержена заболеваниям, чем простые воины.

Историк античного мира Геродот рассказывает, что еще в V веке до н. э. персидский царь Кир во время походов сохранял питьевую воду в серебряных «священных сосудах». В индийских религиозных книгах также встречаются упоминания о том, как обеззараживали воду, погружая в нее раскаленное серебро. Во многих странах существовал обычай при освящении колодцев бросать в них серебряные монеты.

Пожалуй, водоочистительную деятельность серебра можно считать древнейшей профессией этого металла. Правда, порой по прихоти некоторых влиятельных особ ему приходилось заниматься совсем нелепыми делами. Так, известный своим расточительством римский император Нерон не нашел ничего лучшего, как подковать серебром тясячи своих мулов. Но это было не более чем эпизодом в биографии серебра. Его вторая древнейшая профессия - ей металл посвятил всю свою жизнь - заключалась в том, чтобы быть мерилом ценности, служить деньгами.

Древние римляне начали чеканить серебряные монеты с 269 года до н. э. - на полстолетия раньше, чем золотые. На Руси собственные монеты появились значительно позже. Сохранились серебряные монеты («сребреники») русского князя Владимира. На одной стороне их изображен князь, сидящий на престоле («столе»), а на другой - родовой знак. Надпись на монете гласит: «Володимир на столе, а се его серебро».

В XII и XIII веках русские монеты исчезли из обращения. К этому времени объединенные в Киевскую Русь земли вновь распались на отдельные княжества и чеканка единой для всей страны монеты прекратилась. Деньгами снова стали служить слитки серебра. Это время историки называют безмонетным периодом.

Тогда-то, в XIII веке, и родился на свет «рубль» - удлиненный брусок серебра, весивший примерно 200 граммов. В некоторых письменах рубль называют еще рублевой гривенкой. Рублевые гривенки изготовляли так: сначала отливали длинный и узкий слиток серебра, а затем зубилом рубили его на части - гривны. Эти гривны и называли рублевыми или просто рублями.

Монголо-татарское иго также задержало возобновление чеканки русских денег. В обращении находились выпускаемая Золотой Ордой серебряная монета диргема, или денга (по-татарски «денга» - звенящий). Постепенно слово «денга» перешло в нашем языке в «деньги».

Лишь в середине XIV века, когда русскому народу удалось ослабить монголо-татарское иго, на Руси вновь стали чеканить собственные монеты.

В 1534 году, во время правления Елены Глинской - матери Ивана Грозного - была создана единая для всего русского государства денежная система. На мелкой серебряной деньге изображали всадника с мечом - монеты получили название мечевых. На деньгах крупного веса, тоже серебряных, чеканили всадника, вооруженного копьем. Такие монеты стали называть копейными - отсюда и произошло слово «копейка».

Сейчас уже трудно докопаться до истины, но, вероятно, с появлением первых денег появились и первые фальшивомонетчики. Подделкой денег грешили даже некоторые монархи. Французский король Филипп IV Красивый, живший на рубеже XIII и XIV веков, в ряде исторических документов именуется Филиппом-Фальшивомонетчиком. Для увеличения собственного достояния он беззастенчиво уменьшал вес золотых и серебряных монет либо частично заменял в них благородные металлы медью или оловом. Не случайно великий поэт Данте, рисуя картины ада, поместил в него в числе прочих грешников и Филиппа IV.

К XVII веку относится подделка денег, осуществленная в государственных масштабах. Шел 1654 год. Изнурительная война с Польшей, которую вела Россия, опустошила казну, а потребность в деньгах все возрастала. Царь Алексей Михайлович увеличил и без того большие налоги, но обнищавший народ уже не в состоянии был их платить. И тогда боярин Федор Ртищев придумал способ, который, как он полагал, мог обогатить казну, а на самом деле привел к пагубным последствиям.

В то время в России ходили серебряные деньги. Поскольку своего серебра тогда русское государство не имело, монеты изготовляли из .... иностранных монет. Обычно для этой цели использовали западноевропейские иоахимсталеры (их чеканили в чешском городе Иоахимстале), или, как их называли в России, «ефимки»: на них сбивали латинскую надпись и ставили русскую. По совету Ртищева и других бояр царь попытался извлечь пользу из переделки. Ефимок обходился казне в 50 копеек, а царь приказал ставить на нем рублевый штемпель. Наряду с этим решено было выпускать полтинники, полуполтинники, алтыны, гривенники и копейки из дешевой меди. Ценить же их было велено как серебряные. По подсчету царских финансистов, эта реформа обещала дать казне 4 миллиона рублей дохода - в 10 раз больше того, что давали в год все налоги! От таких сумм у царя вскружилась голова, и он повелел делать новые монеты «наспех, днем и ночью, с великим радением... чтобы денег вскоре наделать много».

Дешевые деньги наводнили Россию. Но в денежном обращении существуют свои законы, которые не подвластны даже монархам. Если денег выпущено больше, чем положено, их покупательная способность падает и, как следствие, повышаются цены на все товары. Это и произошло в русском государстве. Простой люд очень быстро почувствовал на себе последствия царской реформы. Резко возросли цены на хлеб и другие продукты, причем в уплату за товар торговцы требовали только серебро. Но где же его было взять, если оно в больших количествах оседало в царских хранилищах? В стране начался голод. Чаша народного терпения переполнилась, и в 1662 году в Москве вспыхнуло восстание - «Медный бунт». Восстание было жестоко подавлено царем, но все же народ добился своего: медные деньги были изъяты из обращения и заменены серебряными.

Во время царствования Петра I изготовление денег было сосредоточено на Московском денежном дворе, расположенном в районе, который назывался Китай-городом. В 1711 году сенат «приговорил: серебряные деньги делать на одном Денежном дворе, что в Китае». Позднее, в 1724 году, по указу царя был учрежден Монетный двор в Санкт-Петербурге. Это предприятие - Ленинградский монетный двор - действует поныне и недавно отметило свой двухсотпятидесятилетний юбилей.

Петр I принимал энергичные меры, чтобы расширить добычу золота и серебра. Но, несмотря на достигнутые им результаты, еще долго продолжалась закупка этих ценных металлов за границей. Сохранились любопытные документы, свидетельствующие об этом. Так, в 1734 году правительство поручило иркутскому вице-губернатору купить в Китае большое количество серебра.

Примерно в то же время рудознатцам Акинфия Демидова - представителя могущественной династии уральских горнозаводчиков - удалось обнаружить залежи серебряных руд. По действовавшим тогда государственным законам, серебряная руда, где бы и кем бы она ни была найдена, поступала в собственность императорского двора. Но Демидов не желал расставаться с новыми богатствами. Он начал чеканить свои монеты, ничем не отличающиеся от царских. Впрочем, отличие все же было: демидовские деньги содержали больше серебра, чем государственные. Должно быть, это единственный случай в истории, когда фальшивые деньги были ценнее настоящих.

Если верить легенде, в Невьянске - вотчине Демидовых - находился подпольный монетный двор. Здесь в подвале высокой башни прикованные к стенам рабы днем и ночью чеканили фальшивые деньги. Это была ужасная тюрьма, откуда никто не мог выйти, чтобы тайна Невьянской башни не стала известна правительству. Но, несмотря ни на что, слухи о ней все же просачивались в столицу. Сначала это были только слухи, и даже сама императрица Анна Иоановна не рисковала портить отношения с некоронованным царем Урала. Правда, рассказывают, что однажды, получая при игре с Демидовым в карты выигрыш новенькими серебряными монетами, она неожиданно спросила его: «Твоей или моей работы,

Никитич?» Тот встал из-за стола, развел руками и, склонив голову, с улыбкой ответил: «Мы все твои, матушка-государыня: и я - твой, и все мое - твое!».

Но вскоре произошло событие, которое положило конец тайному монетному двору. Один из демидовских мастеров, спасаясь от гнева хозяина, сумел бежать иг Невьянска в Петербург. Как только об этом узнал Демидов, он снарядил погоню, приказав догнать и убить беглеца, а если это не удастся сделать, - скакать что есть сил в столицу и сообщить императрице «радостную весть» об открытии залежей серебра.

Беглец не был пойман - пришлось сообщить «радостную весть». В Невьянск направилась комиссия для приема серебряных богатств. За два дня до ее приезда Акинфий распорядился открыть шлюзы, отделявшие подвал башни от озера, и все находившиеся там рабочие - главные свидетели демидовского преступления - навеки остались под водой.

Серебро издавна применяли и в ювелирном деле: из него изготовляли чайные и столовые сервизы, кубки, бокалы, пудреницы, портсигары, табакерки и другие предметы роскоши. Большую слабость к изделиям из этого металла питала русская и французская аристократия, для которой «фамильное серебро» служило как бы визитной карточкой, свидетельствующей о знатном происхождении и богатстве его владельцев. Уникальный сервиз принадлежал графу Орлову: в него входило 3275 предметов, для изготовления которых было израсходовано около двух тонн чистого серебра!

Издавна славились новгородские серебряных дел мастера, создавшие свою неповторимую школу резьбы и чеканки по серебру. Изготовленные ими кубки, чаши, стаканы поражали современников красотой узора. Найдены записи, свидетельствующие, что в конце XVI века в Новгороде работало около ста крупных мастеров-серебряников, а крестечникам, сережечникам, колечникам (так называли мелких ремесленников - по виду выпускаемой продукции) не было числа. Сохранившиеся изделия замечательных новгородских художников по серебру экспонируются в Оружейной палате, Государственном историческом музее, Русском музее в Ленинграде.

Роль металла, украшающего быт человека, серебро не потеряло и в наши дни, но сегодня у него находится много, пожалуй, более серьезных и важных дел. С тех пор как в 1839 году французский художник и изобретатель Дагер разработал способ получения изображения на светочувствительных материалах, серебро неразрывно связало свою судьбу с фотографией. Тончайший слой бромистого серебра, нанесенный на фотографическую пленку или бумагу, и является «главным действующим лицом» в этом процессе. Под влиянием световых лучей, падающих на пленку, бромистое серебро распадается. Бром при этом химически связывается с имеющейся в слое желатиной, а серебро выделяется в виде мельчайших кристалликов, невидимых даже в обычный микроскоп. Степень разложения бромистого серебра зависит от силы освещения: чем оно ярче, тем больше выделится серебра.

Дальнейшая обработка (проявление и фиксация) позволяет получить на пленке негативное изображение, которое затем в истинном виде переносится при печати на фотобумагу. Как ни усовершенствовалась за более чем вековое существование фотография, она по-прежнему немыслима без серебра и его соединений.

Интересную и полезную работу нашли ученые иодистому серебру: с его помощью удается довольно успешно бороться с ...тропическими циклонами. Ко каким же образом? Чтобы уменьшить разрушительную силу циклона, его нужно как бы растянуть, т. е. увеличить в диаметре. Добиться этого и помогает иодистое серебро, способное конденсировать атмосферную влагу в капельки дождя.

Такие опыты уже проводили. Первым «пострадал» лет десять назад ураган «Бейла». На его пути при помощи самолетов поставили завесу из иодисто-серебряной взвеси высотой 10 и длиной 30 километров. Несмотря на столь внушительные размеры для ее «устройства» понадобилось всего несколько центнеров иодистого серебра. Налетев на завесу, ничего не «подозревавший» циклон свернул ее в «трубочку» и поглотил. В тот же момент облачная стена вокруг его центральной части, называемой «глазом», распалась, пролившись дождем, и скорость урагана резко упала. Правда, он «не растерялся» и вновь начал создавать облачную стену, но уже гораздо большего диаметра, а значит, движущуюся значительно медленнее, чем прежде. Разрушительная сила «посеребренного» циклона стала намного меньше.

С середины прошлого века и по сей день серебро используют в производстве зеркал. Стекло, покрытое тонким слоем серебра, обладающего максимальной из всех металлов отражательной способностью, служит не только предметом нашего быта, но и инструментом врачей, деталью телескопов, микроскопов и других оптических приборов.

Ни один металл не может сравниться с серебром по «умению» проводить тепло и электрический ток. Из него делают проволоку для точнейших физических приборов, изготовляют наиболее ответственные клеммы разнообразных реле, серебряными припоями паяют важные детали радиоаппаратуры.

В многочисленных автоматических устройствах, космических ракетах и подводных лодках, счетно-вычислительных машинах и ядерных установках, средствах связи и сигнализации непременно имеются контакты. За свою долгую службу каждый из них срабатывает миллионы раз. Чтобы выдержать такую колоссальную нагрузку, контакты должны быть износостойкими, надежными в эксплуатации, отвечающими ряду электротехнических требований. Материалом для контактов обычно служит серебро. У специалистов нет к нему претензий: металл отлично справляется с этой трудной ролью. Особенно высокие качества демонстрирует серебро, если к нему добавить редкоземельные элементы. Срок службы таких контактов возрастает в несколько раз.

По данным зарубежной печати, детали сопел некоторых реактивных двигателей изготовляют из пористого вольфрама, пропитанного серебром. Немногим, видимо, известно и то, что с обломками американской подводной лодки «Трешер», загадочно исчезнувшей в океанских пучинах, на дно легло несколько тонн серебра, использованного в ее аккумуляторах.

Серебро настолько пластично, что из него можно изготовить прозрачный листик толщиной всего 0,00003 сантиметра, а серебряная крупица, которая весит 1 грамм, может быть превращена в проволоку длиной около 2 километров!

Чистое серебро - красивый белый металл. Этим и объясняется его латинское название «аргентум», произошедшее от заимствованного из санскритского языка слова «аргента», что означает «светлый».

Поскольку речь зашла о названиях, расскажем об одном не лишенном интереса факте. Географическая карта не раз служила «подсказкой» при выборе имени для вновь открытых химических элементов. Взгляните на таблицу Менделеева - вам охотно подтвердят это германий и франций, европий и америций, скандий и калифорний. Таких примеров много, а вот случай, когда крупная река и даже целое государство получили название в честь металла, пожалуй, уникален. Металлом, которому суждено было попасть в «историю с географией», оказалось серебро. Произошло это более четырех столетий назад при следующих обстоятельствах.

В начале XVI века испанский мореход Хуан Диас де Солис, плавая вдоль берегов Южной Америки, обнаружил устье большой реки, которую он без ложной скромности назвал своим именем. Спустя десять лет вверх по течению этой реки довелось плыть капитану Себастьяну Каботу. Он был поражен количеством серебра, которое его матросы награбили у местных жителей, живших на берегах реки. Кабот решил назвать ее Ла-Платой, т. е. серебряной (по-испански «плата» - серебро). Отсюда впоследствии произошло и название всей страны. В начале XIX века владычество Испании кончилось, и, чтобы не вспоминать об этом печальном периоде, жители страны латинизировали ее название. Так и возникло название «Аргентина» (серебро по-латыни - «аргентум»).

Существует и другая легенда, в которой серебро также фигурирует в качестве «крестного отца» при рождении географического названия. В 1577 году от берегов Англии отошла группа кораблей, которыми командовал вновь испеченный адмирал Фрэнсис Дрейк. Высокий морской чин был пожалован ему королевой Елизаветой за многолетнюю и плодотворную... пиратскую деятельность. Да и целью нового плавания с тайного благословления королевы, был грабеж принадлежащих Испании городов тихоокеанского побережья Южной Америки. Елизавета и ее знатные вельможи, ставшие «акционерами» общества «Дрейк и К°» по насильственному изъятию ценностей, рассчитывали нажиться с помощью «железного пирата», имя которого было слишком хорошо известно мореплавателям всех стран.

В течение нескольких месяцев эскадра Дрейка бороздила моря и океаны, добросовестно «трудясь» на благо королевы. В многочисленных баталиях Дрейк потерял четыре корабля из пяти, но его флагман «Золотая лань» своими дерзкими и внезапными налетами по-прежнему наводил ужас на жителей прибрежных городов. Однажды под вечер, когда уже стемнело, пират появился вблизи Кальяо, где стояло на рейде около тридцати испанских судов. Смелости Дрейку было не занимать: «Золотая лань» вошла в гавань и простояла всю ночь бок о бок с кораблями противника. Испанские моряки, изрядно хлебнувшие рому, далеко за полночь веселились на палубах и громко рассуждали о кораблях, которые незадолго до этого покинули порт с ценными грузами. Один из них - королевский галеон «Какафуэго», по словам моряков, был буквально набит сокровищами. Узнав об этом, Дрейк без промедления снялся с якоря и устремился в погоню.

Корабль пиратского адмирала не случайно именовался «Золотой ланью»: редкое судно могло поспорить с ним в быстроте. Не мудрено, что уже вскоре у берегов Эквадора «Какафуэго» был взят на абордаж. Вот как описывает дальнейшие события один из помощников Дрейка: «На следующее утро начался осмотр и подсчет, длившийся шесть дней... Мы нашли здесь драгоценные камни, тринадцать ящиков серебряной монеты, восемьдесят фунтов золота, двадцать шесть бочек нечеканенного серебра... В исходе шестого дня мы простились и расстались с хозяином судна: он, несколько облегченный, поспешил в Панаму, а мы - в открытое море».

Дальновидный Дрейк понимал, что «Золотой лани» еще предстоит очень долгое плавание. Не исключено, что испанцы попытаются вернуть захваченные пиратами богатства (которые они, в свою очередь, награбили у населения Южной Америки), а ход перегруженного ценным металлом корабля убавился. Здравый смысл или алчность? Дрейк принял правильное решение: сорок пять тонн нечеканенного серебра полетели за борт. В память о серебряных сокровищах, с которыми ему пришлось расстаться, адмирал пират назвал находящийся неподалеку островок Ла-Платой.

Этот случай, разумеется, далеко не единственный, когда золото, серебро и другие драгоценности оказывались на морском дне. За многовековую историю мореплавания тысячи кораблей терпели по разным причинам крушения и отправлялись в морскую бездну, порой унося с собой несметные богатства. Они-то издавна и не дают покоя многочисленным искателям кладов.

Неохотно отдает океан свою добычу людям, но они снова и снова предпринимают попытки завладеть покоящимися на дне драгоценностями. История подводного кладоискательства накопила немало интересных фактов и событий. О некоторых из них, связанных с серебром, пойдет речь ниже.

В 1939 году у берегов Флориды, к юго-востоку от острова Пиджен-Кейс, один старый рыбак поднял с небольшой глубины несколько тяжелых продолговатых камней. В течение какого-то времени он использовал их в качестве балласта для своей лодки, а затем выбросил в море. Случайно остался лишь один камень, который старик приспособил под «наковальню» и выпрямлял на нем молотком гвозди. Прошло два года. От частых ударов камень стал почему-то мягким и начал блестеть. И тут-то рыбака осенило, что его «наковальня» представляет собой слиток чистого серебра. Однако, вместо того чтобы радоваться, рыбак едва не зарыдал от жалости к самому себе. Какой же он старый дурак, если мог своими руками выбросить за борт посланные ему богом сокровища. О горе, горе!..

Но еще не все потеряно. Скорей туда, к тому месту, где лежит множество - старик видел это своими глазами - точно таких же бесценных камней! Рыбак избороздил все бухты вдоль и поперек, но время безжалостно стерло в памяти ту ничем не примечательную гряду рифов, у которых он достал со дна балластные «камни» - слитки серебра с затонувшего когда-то поблизости старинного галеона.

Более удачливым оказался американский аквалангист Мак-Ки. В мае 1949 года он занимался подводными съемками на побережье Флориды, неподалеку от рифов Ки-Ларго. Однажды на двадцатиметровой глубине Мак-Ки заметил обломки какого-то корабля. Тщательно осмотрев судно, пловец обнаружил несколько пушек, якорь и три тяжелых бруска продолговатой формы. Мак-Ки не поленился поднять их на поверхность и был с лихвой вознагражден: бруски оказались слитками чистого серебра с клеймом «NATA». Когда он принес находку в вашингтонский исторический музей, специалисты определили, что это клеймо принадлежит древнему серебряному руднику в Панаме, а обнаруженный аквалангистом корабль - один из четырнадцати испанских галеонов, которые погибли во время чудовищного урагана, пронесшегося в тех местах весной 1715 года.

И флоридский рыбак, и Мак-Ки стали кладоискателями, сами того не ожидая. Значительно чаще поиски затонувших сокровищ проводятся по заранее продуманному плану. Но и участники специально снаряженных подводных экспедиций частенько возвращаются на берег с пустыми руками. Иногда же успех приходит тогда, когда, казалось бы ждать его уже неоткуда. Именно при таких обстоятельствах фортуна улыбнулась некому Уильяму Фиппсу, который в конце XVII века по заданию короля Англии Джеймса II пытался достать сокровища испанского галеона, затонувшего у Багамских островов.

Шли дни, недели, месяцы, но экспедиции все не удавалось обнаружить останки погибшего корабля. Истек год, и Фиппс, наконец, решил признать себя побежденным.

Созвав своих главных помощников на совещание, он объявил им о прекращении поисков, и при этом в сердцах топнул под столом ногой. От удара из-под стола выкатился какой-то предмет, похожий на кусок кораллового нароста, но подозрительно правильной формы. Ударом топора Фиппс разбил его - внутри оказался небольшой ящик из твердого дерева. Еще удар топора, и на пол посыпались золотые и серебряные монеты.

Этот «кусок коралла» принес и бросил под стол один из нырял ыдиковиндейцев. В том месте, где была обнаружена находка, тотчас же спустили под воду несколько ныряльщиков, которые доставили на палубу еще с десяток таких же предметов.

Работа закипела. Фиппс и сам не раз спускался на дно в сооруженном им подводном колоколе. За три месяца экспедиция сумела поднять на поверхность тридцать тонн серебра, немало золота и множество ящиков с монетами. Общая стоимость добытых сокровищ составила триста тысяч фунтов стерлингов (по современному курсу - более миллиона фунтов).

Совсем недавно серебро, добытое из пучин, стало причиной чуть ли не международного скандала. А началось все с того, что летом 1972 года американский археолог Роберт Маркс, сотрудник компании «Сифайндерс», занимающейся поисками сокровищ на дне морей и океанов, обнаружил в 45 милях севернее Багамских островов затонувший испанский галеон. Через несколько дней уже закипела работа по поднятию грузов с корабля. Вскоре удалось установить, что судно затонуло в 1656 году, а как показало изучение документов, на его борту находилась крупная партия серебра и драгоценностей. Их стоимость составляла около двух миллионов рублей.

Поскольку обитатели подводного царства совершенно равнодушны к серебру, нетрудно было предположить, что все оно в целости и сохранности покоится в трюме или каютах галеона. И Епрямь - спустя две-три недели на поверхность были подняты первые партии сокровищ. Руководители компании не без основания (и уж, конечно, не без удовольствия) потирали руки в надежде на хороший куш, как вдруг возникли неожиданные затруднения: правительство Багамских островов, узнав об этой находке, заявило о своих притязаниях на серебро и вообще на весь клад. Работы пришлось прекратить, а конфликт принял такие размеры, что в дело вмешался даже государственный департамент США. Его представитель заявил, что затонувший корабль находится не в территориальных, а в международных водах и потому правительство Багамских островов не вправе рассчитывать на его «содержимое». Спор затянулся, и чем он кончится - трудно сказать.

Несмотря на то что подобные удачи крайне редки, армия подводных «искателей счастья» постоянно растет. Разумеется, сегодняшний аквалангист имеет больше шансов на успех, чем, допустим, ныряльщик Фиппса, который мог рассчитывать лишь на собственные легкие, тем не менее океан не спешит расстаться со своими богатствами, ч веками покоящимися на его дне.

Серебряные клады довольно часто отыскиваются и на земле. Совсем недавно, например, клад в тысячу арабских серебряных монет был найден на шведском острове Готланд, причем при довольно любопытных обстоятельствах. Нашел его... кролик - обыкновенный серый кролик, который пожелал отрыть себе нору в окрестностях небольшого городка Бюрс. В ходе «строительных работ» на зверька вдруг обрушился град металлических кругляшек, и бедняга приложил немало усилий, чтобы вышвырнуть их подальше из норы. Вскоре они попались на глаза археологам, проводившим раскопки на острове. Монеты были переданы в Стокгольмский исторический музей, и специалисты сумели раскрыть тайну этого клада.

Когда-то в старину Готланд был одним из богатейших торговых центров Европы, куда съезжались купцы из многих стран. Сотни и тысячи серебряных монет переходили из рук в руки, но порой скапливались у наиболее удачливых торговцев. Иногда эти богатства попадали в руки викингов, совершавших походы на остров с отнюдь не познавательными целями. По преданию, клад, найденный кроликом, был зарыт в землю в те далекие времена одним из предводителей викингов Ставером. И вот что интересно: на протяжении многих десятилетий народная молва утверждала, будто бы примерно полтора века назад подвыпившему готландскому крестьянину приснился черт, который дал ему горсть серебряных монет якобы из клада Ставера и под большим секретом сообщил, что через пять поколений люди найдут весь клад, припрятанный могущественным викингом «на черный день».

Имела ли эта легенда какие-нибудь реальные основы - трудно сказать. Но как бы то ни было, именно через пять поколений на том самом месте, которое фигурировало в легенде, клад был обнаружен. Не ясно только одно: почему черт решил скрыть от крестьянина такое важное обстоятельство, что главную роль в этой находке суждено сыграть кролику.

Sr

Y

Zr

Nb


Cd

In

Sn

Sb


Ba

La

Hf

Ta

«ТВЕРДЫЙ», НО... МЯГКИЙ

Гибель экспедиции. - «Оловянная чума». - Шутки русской зимы. - Пропажа пуговиц. - Во всем виноваты ведьмы. - Атомы располагаются посвободней. - «Вакцина» против «чумы». - «Оловянный крик». - Конкурентов нет. - Судьба оловянного солдатика. - Твердый или мягкий? - Находка в могиле. - Гефест снаряжает Ахилла. - Деньги ацтеков. - Юлий Цезарь может подтвердить. - Король был неправ. - Весомый экспонат. - На вечном поселении. - Поиски в Святом Носу? - Стекло фирмы «Форд мотор». - «Ловушка» для солнца. - Провал «банковской операции». - Олово «жертвует» собой.


В 1910 году английский полярный исследователь капитан Роберт Скотт снарядил экспедицию, целью которой было добраться до Южного полюса, где в то время еще не ступала нога человека. Много трудных месяцев продвигались отважные путешественники по снежным пустыням антарктического материка, оставляя на своем пути небольшие склады с продуктами и керосином - запасы на обратную дорогу.

В начале 1912 года экспедиция, наконец, достигла Южного полюса, но к своему великому разочарованию Скотт обнаружил там записку: выяснилось, что на месяц раньше здесь побывал норвежский путешественник Руаль Амундсен. Но главная беда поджидала Скотта на обратном пути. На первом же складе не оказалось керосина: жестянки, в которых он хранился, стояли пустые. Уставшие, продрогшие и голодные люди не могли согреться, им не на чем было приготовить пищу. С трудом добрались они до следующего склада, но и там их встретили пустые банки: весь керосин вытек. Будучи не в силах сопротивляться полярной стуже и страшным буранам, разразившимся в это время в Антарктиде, Роберт Скотт и его друзья вскоре погибли.

В чем же крылась причина таинственного исчезновения керосина? Почему тщательно продуманная экспедиция окончилась так трагически? Какую ошибку допустил капитан Скотт?

Причина оказалась простой. Жестяные банки с керосином были запаяны оловом. Должно быть, путешественники не знали, что на морозе олово «заболевает»: блестящий белый металл сначала превращается в тусклосерый, а затем рассыпается в порошок. Это явление, называемое «оловянной чумой», и сыграло роковую роль в судьбе экспедиции.

А ведь подверженность олова «заболеванию» на холоде была известна задолго до описанных событий. Еще в средние века обладатели оловянной посуды замечали, что ча морозе она покрывается «язвами», которые постепенно разрастаются, и в конце концов посуда превращается в порошок. Причем стоило «простудившейся» оловянной тарелке прикоснуться к «здоровой», как та вскоре тоже начинала покрываться серыми пятнами и рассыпалась.

В конце прошлого века из Голландии в Россию был отправлен железнодорожный состав, груженный брусками олова. Когда в Москве вагоны открыли, в них обнаружили серый ни на что не пригодный порошок - русская зима сыграла с получателями олова злую шутку.

Приблизительно в эти же годы в Сибирь направилась хорошо снаряженная экспедиция. Казалось, все было предусмотрено, чтобы сибирские морозы нё помешали ее успешной работе. Но одну оплошность путешественники все же допустили: они взяли с собой оловянную посуду, которая вскоре вышла из строя. Пришлось вырезать ложки и миски из дерева. Лишь тогда экспедиция смогла продолжить свой путь.

В самом начале XX века в Петербурге на складе военного оборудования произошла скандальная история: во время ревизии к ужасу интенданта выяснилось, что оловянные пуговицы для солдатских мундиров тсчезли, а ящики, в которых они хранились, доверху заполнены серым порошком. И хотя на складе был лютый холод, горе-интенданту стало жарко. Еще бы: его, конечно, заподозрят в краже, а это ничего, кроме каторжных работ, не сулит. Спасло бедолагу заключение химической лаборатории, куда ревизоры направили содержимое ящиков:

«Присланное вами для анализа вещество, несомненно, олово. Очевидно, в данном случае имело место явление, известное в химии под названием „оловянная чума”».

Какие же процессы лежат в основе этих превращений олова? В средние века невежественные церковники считали что «оловянная чума» вызывается наговорами ведьмы, и поэтому многие ни в чем не повинные женщины были сожжены на «очистительных» кострах.

С развитием науки нелепость таких утверждений становилась очевидной, но найти истинную причину «оловянной чумы» ученые еще долго не могли.

Лишь после того, как на помощь металловедам пришел рентгеновский анализ, позволивший заглянуть внутрь металлов и определить их кристаллическое строение, удалось полностью реабилитировать «ведьм» и дать подлинно научное объяснение этому загадочному явлению. Оказалось, что олово (как, впрочем, и другие металлы) может иметь различнбш кристаллические формы. При комнатной и более высокой температуре самой устойчивой модификацией (разновидностью) является белое олово - вязкий, пластичный металл. При температуре ниже 13°С кристаллическая решетка олова перестраивается так, чтобы атомы расположились в пространстве менее плотно. Образующаяся при этом новая модификация - серое олово - уже теряет свойства металла и становится полупроводником. Внутренние напряжения, которые возникают в местах контакта разных кристаллических решеток, приводят к тому, что материал трескается и рассыпается в порошок. Одна модификация переходит в другую тем скорее, чем ниже окружающая температура. При - 33°С скорость этого превращения достигает максимума. Вот почему сильные морозы так быстро и безжалостно расправляются с оловянными изделиями.

Но ведь олово широко применяют для пайки радиоэлектронной (особенно полупроводниковой) аппаратуры, для полуды проводов и различных деталей, вместе с которыми оно попадает и в Арктику, и в Антарктиду, и в другие холодные места нашей планеты. Значит, все эти приборы, в которых использовано олово, быстро выходят из строя? Разумеется, нет. Ученые научились делать олову «прививки», обеспечивающие металлу иммунитет против «оловянной чумы». Подходящей для этой цели «вакциной» служит, например, висмут. Атомы висмута, поставляя дополнительные электроны в решетку олова, стабилизируют его состояние, что полностью исключает возможность «заболевания».

Чистое олово обладает очень любопытным свойством: при изгибе прутков или пластинок этого металла слышен легкий треск - «оловянный крик». Этот характерный звук возникает вследствие взаимного трения кристаллов олова при их смещении и деформации. Сплавы же олова с другими металлами в подобных ситуациях, как говорится, «держат язык за зубами».

Почти половина всего добываемого в мире олова расходуется сегодня на производство белой жести, используемой главным образом для изготовления консервных банок. Здесь в полной мере проявляются ценные качества металла: его химическая устойчивость по отношению к кислороду, воде, органическим кислотам и, вместе с тем, полная безвредность его солей для человеческого организма. Олово прекрасно справляется с этой своей ролью и практически не знает конкурентов. Не случайно его называют «металлом консервной банки». Благодаря тончайшему слою олова, покрывающему жесть, люди имеют возможность подолгу хранить миллионы тонн мяса, рыбы, фруктов, овощей, молочных продуктов.

Прежде для нанесения оловянного покрытия применяли горячий способ, при котором очищенный и обезжиренный лист железа погружали в расплавленное олово. Если же надо было полудить еще одну сторону листа, ее очищали, нагревали и натирали оловом. Сейчас этот способ уже сдан в архив, а на смену ему пришло лужение в гальванических ваннах.

Рано или поздно каждая консервная банка попадает на мусорную свалку, но олову (а в одной банке его примерно полграмма) не грозит быть здесь навеки погребенным: человек заботится о том, чтобы извлечь ценный металл и вновь использовать для своих нужд. Отделить олово от жести несложно: ведь олово легко растворяется в щелочах, а из щелочного раствора его извлекают при помощи электрического тока. Для этой цели пользуются и другим свойством олова: оно «охотно» вступает во взаимодействие с хлором. Если над старой банкой пропустить струю сухого хлора, образуется летучее хлорное олово, извлечь из которого олово уже не представляет труда.

Олово - сравнительно легкоплавкий металл. Помните, как в сказке Ганса Христиана Андерсена мгновенно растаял в огне стойкий оловянный солдатик, когда злой мальчик бросил его в печку? Легкоплавкость олова обусловила широкое применение этого металла в качестве основного компонента припоев.

Интересно отметить, что сплав олова (16%) с висмутом (52%) и свинцом (32%) может расплавиться даже в кипятке: температура плавления этого сплава всего 95°С, в то время как его составляющие плавятся при значительно более высокой температуре: олово - при 232°С, висмут - при 271°С, а свинец - при 327°С. Еще более охотно переходят в жидкое состояние сплавы, в которых олово служит добавкой к галлию и индию: известен, например, сплав, плавящийся уже при 10,6°С. Сплавы такого типа применяют в электротехнике как предохранители.

Олово входит также в состав различных бронз, типографских сплавов, баббитов (подшипниковых сплавов, обладающих способностью хорошо сопротивляться истиранию).

Широко используют в технике и химические соединения олова. Хлористое и хлорное олово, например, служит протравой при крашении хлопка и шелка. Натуральный шелк очень легок и плохо прокрашивается; при обработке же его растворами соединений олова на поверхности шелковых волокон откладывается гидрат двуокиси олова (в количестве, иногда вдвое превышающем вес самой ткани), и волокно приобретает способность удерживать на своей поверхности краситель.

Для придания фарфору и стеклу красных оттенков применяют так называемый кассиев пурпур, образующийся при действии хлористого олова на раствор хлористого золота. В качестве золотистой краски может служить двусернистое олово - «сусальное золото».

В военной деле хлорным оловом пользовались для создания дымовых завес: это вещество легко взаимодействует с водой, образуя густой дым из двуокиси олова.

Начало знакомства человека с оловом теряется в глубине веков. Поначалу олово применяли лишь в союзе с медью: сплав этих металлов, называемый бронзой, был известен задолго до начала нашей эры. Бронзовые орудия были значительно тверже медных. Видимо, этим и объясняется латинское название олова «станнум» - от санскритского слова «стан» - твердый. Само же олово в чистом виде - мягкий металл, совсем не оправдывающий свое название. История узаконила этот парадокс, а металлурги легко обрабатывают податливое олово, не подозревая, что имеют дело с «твердым» материалом.

Изделия из бронзы были найдены при раскопках захоронений, сделанных почти 60 веков назад. Плиний Старший, говоря о зеркалах, утверждал, что «наилучшие из известных нашим праотцам были сделаны в Брундизиуме из смеси меди и олова».

Установить точно период, когда человеческое общество стало использовать олово в чистом виде, довольно трудно. В одной из египетских могил, относящейся к эпохе восемнадцатой династии (от 1580 до 1350 года до н. э.), найдены кольцо и бутылка из олова, которые и считаются наиболее ранними оловянными изделиями.

Гомер рассказывает в «Илиаде», как древнегреческий бог огня и кузнечного ремеела Гефест ковал щит для героя Ахилла. На этом легендарном щите Гефест нанес рисунок.

«Сделал на нем отягченный гроздием сад виноградный

Весь золотой, лишь одни виноградные кисти чернелись;

И сто ял он на сребряных, рядом вонзенных подпорах.

Около саду и ров темно-синий и белую стену вывел из олова».

Выковав щит и броню, Гефест принялся за другие «предметы туалета» Ахилла:

«Сделал и тяжкий шелом...

Пышный, кругом изукрашенный, гребнем златым повершенный;

После из олова гибкого сделал ему и поножи».

В одной из древних крепостей перуанских индейцев инков ученые обнаружили чистое олово, предназначенное, по-видимому, для получения бронзы: обитатели этой крепости славились как отличные металлурги и искусные мастера по изготовлению бронзовых изделий. Должно быть, инки не использовали олово в чистом виде, так как в крепости не удалось найти ни одного оловянного изделия.

Испанский конкистадор Фернандо Кортес, в начале XVI века завоевавший Мексику, писал: «Несколько небольших кусочков олова были найдены у туземцев провинции Такско в виде очень тонких монет; продолжая мои поиски, я обнаружил, что в этой провинции, а также во многих других, оно использовалось в качестве денег...»

В 1925 году в Англии проводили раскопки у старинного замка, который был построен в III веке до н. э. Археологам удалось найти плавильные ямы, а в них - шлак, содержащий олово. Это означало, что здесь свыше 2000 лет назад была развита оловянная промышленность. Кстати, и Юлий Цезарь в своей книге «Комментарий по поводу Галльской войны» упоминает о производстве олова в некоторых районах Британии.

В 1971 году в Англии состоялась посмертная реабилитация 94 чеканщиков монет, которые были осуждены ... 847 лет назад. Еще в 1124 году английский король Генрих I обвинил рабочих своего монетного двора в мошенничестве: кто-то донес ему, что при чеканке серебряных монет в металл добавляют слишком много олова. Королевский суд был скор, и суровый приговор - отрубить преступникам правую руку - придворные палачи тут же привели в исполнение. И вот спустя восемь с половиной столетий один из оксфордских ученых, подвергший злополучные монеты тщательному анализу при помощи рентгеновских лучей, пришел к твердому выводу: «Монеты содержат очень мало олова. Король был неправ».

С давних пор основным источником олова служил минерал касситерит, или оловянный камень. Наиболее крупные месторождения этого ценного минерала расположены на Малайском архипелаге. В Советском Союзе оловянные руды встречаются на Дальнем Востоке, в Забайкалье. Казахетане. В музее комбината «Дальолово» в Уссурийске хранится редчайший сросток оловянного камня. Его размеры невелики: 30 на 20 сантиметров при толщине 8 сантиметров. Однако поднять этот камень не так-то просто: он весит почти полцентнера.

Несколько лет назад был создан портативный переносной прибор - гамма-резонансный оловоискатель. Чтобы определить содержание олова в руде с точностью до сотых долей процента, геологу, вооруженному таким прибором, потребуется всего несколько минут. Ценность прибора заключается еще и в том, что он реагирует на касситерит и не обращает внимания на другой минерал, содержащий олово, - станнит, который в качестве оловянного сырья практически не интересует промышленность.

Крупное открытие было сделано недавно советскими учеными, установившими, что своеобразным индикатором присутствия олова в том или ином геологическом районе может служить фтор. Многочисленные анализы и эксперименты позволили ученым как бы воспроизвести картину рудообразования, происходившего многие миллионы лет назад.

В те далекие времена олово, как выяснилось, находилось в виде комплексного соединения, в котором непременно присутствовал фтор.

Постепенно олово и его соединения выпадали в осадок, образуя месторождения, а его бывший компаньон фтор оставался вблизи залежей оловянных руд «на вечное поселение». Это открытие позволит определять возможные районы залегания олова и даже прогнозировать его запасы.

Геологи ищут касситерит не только на суше, но и под водой. Поиски уже увенчались успехом: россыпи оловянного камня удалось обнаружить на дне Японского моря, в бухте Тихангоу. Богаты им и прибрежные воды морей Северного Ледовитого океана - Ванькина губа, акватория мыса Святой Нос и другие районы. Большую помощь морским рудознатцам оказывают аквалангисты. Да и сами геологи к своей обычной экипировке добавили акваланг, без которого в Святом Носу не поковыряешь.

Дефицитность олова заставляет ученых и инженеров постоянно искать ему заменители. В то же время олово находит все новые области применения. Американская фирма «Форд мотор» не так давно построила завод, на котором применен любопытный метод производства непрерывной ленты оконного стекла шириной 2,5 метра. Расплавленное стекло из печи попадает в длинную 53-метровую ванну и здесь растекается по слою жидкого олова. Поскольку металлический расплав имеет идеально гладкую поверхность, стекло, остывая и затвердевая на нем, тоже становится совершенно гладким. Такое стекло не нуждается в шлифовке и полировке, что существенно сокращает производственные расходы.

Необычное стекло, которое служит своеобразной «ловушкой» для солнца, создали советские ученые. Выглядит оно совсем как простое, но отличается от него тем, что покрыто тончайшей пленкой двуокиси олова. Эта невидимая для глаза пленка беспрепятственно пропускает солнечные лучи, но очень «бдительно следит» за тем, чтобы тепло «не переходило границу» в обратном направлении. Такое стекло - находка для овощеводов: в нагретой солнцем за день теплице ночью сохранится почти та же температура, в то время как через обычное стекло тепловые калории одна за другой к утру без труда проскользнут наружу. В новых теплицах растения чувствуют себя уютно, даже если на улице стоит десятиградусный мороз. Стекло с оловянным покрытием пригодится для различных солнечных нагревателей и других устройств, где энергия дневного светила превращается в тепло.

Биография олова будет неполной, если не рассказать об одной почти детективной истории со счастливым концом, в которой этот металл сыграл далеко не последнюю роль.

...Вторая мировая война подходила к концу. Понимая, что ближайшее будущее не сулит ничего приятного, правители «независимого» Словацкого государства, сфабрикованного Гитлером в 1939 году на территории Чехословакии, задумали кое-что припрятать на черный день. Проще всего, как им казалось, было запустить руки в золотой фонд, созданный трудом словацкого народа. Однако группа патриотов, занимавших ответственные банковские посты, решила не допустить этого. Часть золота была тайно переведена в швейцарский банк и блокирована там до конца войны в пользу Чехословацкой Республики. Другую часть удалось переправить партизанам. Но часть золота все же оставалась еще в сейфах Братиславского банка.

Один из главарей марионеточного правительства по секрету сообщил немецкому послу в Братиславе о ценностях, хранящихся в бронированных подвалах, и попросил выделить солдат для «банковской операции» по изъятию золота. Пришлось, правда, брать третьим компаньоном еще и генерала войск СС, но зато в успешном проведении грабежа можно было не сомневаться.

Эсэсовцы окружили здание банка, и офицер, угрожая служащим расстрелом, приказал сдать ценности. Через несколько минут ящики с золотом перекочевали из сейфов в эсэсовские грузовики. Дельцы радостно потирали руки, не подозревая, что в ящиках хранятся слитки «золота», предусмотрительно изготовленные директором Монетного двора из... олова. А служащие банка еще раз проверили замки на тайниках, где хранилось настоящее золото, и стали с нетерпением дожидаться освобождения своей страны от гитлеровских войск.

Sn

Sb

Te

I


Hf

Ta

W

Re


Pb

Bi

Po

At

РОЖДЕННЫЙ В МУКАХ

Муки Тантала. - Сходство вводит в заблуждение. - Генрих Розе вносит ясность. - Рука об руку. - На 101-м году жизни. - Предчувствия не обманули. - «Представьте характеристику». - Со спичечную головку. - Интерес растет. - Бессилие «царской водки». - «Здесь ремонтируют черепа?» - Танталовые нервы. - Точный диагноз. - Гуманная миссия. - Солидный заказчик. - Чудовищные температуры не страшны. - Тесные связи. - На горячей работе. - Солидарность с Танталом. - Завидное постоянство. - В руках ювелиров. - Затраты окупаются.


Однажды фригийский царь Тантал - любимый сын Зевса, желая потрясти приглашенных к нему на пиршество богов, подал к столу мясо собственного сына Пелопса. Разгневанные этой жестокостью боги решили обречь Тантала на вечные муки жажды, голода и страха.

С тех пор стоит он в преисподней по горло в прозрачной воде. Под тяжестью созревших плодов склоняются к нему ветви деревьев. Когда томимый жаждой Тантал открывает уста, чтобы напиться, вода уходит от его губ. Стоит ему протянуть руку к сочным плодам, ветер поднимает ветвь, и обессилевший от голода грешник не может ее достать. А над его головой нависла скала, грозя вот-вот обрушиться.

Так мифы древней Греции повествуют о «муках Тантала».

Должно быть, не раз пришлось шведскому химику Андерсу Экебергу вспомнить о мучениях этого мифологического страдальца, когда он безуспешно пытался растворить в кислотах окисел открытого им в 1802 году элемента. Столько раз, казалось, ученый был близок к цели, но выделить новый металл в чистом виде ему так и не удалось. В конце концов он вынужден был отказаться от этой затеи, но, видимо, в память о сбэих мучениях решил назвать новичка «танталом».

Спустя некоторое время выяснилось, что у тантала есть близнец, который, правда, появился на свет годом раньше, но почти не отличался от него по свойствам. Этим близнецом был колумбий, открытый в 1801 году англичанином Чарльзом Гатчетом. Столь поразительное сходство ввело в заблуждение многих химиков. После долгих споров они пришли к ошибочному выводу, что речь идет об одном и том же элементе - тантале.

Заблуждаться ученым суждено было более сорока лет. Лишь в 1844 году немецкому химику Генриху Розе удалось внести ясность в этот запутанный вопрос и доказать, что колумбий, как и тантал, имеет полное право претендовать на индивидуальное место под Солнцем. А уж поскольку налицо были родственные связи этих элементов, Розе дал Колумбию новое имя - «ниобий», которое подчеркивало их семейственность (мифологическая богиня Ниоба - дочь Тантала).

С тех пор тантал и ниобий шагают рука об руку по жизненному пути. А путь этот был тернистым...

На протяжении многих десятилетий промышленный мир не проявлял к танталу никакого интереса. Да, собственно говоря, тантала, как такового, попросту и не существовало: ведь в чистом компактном виде тантал удалось получить лишь после того, как он отпраздновал столетие со дня своего рождения.

Это произошло в самом начале нашего века - в 1903 году. И тогда же, т. е. на 101-м году жизни, он получил наконец приглашение на работу: узнав, что этот металл обладает весьма тугоплавким «характером», ученые решили использовать его для нитей электроламп. Не имея других предложений, тантал вынужден был дать согласие, хотя чувствовал., что это не его признание.

И, действительно, суровые законы конкурентной борьбы, царящие в мире металлов, вскоре лишили тантал работы. На его место был взят другой металл - вольфрам, который оказался еще более тугоплавким, а потому и более счастливым.

Снова потянулись годы вынужденного безделья. На «бирже труда» котировались лишь те металлы, которые либо были давно известны, либо успели представить свои отличные характеристики, заверенные физиками, химиками и другими учеными. Тантал в то время имел мало знакомств в мире науки и техники и вынужден был сидеть «сложа руки». Но удача все же пришла: в 1922 году он был успешно применен в выпрямителях тока, а спустя год - в радиолампах. Тогда же началась разработка промышленных методов получения этого металла.

Любопытно, что первый промышленный штабик тантала (полуфабрикат, подвергаемый дальнейшей обработке), который был получен в 1922 году, не превышал по величине спичечную головку. В последнее время на танталовых заводах рождаются штабики иногда в 1000 раз крупнее «первенца».

Земная кора содержит лишь 0,0002% тантала, однако природа сравнительно богата его минералами - их насчитывается более 130 (как правило, тантал в этих минералах неразлучен с ниобием). Наиболее важное сырье для получения тантала - танталит и колумбит. Большие месторождения их имеются в Африке и Южной Америке.

Если до второй мировой войны ежегодная добыча тантало-ииобиевых руд составляла всего 600 - 900 тонн, то уже к 1944 году она возросла в несколько раз. Только в США за период с 1940 по 1944 год производство тантала увеличилось в 12 раз. Повышенный интерес к танталу объясняется просто: уже тогда науке стали известны многие его ценные свойства, которые не могли оставить равнодушными представителей самых различных областей техники.

Тантал - светло-серый металл со слегка синеватым оттенком. По тугоплавкости (температура плавления около 3000°С) он уступает лишь вольфраму и рению. Высокая прочность и твердость сочетаются в нем с отличными пластическими характеристиками. Чистый тантал хорошо поддается различной механической обработке, легко штампуется, перерабатывается в тончайшие листы (толщиной около 0,04 миллиметра) и проволоку.

Но, несомненно, самым важным свойством тантала является исключительная химическая стойкость - в этом отношении он уступает только благородным металлам, да и то не во всех случаях. Тантал не растворяется даже в таких известных химических «агрессорах», как «царская водка» и концентрированная азотная кислота. При 200°С в 70%-ной азотной кислоте тантал вовсе не подвергается коррозии; в серной кислоте при 150°С коррозии также не наблюдается, а при 200°С металл корродирует лишь на 0,006 миллиметра в год. Это делает тантал ценным конструкционным материалом для химической промышленности.

Танталовую аппаратуру применяют при производстве многих кислот (соляной, серной, азотной, фосфорной, уксусной), перекиси водорода, брома, хлора. На одном из предприятий, использующих газообразный хлористый водород, детали из нержавеющей стали выходили из строя уже через 2 месяца. Но как только сталь была заменена танталом, даже самые тонкие детали (толщиной 0,3 - 0,5 миллиметра) оказались практически вечными: срок службы их увеличился до 20 лет. Лишь плавиковая кислота вправе утверждать, что перед ней пасует сам тантал.

Танталовые катоды применяют при электролитическом выделении золота и серебра. Достоинство этих катодов - в том, что осадок золота и серебра растворяется «царской водкой», которая не может причинить вреда танталу.

Уникальное качество тантала - его высокая биологическая совместимость с живыми тканями, т. е. способность сживаться с тканями тела, не вызывая их раздражения. На этом свойстве основано широкое применение его в медицине, главным образом в восстановительной хирургии, для «ремонта» человеческого организма. Пластинки из этого металла используют, например, при повреждениях черепа - ими закрывают проломы черепной коробки. В литературе описан случай, когда из танталовой пластинки было создано искусственное ухо, причем пересаженная с бедра кожа при этом настолько хорошо прижилась, что ухо трудно было отличить от настоящего. Танталовая пряжа служит для возмещения мускульной ткани. С помощью тантала хирурги укрепляют после операции стенки брюшной полости. Танталовые скрепки, подобные тем, которыми сшивают тетради, надежно соединяют кровеносные сосуды. Сетки из тантала применяют при изготовлении глазных протезов. Тончайшие нити этого металла заменяют сухожилия и даже нервные волокна. И если выражение «железные нервы» обычно употребляется в переносном смысле, то людей с танталовыми нервами вы, быть может, не раз встречали на улице.

Швейцарские врачи считают, что тантал может с успехом служить своеобразным индикатором при рентгенографическом анализе бронхов и легких человека. Безвредная для организма танталовая пыль при вдыхании проникает в мельчайшие ответвления бронхов, но не задерживается там: ее удаляют оттуда «реснички», имеющиеся на здоровых клетках. Больные же клетки не в силах очистить себя от танталовой пыли, и она «маркирует» эти участки на рентгеновском снимке, помогая тем самым врачу поставить точный диагноз заболевания.

Медицина хотя и не самая важная, но, пожалуй, самая благородная «профессия» тантала. Право, есть что-то символическое в том, что именно на долю металла, названного в честь мифологического мученика, выпала гуманная миссия - облегчать людские страдания и муки.

На медицинские нужды расходуется лишь 5% производимого в мире тантала; около 20% потребляет химическая промышленность. Основной же заказ на этот металл и его соединения (более 45%) поступает от металлургов. В последние годы тантал все чаще используют в качестве легирующего элемента в специальных сталях - сверхпрочных, коррозионностойких, жаропрочных. Действие, оказываемое на сталь танталом, сходно с влиянием ниобия. Добавка этих металлов к обычным коррозионностойким хромистым сталям повышает их прочность, понижает хрупкость после закалки и отжига.

Очень важная область применения тантала - производство жаропрочных сплавов, в которых все больше и больше нуждается ракетная и космическая техника. Замечательными свойствами обладает сплав, состоящий из 90% тантала и 10% вольфрама. Листы из такого сплава можно применять до 2500°С, а более массивные детали выдерживают чудовищные температуры - выше 3300°С! За рубежом этот сплав считают вполне надежным для изготовления форсунок, выхлопных труб, деталей систем газового контроля и регулирования, передней кромки и многих других ответственных узлов космических кораблей. В тех случаях, когда сопла ракет охлаждаются жидким металлом, способным вызвать коррозию (литием или натрием), без сплава тантала с вольфрамом просто невозможно обойтись.

Еще более поразительной становится жаропрочность деталей из танталовольфрамового сплава, если на них нанесено покрытие - слой карбида тантала (температура плавления 4000°С). При опытных запусках ракет такие сопла выдерживали колоссальные температуры, при которых сплав без покрытия довольно быстро корродирует и разрушается.

Карбид тантала отличается и очень высокой твердостью (близкой к твердости алмаза), благодаря которой он широко применяется в производстве твердых сплавов. При скоростном резании металл настолько разогревается, что стружка приваривается к режущему инструменту - кромка его выкрашивается, ломается. Резцам, изготовленным из твердых сплавов на основе карбида тантала, выкрашивание не грозит, и они служат весьма продолжительный срок.

Многие записи в «трудовой книжке» тантала свидетельствуют о его тесных связях с электрическим током: приблизительно четвертая часть мирового производства этого металла потребляется электротехнической и электровакуумной промышленностью. Танталовые выпрямители применяют в сигнальной службе железных дорог, телефонных коммутаторах, противопожарных сигнальных системах. Миниатюрные танталовые конденсаторы используют в передаточных радиостанциях, радарных установках и других электронных схемах.

Тантал служит материалом для различных деталей электровакуумных приборов. Как и ниобий, он является отличным геттером, т. е. газопоглотителем. Так, при 800°С тантал способен поглотить 740 объемов газа. Адсорбируя газы, оставшиеся в электронных лампах после откачки вакуум-насосами, геттеры обеспечивают высокую степень разрежения. Из тантала изготовляют горячую арматуру ламп - аноды, сетки, катоды косвенного накала и другие нагреваемые детали. В тантале особенно нуждаются те лампы, которые, работая при высоких температурах и напряжениях, должны долго сохранять точные характеристики. В некоторых типах вакуумных ламп тантал применяют для поддержания давления газов на определенном уровне.

Танталовую проволоку можно встретить в криотронах - сверхпроводящих элементах, используемых в вычислительной технике.

Упомянем еще об одном электротехническом занятии тантала: он служит отличным материалом для газовых разрядников. Металл, словно из солидарности со своим мифическим тезкой Танталом, бросает вызов Зевсу-громовержцу, разряжая молнии, которые тот в гневе посылает на землю.

При производстве искусственного шелка волоки для протягивания нитей имеют мельчайшие отверстия - диаметр их равен сотым долям миллиметра. Волоки часто засоряются, и их постоянно приходится чистить. Но при этом диаметр отверстия должен оставаться строго постоянным. Естественно, что для волок необходим прочный, износостойкий, некорродируемый материал. Вот почему эти детали изготовляют из тантала - металла, отвечающего всем этим требованиям.

В последнее время тантал начал пробовать свои силы и в ювелирном деле: во многих случаях ему удается успешно заменять платину. Такая замена дает солидную экономию: ведь платина в 15 раз дороже тантала. Ювелирной деятельности этого металла способствует его свойство покрываться тончайшей пленкой окиси красивых радужных цветов. Тантал используют для изготовления часов, браслетов, различных украшений.

Международное Бюро мер и весов во Франции и Бюро стандартов США применяют тантал вместо платины для изготовления стандартных аналитических разновесов большой точности. В производстве наконечников для перьев автоматических ручек тантал выступает как заменитель весьма дорогого иридия.

Конечно, конкурировать в цене с платиной или иридием танталу тяжело, но цены на него довольно высоки. Во многом это объясняется дороговизной используемых в производстве тантала материалов и сложностью технологии его получения. Достаточно сказать, что для получения 1 тонны танталового концентрата необходимо переработать до 3000 тонн руды. Но все затраты окупаются с лихвой.

...Уже отошли в область преданий молодые годы тантала, когда он был полон сил и желания трудиться, но тем не менее рисковал прослыть тунеядцем. В наши дни, как вы убедились, работы у этого металла хватает. А сколько важных, нужных и интересных дел ему еще предстоит свершить!...

Nb

Mo

Tc

Ru


Sb

Te

I

Xe


Ta

W

Re

Os

ДАЮЩИЙ СВЕТ

Нужны ли комментарии? - «Волчья пена». - Открытие бывшего аптекаря. - «Самокал Мюшета». - Пасовать не намерен. - «Цвет персика». - Опыты на Путиловском заводе. - Успех немецких инженеров. - Голь на выдумки хитра. - Лакомый кусочек. - Держи карман шире. - Томительное молчание. - «Делянка» князей Владимировичей. - «К чертовой матери». - «Помощь» со стороны. - В холод и зной. - Возвращение «беглецов». - У поверхности Солнца. - Миллиарды молний. - Минуты и века. - «Уран-1» в Монреале. - Ювелирная точность. - «Усы» входят в моду. - «Сбережения» вольфрама.


Названия многих элементов говорят сами за себя: водород - «рождающий воду»; углерод - «рождающий уголь»; менделевий, эйнштейний, фермий, кюрий, курчатовий названы в честь выдающихся ученых; европий, америций, франций, германий, калифорний - производные от географических понятий. Но есть элементы, названия которых, как говорится, нуждаются в комментариях. К таким элементам относится вольфрам.

Даже перевод слова «вольфрам» - волчья пена - вряд ли объяснит происхождение этого названия. В самом деле, что может быть общего у элемента VI группы Периодической системы Д. И. Менделеева с лесным хищником?

...Еще в давние времена металлурги не раз сталкивались со странным явлением: время от времени по совершенно непонятным причинам выплавка олова из руды резко падала. Поскольку технико-экономические показатели плавки не могли не волновать и наших предков, они стали внимательно присматриваться к оловянной руде, идущей в плавку. Вскоре им удалось подметить такую закономерность: неприятности возникали тогда, когда в руде встречались тяжелые камни бурого или желтоватосерого цвета. Вывод напрашивался сам собой: камень «пожирает олово, как волк овцу». А коли так, то пусть и называется этот злой камень «вольфрамом». В некоторых же странах минерал получил другое название «тунгстен», что означает «тяжелый камень».

Вольфрам был открыт знаменитым шведским химиком Карлом Шееле. Аптекарь по профессии, Шееле в своей маленькой лаборатории провел много замечательных исследований. Он открыл кислород, хлор, барий, марганец. Незадолго до смерти, в 1781 году, Шееле - к этому времени уже член Стокгольмской Академии наук - обнаружил, что минерал тунгстен (впоследствии названный шеелитом) представляет собой соль неизвестной тогда кислоты. Сйустя два года испанские химики братья д’Элуяр, работавшие под руководством Шееле, сумели выделить из этого минерала новый элемент - вольфрам, которому суждено было произвести переворот в промышленности. Однако это произошло через целое столетие.

В 1864 году англичанин Роберт Мюшет впервые ввел вольфрам (примерно 5%) как легирующую добавку в сталь. Сталь, вошедшая в историю металлургии под названием «самокал Мюшета», могла выдерживать красное каление, не только сохраняя, но и увеличивая свою твердость, т. е. обладала свойством «самозакалки». Резцы, изготовленные из этой стали, позволили в полтора раза повысить скорость резания металла (7,5 метров в минуту вместо 5).

Спустя примерно 40 лет появилась быстрорежущая сталь, содержащая уже до 8% вольфрама. Теперь скорость резания металла достигла 18 метров в минуту. Прошло еще несколько лет, и скорость обработки металла возросла до 35 метров в минуту. Так примерно за полвека вольфрам сумел повысить производительность металлорежущих станков в 7 раз!

Ну, а как еще выше поднять скорость резания? Стали это уже было не под силу, и даже вольфрам не мог ей ничем помочь. Неужели достигнут предел? Неужели быстрее резать металл невозможно?

Ответ дал все тот же вольфрам. Нет, он не исчерпал еще своих возможностей и не намерен пасовать перед температурой в битве за скорость обработки металла. В 1907 году был создан сплав, состоящий из вольфрама, хрома и кобальта - стеллит, ставший родоначальником широко известных ныне твердых сплавов, которые позволили еще более повысить скорость резания. В наши дни она достигает уже 2000 метров в минуту. \

От 5 до 2000! Такой громадный путь пройден техникой металлообработки. И вехами на этом пути были все новые и новые соединения вольфрама.

Современные сверхтвердые сплавы представляют собой полученную спеканием смесь карбидов вольфрама и некоторых других элементов (титана, ниобия, тантала). При этом зерна карбидов как бы цементируются кобальтом. Такие материалы, называемые металлокерамическими, не теряют твердости даже при 1000°С, допуская тем самым колоссальные скорости обработки металла. Твердость одного из сплавов на основе карбида вольфрама - «рэлита» настолько велика, что, если по образцу из этого сплава провести напильником, то на нем (на напильнике!) остается борозда.

Металлообработка была основным, но не единственным направлением, по которому вольфрам вторгался в технику. Еще в середине прошлого века было замечено, что ткани, пропитанные натриевой солью вольфрамовой кислоты, приобретали огнеупорность. Широкое распространение получили тогда же и краски, содержащие вольфрам, - желтые, синие, белые, фиолетовые, зеленые, голубые. Эти краски использовали в живописи, в производстве керамики и фарфора. Кстати, до сих пор сохранились изготовленные в Китае еще в XVII веке изумительные фарфоровые изделия, окрашенные в необычайно красивый цвет - «цвет персика». Химический анализ, проведенный уже в наши дни, показал, что своей нежной окраской фарфор обязан вольфраму.

В 1860 году нагревом чугуна с вольфрамовой кислотой был получен сплав железа с вольфрамом. Твердость этого сплава заинтересовала многих химиков и металлургов. Вскоре удалось разработать промышленный способ производства ферровольфрама - это послужило мощным толчком к использованию вольфрама в металлургии.

В 1882 году были сделаны первые попытки ввести вольфрам в ружейную и орудийную сталь. В 1896 году в Петербурге на Путиловском заводе профессор В. Н. Липин выплавил вольфрамовую сталь. Даже небольшое количество вольфрама, добавленное к стали, значительно повышало сопротивляемость ружейных и орудийных стволов разъеданию пороховыми газами. Раньше других это сумели оценить немецкие инженеры. В годы первой мировой войны легкие германские пушки выдерживали до 15 тысяч выстрелов, в то время как русские и французские орудия выходили из строя уже после 6 - 8 тысяч выстрелов.

Естественно, что в эти годы добыча вольфрамовой руды резко возросла. Если в 90-х годах прошлого века в мире ежегодно добывалось лишь 200 - 300 тонн вольфрамовой руды, то уже в 1910 году добыча ее составила 8 тысяч тонн, а в 1918 году достигла 35 тысяч тонн.

И все же вольфрама не хватало. Особенно остро это чувствовала Германия, почти не располагавшая собственными источниками этого металла. Правда, готовясь к войне, дальновидные немцы запаслись впрок вольфрамовой рудой, но вскоре эти запасы иссякли, а военная промышленность продолжала настойчиво требовать вольфрамовую сталь.

Нужда заставила немецких металлургов поломать голову. Но, ведь недаром говорят: «голь на выдумки хитра». Выход из трудного положения был найден: вспомнили, что «волчья пена», съедая олово, увлекала его с собой в шлаки, а на территории Германии, где начиная с XII века выплавлялся этот металл, скопились целые горы оловянных шлаков. Вскоре металлурги уже начали получать из них вольфрам. Разумеется, полностью утолить вольфрамовый голод шлаки не могли, но «заморить червячка» с их помощью удалось.

В царской России даже в период общего подъема вольфрамовой промышленности добыча этого ценнейшего металла была ничтожной: в 1915 году с Забайкальского месторождения на Ижорский завод поступило всего 1,4 тонны вольфрамовой руды, а в 1916 году Мотовилихинскому заводу было отгружено 8,7 тонны. Производство ферровольфрама на одном из петроградских заводов составило в эти годы лишь 60 пудов.

На Забайкальское месторождение, как на лакомый кусочек, поглядывали многие иностранные фирмы, главным образом шведские и японские. Летом 1916 года геологи одной японской фирмы провели в тех краях поисковую разведку в районе горы Антана. Должно быть, результаты их поисков были многообещающими, так как руководители фирмы предприняли не одну попытку «прибрать к рукам» это месторождение, однако в аренде его им было отказано.

Наиболее известное тогда Букукинское месторождение, а также Олданду в те годы арендовали на паях промышленник Толмачев и горный инженер Зикс. Эти дельцы сочли выгодным для себя передать аренду шведской фирме Мортимера и Богаю, представители которой, обследовав месторождение, весьма им заинтересовались. Толмачев уже намеревался отхватить 30 тысяч рублей в качестве аванса по договору с фирмой, но этой сумме не суждено было перекочевать в его карман: заподозрив, что Толмачев умышленно занизил предполагаемые запасы вольфрама, геологический комитет предложил ввиду трудностей военного времени реквизировать толмачевские рудники и передать их в ведение кабинета царского двора. Высочайшее согласие на эту акцию вскоре было получено.

В своих воспоминаниях о том периоде академик А. Е. Ферсман писал: «До Октябрьской революции работа комиссии естественных производительных сил Академии наук не могла развернуться. В тяжелых условиях, в которых находилась тогда русская наука, инициатива ученых наталкивалась на бесчисленные препятствия. Даже на разработку такой исключительно важной проблемы, как освоение месторождений вольфрама, в течение двух лет Академия наук не могла получить самых ничтожных кредитов».

К сожалению, перед учеными стояли не только финансовые, но и другие, пожалуй, еще более сложные проблемы. Показателен в этом смысле эпизод, о котором вспоминает в одной из своих книг крупнейший ученый-кораблестроитель академик А. Н.. Крылов. В январе 1917 года, т. е. в последние недели царствования Николая II, комиссия естественных производительных сил Академии наук обсуждала вопрос о месторождениях вольфрама, в котором Россия ощущала большую нужду. Докладчик - влиятельный царский сановник - сообщил, что залежи руд этого металла имеются на территории Туркестана и для снаряжения туда экспедиции требуется 500 рублей. После его доклада наступило молчание. Почти все присутствующие на заседании знали о том, что вольфрамом богаты и недра Алтая, но заговорить об этом никто не решался: ведь весь Алтайский край - один из богатейших районов русской земли - принадлежал близким родственникам царя великим князьям Владимировичам, а о том, чтобы в их владениях проводить геологоразведочные работы, грешно было даже подумать.

Томительную паузу нарушил А. Н. Крылов: «Насчет туркестанских рудников дело обстоит весьма просто - вот пятьсот рублей, - и, вынув бумажку с портретом Петра I, он передал ее председательствовавшему на заседании А. Е. Ферсману. Сложнее дело с Алтаем. Докладчик не сказал, что рудники находятся на землях великих князей Владимировичей. Вольфрам - это быстрорежущая сталь, т. е. более чем удвоение выделки шрапнелей. Если где уместна реквизиция или экспроприация, то именно здесь: не будет шрапнелей - это значит проигрыш войны, а тогда не только Владимировичи, но и вся династия к чертовой матери полетит».

Как в воду глядел смелый ученый: спустя месяц династия Романовых в полном составе уже «летела» по указанному им адресу.

Еще одним препятствием, тормозившим развитие вольфрамовой промышленности в нашей стране, была «помощь» зарубежных специалистов.

В 1931 году в музее Московского университета, разбирая старые минералогические коллекции, ученые обнаружили образцы шеелита из неизвестного до того времени месторождения Могол-Тау в Таджикистане. Оказалось, что эти образцы были найдены еще в 1912 году и присланы в Москву для исследования. Однако привлеченные в качестве консультантов крупные немецкие геологи забраковали месторождение как нерентабельное, и царское правительство поставило на нем крест. Комиссия, направленная в Таджикистан спустя уже несколько месяцев после находки в Московском университете, установила, что Могол-Тау - одно из богатейших месторождений вольфрама.

Примерно в эти же годы крупный советский геолог академик С. С. Смирнов вместе со своими учениками развернул на территории нашей страны широкие поиски вольфрамовых месторождений. Не одну тысячу километров в холод и зной пришлось преодолеть геологам. Пешком, на собаках, на оленях исколесили они вдоль и поперек многие районы страны. И там, где проходили мужественные разведчики недр - в Забайкалье, Якутии, на Охотском побережье, возникали новые рудники, строились новые заводы - создавалась советская вольфрамовая промышленность.

В наше время примерно 80% всего добываемого в мире вольфрама потребляет металлургия качественных сталей, около 15% идет на производство твердых сплавов, остальные 5% промышленность использует в виде чистого вольфрама - металла, обладающего удивительными свойствами.

Чтобы расплавить вольфрам, его нужно нагреть до такой температуры, при которой большинство металлов уже испаряется - почти до 3400°С. Сам же вольфрам мог бы оставаться в жидком состоянии даже вблизи самого Солнца: температура кипения его свыше 5500°С. Тугоплавкость этого элемента и обеспечила ему применение в одной из важнейших отраслей промышленности - электротехнике

С тех пор как в 1906 году вольфрамовая нить вытеснила применявшиеся ранее для изготовления электрических ламп угольные, осмиевые и танталовые нити, каждый вечер в наших домах вспыхивают крохотные вольфрамовые молнии. Ежегодно в мире производят несколько миллиардов электроламп. Миллиарды огней!.. А много ли это? Судите сами: с начала нашего летоисчисления человечество прожило лишь немногим более миллиарда минут (29 апреля 1902 года в 10 часов 40 минут время начало отсчитывать второй миллиард минут новой эры).

Ученые и инженеры постоянно совершенствуют электрическую лампу, стремясь к тому, чтобы ее «жизнь» продолжалась как можно дольше. Подобно тому как тает горящая восковая свеча, при включении лампы вольфрам начинает испаряться с поверхности нити накаливания. Чтобы уменьшить испарение и тем самым продлить срок службы лампы, в нее под давлением обычно вводят различные инертные газы. А недавно предложено использовать для этой цели пары иода, который, как выяснилось, играет любопытную роль: он «ловит» испарившиеся молекулы вольфрама, вступает с ним в химическую связь, а затем оседает на нити, возвращая ей тем самым «беглецов», - лампа становится намного долговечнее.

Ассортимент электрических ламп, выпускаемых промышленностью, весьма разнообразен: от миниатюрных «бусинок», используемых в медицине, до мощных прожекторных «солнц».

На Всемирной выставке в Монреале в павильоне СССР демонстрировалась установка радиационного нагрева «Уран-1», одним из главных элементов которой служит лампа оригинальной конструкции, снабженная водяным и воздушным охлаждением. В сравнительно небольшой колбе из жаростойкого кварца, наполненной инертным газом ксеноном, находятся два вольфрамовых электрода. При включении лампы между электродами вспыхивает газовая плазма, раскаленная до 8000°С. Специальный зеркальный отражатель, по сравнению с которым обычные зеркала кажутся тусклыми жестянками, направляет инфракрасные лучи искусственного «солнца» (лампа воссоздает солнечный спектр) в оптическую систему установки, где они фокусируются в единый поток диаметром чуть больше сантиметра. Температура в фокусе пучка лучей достигает 3000°С. В этом горячем режиме «Уран-1» может непрерывно работать сотни часов.

Широкое применение в технике находят так называемые катодные лучи, которые представляют собой поток электронов, вырывающихся с поверхности металлического катода в вакуум («электронная эмиссия»). Как показала практика, одним из лучших материалов для катодов оказался вольфрам.

Вольфрам не только самый тугоплавкий металл. В чистом виде он обладает и колоссальной прочностью: его сопротивление разрыву достигает 40 тонн на квадратный сантиметр, значительно превышая прочность лучшей стали. И такие характеристики металл «ухитряется» сохранять даже при 800°С!

Высокая прочность металлического вольфрама сочетается с хорошей пластичностью: из него можно вытянуть тончайшую проволоку, 100 километров которой весят всего 250 граммов!

Вольфрамовая проволока, широко применяющаяся в электролампах, обрела недавно еще одну «профессию»: ее предложено использовать в качестве режущего инструмента для обработки хрупких материалов. Ультразвуковой генератор при помощи преобразователя придает вольфрамовой нити колебательные движения, и она медленно, но верно врезается в обрабатываемый материал. Новый «резак» легко справляется с такими материалами, как кварц, рубин, ситалл, стекло, керамика, разрезая их с ювелирной точностью на части или оставляя в них пазы и щели любой формы, любых размеров.

Но как ни велика прочность вольфрамовой проволоки, она не идет ни в какое сравнение с прочностью «усов» из этого металла - тончайших кристалликов, которые в сотни раз тоньше человеческого волоса. Советские физики сумели получить вольфрамовые «усы» диаметром всего две миллионные доли сантиметра. Их прочность 230 тонн на квадратный сантиметр - это почти равно абсолютному потолку прочности, т. е. теоретическому пределу, предсказанному наукой для земных веществ. Но такой чудо-металл существует пока только в стенах лабораторий.

Используемый же в технике чистый вольфрам получают восстановлением его трехокиси водородом. Образующиеся при этом мельчайшие вольфрамовые пылинки прессуют и спекают, нагревая электрическим током до 3000°С. Из этого вольфрама вытягивают нити накаливания электроламп, штампуют детали радиоламп и рентгеновских трубок, изготовляют контакты для рубильников, электродов, выключателей.

Учеными разработан плазменно-дуговой метод выращивания крупных монокристаллов вольфрама, молибдена и других тугоплавких металлов. В Институте металлургии Академии наук СССР этим методом был получен монокристалл вольфрама весом 10 килограммов. Благодаря высокой чистоте такой металл отличается необычными механическими свойствами: при очень низких температурах он сохраняет пластичность, а при значительном нагреве почти не теряет своей прочности. Монокристаллы находят применение во многих электровакуумных приборах.

Интересный эксперимент, в котором деятельное участие принимал вольфрам, был проведен во время совместного полета советских и американских космонавтов по программе «Союз»-«Апполон». Дело в том, что в земных условиях трудно, а зачастую и невозможно получить сплав металлов, значительно различающихся по плотности: в процессе плавки и кристаллизации частицы более тяжелого компонента будут стремиться в нижние слои слитка, а в верхних «поселятся» частицы более легкого металла. Естественно, что пользоваться сплавом с таким «разношерстным» составом практически нельзя. Иное дело - космическая плавка. Здесь, в условиях невесомости, все равны - и легкие, и тяжелые, поэтому сплав обещает быть равномерным и по составу, и по структуре. Вот и решено было в так называемой «универсальной печи» выплавить сплав легковесного и легкоплавкого алюминия с солидным тяжеловесом - вольфрамом, обладающим к тому же рекордной тугоплавкостью.

Этот эксперимент - только начало освоения космической технологии. «Пройдет немного времени, - говорит один из участников исторического полета Валерий Кубасов, - ив космосе совместными силами мы сможем создать целые заводы. Они займутся совершенно новой металлургией - получением сплавов и материалов, которые невозможно получить в условиях Земли».

Еще в 1929 году в США был сделан любопытный подсчет той экономии, которая получена благодаря внедрению вольфрама в технику. Выяснилось, что появление вольфрамовой нити накаливания в электрических лампочках позволило сэкономить электроэнергии на сумму 400 миллионов рублей. Производство одного автомобиля с помощью инструмента из вольфрамовой стали оказалось на 40 рублей дешевле, чем при использовании для этой цели углеродистой стали. Общие сбережения в машиностроении, «виновником» которых был вольфрам, уже тогда оценивались в 500 - 600 миллионов рублей в год.

...Много веков металлы верно служат человеку, помогая ему создавать изумительный мир техники. И одно из почетных мест среди них по праву принадлежит вольфраму - металлу, стоящему на огненных рубежах.

I

Xe

 

 


Re

Os

Ir

Pt


At

Rn

 

 

ЗА ТРЕМЯ ЗАМКАМИ

Находка конкистадоров. - Указ испанского короля. - Близкие родственники. - Первый в России. - «Алмазная» сталь. Позвольте усомниться! - Оплошность министра финансов. - На добрую память. - Клад в отходах. - Лауреат Демидовскои премии. - «В грамм добыча». - Радушный прием. - Искры гаснут на ветру? - Сквозь сетку. - Как утолить «голод»? - В грозный год. - Прозрачные зеркала. - Дар Моптесумы. - Измерьте температуру. - Три ключа. - Равнение на платину. - «Для всех времен, для всех народов». - Оранжевые лучи. - Платина ставит диагноз. - Не чувствуя боли. - Высокая честь.


В XVI и XVII веках испанские конкистадоры бесцеремонно расхищали богатства древних государств ацтеков и инков. Тонны золота, серебра, изумрудов заполняли трюмы галеонов, которые постоянно курсировали между Испанией и Южной Америкой. Однажды отряд завоевателей, передвигаясь вдоль реки Платино-дель-Пинто (Колумбия), обнаружил на берегах ее золото и крупицы неизвестного им тяжелого серебристого металла. Из-за исключительной тугоплавкости он оказался ни на что не пригодным и лишь затруднял очистку золота. Новый металл испанцы решили назвать платиной, что означает «серебрецо» («серебришко», «плохое серебро»), выразив тем самым свое недоброе к нему отношение.

Все же довольно большие количества платины были вывезены в Испанию, где ее продавали по цене, значительно более низкой, чем серебро. Вскоре испанские ювелиры обнаружили, что платина хорошо сплавляется с золотом, и те из них, кто был не чист на руку, стали примешивать ее к золоту при изготовлении ювелирных изделий и, главным образом, фальшивых монет. Об этой «проделке» ювелиров стало известно правительству, и король не нашел ничего лучшего, как издать приказ, требующий прекратить ввоз в Испанию никчемного металла, а заодно и уничтожить все его запасы, чтобы мошенники-ювелиры не могли больше морочить голову честным людям. Вся имевшаяся в стране платина была собрана и при свидетелях брошена в море. Этим печальным эпизодом завершился первый этап в биографии платины.

Прошло немало лет, прежде чем снова заговорили об этом металле. Сначала им заинтересовались ученые. Большой вклад в изучение платины внес в конце XVIII века замечательный русский химик вице-президент Горной коллегии в Петербурге Аполос Аполосович Мусин-Пушкин, почетный член многих иностранных академий наук.

Исследование платины привело к открытию нескольких металлов, сопутствующих ей в природе и получивших общее название платиновых: в 1803 году были открыты палладий и родий, в 1804 году - осмий и иридий, а спустя сорок лет химикам стал известен и последний элемент этой группы - рутений. Как потом выяснилось, он оказался самым редким из платиновых металлов, и поэтому его появление на свет было несколько запоздалым.

Работам в этой области в немалой степени способствовал тот-факт, что в 1819 году на Урале вблизи Екатеринбурга (ныне Свердловск) геологи обнаружили довольно солидные россыпные месторождения платины. Спустя пять лет на берегу небольшой уральской реки Баранчи начал действовать первый в России платиновый рудник.

Примерно в эти же годы платину начали использовать как добавку к стали. «6 фунтов стали расплавлены были с 8 золотниками очищенной платины в огнепостоянном глиняном горшке, охраняя металл от доступа воздуха, - писал тогда «Горный журнал». - Расплавленная масса была вылита в чугунную форму и скоро охлаждена в холодной воде. По разломе стального бруска сталь оказалась весьма однородной сыпи и столь мелкой, что простыми глазами невозможно было усмотреть зернистого ее сложения. Будучи выточена и закалена, без отпуска, она резала стекло, как алмаз, рубила чугун и железо, не притупляясь... Вообще платинистая сталь гораздо тверже всех доселе известных и выдерживает наибольшие удары, не ломаясь». За необыкновенно высокую твердость сталь получила название «алмазной». (В этой роли платина выступала довольно долго, но затем вынуждена была уступить свое место менее дорогому и к тому же еще более «способному» вольфраму.)

В 1828 году профессор Дерптского университета Г. В. Озанн, действуя «царской водкой» на некоторые самородные платиновые руды, добытые на Урале, пришел к заключению, что в них присутствуют три неизвестных науке элемента, по своим химическим свойствам относящиеся к группе платиновых металлов. Ученый назвал их полураном, полином и рутением. Это открытие поставил под сомнение шведский химик Берцелиус. Тогда Озанн решил повторить опыты. Поскольку результаты их не подтвердили первоначального предположения, ученый вынужден был от него отказаться.

К этому времени платина привлекла внимание уже не только ученых, но и финансовых деятелей царского правительства. В 1828 году министр финансов граф Е. Ф. Канкрин отдал распоряжение о чеканке платиновых монет достоинством в 3 рубля, 6 рублей и 12 рублей.

Однако воплотить в жизнь это распоряжение оказалось не так-то просто: ни одна из существовавших в то время печей не могла нагреть платину до температуры плавления, равной 1769°С. Да, было над чем поломать голову.

За решение этой проблемы взялся петербургский инженер, основатель «Соединенной лаборатории Департамента горных и соляных дел, Горного кадетского корпуса и Главной горной аптеки» П. Г. Соболевский. Если крепостью не удается овладеть штурмом, приходится искать другие пути. Так и поступил П. Г. Соболевский. Он взял платину в виде пористой «губки» (такой металл получался при химической обработке руд), заполнил ею форму для монет, спрессовал, а затем нагрел примерно до 1000°С. И неожиданно металл «поддался»: минуя плавление, губчатая платина превратилась в монеты, причем по внешнему виду их невозможно было отличить от литых. Так, впервые в истории мировой техники русский инженер создал и применил на практике оригинальный технологический процесс, который сохранил свое значение и по сей день. Лишь спустя три года аналогичный метод изготовления изделий из платины, названный позднее порошковой металлургией, был вторично «открыт» английским ученым Волластоном.

«В примерное вознаграждение» больших заслуг Соболевского министр финансов предложил ежегодно выдавать ему по 2500 рублей сверх его жалованья, «доколе на службе пребывает». Царь утвердил предложение министра.

Благодаря работам П. Г. Соболевского, Монетный двор начал полным ходом выпускать платиновые деньги. За сравнительно короткий срок был выпущен 1 миллион 400 тысяч платиновых монет, на которые пошло 899 пудов 30 фунтов (около 15 тонн) платины. Поск.ольку цена на этот металл росла, как говорится, не по дням, а по часам, правительство поняло, что совершило ошибку: платиновые деньги становились все дороже и дороже, в результате чего их истинная стоимость значительно превысила нарицательную и уже вскоре они фактически вышли из обращения. Этому с одной стороны, способствовали меры, срочно принятые министерством финансов с целью возвращения платины в казну, а с другой стороны, инициатива частных лиц, которые предпочитали расплачиваться другими деньгами, оставляя платиновые себе «на добрую память». Сейчас эти монеты - большая редкость: их можно увидеть лишь в очень немногих крупных нумизматических коллекциях.

Выпуск платиновых монет неожиданно оказал пользу науке. В лаборатории Петербургского Монетного двора скопилось довольно много остатков платиновых руд - отходов от производства монет. В 1841 году профессор химии Казанского университета Карл Карлович Клаус, который очень интересовался работами Озанна, попросил Монетный двор прислать ему для исследования два фунта этих остатков. К своему удивлению ученый обнаружил в них до 10% платины и небольшие количества осмия, иридия, палладия и родия.

Никого до этого не волновавшие остатки сразу превратились по сути дела в богатейший клад. Клаус немедленно сообщил о полученных результатах в Горное управление. Спустя некоторое время он приехал в Петербург, где его принял граф Канкрин, тот самый, что в свое время санкционировал выпуск платиновых монет. Канкрин внимательно отнесся к сообщению химика и оказал ему содействие в получении платиновых остатков для дальнейших исследований.

Упорный труд Клауса увенчался успехом: ему удалось доказать, что среди прочих, уже известных, элементов платиновые остатки содержат новый металл - рутений, о котором в свое время писал Озанн. Аргументация ученого оказалась настолько убедительной, что даже Берцелиус, вновь усомнившийся в рождении еще одного металла платиновой группы, в конце концов вынужден был публично признать ошибочность своих взглядов. За это открытие Клаус получил полную Демидовскую премию - 1000 рублей.

Добыча платины на Урале быстро росла. Показательно, что в 1915 году на долю России приходилось 95% от общего количества платины, добываемой в мире (остальные 5% получала Колумбия). В последнее время на мировой рынок начала поступать платина из Южной Африки, Канады, США, но СССР по-прежнему играет важную роль в добыче этого металла.

Любопытно, что если ежегодное мировое производство золота давно перевалило за тысячу тонн, то добыча платины и сейчас исчисляется лишь тоннами. Так, например, в 1960 году во всех капиталистических странах мира, вместе взятых, было добыто всего немногим более 16 тонн платины.

В этом нет ничего удивительного: слова поэта «в грамм добыча, в год труды» могут быть с полным правом отнесены к платине. Действительно, чтобы получить грамм этого металла, приходится порой перерабатывать сотни кубометров руды - целый железнодорожный вагон. Это объясняется чрезвычайной бедностью платиновых руд и отсутствием крупных месторождений платины. В самородном же состоянии она встречается крайне редко. Самый большой из когда-либо найденных самородков платины весил менее 10 килограммов.

Практическое применение этот металл начал находить еще в начале прошлого века, когда кому-то пришла в голову удачная мысль изготовить из него реторты для хранения концентрированной серной кислоты. С тех пор исключительно высокая стойкость платины по отношению к кислотам обеспечивает ей радушный прием в химических лабораториях, где она служит материалом для тиглей, чашей, сеток, трубок и других лабораторных атрибутов. Большое количество платины расходуется также на изготовление кислото- и жароупорной аппаратуры химических заводов.

Несмотря на то что платиновый винт, которым перемешивают стекломассу на знаменитых стекловаренных заводах Чехословакии, стоит три четверти миллиона крон, а платиновый тигель, где происходит этот процесс, - вдвое больше, «игра стоит свеч»: такое оборудование считается самым современным, позволяющим, получать высококачественные стекла для микроскопов, биноклей и других оптических приборов.

Химики нашли платине еще одно важное применение: она оказалась активнейшим катализатором для многих химических процессов. Эта способность платины позволила венгерским изобретателям создать недавно зажигалку нового типа: в ней нет ни традиционного зубчатого колесика, ни«кремня». Стоит снять колпачок - тотчас же появляется пламя: выходящий из зажигалки газ вспыхивает от соприкосновения с воздухом. Но эта реакция протекает лишь в присутствии катализатора. Им служит платиновое колечко, через которое вытекает газ. Такой зажигалке не страшен ветер. Более того, чем он сильнее, тем энергичнее идет реакция, тем длиннее язычок пламени. Как только кольцо закрывается колпачком, пламя гаснет.

В качестве катализатора платина совершенно необходима для окисления аммиака при производстве азотной кислоты. Смесь аммиака и воздуха с большой скоростью продувают через тончайшую платиновую сетку (имеющую до пяти тысяч отверстий на каждый квадратный сантиметр), при этом образуются окислы азота и водяные пары. При растворении окислов азота в воде и получается азотная кислота.

В практику заводского производства азотной кислоты платина вошла благодаря работам пионера отечественной азотнокислотной промышленности И. И. Андреева, в течение долгого времени изучавшего влияние различных катализаторов на окисление аммиака. Произошло это в годы первой мировой войны, когда потребность в азотной кислоте, необходимой для получения взрывчатых веществ, резко возросла. Еще бы: ведь на каждый килограмм взрывчатки расходовалось более двух килограммов азотной кислоты. К концу 1916 года месячная потребность русской армии во взрывчатых веществах составляла около 6400 тонн. Естественное сырье для получения азотной кислоты имелось лишь в Чили, поэтому все участвовавшие в войне страны, испытывая острейший азотнокислотный «голод», лихорадочно искали пути его утоления.

Тогда-то И. И. Андреев и предложил использовать в качестве искомого сырья аммиак, содержащийся в отходах коксового производства. Проведенные им до этого исследования убедили его в высоких каталитических способностях платины и в том, что в ее присутствии аммиак окисляется очень энергично. По предложению и проекту И. И. Андреева в Донбассе, где были сосредоточены коксохимические предприятия, а следовательно, имелось достаточно аммиака, начали строить завод для производства азотной кислоты, который летом 1917 года уже дал свою первую продукцию. Азотнокислотная проблема была успешно решена.

О громадном значении, которое к этому времени придавалось платине, можно судить по такому факту: в грозном для нашей страны 1918 году в России был организован специальный институт по изучению этого металла, вошедший позднее в состав Института неорганической химии Академии наук СССР. Здесь и поныне ведется большая научно-исследовательская работа, связанная с химией и технологией элементов платиновой группы.

В платине сегодня нуждаются не только химики. Способность хорошо впаиваться в стекло делает ее незаменимой для изготовления многих стеклянных приборов.

Нанося тончайший слой этого металла на стекло, получают платиновые зеркала, обладающие удивительным свойством - так называемой односторонней прозрачностью: со стороны источника света зеркало непрозрачно и отражает находящиеся перед ним предметы, как и обычное зеркало. Но с теневой стороны оно прозрачно, как стекло, и, таким образом, вы можете видеть все, что находится по другую его сторону. Платиновые зеркала получили одно время широкое распространение в США. Их вставляли вместо стекол в окна нижних этажей различных контор и учреждений, а в жилых помещениях они с успехом заменяли занавеси.

Кстати, первые платиновые зеркала, но не стеклянные, а «цельнометаллические», представлявшие собой хорошо обработанный и отполированный до блеска лист платины, изготовляли еще древние ацтеки. Как они это делали, - до сих пор загадка: ведь платина сваривается и хорошо куется только при белом калении, т. е. при очень высокой температуре, недоступной металлургам того времени. Но, как бы то ни было, знаменитый вождь ацтеков Монтесума послал несколько таких зеркал в дар королю Испании. Монарх «не остался в долгу»: в 1520 году Монтесума был взят в плен конкистадорами, а затем казнен.

Свойство губчатой платины поглощать большие объемы газа лежит в основе удивительного явления: водород или кислород, заключенные в герметически закрытый платиновый сосуд, при нагревании «вытекают» из него, поскольку молекулы газа проходят сквозь платиновые стенки сосуда, как вода сквозь сито.

Плодотворно трудится платина и на поприще измерения высоких температур. В технике довольно широко применяют платиновые термометры сопротивления. Принцип их действия основан на том, что при нагревании электрическое сопротивление платины возрастает по очень строгой и постоянной зависимости от температуры. Подключенная к прибору, регистрирующему изменение сопротивления, платиновая проволочка без промедления сигнализирует ему о самых незначительных колебаниях температуры.

Еще более распространены так называемые термопары - несложные, но очень чуткие термоизмерительные приборы. Если спаять две проволочки из разных металлов, а затем нагреть место спая, то в цепи появится электрический ток. Чем выше температура нагрева, тем большая электродвижущая сила возникает в цепи термопары. Наиболее часто для изготовления этих приборов используют платину и ее сплав с родием или иридием.

Вместе с иридием платина уже довольно продолжительное время выполняет ответственнейшее «поручение» общества. В Ленинграде на Московском проспекте есть внешне ничем не примечательное здание, у входа в которое висят черные таблички, где на двух языках - по-русски и по-французски - написано: «Государственные эталоны

СССР». Это - один из корпусов Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии имени Д. И. Менделеева. Здесь в сейфе за толстыми дверями хранится эталон килограмма, изготовленный еще в 1883 году из сплава платины (90%) с иридием (10%).

Войти в этот сейф, где поддерживают строго постоянную температуру и влажность, можно лишь в присутствии трех человек: директора института, ученого хранителя государственных эталонов и ученого хранителя данного эталона. Каждый из них имеет ключ только от одного из трех замков сейфа. Массивная дверь откроется лишь тогда, когда в замки вставлены все три ключа. Эталон, представляющий собой цилиндрик высотой и диаметром 39 миллиметров, покоится на подставке из горного хрусталя под двумя стеклянными колпаками.

Периодически на сверхчувствительных метрологических весах, реагирующих даже на дыхание человека, государственный эталон «экзаменует» вторичные эталоны. Чтобы избежать даже малейших толчков, вызванных движением на улице или работой каких-нибудь механизмов в самом здании, весы установлены на фундаменте глубиной 7 метров. Для сохранения в помещении постоянной температуры и влажности весами управляют дистанционно - из соседней комнаты.

За свое без малого столетнее существос вание государственный эталон килограмма, несмотря на тщательное хранение, все же изменил свой вес на 0,017 миллиграмма. Но это отклонение столь незначительно, что в апреле 1968 года платино-иридиевый цилиндрик вновь был утвержден Государственным эталоном килограмма СССР.

В том же самом сейфе в специальном футляре хранится и платино-иридиевый стержень, который еще недавно служил государственным эталоном метра. Эта линейная единица, равная одной сорокамиллионной части длины парижского меридиана, была установлена во Франции в 1793 году. Спустя шесть лет был изготовлен первичный эталон метра, который и сейчас находится в Париже, в Международном бюро мер и весов. На нем начертаны пророческие слова: «Для всех времен, для всех народов». Метр действительно стал самой распространенной на нашей планете мерой длины. С 1889 года и до последнего времени точная копия парижского эталона, выполненная даже из металла той же самой плавки, служила «главным метром» нашей страны.

Ученые постоянно ищут новые пути повышения точности эталонов, и в 1960 году платино-иридиевому стержню пришлось подать в отставку. На смену ему пришел луч криптоновой лампы. С тех пор эталоном метра считается длина, равная 1 650 763,73 длины волны оранжевого излучения криптона-86. Но как же пользоваться таким эталоном? Эти заботы переложены «на плечи» специального прибора - интерференционного компаратора, который определяет, укладывается ли длина волны необходимое число раз в сличаемой метровой мере.

Существует еще один эталон - световой, также непосредственно связанный с платиной. В качестве его используют свечение, исходящее из полости трубки (материалом для нее служит плавленая окись тория), погруженной в расплавленную платину. Измерения проводят во время затвердевания платины. Поскольку в это время температура ее не меняется, единица сиды света (свеча, или кандела) воспроизводится с очень высокой степенью точности.

Платина завоевывает прочные позиции в медицине. Специальные электроды из этого металла, вводимые в кровеносные сосуды, служат хирургам многих стран для диагностики различных, главным образом сердечных заболеваний. Такой метод называется платино-водородным, так как в основе его лежит электрохимическая реакция между этими элементами.

Интересное и важное применение нашли платине недавно американские врачи из штата Огайо. Они разработали принципиально новый метод анестезии, который заключается в следующем. Платиновой пластинкой длиной несколько сантиметров спинной мозг соединяют с электрическим стимулятором. При малейшем движении пациента аппарат посылает электрический сигнал в мозг, блокируя таким образом болевые ощущения.

В большом почете платина у зубных техников, которых привлекает ее неокисляемость - важнейшее свойство материала для протезов. Однако в чистом виде платина слишком мягка, чтобы успешно выполнять эту роль, зато ее сплавы, обладающие и высокой прочностью, успешно служат в качестве зубных коронок и искусственных зубов. Сначала для повышения твердости к платине добавляли серебро и никель, затем для этой цели стали использовать золото и платиновые металлы. В союзе с ними коррозионностойкая платина обретает к тому же необычайную износостойкость - любой орешек ей становится «по зубам».

Значительная часть добываемой в мире платины поступает сегодня в руки ювелиров, которые начали проявлять к ней особенный интерес после того, как цены на этот металл в несколько раз превысили цены на золото. Уже перед первой мировой войной вошли в моду платиновые кольца, броши, серьги, брелки и другие украшения (порой же этому ценнейшему металлу приходится по прихоти толстосумов играть малоприятную роль - из него изготовляют цепочки для любимых болонок или клетки для ученых попугаев). Наряду с чистой платиной ювелиры используют и ее сплавы с другими металлами, которые вводятся либо для повышения твердости, либо чтобы сделать украшения дешевле в расчете на покупателей, не обладающих большим достатком, но не желающих тем не менее отставать от моды.

В СССР платине оказана большая честь: из нее сделано рельефное изображение В. И. Ленина на высшем ордене нашей страны.

Ag

Cd

In

Sn


Cs

Ba

La

Hf


Au

Hg

Tl

Pb

ЦАРЬ МЕТАЛЛОВ - МЕТАЛЛ ЦАРЕЙ

«Скромное» желание. - Орешек не по зубам. - В «Долине царей». - Заботы Семирамиды. - Удобства ради. - И днем, и ночью. - Проделки «Синей бороды». - Сокровища тамплиеров. - Где же кони? - Выкуп Атауальпы. - Храм Солнца. - Океан мстит. - «Золотые лихорадки». - «Коллекция» императрицы. - «Не лыком шиты!». - Сюткин пъет горькую. - На смену лотку. - «Рекордсмен» из Австралии. - Каменный костюм Будды. - В глубокой тайне. - Бактерии-золотоежки. - «Алхимики» XX века. - Архимед уличает мошенников. - Церковники в дураках. - Хитрость кассира. - Медаль Нильса Бора. - В вечном плену. - «Золотые печати». - По дну Атлантики.


Золото!.. Ни один другой металл не играл столь зловещей роли в многовековой истории человечества. За право владеть им велись кровопролитные войны, уничтожались целые государства и народы, совершались тяжкие преступления. Сколько горя, страданий и мук принес людям этот красивый желтый металл...

Пожалуй, одним из первых, кому золото доставило массу неприятностей и хлопот, был фригийский царь Мидас. Вот что рассказывает об этом древняя легенда.

Однажды сын Зевса Дионис, бог вина и веселья, вместе со своей многочисленной свитой бродил по прекрасной земле Фригии. Постепенно от шумной компании отстал сильно захмелевший любимый учитель Диониса Силен. Его заметили фригийские крестьяне, связали гирляндами из цветов и привели к царю Мидасу. Тот сразу узнал в добродушном пьяненьком старичке Силена, с почетом принял его во дворце и девять дней пировал в честь высокого гостя. На десятый день Мидас сам отвел Силена к Дионису, который несказанно обрадовался и пообещал Мидасу выполнить любое его желание.

«О, великий бог Дионис, - воскликнул счастливый царь Фригии, - повели, чтобы все, к чему я прикоснусь, превращалось в чистое блестящее золото!». «Скромное» желание было выполнено, и ликующий Мидас поспешил в свой дворец. Вот он обломал по дороге зеленую дубовую ветвь - она тотчас же стала золотой, тронул рукою в поле колосья - в тот же миг их зерна превратились в золотые, сорвал яблоко - тут же оно заблестело золотым отливом. Решил помыть руки - вода стекла с ладоней золотыми струями. Радости Мидаса нет границ. Но вот царь сел за стол и только тут он понял, какой ужасный дар выпросил он у Диониса. От одного прикосновения в золото обращалось все - и хлеб, и вино, и яства. Испуганный царь, которому грозила смерть от голода и жажды, простер руки к небу и воскликнул: «Смилуйся, смилуйся, о, Дионис! Прости! Я молю тебя о милости! Возьми назад этот дар!» По велению Диониса отправился Мидас к истокам реки Пактол. Чистые воды смыли с него злополучный дар.

Если фригийскому царю выпала малопочетная роль открыть список пострадавших от поклонения золоту, то в наши дни некая дама почтенного возраста буквально зубами нацарапала свое имя где-то в конце этого списка. Дело было так.

Несколько лет назад в фешенебельной гостинице одного из самых роскошных курортов Японии Фунабара туристическая компания «Фудзи канко» установила ванну из чистого золота. Несмотря на баснословную цену, желающих принять ванну было хоть отбавляй. Доходы банно-туристической компании росли как на дрожжах. Но с каждым днем прибавлялось и забот. Пришлось даже нанять целый отряд детективов, так как некоторые клиенты, уединившись в ванной комнате, доставали запрятанные в полотенца зубила и пытались вырубить хоть немного золотишка «на память». Бдительные стражи лишили собирателей сувениров возможности проносить с собой какой бы то ни было инструмент. Теперь уже клиентам приходилось рассчитывать только на собственные силы. Один джентльмен так энергично колотил в экстазе пяткой по золотой стенке, стараясь отломить кусок посолидней, что сильно повредил себе голеностопный сустав. Но все рекорды алчности побила та самая дама, о которой мы уже говорили: когда время ее омовения подошло к концу, она решила... отгрызть край золотой ванны. Но орешек оказался не по зубам, и спустя несколько дней даме пришлось примерять вставную челюсть. Что же: за удовольствие нужно платить...

Поговаривают, будто бы окрыленная успехом компания «Фудзи канко» не думает останавливаться на достигнутом, а собирается установить в своих лучших гостиницах золотые унитазы.

Сама по себе эта мысль не нова. Еще в 1921 году В. И. Ленин, выражая яркой гиперболой презрение к золотому капиталистическому божку, писал: «Когда мы победим в мировом масштабе, мы, думается мне, сделаем из золота общественные отхожие места на улицах нескольких самых больших городов мира». И тут же добавлял: «Пока же: беречь надо в РСФСР золото, продавать его подороже, покупать на него товары подешевле».

История золота - это история цивилизации. Первые крупицы этого металла попали в руки людей несколько тысячелетий назад, и тогда же он был возведен человеком в ранг драгоценного. Самой богатой золотом страной древнего мира считался Египет. Не случайно при раскопках захоронений египетской знати археологи находят много украшений и других золотых предметов. «Отблески золота вспыхнули всюду, чуть только брызнул первый луч... Золото на полу, золото на стенах, золото там, в самом отдаленном углу, где рядом со стеною стоит гроб, золото яркое и светлое, как если бы оно только что вышло совсем новое из рук золотых дел мастера...», - писал один из участников первого проникновения в могилу неизвестного фараона, обнаруженную в 1907 году в «Долине царей», близ Фив, на западном берегу Нила.

Но в могилы и склепы попадала лишь малая толика тех поистине неисчислимых богатств, которыми были окружены властители древнего мира при жизни. Чтобы снискать себе милость богов, легендарная царица Ассирии Семирамида отливала из чистого золота их гигантские изображения. Одна такая статуя, высотой около 12 метров, весила тысячу вавилонских талантов (примерно 30 тонн). Еще более грандиозной была статуя богини Реи: на нее ушло восемь тысяч талантов чистого золота (почти 250 тонн). Богиня восседала на троне, по сторонам которого стояли два больших золотых льва.

Приблизительно два с половиной тысячелетия назад появились первые золотые монеты. Родиной их стала Лидия - могущественное рабовладельческое государство, располагавшееся в западной части Малой Азии. Лидия вела обширную торговлю с Грецией и своими восточными соседями. Для удобства расчетов при торговых сделках лидийцы ввели в обращение золотую чеканную монету - статер, на которой была изображена бегущая лисица - символ главного лидийского бога Бассарея.

После завоевания Лидии персидским царем Киром золотые монеты начали чеканить и в других странах Ближнего и Среднего Востока. Широкое распространение получили, например, дарики - монеты царя Персии Дария I, на которых он изображен стреляющим из лука.

Средние века ознаменовались пышным расцветом алхимии, ставшей повальным увлечением, которому отдавались и стар, и млад. Попытки превратить в золото другие металлы предпринимались с давних пор, но никогда прежде они не носили столь массового характера. Днем и ночью в мрачных подземельях каменных замков светилось пламя в печах алхимиков, бурля и переливаясь всеми цветами радуги, кипели на огне таинственные жидкости в ретортах, удушливый дым поднимался из котлов и тиглей.

Веря в возможность отыскания «философского камня» и получения с его помощью золота, алхимики и их покровители стремились опередить своих конкурентов. На этой почве росло взаимное недоверие, возникали поводы для нелепых обвинений в совершенных якобы преступлениях. Так, например, в 1440 году французский маршал Жиль де Лаваль барон де Ретц, вошедший в историю под зловещим именем «Синей бороды», был обвинен в убийстве 800 девушек, из крови которых, по мнению церкви, он и его друг алхимик Франсула Прелатти изготовляли золото. По требованию епископа Нантского барон де Ретц и Прелатти были преданы в руки инквизиции и вскоре сожжены на костре. Спустя почти пять веков, в 1925 году, под развалинами замка Машкуль, где когда-то обитал барон де Ретц, была обнаружена кварцевая золотоносная жила, из которой Прелатти добывал золото для «Синей бороды».

Средневековью суждено было вписать в историю золота немало других интересных страниц.

В один из дней 1306 года тысячи парижан высыпали на улицы, чтобы стать свидетелями того, как, направляясь в свою новую резиденцию замок Тампль, через их город торжественно проедет Великий магистр могущественного ордена тамплиеров Жак де Молэ. Сотни рыцарей и тысячи оруженосцев, лучников, слуг, сопровождавших магистра, охраняли не только его персону, но и награбленные орденом сказочные богатства, которые отныне должны были покоиться в неприступном замке, окруженном глубоким рвом. Великий магистр не предполагал, что спустя год по приказу короля Филиппа Красивого, которому не давало покоя золото тамплиеров, он и высшие сановники ордена будут арестованы Гийомом де Ногарэ, назначенным незадолго до этого Великим инквизитором Франции. Узники были приговорены к сожжению заживо и вскоре казнены на одном из островов Сены. Но главной целью короля была конфискация несметных богатств ордена. Филипп лично проследил, чтобы ни одна золотая монета не «прилипла» к рукам его вельмож или инквизиторов - все золото тамплиеров должно стать его собственностью.

Каково же было разочарование жадного короля, когда выяснилось, что богатства ордена не так уж и велики. Видимо, основную часть своих сокровищ тамплиеры успели где-то припрятать.

Прошло несколько столетий. И вот в 1745 году в одном из старинных архивов было обнаружено письмо, которое Жак де Молэ успел перед смертью передать племяннику своего предшественника графа Гийома де Божё. В письме говорилось:

«В могиле твоего дяди Великого магистра де Божё нет его останков. В ней находятся тайные архивы ордена. Вместе с архивами хранятся реликвии: корона иерусалимских царей и четыре золотые фигуры евангелистов, которые украшали гроб Христа в Иерусалиме и не достались мусульманам.

Остальные драгоценности находятся внутри двух колонн, против входа в крипту. Капители этих колонн вращаются вокруг своей оси и открывают отверстие тайника».

Юный граф Гишар де Божё после казни Жака де Молэ испросил у Филиппа Красивого разрешение вывезти из Тампля прах своего родственника. Возможно, он вынул из колонн золото и прочие драгоценности и перенес их в новый тайник.

Эта версия достаточно правдоподобна хотя бы потому, что одна из колонн в церкви замка Тампль действительно оказалась полой. Куда же в таком случае переправил сокровища ордена Гишар де Божё? Этот вопрос по сей день, на протяжении вот уже более двухсот лет, волнует многочисленных искателей кладов. Но приподнять завесу таинственности, окутавшую клад тамплиеров, пока не удалось никому.

Это далеко не единственная тайна средневековья, которую не смогли разгадать последующие поколения. Не меньший интерес представляет, например, легенда о золотых конях хана Батыя.

Награбив в своих походах большое количество золота, Батый приказал отлить из него двух коней в натуральную величину (вес каждого такого коня - не менее полутора тонн).

Приказ хана был выполнен, и золотые кони как символ могущества Батыя украсили столицу Золотой Орды - Сарай-Бату.

Прошли годы, и преемник Батыя его брат хан Берке решил воздвигнуть новую столицу - краше и величественней прежней. Когда Сарай-Берке был построен, золотых коней Батыя перевезли туда, и они переходили затем по наследству от одного хана к другому. После кончины хана Мамая его похоронили под стенами Сарая-Берке и вместе с ним в могилу опустили одного из золотых коней.

Судьба его «близнеца» сложилась иначе.

Отряд русских воинов ворвался в Сарай-Берке и ничего не взял, кроме золотого коня.

Орда устроила погоню, и русские решили спрятать свой бесценный трофей на дне какой-то степной речушки, а сами вступили в бой с преследователями и пали все до одного. А вместе с ними погибла тайна золотого коня.

В конце XIV века армии Тимура разорили Сарай-Берке, и конь, находившийся, по преданию, в могиле Мамая, также бесследно исчез. Существовали ли в действительности золотые кони? Народная молва отвечает утвердительно на этот вопрос, однако загадка продолжает оставаться загадкой.

В начале XVI века, когда алхимические страсти еще бушевали в Европе, испанские и португальские завоеватели нашли более доходный «способ» добычи золота: они подвергли варварскому грабежу древние государства Америки, открытой в 1492 году Христофором Колумбом. Накопленное за много веков ацтеками, инками, майя и другими народами Нового Света золото широким потоком хлынуло в Европу.

Конкистадорам и не снились те сказочные сокровища, которые предстали перед ними на земле Америки. Когда в 1519 году Фернандо Кортес высадился в Вера-Крус, индейцы, не подозревавшие, какую печальную судьбу уготовил им белокожий пришелец, преподнесли ему в дар, помимо множества украшений, два огромных диска величиной с колесо телеги - золотой и серебряный. Диски символизировали соответственно Солнце и Луну.

Золото, которым славилась великая империя инков, считалось у них священным металлом, металлом бога Солнца. Огромные количества золота скапливались в храмах. Рассказывают, что потолок одного из храмов был весь усыпан ажурными золотыми звездами, золотыми стрекозами, бабочками, птицами, которые, словно невесомые, парили над людьми и были так великолепны, что их красота вызывала трепетное восхищение у всех, кто попадал в этот храм.

Одним из главарей испанского вторжения был Франсиско Писарро. В начале 30-х годов XVI века ступил он на землю инков, где в то время шли междоусобные войны. Само по себе появление чужеземцев поначалу не предвещало для инков никаких бед. Напротив, их вождь Великий- Инка Атауальпа решил, что это боги явились помочь ему победоносно завершить войну.

Писарро пригласил Великого Инку на пир. Атауальпа прибыл на торжества на золотых носилках, украшенных перьями. Ни он, ни его свита не были вооружены. Этого только и нужно было коварному завоевателю. По его сигналу испанцы напали на гостей, перебили всю свиту, а самого вождя взяли в плен.

Продержав Атауальпу несколько дней под стражей, Писарро пообещал ему свободу, если тот в течение двух месяцев наполнит золотом комнату, в которой был заточен, на высоту поднятой руки. Великий Инка согласился на этот фантастический выкуп - чуть ли не 100 кубических метров золота! По всей стране были разосланы гонцы Атауальпы, и вскоре к месту его заточения потянулись вереницы носильщиков, сгибающихся под тяжестью золотых сосудов, статуэток, украшений и других изделий. Груда золота росла, и все же, когда истекло два месяца, комната еще не была заполнена до оговоренной высоты. И хотя вождь инков убеждал Писарро, что ждать осталось немного, тот решил казнить его, так как, по мнению конкистадоров, Великий Инка мог оказаться для них опасным противником.

Когда стало известно о смерти Атауальпы, в пути находилось одиннадцать тысяч лам, груженных золотом. Инки спешили, чтобы выкупить своего вождя, но, узнав, что он убит испанцами, весь свой драгоценный груз спрятали в горах Азангар, что означает в переводе «самое отдаленное место». В числе прочих сокровищ из рук завоевателей ускользнула громадная золотая цепь: чтобы поднять ее, по преданию, требовалось не менее двухсот человек.

Но спрятать все свои богатства инки не могли. Испанцам удалось захватить и разграбить Куско - один из богатейших городов Перу. Его украшением служил покрытый золотом храм Солнца. Стены и потолок центрального зала храма были отделаны золотыми листами, а на восточной стороне его сиял золотой диск - лик бога с глазами, выложенными из самоцветов. Когда первые лучи восходящего солнца падали на этот диск, загадочные глаза бога загорались разноцветными огнями. К храму примыкал золотой сад. Деревья, кустарники, птицы - все было искусно сделано из золота. В саду стояли золотые троны, на которых восседали мумии Сыновей Солнца - Великих Инков.

Уже через несколько недель после прихода Писарро священного города Куско не стало. Испанские конкистадоры бесцеремонно уничтожали создававшуюся веками культуру инков. Ценнейшие творения древних мастеров они переплавляли в золотые слитки, которые были более удобны для транспортировки через океан.

На протяжении двух столетий флотилии груженных золотом галеонов ежегодно отходили от берегов Нового Света, держа курс на Пиренейский полуостров. Но, словно мстя завоевателям, океан не раз вырывал из их рук награбленное золото и надежно скрывал его в своих пучинах.

Летом 1595 года неподалеку от Флориды погиб испанский галеон «Санта Маргарита», унесший на дно золота и других драгоценностей более чем на 7 миллионов долларов. В 1643 году жертвой свирепого урагана стали шестнадцать галеонов «Золотого флота», направлявшихся в испанский порт Севилью. Исторические документы, сохранившиеся в архивах, свидетельствуют, что общая стоимость груза этих кораблей (а везли они в основном золото) составляет 65 миллионов долларов. Четырнадцать галеонов «Золотого флота» поглотил океан у берегов Америки весной 1715 года, когда там пронесся ураган невиданной силы.

Всего, по подсчетам историков, в Карибском море, например, покоятся останки примерно ста галеонов. Приблизительно столько же кораблей затонуло у юго-восточной оконечности Флориды. Багамские и Бермудские острова - кладбище более шестидесяти испанских судов. Наконец, около семидесяти галеонов лежат на дне Мексиканского залива. И все они могут быть без преувеличения названы золотыми, так как на борту каждого из них находились громадные богатства. Достаточно сказать, что лишь один из них - галеон «Санта Роза» - увлек за собой на морское дно золото и другие сокровища из дворца знаменитого Монтесумы, которые оцениваются сегодня в 35 миллионов долларов.

Эти фантастические суммы вот уже несколько веков волнуют умы кладоискателей. Но поскольку поиски золота на океанском дне связаны со многими трудностями, гораздо более массовый характер всегда носили попытки обнаружить этот желтый металл на суше.

Как только в какой-нибудь части земного шара удавалось открыть новый золотоносный клочок земли, туда тотчас же устремлялись тысячи и тысячи искателей счастья, охваченных приступом «золотой лихорадки» - болезни, которая не фигурирует ни в одном медицинском справочнике, но зато замечательно описана во многих рассказах Джека Лондона и Брета Гарта.

Из-за нескольких граммов золотого песка люди теряли человеческий облик, братья стреляли друг в друга, сыновья убивали отцов. Так было в начале XVIII века, когда месторождения золота обнаружили в Бразилии. Так было в середине прошлого столетия, когда толпы золотоискателей хлынули в раскаленную Калифорнию, а через несколько лет - в пустыни Австралии. Так было в 80-х годах XIX века, когда при слове «Трансвааль» безумным блеском загорались глаза любителей наживы. Так было спустя десяток лет, когда эпицентрами «золотой горячки» стали ледяной Клондайк и покрытая снегами Аляска, которую незадолго до этого царское правительство буквально за гроши продало Соединенным Штатам Америки.

Сохранились фотоснимки «черных змей? прокладывавших дорогу через заснеженные вершины полярных гор: это были бесконечные вереницы людей, тащивших на плечах или на маленьких санках свой скарб - их влекла мечта вернуться назад с мешками, наполненными золотом. Увы, для большинства мечта так и осталась мечтой.

В прошлом веке громадные запасы золота были обнаружены и в Сибири - на берегах Лены. Но история русского золота восходит к более ранним временам.

Еще в начале XVII века появились первые русские золотые монеты - гривенники и пятаки, выпущенные в обращение Василием Шуйским. В 1730 году императрица Анна Иоановна издала Указ: «делать российские червонцы». Желая прослыть щедрой, она дарила своим фаворитам безумно дорогие вещи. Однажды для этих целей придворному ювелиру было приказано изготовить 16 золотых табакерок и оправить в золото несколько крупных драгоценных камней.

При императрице Елизавете Петровне появилась новая золотая монета - достоинством в 10 рублей. В соответствии с титулом властительницы России монету назвали империалом. Видимо, Елизавета Петровна была неравнодушна к золотишку: после ее кончины во дворце осталось солидное наследство - множество больших и малых сундуков, набитых золотыми червонцами.

От самодержцев старались не отставать и маститые вельможи Так, в 1711 году князь Гагарин решил удивить мир своим богатством и заказал себе роскошную карету, обитую заморским шелком. Колеса он повелел оковать серебром, а подковы восьмерки лошадей сделать из чистого золота. Знай, дескать, наших: тоже, мол, не лыком шиты!

Добыча золота в России началась в середине XVIII века, после того как в 1745 году крестьянин Ерофей Марков во время поисков хрусталя для Троицкой лавры открыл на берегу уральской реки Березовки первое месторождение этого металла. Урал стал колыбелью отечественной золотопромышленности.

Здесь же на Урале был обнаружен и самый большой в нашей стране самородок золота весом около 36 килограммов. Нашел его в 1842 году в бассейне реки Миасс мастеровой Миасского завода Никифор Сюткин. В Петербурге, куда вскоре была доставлена находка, она вызвала настоящий переполох. Шутка ли - крупнейший самородок России!

Смотритель прииска штабс-капитан Шуман был награжден орденом Станислава, управляющий промыслами майор Широкшин - годовым окладом жалованья. Ну, а главный виновник торжества? Один старый журнал писал, что Сюткин «запил горькую, опустился, стал опаздывать на работу и не мог остановиться до тех пор, пока его опухшего, оборванного и скованного по рукам и ногам не привели по распоряжению администрации завода на прииск и не подвергли жестокому истязанию розгами в присутствии сбежавшихся на удары барабана приисковых работников».

Условия работы на золотых приисках царской России были невыносимо тяжелыми. Летом рабочий день нередко длился 16 часов. С утра до позднего вечера съедаемые комарами и мошкарой старатели, не разгибая спины, промывали на своих примитивных лотках тонны песка. Не случайно то тут, то там возникали забастовки. Наиболее известная из них, вспыхнувшая в 1912 году на Ленских приисках, вошла в историю русского революционного движения.

С первых же лет Советской власти наше правительство стало придавать огромное значение развитию золотой промышленности. Золото было необходимо молодому государству рабочих и крестьян. Чтобы воплотить в жизнь грандиозные планы электрификации страны, создать собственную тяжелую индустрию, обеспечить сельское хозяйство тракторами и другими машинами, нужны были деньги, много денег. Большое количество металла и оборудования приходилось закупать на мировом рынке, где в качестве денег признавалось только золото, выступающее, по выражению К. Маркса, как «всеобщая мера стоимости».

Новая техника, новые порядки пришли после революции на золотые прииски. Из полукустарного промысла добыча золота превратилась в одну из наиболее современных отраслей индустрии.

Старательский лоток можно встретить в наши дни только в музее. Золото добывают сегодня с помощью драг - машин, достигающих высоты четырехэтажного дома. Для перевозки узлов и деталей драги, весящих 1400 тонн, требуется более ста железнодорожных вагонов. Самая крупная драга, созданная советскими инженерами, оснащена автоматическими устройствами, специальными приборами дистанционного управления, промышленными телевизионными установками. По подсчетам экономистов, эта драга, которую обслуживают всего 9 человек, заменяет тяжелый ручной труд 12 тысяч старателей-землекопов.

Отделенные от пустой породы мельчайшие крупицы золота подвергают дальнейшей обработке, получая в конце концов небольшие золотые слитки. Но зачастую этот металл встречается на земле в виде природных слитков - самородков. Об одном из них - крупнейшем в России - мы уже упоминали. Самый же большой э мире самородок был найден в Австралии. Весит он около 112 килограммов.

Подчас золото оказывается в самых неожиданных местах.

Близ Бангкока - столицы Таиланда - стояла неизвестно кем и когда привезенная сюда огромная статуя Будды. Лет сорок тому назад на этом месте надумали построить крупный лесопильный завод, в связи с чем статую необходимо было перенести на другое место. И вот, когда ее снимали с фундамента, несмотря на принятые меры предосторожности, внезапно лопнул каменный бюст Будды и в глубине образовавшейся трещины что-то заблестело. Руководители работы решили снять со статуи облицовку, и перед присутствующими предстал Будда, выполненный из чистого золота и весящий 5,5 тонны.

Специалисты установили, что этот памятник старины насчитывает не менее семи столетий. По-видимому, в годы междоусобных феодальных войн владельцы Будды надели на него каменный «костюм», а вот вновь «раздеть» его им что-то помешало. Сейчас статуя, стоимость которой составляет около 5 миллионов долларов, хранится в знаменитом золотом святилище Бангкока.

За всю свою историю человечество добыло немногим более 50 тысяч тонн золота. Много ли это? Пожалуй, нет: ведь только в земной коре, по мнению геологов, заключено примерно 100 миллиардов (!) тонн этого металла. Да еще около 10 миллиардов тонн его растворено в водах океанов и морей нашей планеты. Океанские запасы золота постоянно пополняются: реки, которые протекают через золотоносные районы, вымывают его из горных пород и доставляют к морю. Специалисты утверждают, что только Амур, например, ежегодно выбрасывает в Тихий океан не менее 8,5 тонн драгоценного металла.

Попытки извлекать золото из морской воды предпринимались не раз. Одним из первых это сделал сразу же после первой мировой войны немецкий химик Фриц Габер, движимый идеей облегчить Германии выплату контрибуций. В 1920 году в Далеме при субсидии банка и. Франкфуртской пробирной палаты в глубочайшей тайне был создан комитет по отысканию способа извлечения золота из морской воды. За восемь лет непрерывных поисков Габеру удалось разработать точнейшие методы анализа, позволявшие определять золото при содержании его всего 0,0000000001 грамма на литр, и способы, с помощью которых концентрация этого элемента в воде могла быть увеличена в 10 тысяч раз. Казалось бы, удача близка. Но... (как часто в самый последний момент возникает это непредвиденное «но»...) тщательно проведенные анализы показали, что фактическое содержание золота в морской воде примерно в тысячу раз меньше, чем предполагал Габер. Стало ясно, что овчинка не стоит выделки.

При современном уровне техники такая задача уже не представляется неразрешимой. Многие зарубежные фирмы ведут сейчас исследования в этой области, и, кто знает, может быть, уже в ближайшие годы океан станет неисчерпаемым золотым «прииском».

Весьма любопытно еще одно направление, по которому идут сейчас, например, ученые Франции и СССР: речь идет о биометаллургических процессах. Сравнительно недавно науке стали известны бактерии, «пожирающие» золото. Некоторые разновидности плесневых грибков оказались способны как бы «высасывать» его из растворов, покрываясь при этом пленкой позолоты. Грибную пленку сушат, прокаливают и получают золото, правда, в очень мизерных количествах. Этот способ пока не вышел из стен лабораторий, но ученые убеждены, что интенсивную биохимическую деятельность ряда живых существ вполне можно использовать на практике - извлекать и концентрировать золото из различных горных пород.

В наши дни золото можно получать и из... других металлов. «Позвольте. - спросите вы, - неужели осуществилась тысячелетняя мечта алхимиков и «философский камень», наконец, найден?» Дело тут не в «философском камне» - его с успехом заменяет ядерная физика. Бомбардируя нейтронами в атомных реакторах иридий, платину, ртуть, таллий, ученые «добывают» радиоактивные изотопы золота. Для этой цели можно использовать и ускорители - кольцевые или линейные установки, где с помощью электрических и магнитных полей разгоняют заряженные частицы.

Шутки ради заметим, что современные английские физики, должно быть, уже не раз нарушили закон, который был подписан еще в XIV веке королем Генрихом IV: «Никому, кто бы он ни был, не разрешается превращать простые металлы в золото». За последующие несколько столетий никто так и не смог стать закононарушителем, несмотря на то, что желающих это сделать было хоть отбавляй, и лишь в XX веке королевский закон был «попран» учеными.

Итак, с историей золота и с добычей его читатель уже познакомился. Ну, а что же представляет собой этот металл? Какое применение он находит сегодня?

Золото - один из самых тяжелых металлов. Именно это свойство позволило Архимеду уличить в мошенничестве придворных ювелиров сиракузского царя Гиерона, изготовивших по его заказу золотую корону. Царь попросил ученого выяснить, из чистого золота сделана корона или некоторая часть его заменена другим металлом. В наши дни такая задача по плечу школьнику. Но в III веке до н. э. даже великому Архимеду пришлось поломать голову, чтобы выполнить поручение царя. Ученый поступил так: он взвесил корону, а затем погрузил ее в воду и определил объем вытесненной воды. Разделив вес короны на этот объем, он получил не 19,3 (что соответствует удельному весу золота), а меньшую величину. Это означало, что ювелиры присвоили часть золота, заменив его другим, более легким металлом.

Чистое золото - очень мягкий и пластичный металл. Кусочек его величиной со спичечную головку можно вытянуть в проволоку длиной более трех километров или расплющить в прозрачный голубовато-зеленый лист площадью 50 квадратных метров.

Если царапнуть ногтем по чистому золоту, на нем останется след. Поэтому золото, идущее на ювелирные изделия, обычно содержит так называемые лигатуры - добавки меди, серебра, никеля, кадмия, палладия и других металлов, придающих золоту прочность. В тех же случаях, когда обрабатывают золото в чистом виде, довольно большие количества его превращаются в пыль.

Рассказывают, что в конце прошлого века в США произошел любопытный случай. Неподалеку от филадельфийского монетного двора стояла старая-престарая церквушка. Когда однажды ее начали ремонтировать, один из жителей города предложил продать ему никуда не годную крышу за довольно крупную сумму - три тысячи долларов. Церковная община решила, что покупатель рехнулся, но уж, коли доллары сами просятся в руки, не воспользоваться этим просто грех. Сделка состоялась и... церковники остались в дураках. Сметливый покупатель счистил с кровли краску и сжег ее - в золе оказалось около 8 килограммов золота, стоимость которого значительно превышала сумму, уплаченную им общине. Оказалось, что в течение многих лет пылинки золота вылетали через трубу плавильни монетного двора, но «далеко от яблони не катились», и оседали на всех окружающих предметах, а больше всего - на церковной кровле.

Не менее хитрым оказался кассир одного из крупных европейских банков. Событие, о котором идет речь, произошло накануне первой мировой войны, когда в большинстве стран имели хождение, золотые деньги. Ежедневно в кассы банков стекались тысячи монет, где их разбирали, подсчитывали, сортировали и запечатывали в бумагу. Обычно все эти операции выполняли на специальных деревянных столах. Но однажды один из кассиров, прежде чем начать работу, постелил на стол принесенный из дома кусок сукна и на нем разложил деньги. Начальство пришло в восторг от такой аккуратности и долгое время ставило этого кассира в пример другим. Каждое утро он бережно доставал из ящика стола свою суконку, а когда кончался рабочий день, тщательно скатывал ее и прятал в стол. По субботам кассир уносил ее домой, а в понедельник приносил новый кусок материи.

Так продолжалось до тех пор, пока прислуга кассира не проболталась, что каждую субботу он кладет суконку на сковороду и сжигает. Частицы золота застрявшие за неделю в ворсинках плавились и превращались в крохотный слиточек драгоценного металла.

Одно из самых важных свойств золота - его исключительно высокая химическая стойкость. На него не действуют ни кислоты, ни щелочи. Лишь грозная «царская водка» (смесь азотной и соляной кислот) способна растворить золото. Этим обстоятельством воспользовался однажды известный датский ученый лауреат Нобелевской премии Нильс Бор. В 1943 году, спасаясь от гитлеровских оккупантов, он вынужден был покинуть Копенгаген. Не рискуя взять с собой золотую нобелевскую медаль, он растворил ее в «царской водке», а колбу с полученным раствором спрятал в своей лаборатории. Вернувшись после освобождения Дании домой, ученый химическим путем выделил золото из раствора и заказал из него такую же медаль, как прежняя.

Золото часто называют «царем металлов», окружают ореолом славы, ценят и почитают. И тем не менее судьба его незавидна: ведь золото - вечный узник. В самом деле, едва только добытое из недр земли золото поступает в руки человека, как тот вновь отправляет его в заточенье - в неприступные сейфы, бронированные подвалы, бетонированные подземелья. Вот что представляет собой, например, Форт-Нокс, где за несколькими рядами колючей проволоки, несущей электрический ток напряжением 5 тысяч вольт, находятся основные золотые запасы США. Дальние подступы к форту охраняются десятью сторожевыми башнями, снабженными совершеннейшей радиоэлектронной аппаратурой наблюдения. Установленные в башнях пулеметы и скорострельные пушки автоматически наводятся на цель. Форт разделен на секторы, имеющие затопляемые отсеки. Все помещения форта могут быть за несколько минут заполнены ядовитым газом, способным быстро уничтожить все живое. В самом центре форта в специальном железобетонном блоке, герметически закрытом двадцатитонной дверью с хитроумными замками, хранится золото Америки. Электронные «глаза» ни на мгновенье «не смыкают век». Над фортом постоянно патрулируют вертолеты. Такой охраны не знает ни один другой узник в мире.

Правда, в начале 1975 года Форт-Нокс расстался с частью своих богатств, но произошло это с ведома и согласия президента США, который подписал декрет, разрешающий частным лицам приобретать золото в личное пользование (с 1933 года свободная покупка золота в стране была запрещена). В один из январских дней в Вашингтоне состоялся крупнейший за всю историю золотой аукцион: было пущено с молотка около 56 тонн желтого металла. Но и в Форт-Ноксе еще «кое-что» осталось «на черный день» - примерно 8 тысяч тонн.

Лишь незначительная часть добываемого золота идет на изготовление зубных протезов и ювелирных изделий, еще меньше расходуется на технические нужды. Правда, в последнее время промышленность начала проявлять к золоту повышенный интерес. Все больше и больше желтого металла в качестве материала для транзисторов и диодов поглощает электроника. Из сплавов золота с платиной делают детали оборудования для получения синтетического волокна, которые по условиям производства должны обладать исключительной стойкостью к воздействию химических веществ.

В вакуумной технике используют технически чистое золото, которое при больших разрежениях прочно «прилипает» к находящейся с ним в контакте меди. Молекулы одного металла способны проникать в другой, причем взаимная диффузия идет при температурах, значительно более низких, чем температуры плавления каждого из этих металлов или любого их сплава. Образующиеся в результате такого обмена довольно прочные соединения называются в технике «золотыми печатями». Из золота делают уплотняющие кольца и шайбы для ответственных узлов ускорителей заряженных частиц, им паяют различные стыки на камере и трубах ускорителей. Золото надежно запирает все лазейки воздуха, благодаря чему в установке удерживается необычайно высокий вакуум - в миллиарды раз меньше атмосферного давления. А чем больше разрежение в камере, тем дольше «живут» в ней элементарные частицы.

К помощи золота вынуждены были прибегнуть инженеры, осуществившие в середине 50-х годов прокладку телефонного кабеля через Атлантический океан. Если телеграммы между Америкой и Европой курсируют уже более ста лет, то телефонные трансатлантические разговоры до недавнего времени казались несбыточной мечтой. Главная трудность заключалась в том, что ток, идущий по телефонному кабелю, быстро ослабевает. Как же этого избежать? Помочь могли усилители, которые, располагаясь на некотором расстоянии один от другого на всем протяжении кабеля, поддерживали бы силу тока. А чтобы защитить эти приборы от губительного воздействия морской воды, многие детали их предложено было покрыть золотом. Так удалось решить сложную техническую проблему, и в 1956 году состоялся первый в истории телефонный разговор через Атлантику.

Нет сомнения, что золото внесет весомый вклад и в освоение космического пространства. Несколько лет назад в зарубежной печати появилось сообщение о том, что американские спутники «Просперо» и «Ариэль-4», предназначенные для исследования ионосферы, будут «не простыми, а золотыми»: их наружное покрытие предполагается выполнить из золота. Причем в данном случае конструкторы космических аппаратов руководствовались отнюдь не теми соображениями, по которым римский император Нерон подковал серебром тысячи своих мулов: дело в том, что «царь металлов» обеспечивает эффективное терморегулирование наружной обшивки спутников, не окисляется, хорошо пропускает ионы и другие заряженные частицы, предотвращая тем самым их скопление, могущее привести к каким-либо незапланированным «ЧП».

Потребность промышленности в золоте растет из года в год. Можно не сомневаться, что рано или поздно этот ценнейший металл расстанется со стальными сейфами и перейдет на заводы и в лаборатории, где для него всегда найдется интересная работа.

Ag

Cd

In

Sn


Cs

Ba

La

Hf


Au

Hg

Tl

Pb

«СЕРЕБРЯНАЯ ВОДА»

Исключение из правил. - Дальние родственники. - Молоток из ртути. - На удивление штангистам. - «Чудесные исцелители». - Трагедия на «Триумфе». - Законом запрещены. - Реноме восстановлено. - Рим покупает ртуть. - «Проделки» Чингисхана. - Надпись во дворце Ахеменидов. - Модное увлечение. - Монархи строят лаборатории. - Фокусы средневековых шарлатанов. - Возможны варианты. - Подпольные эксперименты. - Под горячую руку. - Изворотливый Меркурий. - Творение Монферрана. - Радость преждевременна. - Зеленая губная помада. - Фердинанд II рекомендует спирт. - Трудные испытания. - Путевка в жизнь.


Более двухсот лет назад М. В. Ломоносов дал простое и ясное определение понятия «металл». Он писал: «Металлы - тела твердые, ковкие, блестящие». И действительно, железо, алюминий, медь, золото, серебро, свинец, олово и другие металлы, с которыми нам приходится сталкиваться, полностью соответствуют такой формулировке. Но ведь недаром говорят, что нет правил без исключений. В природе имеется приблизительно 80 металлов, и только один из них при обычных условиях находится в жидком состоянии. Вы, разумеется, догадались, что речь идет о ртути.

На примере ртути и ее антипода вольфрама можно убедиться в том, как широк диапазон свойств металлов. Если вольфрам плавится почти при 3400°С (для сравнения укажем, что температура пламени в рабочем пространстве мартеновской печи даже в фокусе горения не превышает 2000°С), то ртуть при лютом морозе продолжает оставаться жидкой, затвердевая лишь при - 38,9°С. Как видите, хотя ртуть и вольфрам принадлежат к одной большой семье металлов, иначе как «дальними родственниками» их не назовешь.

Впервые ртуть была заморожена в 1759 году. В твердом состоянии она представляет собой серебристо-синеватый металл, напоминающий по внешнему виду свинец. Если ртуть налить в форму, имеющую очертания молотка, а затем быстро охладить до затвердевания, например, жидким воздухом, то ртутным молотком можно с успехом забить гвоздь в доску, но при этом нужно торопиться, поскольку такой инструмент весьма недолговечен и может растаять на глазах.

Ртуть - самая тяжелая из всех известных жидкостей: ее плотность 13,6 грамма на кубический сантиметр. Это значит, что литровая бутылка ртути весит больше, чем ведро с водой. Если бы какому-нибудь штангисту пришлось опустить свою стальную штангу не на помост, а в резервуар со ртутью, то этот тяжелейший снаряд не утонул бы в ней, а остался бы преспокойно покачиваться на поверхности жидкого металла, как пробка в воде: ведь железо значительно легче ртути.

Человек знаком со ртутью с доисторических времен. Она упоминается в трудах Аристотеля, Теофраста, Плиния Старшего, Витрувия и других древних ученых. Латинское название этого металла «гидраргирум», которое дал ртути греческий врач Диоскорид, живший в I веке н. э., означает в переводе «серебряная вода». В том, что именно врач имел в те времена дело со ртутью, нет ничего удивительного: еще в древности были хорошо известны ее лекарственные свойства. Правда, порой применение ртути в лечебных целях носило весьма «оригинальный» характер. В литературе описаны, например, случаи, когда при завороте кишок больному вливали в желудок некоторое количество ртути (200 - 250 граммов). По мнению «чудесных исцелителей», предлагавших такой способ лечения, ртуть благодаря большому весу и подвижности должна была пропутешествовать по хитросплетениям кишок и расправить своей тяжестью их перекрутившиеся части. Можно представить, к каким результатам приводили подобные эксперименты.

В наши дни заворот кишок устраняют другими, более надежными способами, но различные соединения ртути и сейчас широко применяют в медицине: так, сулема обладает дезинфицирующими свойствами; каломель служит слабительным; меркузал используют как мочегонное средство: некоторые ртутные мази употребляют при кожных и других заболеваниях.

Нельзя, однако, забывать, что соединения и пары ртути могут вызвать острые отравления человеческого организма. Так, в 1810 году на английском корабле «Триумф» более двухсот человек отравились ртутью, вылившейся из бочки. Вот почему в СССР и многих других странах некоторые производства, связанные с применением ртути и ее соединений, например изготовление ртутных красок, категорически запрещены законом.

В тех случаях, когда без ртути не обойтись, проводят различные профилактические мероприятия, которые предохраняют здоровье рабочих от ее губительного воздействия.

Природа не богата ртутью. Иногда она встречается в самородном состоянии - в виде мельчайших капелек. Основной ртутный минерал - киноварь. Это красивый камень, словно покрытый алыми пятнами крови. С киноварью связан любопытный эпизод. Вы уже знаете, что в последнее время геологи проводят эксперименты по использованию собак для поисков полезных ископаемых. Когда группа овчарок прошла курс обучения, им устроили нечто вроде экзамена: среди многих образцов они должны были найти киноварь. Собаки быстро обнаруживали этот минерал, но «не успокаивались на достигнутом»: все они, словно сговорившись, принимали за киноварь еще и розовый кальцит. Геологи сначала снисходительно посмеивались, но затем решили докопаться до причины этой общей ошибки «экзаменующихся». И что же оказалось? Внутри розового кальцита находились вкрапления киновари - реноме четвероногих «геологов» было восстановлено.

Крупнейшее в мире ртутное месторождение (Альмаден) находится в Испании, на долю которой до недавнего времени приходилось около 80% мировой добычи ртути. Плиний Старший упоминает в своих сочинениях, что Рим закупал в Испании ежегодно до 4,5 тонны ртути.

Одно из старейших в нашей стране ртутных месторождений - Никитовское - находится в Донбассе. Здесь на различной глубине (до 20 метров) обнаружены древние горные выработки, в которых можно было найти и орудия труда - каменные молотки.

Еще более древний - рудник Хайдаркан («Великий рудник») в Ферганской долине (Киргизия), где также сохранились многочисленные следы древних работ: крупные выработки, металлические клинья, светильники, глиняные реторты для обжига киновари, большие отвалы образующихся при этом огарков.

Археологические раскопки показывают, что в Ферганской долине ртуть добывали на протяжении многих столетий и лишь в XIII - XIV веках, после того как Чингисхан и его преемники уничтожили здесь ремесленноторговые центры, а население перешло на кочевой образ жизни, добыча руды в Фергане была прекращена.

В Средней Азии разрабатывались и другие месторождения ртути. Так, например, надписи во дворце древнеперсидских царей Ахеменидов (VI - IV века до н. э.) в Сузах говорят о том, что киноварь, которую в те времена использовали главным образом как краситель, доставляли сюда с Зеравшанских гор, расположенных на территории современных республик Таджикистана и Узбекистана. По-видимому, ртуть добывали здесь еще в середине первого тысячелетия до н. э.

Тяжелым и вредным был раньше труд горняков. У Киплинга есть такие строки: «Я худшую смерть предпочту работе на ртутных рудниках, где крошатся зубы во рту...». До сих пор в лабиринтах горных выработок, где в древности добывали ртуть, можно встретить множество скелетов. Дорогой ценой - тысячами жизней - приходилось расплачиваться с горами за красный камень, будто обагренный кровью тех, кто пытался проникнуть к ртутным сокровищам.

Значительно возросла добыча ртути в средние века - в период повсеместного увлечения алхимией. Интерес, который проявляли к ртути алхимики, объяснялся тем, что, по одной из их теорий, ртуть, сера и соль были возведены в ранг «первородных элементов». Ртути приписывалось «материнское начало»: «...с помощью теплоты лед растворяется в воду, значит, он из воды; металлы растворяются в ртути, значит, ртуть - первичный материал этих металлов».

Итак, алхимикам, вооруженным столь «солидной научной теорией», оставалось лишь найти «философский камень», при помощи которого можно было бы превращать ртуть в золото, и, засучив рукава, приниматься за работу. Но вот беда: поиски «философского камня» затянулись несмотря на то, что в их удачном исходе были заинтересованы такие влиятельные особы, как английский король Генрих VI, император «Священной Римской империи» Рудольф II и другие европейские монархи, создававшие у себя при дворе крупные алхимические лаборатории.

Правда, кое-какие плоды эти исследования все же принесли: придворный алхимик Генриха VI обнаружил, что натертая ртутью медь приобретает серебристый оттенок, и король оперативно внедрил это «открытие» в жизнь: он выпустил под видом серебряных большую партию медных монет, покрытых ртутью, прикарманив на этой операции солидную сумму.

Время от времени в разных странах появлялись лица, якобы овладевшие тайной «философского камня». Иногда это были заблуждавшиеся ученые, а чаще - шарлатаны, знавшие немало способов «получения» искусственного золота.

Один из них заключался в следующем. На глазах присутствующих алхимик помешивал расплавленный свинец или ртуть, находящиеся в тигле, деревянной палочкой, в которую были предварительно спрятаны кусочки золота. Частично это золото растворялось в расплавленном металле. После «эксперимента» в тигле, естественно, можно было обнаружить следы золота, которое свидетельствовало, а точнее лжесвидетельствовало, о чудесном превращении.

Однако слухи об этих «кудесниках» рано или поздно доходили до правителя страны, и тогда им приходилось либо признаваться в обмане, либо организовывать при дворе массовое производство золота, а уж тут деревянная палочка была плохим помощником.

Уличенного во лжи алхимика обычно вешали, как фальшивомонетчиков - на позолоченной виселице, в одежде, усыпанной блестками. Впрочем, были и другие варианты казни. В 1575 году, например, герцог Люксембургский сжег заживо в железной клетке женщину-алхимика Марию Зиглерин за отказ сообщить ему состав «философского камня», который она по вполне понятным причинам не знала, хоть и утверждала на свою беду обратное.

Спустя некоторое время алхимия была предана проклятию католической церковью и официально запрещена в Англии, Франции и других странах. Но подпольные алхимические эксперименты не прекращались; продолжались и. казни. Под горячую руку попал французский химик Жан Барилло, который был казнен только за то, что изучал в своей лаборатории химические свойства элементов. Его опыты показались подозрительными, и судьба ученого была тотчас же решена.

В дошедших до наших дней алхимических рецептах ртуть часто называют меркурием. Это название было дано металлу еще в Древнем Риме за способность капелек ртути быстро «бегать» по гладкой поверхности, чем она, по мнению римлян, напоминала хитрого, ловкого и изворотливого бога Меркурия - покровителя торговли. Кстати, и другие элементы в алхимической литературе были зашифрованы: золото обозначалось символом Солнца, железо - планеты Марса, медь - планеты Венеры и т. д. Таким образом алхимики скрывали свои знания от посторонних, которые не были знакомы с их символикой.

Способность ртути растворять многие металлы, образуя так называемые амальгамы, была замечена еще до нашей эры. В более поздние времена амальгамы использовали для покрытия медных церковных куполов тончайшим слоем золота. Таким способом был позолочен, например, купол Исаакиевского собора - изумительного памятника архитектуры, созданного в 1818 - 1858 годах в Петербурге по проекту Огюста Монферрана.

Более ста килограммов червонного золота было нанесено амальгамацией на медные листы, из которых выполнен гигантский, диаметром около 26 метров, купол этого собора. Поверхность медных листов тщательно очищали от жира, шлифовали и полировали, а затем покрывали амальгамой - раствором золота в ртути. После этого листы нагревали на специальных жаровнях до тех пор, пока ртуть не испарялась, а на листе при этом оставалась тонкая (толщиной несколько микрон) пленка золота. Но легкий синевато-зеленый дымок паров ртути, который, казалось, бесследно исчезал, успевал «по пути» отравить рабочих, занимавшихся позолотой. И хотя по правилам тогдашней «техники безопасности» позолотчики пользовались стеклянными колпаками, эта «спецодежда» не могла спасти от отравления. Люди погибали в страшных муках. По свидетельству современников, золочение купола стоило жизни 60 рабочим.

С амальгамами связаны не только печальные факты, но и забавные истории. Рассказывают, будто бы в начале нашего века один исследователь пытался получить золото из ртути, воздействуя на ее пары мощными электрическими разрядами. Много времени и труда потратил он, и вот, наконец, пришел успех: в ртути появились первые следы золота. Радость экспериментатора не знала границ. Каково же было разочарование, когда выяснилось, что золото попало в ртуть с... золотой оправы его собственных очков. Поправляя время от времени очки руками, на которых были мельчайшие капельки ртути, ученый переносил золото в виде амальгамы в исследуемую ртуть.

Амальгамы и сейчас применяют в ряде случаев для золочения металлических изделий (разумеется, при этом дело обходится без жертв), в производстве зеркал, в зубоврачебном деле, в лабораторной практике.

Из ртутной соли гремучей кислоты (гремучей ртути) изготовляют взрывчатые вещества.

Широко применяют в технике ртуть и в чистом виде. В химической промышленности, например, она участвует в производстве хлора, едкого натра, синтетической уксусной кислоты. Весьма надежны и долговечны ртутные вентили, служащие для выпрямления переменного тока. В автоматической и измерительной аппаратуре используют ртутные выключатели, которые обеспечивают мгновенное замыкание и размыкание электрической цепи.

Ртутно-кварцевые лампы позволяют получить интенсивное ультрафиолетовое излучение. В медицине эти лампы служат для обезвреживания воздуха в операционных залах, для облучения организма человека в лечебных целях.

В 1922 году чешский химик Ярослав Гейровский открыл полярографический метод химического анализа, в котором ртуть играет далеко не последнюю роль. За это открытие ученый был удостоен Нобелевской премии.

Разреженными парами ртути с добавкой аргона наполнены стеклянные трубки люминесцентных ламп. Еще в 1937 году была предпринята попытка использовать ртутные лампы для освещения улицы Горького в Москве. Но вскоре от этих ламп пришлось отказаться, так как излучаемый ими мертвенно-бледный свет придавал лицам людей малопривлекательный землистый оттенок, а губная помада, например, из красной превращалась в зеленую.

В дальнейшем удалось разработать специальные составы - люминофоры, которые, будучи нанесенными на внутреннюю поверхность ламп, позволяют получать свет различной окраски, в частности белый свет, очень близкий к дневному.

Ртуть - «главное действующее лицо» во многих физических приборах - манометрах, барометрах, вакуумных насосах. Но, пожалуй, наиболее распространенные ртутные приборы - это термометры.

В XVII веке, когда были созданы первые приборы для измерения температуры, рабочей жидкостью в них служила вода, но на холоде она замерзала, стекло разлеталось вдребезги и термометры выходили из строя. Тосканский герцог Фердинанд II, по-видимому, достаточно хорошо знакомый с винным спиртом, предложил использовать его вместо воды - термометры стали более надежными, но, поскольку качество спирта не всегда было одинаковым, в показаниях приборов наблюдались заметные расхождения. Первым, кто начал измерять температуру при помощи ртути, был французский физик Амонтон. Спустя несколько лет немецкий физик Фаренгейт создал свой ртутный термометр со шкалой, которая до сих пор употребляется в Англии и США.

В наше время ртутные термометры имеют самое разнообразное назначение. От этого зависит конструкция термометра, в частности толщина капилляра, по которому перемещается ртуть. Самый тонкий капилляр у медицинского градусника - всего 0,04 миллиметра. Чтобы этот тончайший столбик ртути можно было заметить невооруженным глазом, капилляр делают в форме трехгранной увеличительной призмы, а на его заднюю стенку наносят «экран» - полоску белой эмали.

Поскольку ртуть не должна опускаться, пока ее не стряхнешь, нужно в каком-то месте канал сузить, но и без того узкий трехгранник сужать уже нельзя. Поэтому к нему снизу припаивают маленькую цилиндрическую трубку и в ней делают пережим.

Применяемая для термометров ртуть должна отличаться особой чистотой: ведь малейшие примеси могут существенно исказить показания. Вот почему ртуть подвергают специальной обработке, промывают, дистиллируют и только после этого заполняют ею стеклянные капилляры.

Кстати, несмотря на хрупкость стекла, оно пока является незаменимым в этом случае материалом. Использовать вместо него, допустим, прозрачную пластмассу нельзя: она, как решето, пропускает губительный для ртути кислород.

Заполнение капилляра ртутью - очень ответственная операция: в трубку не должен попадать воздух. Раньше, когда этот процесс выполняли вручную, мастерам приходилось по нескольку недель нагревать поочередно то один, то другой конец заполненной ртутью стеклянной трубочки, изгоняя оттуда воздушные пузырьки. Сейчас с этим делом быстро и успешно справляются машины.

Прежде чем попасть к месту своей будущей «работы», термометры проходят еще много испытаний и проверок. Увы, некоторых из них ждет печальный приговор: «Брак». Жизненный путь этого неудачника тут же заканчивается в корзине для отходов. Но зато можно не сомневаться в точности тех термометров, которые выдержали все «экзамены» и получили своего рода «аттестат зрелости» - заводское клеймо. Беспристрастная капелька ртути, заключенная в стеклянный капилляр, будет верно служить науке, промышленности, сельскому хозяйству, медицине.

За свою многовековую историю производство ртути прошло длинный путь. Когда-то ртутную руду обжигали в глиняных горшках, а испаряющаяся при этом ртуть конденсировалась на листьях свежесрубленных деревьев, устанавливаемых около горшочков в кирпичных камерах. Сейчас на заводах действуют автоматические агрегаты для непрерывного получения ртути. Рабочему достаточно нажать кнопку дистанционного управления, и тонны ртутного концентрата заполнят бункер огромной электрической печи. В ней при температуре в сотни градусов ртуть начинает испаряться из концентрата. Пары затем охлаждают, и образовавшаяся ртуть поступает в специальный резервуар.

В дальнейшем металл подвергают окончательной очистке и заливают в стальные баллоны, вмещающие по 35 килограммов. Особо чистую (рафинированную) ртуть высшего качества разливают в фарфоровые стаканы - по 5 килограммов в каждый. В таком виде она поступает на склад готовой продукции.

Здесь «серебряная вода» получает путевку в жизнь.

Sn

Sb

Te

I


Hf

Ta

W

Re


Pb

Bi

Po

At

ПОГУБИВШИЙ РИМ

Бдительные гуси. - Печальная судьба патрициев. - На службе инквизиции. - Секреты браминов. - Крики ужаса на «Мосту вздохов». - Веский аргумент. - Недопустимая «самодеятельность». - Тучи над городом встали. - «Made in Rodos». - Пожар в афинском порту. - Бывают ли чудеса? - Ядовитый «сахар». - В нападении и защите. - «Мини»-иллюминатор. - Находка под слоем земли. - Библиотека царя Ашшурбанипала. - Сколько лет горным породам? - Рудознатцам - зеленую улицу. - Один на 10 миллионов. - Зачем нужна «конспирация»? - «Фамильные» узы. - «Кошку назвали кошкой».


Рим спасли гуси - это известно всем. Бдительные птицы своевременно заметили приближение неприятельских войск и тотчас резкими гортанными звуками сигнализировали об опасности. На этот раз все обошлось благополучно. Но, тем не менее, Римской империи суждено было впоследствии пасть. Что же послужило причиной падения некогда могущественного государства? Что погубило Рим?

«В падении Рима повинно отравление свинцом», - так считают некоторые американские ученые-токсикологи. По их мнению, использование оправленной в свинец посуды и свинцовых косметических красок обусловило быстрое вымирание римской аристократии. Из-за систематического отравления малыми дозами свинца средняя продолжительность жизни римских патрициев не превышала 25 лет Люди низших сословий, согласно этой теории, в меньшей степени подвергались свинцовому отравлению, поскольку они не имели дорогой посуды и не употребляли косметических средств. Но и они пользовались знаменитым водопроводом, «сработанным еще рабами Рима», а трубы его, как известно, были сделаны из свинца.

Люди вымирали, империя чахла. Разумеется, виноват в этом был не только свинец. Существовали и более серьезные причины - политические, социальные, экономические И все же доля истины в рассуждениях американских ученых, безусловно, есть: обнаруживаемые при раскопках останки древних римлян содержат большие количества свинца

Все растворимые соединения этого элемента ядовиты. Установлено, что вода, которая питала Древний Рим, была богата углекислым газом. Реагируя со свинцом, он образует хорошо растворимый в воде кислый углекислый свинец. Поступающий даже в малых порциях в организм свинец задерживается в нем и постепенно замещает кальций, который входит в состав костей. Это приводит к хроническим заболеваниям.

На «совести» свинца лежит не только погубленный Рим, но и другие темные дела. Во времена разгула инквизиции иезуиты использовали расплавленный свинец как орудие пыток и казни. В Индии еще в начале прошлого века, если человек низшей касты сознательно или нечаянно подслушивал чтение священных книг браминов, ему вливали в уши расплав свинца (чтобы поддержать свою власть над народом, жрецы Вавилона, Египта, Индии издавна держали свои знания в глубокой тайне).

В Венеции сохранилась средневековая тюрьма для государственных преступников, соединенная «Мостом вздохов» с замечательным памятником архитектуры - Дворцом дожей. На чердаке тюрьмы имелись специальные камеры под свинцовой крышей - для «особо провинившихся». Летом узники здесьизнывали от жары, зимой - стыли от холода. А на «Мосту вздохов» слышны были крики ужаса...

С тех пор как изобрели огнестрельное оружие и из свинца начали отливать смертоносные пули для ружей и пистолетов, он стал одним из самых «веских аргументов» в споре враждующих сторон. Свинец не раз решал исход и грандиозных военных баталий, и мелких гангстерских потасовок.

Может сложиться впечатление, что, кроме вреда, от свинца ничего не дождешься, и поэтому ближайшая и главная задача человечества - полностью избавиться от этого злого металла, принесшего уже столько бед и горя. Но люди почему-то не только не стремятся к такому избавлению, но, напротив, постоянно расширяют производство свинца. Из всех цветных металлов, только алюминий, медь и цинк производятся в большем количестве, чем свинец. Какой же полезной деятельностью занимается этот металл?

История знает немало примеров, когда народы вели справедливые войны за свою свободу и независимость - ив этой борьбе им помогал свинец. Чтобы быть уверенным в надежности своих границ, необходимо иметь не только «порох в пороховницах», но и все тот же свинец. Вот почему военное значение этого металла весьма велико.

Когда в начале нашего века бурное развитие техники привело к созданию автомобилей, подводных лодок, самолетов, возникновению химической и электротехнической промышленности, в производстве свинца произошел особенно резкий скачок.

Примерно треть всей мировой добычи этого металла расходуется сейчас на изготовление аккумуляторов, решетки которых делают, например, из сплава свинца и сурьмы, а заполнителем служит смесь свинца и глёта (окиси свинца).

Крупный потребитель этого металла - топливная промышленность. В бензиновых двигателях горючую смесь, перед тем как поджечь, сжимают, и чем сильнее это сжатие, тем экономичнее работает двигатель. Но при значительной степени сжатия горючая смесь взрывается, не дожидаясь, когда ее подожгут. Естественно, такая «самодеятельность» недопустима. На помощь пришел тетраэтилсвинец. Небольшие добавки его к бензину (меньше 1 грамма на литр) предотвращают взрывы, заставляя топливо сгорать равномерно, а главное - в тот самый момент, когда это нужно.

Поскольку тетраэтилсвинец очень ядовит, этилированный бензин окрашивают в розовый цвет, чтобы отличить от обычного. К сожалению, значительные количества яда выбрасываются автомобильными двигателями с выхлопными газами. Любопытный подсчет произвели ученые Калифорнийского технологического института (США). Выяснилось, что над головами жителей больших городов носятся целые тучи свинца (как видите, литературный эпитет «свинцовые тучи» может иметь и буквальный смысл): за год только над океанами и морями северного полушария выпадает около 50 тысяч тонн этого металла, образующегося главным образом из добавок к бензину (вот вам и 1 грамм на литр!). Свинец «автомобильного происхождения» был обнаружен даже в снегах Арктики. Видимо, нужно срочно подыскивать замену тетраэтилсвинцу, но пока без него не обойтись.

В электротехнической промышленности свинец служит надежной и достаточно эластичной оболочкой кабелей. Значительные количества его расходуются для изготовления припоев.

На химических заводах и предприятиях цветной металлургии распространена освинцовка внутренней поверхности камер и башен для производства серной кислоты, труб, травильных и электролитных ванн.

Подшипниковые сплавы свинца с другими металлами можно встретить во многих машинах и механизмах. Вместе с сурьмой и оловом он входит в состав типографского сплава - гарта, из которого изготовляют шрифты для книг, газет и журналов.

В стекольной и керамической промышленности этот металл необходим для производства хрусталя, специальных лазурей. Окислы и соли свинца применяют в лакокрасочной промышленности. Краски, содержащие этот элемент, были известны еще в старину. Свинцовые белила, например, умели изготовлять еще три тысячи лет назад. Крупнейшим поставщиком белил считался в те времена остров Родос. Способ, по которому здесь изготовляли краску, был далеко не совершенным, но достаточно надежным. В бочку наливали раствор уксуса, сверху укладывали ветки кустарника, а на них - куски свинца, после чего бочки плотно закупоривали. Когда спустя некоторое время их открывали, свинец оказывался покрытым белым налетом. Это и были белила. Их соскабливали с металла, упаковывали в тару и вывозили в различные страны.

Однажды в Афинском порту Пирее, где стоял корабль с грузом свинцовых белил, вспыхнул пожар. Поблизости в этот момент находился художник Никий. Зная, что на горящем корабле имеются краски, он поднялся на него, в надежде спасти хоть один бочонок: краски тогда стоили дорого, да и достать их было порой нелегко. К удивлению Никия, в обуглившихся бочонках он увидел не белила, а какую-то густую массу яркокрасного цвета. Схватив один из бочонков, художник покинул корабль и поспешил в свою мастерскую. Содержимое бочонка оказалось отличной краской. Впоследствии ее назвали суриком и стали получать, пережигая свинцовые белила.

Со временем картины и иконы, написанные свинцовыми красками, темнеют. Но стоит протереть изображение слабым раствором перекиси водорода или уксуса, как краски вновь становятся светлыми, яркими. Зная об этом, церковники дурачили верующих. На глазах изумленных прихожан происходило чудо: иконы «оживали».

В медицине соединения свинца используют как вяжущие, болеутоляющие и противовоспалительные средства. Уксуснокислый свинец, например, известен как «свинцовая примочка». За сладковатый вкус ее иногда называют свинцовым сахаром. Но ни в коем случае нельзя забывать, что этот «сахар» может вызвать сильное отравление организма.

Не случайно в цехах и лабораториях, где человек имеет дело со свинцом или его соединениями, принимают специальные меры предосторожности. Врачи-гигиенисты и инженеры по охране труда постоянно следят за тем, чтобы содержание свинца в воздухе не превышало допустимой нормы - 0,00001 миллиграмма на литр. Если в недалеком прошлом свинцовые отравления были профессиональным заболеванием рабочих свинцовоплавильных заводов и типографий, то в наше время, благодаря совершенствованию технологии производства, мероприятиям по вентиляции и обеспыливанию, об этих болезнях практически забыли.

Любопытно, что человек не только защищается от свинца, но и защищается... свинцом.

Металлический свинец оказался одним из самых «непрозрачных» материалов для всех видов радиоактивных и рентгеновских лучей. Если вы возьмете в руки фартук врача-рентгенолога или его перчатки, то вас поразит их тяжесть: в резину, из которой они изготовлены, введен свинец - он задерживает рентгеновские лучи, защищая тем самым организм от их губительного действия. В кобальтовых пушках, используемых для лечения злокачественных опухолей, крупинка радиоактивного кобальта надежно упрятана в свинцовую оболочку-грушу.

Свинцовые экраны применяют в атомной энергетике, в ядерной технике. От радиоактивного излучения защищает и стекло, в состав которого входят окислы свинца. Такое стекло позволяет наблюдать за обработкой радиоактивных материалов с помощью «механических рук» - манипулятора. В атомном центре в Бухаресте имеется иллюминатор из свинцового стекла толщиной 1 метр. Весит он более полутора тонн.

В земной коре содержится сравнительно немного свинца - в тысячи раз меньше, чем алюминия или железа. Но несмотря на это, он стал известен человеку еще в глубокой древности - примерно за 7000 - 5000 лет до н. э. В отличие от многих других металлов, свинец имеет низкую температуру плавления (327°С) и находится в природе в виде довольно непрочных химических соединений. Это обусловливало возможность даже случайного его получения.

Известен, например, случай, когда богатое свинцовое месторождение было обнаружено в Америке в результате... лесного пожара: на месте сгоревшего леса под слоем золы были найдены крупные слитки свинца. Пожар «выплавил» его из руд, находившихся под корнями деревьев. Вероятно, таким путем первый свинец и попал в руки доисторических обитателей нашей планеты. Самым древним дошедшим до нас образцом свинца считают египетскую фигуру, хранящуюся в Британском музее. Ее относят к 3800 году до н. э. В Испании сохранились древнейшие отвалы свинцовых шлаков: здесь еще в третьем тысячелетии до н. э. финикийцы разрабатывали свинцово-серебряное месторождение Рио-Тинто.

В библиотеке ассирийского царя Ашшурбанипала (VII век до н. э.) найдены копии вавилонских рукописей, относящихся примерно к 2000 году до н. э. В одной из них содержится гимн богу огня Гибилю: «О Гибиль, ты расплавляешь медь и свинец, ты очищаешь золото и серебро». При раскопках города Ашшура была обнаружена свинцовая глыба весом 400 килограммов. Археологи полагают, что она относится к 1300 году до н. э.

Кстати, именно со свинцом связан и один из способов определения возраста горных пород и археологических находок. Большинство пород и минералов содержит в незначительных количествах радиоактивные элементы. В природе на протяжении тысячелетий постоянно происходит распад одних элементов и возникновение других. В результате длительного превращения, претерпеваемого некоторыми металлами, образуется радий, который, в свою очередь, постепенно распадается, превращаясь в итоге в свинец. Зная, сколько в данной породе содержится радия и сколько из него ежегодно образуется свинца, можно подсчитать ее возраст. Так, например, было установлено, что каменноугольные отложения Донбасса образовались около 300 миллионов лет назад.

На территории нашей страны следы древних свинцовых разработок находят на Алтае, в Забайкалье, на Дальнем Востоке. На их месте сейчас нередко заново открывают рудные залежи этого металла.

К XIII веку относятся сведения об использовании свинца для церковной кровли и для печатей, подвешиваемых к грамотам.

Первые попытки промышленного получения свинца были сделаны в конце XVII века Строгановыми, которые отыскали его руды на берегу Тобола. Известно, что в 1695 году образцы найденных ими в Сибири руд были посланы в Германию для опробования.

Мощный подъем в развитии горнорудного дела и металлургии произошел в эпоху Петра I, который всячески поощрял деятельность рудознатцев и горнопроходцев. В 1704 году в Нерчинском крае (Забайкалье) удалось обнаружить значительные запасы свинцово-серебряных руд, а в 1708 году в этом районе уже давал продукцию первый казенный завод. В XVIII веке было открыто несколько месторождений свинца, серебра, цинка на Алтае - Змеиногорское, Зыряновское и другие, что послужило толчком к созданию в этом районе ряда новых заводов. Так, в 1732 году выдал первый металл свинцовоплавильный завод в Барнауле. Вскоре Алтай стал играть заметную роль в мировой горной промышленности как по масштабам производства, так и по уровню техники. Здесь трудились многие крупные специалисты того времени. Для работы на алтайских рудниках Россия пригласила мастеров из саксонского города Фрейберга, который уже тогда славился своей Горной академией. Именем немецкого мастера Филиппа Риддера было названо открытое им в 1786 году месторождение свинцовых руд (это же название получил и город, выросший на этом руднике; в 1941 году он был переименован в Лениногорск). К концу XVIII века алтайские заводы выплавили более 63 тысяч тонн свинца.

В середине XIX века одним из центров серебро-свинцового производства стал Кавказ, где начались разработки Садонского месторождения, известного еще во времена царицы Тамары. Невдалеке от Садонского рудника был сооружен Алагирский серебро-свинцовый завод, который сыграл заметную роль во время Крымской кампании.

В 1898 году началось строительство свинцово-цинкового завода во Владикавказе (ныне город Орджоникидзе), которое было завершено в 1909 году. К этому же периоду относится разработка богатых свинцово-цинковых руд в Тетюхе (Дальний Восток).

Перед первой мировой войной большинство предприятий цветной металлургии было сдано в концессию иностранным капиталистам. Тетюхинское месторождение оказалось в руках немцев, алтайские заводы и рудники поступили в распоряжение англичан, на Кавказе хозяевами стали бельгийцы. Хищническая эксплуатация недр привела производство свинца к полному упадку. В 1913 году заводы России лишь на 1,5% удовлетворяли нужды страны в этом металле.

В годы Советской власти была создана мощная свинцовая промышленность, которая не только полностью обеспечила потребности народного хозяйства в свинце, но и позволила экспортировать его в другие страны. Отечественным и зарубежным металлургам хорошо известна сегодня продукция с маркой «УКСЦК» (Усть-Каменогорский свинцово-цинковый комбинат им. В. И. Ленина). Свинец этого предприятия зарегистрирован на Лондонской бирже цветных металлов как коммерческий эталон качества (такая же честь оказана и кадмию). Отличный металл производит и Чимкентский свинцовый завод. На этом предприятии был внедрен разработайный казахскими учеными метод так называемого амальгамного рафинирования, который позволил впервые в мировой практике получить сверхчистый свинец: на долю примесей в нем приходится лишь 0,00001%. Это значит, что в тонне такого свинца едва удается «наскрести» десятую долю грамма всех посторонних элементов, вместе взятых! Металлу столь высокого качества всегда найдется работа в полупроводниковой промышленности и лазерной технике.

На зтом можно было бы и закончить рассказ о свинце, но мы еще ничего не сказали о названии этого элемента. Слово «свинец» происходит, видимо, от слова «свинка» - так раньше называли слитки этого металла (да и сейчас еще их именуют чушками). Но прежде чем стать свинцом, металл успел пожить под другими именами.

Вы помните чудесную сказку С. Я. Маршака о том, как кошку назвали сначала солнцем, потом тучей, ветром, мышкой, а в конце концов нарекли кошкой? Нечто подобное произошло и со свинцом.

Загляните в толковый словарь Даля и вы узнаете, что в поговорке «слово - олово» имеется в виду не олово, а свинец - металл более тяжелый, более весомый. А сама поговорка и употребляется, когда речь идет о слове веском, верном, надежном. Но зачем же такая «конспирация»? Проще было бы сказать прямо: «слово - свинец». Оказывается, в старину на Руси свинец называли оловом. Настоящее же, если так можно выразиться, олово появилось позднее, причем первое время его ошибочно принимали за свинец (свойства этих металлов, действительно, в какой-то степени сходны). Когда, наконец, их научились различать, то старое название закрепилось за новым металлом, а его предшественника назвали свинцом.

Однако эта путаница оставила след в языке. По-украински карандаш называется «оливец», или «оловец», хотя карандаши никогда не делали из олова, в то время как свинцовыми палочками пользовались в старину для письма.

Эти металлы путали, например, и древние римляне. Свинец они называли «плюмбум-нигрум» (свинец темный), а олово - «плюмбум-кандиум» (свинец кандийский). Олово в Древний Рим поступало с острова Кипр, который у римлян назывался Кандий.

«Фамильные» узы связывают свинец еще с одним металлом - молибденом. В переводе с греческого «молибден» означает «свинец». Оказывается, древние греки путали минералы этих металлов - галенит и молибденит, называя и тот и другой «молибденой». Когда же спустя много веков из молибдена был получен новый элемент, он отобрал у свинца его древнегреческое название.

Так свинец стал свинцом. И теперь он уже может быть спокоен за свое имя: «кошку назвали кошкой».

Ce

Pr

Nd

Pm


 


Th

Pa

U

Np

ТОПЛИВО XX ВЕКА

В честь седьмой планеты. - Мозаика древних римлян. - Карты спутаны. - Гениальное предвидение. - Беккерель ждет солнца. - Открытия в заброшенном сарае. - В энциклопедии ошибка? - Сенсационные сообщения. - Идея «мальчуганов». - Откуда -взялся лантан? - Случай в парикмахерской. - Где раздобыть нейтроны? - Полезная «жадность». - «Спичка» есть! - На станции метро «Динамо». - Капля в море. - В старом Чикаго. - «Идемте-ка завтракать!». - Нервный шофер. - Ферми прячет улыбку. - День, ставший черным. - Первый шаг. - Атомоход рушит льды. - «Морской» уран. - «Посылка» на Солнце. - Сказочные перспективы.


Трудно сказать, какое имя дал бы немецкий ученый Мартин Клапрот открытому в 1789 году элементу, если бы за несколько лет до этого не произошло событие, взволновавшее все круги общества: в 1781 году английский астроном Вильям Гершель, наблюдая с помощью самодельного телескопа звездное небо, обнаружил светящееся облачко, которое он поначалу принял за комету, но в дальнейшем убедился, что видит новую, неизвестную дотоле седьмую планету солнечной системы. В честь древнегреческого бога неба Гершель назвал ее Ураном. Находившийся под впечатлением этого события, Клапрот дал новорожденному элементу имя новой планеты

Спустя примерно полвека, в 1841 году, французский химик Эжен Пелиго сумел впервые получить металлический уран. Промышленный мир остался равнодушным к тяжелому, сравнительно мягкому металлу, каким оказался уран. Его механические и химические свойства не привлекли ни металлургов, ни машиностроителей. Лишь стеклодувы Богемии да саксонские мастера фарфоровых и фаянсовых дел охотно применяли окись этого металла, чтобы придать бокалам красивый желто-зеленый цвет или украсить блюда затейливым бархатно-черным узором.

О «художественных способностях» урановых соединений знали еще древние римляне. При раскопках, проведенных близ Неаполя, удалось найти стеклянную мозаичную фреску удивительной красоты. Археологи были поражены: за два тысячелетия стекла почти не потускнели. Когда образцы стекол подвергли химическому анализу, оказалось, что в них присутствует окись урана, которой мозаика и была обязана своим долголетием. Но, если окислы и соли урана занимались «общественно полезным трудом», то сам металл в чистом виде почти никого не интересовал.

Даже ученые, и те были лишь весьма поверхностно знакомы с этим элементом. Сведения о нем были скудны, а порой совершенно неправильны. Так, считалось, что его атомный вес равен приблизительно 120. Когда Д. И. Менделеев создавал свою Периодическую систему, эта величина путала ему все карты: уран по своим свойствам никак не хотел вписываться в ту клетку таблицы, которая была «забронирована» за элементом с этим атомным весом. И тогда ученый, вопреки мнению многих своих коллег, решил принять новое значение атомного веса урана - 240 и перенес элемент в конец таблицы. Жизнь подтвердила правоту великого химика: атомный вес урана 238,03.

Но гений Д. И. Менделеева проявился не только в этом. Еще в 1872 году когда большинство ученых считало уран на фоне многих ценных элементов своего рода «балластом», создатель Периодической системы сумел предвидеть его поистине блестящее будущее: «Между всеми известными химическими элементами уран выделяется тем, что обладает наивысшим атомным весом... Наивысшая, из известных, концентрация массы весомого вещества, ... существующая в уране, ... должна влечь за собою выдающиеся особенности... Убежденный в том, что исследование урана, начиная с его природных источников, поведет еще ко многим новым открытиям, я смело рекомендую тем, кто ищет предметов для новых исследований, особо тщательно заниматься урановыми соединениями».

Предсказание великого ученого сбылось менее чем через четверть века: в 1896 году французский физик Анри Беккерель, проводя эксперименты с солями урана, совершил открытие, которое по праву относится к величайшим научным открытиям, когда-либо сделанным человеком. Вот как это произошло. Беккерель давно интересовался явлением фосфоресценции (т. е. свечения), присущей некоторым веществам. Однажды ученый решил воспользоваться для своих опытов одной из солей урана, которую химики называют двойным сульфатом уранила и калия. На обернутую черной бумагой фотопластинку он поместил вырезанную из металла узорчатую фигуру, покрытую слоем урановой соли, и выставил ее на яркий солнечный свет, чтобы фосфоресценция была как можно более интенсивной. Через четыре часа Беккерель проявил пластинку и увидел на ней отчетливый силуэт металлической фигуры. Еще и еще раз повторил он свои опыты - результат был тот же. И вот 24 февраля 1896 года на заседании французской Академии наук ученый доложил, что у такого фосфоресцирующего вещества, как двойной сульфат уранила и калия, выставленного на свет, наблюдается невидимое излучение, которое проходит через черную непрозрачную бумагу и восстанавливает соли серебра на фотопластинке.

Спустя два дня Беккерель решил продолжить эксперименты, но как на грех погода была пасмурной, а без солнца какая же фосфоресценция? Досадуя на непогоду, ученый спрятал уже приготовленные, но так и не подвергшиеся освещению диапозитивы вместе с образцами солей урана в ящик своего стола, где они пролежали несколько дней. Наконец, в ночь на 1 марта ветер очистил парижское небо от туч и солнечные лучи с утра засверкали над городом. Беккерель, с нетерпением ожидавший этого, поспешил в свою лабораторию и извлек из ящика стола диапозитивы, чтобы выставить их на солнце. Но, будучи очень педантичным экспериментатором, он в последний момент все же решил проявить диапозитивы, хотя логика, казалось бы, подсказывала, что за прошедшие дни с ним ничего не могло произойти: ведь они лежали в темном ящике, а без света не фосфоресцирует ни одно вещество. В этот миг ученый не подозревал, что через несколько часов обычным фотографическим пластинкам ценой в несколько франков, суждено стать бесценным сокровищем, а день 1 марта 1896 года навсегда войдет в историю мировой науки.

То. что Беккерель увидел на проявленных пластинках, буквально поразило его: черные силуэты образцов резко и четко обозначились на светочувствительном слое. Значит, фосфоресценция здесь ни при чем. Но тогда, что же это за лучи испускает соль урана? Ученый снова и снова проделывает аналогичные опыты с другими соединениями урана, в том числе и с теми, которые не обладали способностью фосфоресцировать или годами лежали в темном месте, и каждый раз на пластинках появлялось изображение.

У Беккереля возникает пока еще не вполне ясная мысль, что уран представляет собой «первый пример металла, обнаруживающего свойство, подобное невидимой фосфоресценции».

В это же время французскому химику Анри Муассану удалось разработать способ получения чистого металлического урана. Беккерель попросил у Муассана немного уранового порошка и установил, что излучение чистого урана значительно интенсивнее, чем его соединений, причем это свойство урана оставалось неизменным при самых различных условиях опытов, в частности при сильном нагревании и при охлаждении до низких температур.

С публикацией новых данных Беккерель не спешил: он ждал, когда Муассан сообщит о своих весьма интересных исследованиях. К этому обязывала научная этика. И вот 23 ноября 1896 года на заседании Академии наук Муассан сделал доклад о работах по получению чистого урана, а Беккерель рассказал о новом свойстве, присущем этому элементу, которое заключалось в самопроизвольном делении ядер его атомов. Это свойство было названо радиоактивностью.

Открытие Беккереля ознаменовало собой начало новой эры в физике - эры превращения элементов. Отныне атом уже не мог считаться единым и неделимым - перед наукой открывался путь в глубины этого «кирпичика» материального мира.

Естественно, что теперь уран приковал к себе внимание ученых. Вместе с тем их интересовал и такой вопрос: только ли урану присуща радиоактивность? Быть может, в природе существуют и другие элементы, обладающие этим свойством?

Ответ на этот вопрос смогли дать выдающиеся физики супруги Пьер Кюри и Мария Складовская-Кюри. С помощью прибора, сконструированного мужем, Мария Кюри исследовала огромное количество металлов, минералов, солей. Работа велась в неимоверно тяжелых условиях. Лабораторией служил заброшенный деревянный сарай, который супруги подыскали в одном из парижских дворов. «Это был барак из досок, с асфальтовым полом и стеклянной крышей, плохо защищавшей от дождя, без всяких приспособлений, - вспоминала впоследствии М. Кюри. - В нем были только старые деревянные столы, чугунная печь, не дававшая достаточно тепла, и классная доска, которой так любил пользоваться Пьер. Там не было вытяжных шкафов для опытов с вредными газами, поэтому приходилось делать эти операции на дворе, когда позволяла погода, или же в помещении при открытых окнах». В дневнике П. Кюри есть запись о том, что порой работы проводились при температуре всего шесть градусов выше нуля.

Много проблем возникало и с получением нужных материалов. Урановая руда, например, была очень дорогой, и купить на свои скромные средства достаточное количество ее супруги Кюри не могли. Они решили обратиться к австрийскому правительству с просьбой продать им по невысокой цене отходы этой руды, из которой в Австрии извлекали уран, используемый в виде солей для окрашивания стекла и фарфора. Ученых поддержала венская Академия наук, и несколько тонн отходов было доставлено в их парижскую лабораторию.

Мария Кюри работала с необыкновенным упорством. Изучение разнообразных материалов подтверждало правоту Беккереля, считавшего, что радиоактивность чистого урана больше любых его соединений. Об этом говорили результаты сотен опытов. Но Мария Кюри подвергала исследованиям все новые и новые вещества. И вдруг... Неожиданность! Два урановых минерала - хальколит и смоляная руда Богемии - гораздо активнее действовали на прибор, чем уран. Вывод напрашивался сам собой: в них содержится какой-то неизвестный элемент, характеризующийся еще более высокой способностью к радиоактивному распаду. В честь Польши - родины М. Кюри - супруги назвали его полонием.

Снова за работу, снова титанический труд - и еще победа: открыт элемент, в сотни раз превосходящий по радиоактивности уран. Этот элемент ученые назвали радием, что по-латыни означает «луч».

Открытие радия в какой-то мере отвлекло научную общественность от урана. В течение примерно сорока лет он не очень волновал умы ученых, да и инженерная мысль редко баловала его своим вниманием. В одном из томов технической энциклопедии, изданном в 1934 году, утверждалось: «Элементарный уран практического применения не имеет». Солидное издание не грешило против истины, но спустя всего несколько лет жизнь внесла существенные коррективы в представления о возможностях урана.

В начале 1939 года появились два научных сообщения. Первое, направленное во французскую Академию наук Фредериком Жолио-Кюри, было озаглавлено «Экспериментальное доказательство взрывного расщепления ядер урана и тория под действием нейтронов». Второе сообщение - его авторами были немецкие физики Отто Фриш и Лиза Мейтнер - опубликовал английский журнал «Природа»: оно называлось: «Распад урана под действием нейтронов: новый вид ядерной реакции». И там, и там речь шла о новом, доселе неизвестном явлении, происходящем с ядром самого тяжелого элемента - урана.

Еще за несколько лет до этого ураном всерьез заинтересовались «мальчуганы» - именно так дружелюбно называли группу молодых талантливых физиков, работавших под руководством Энрико Ферми в Римском университете. Увлечением этих ученых была нейтронная физика, таившая в себе много нового, неизведанного.

Было обнаружено, что при облучении нейтронами, как правило, ядра одного элемента превращаются в ядра другого, занимающего следующую клетку в. Периодической системе. А если облучить нейтронами последний, 92-й элемент - уран? Тогда должен образоваться элемент, стоящий уже на 93-м месте - элемент; который не смогла создать даже природа!

Идея понравилась «мальчуганам». Еще бы, разве не заманчиво узнать, что собой представляет искусственный элемент, как он выглядит, как ведет себя? Итак - уран облучен. Но что произошло? В уране появился не один радиоактивный элемент, как ожидалось, а по меньшей мере десяток. Налицо была какая-то загадка в поведении урана. Энрико Ферми направляет сообщение об этом в один из научных журналов. Возможно, считает он, образовался 93-й элемент, но точных доказательств этого нет. Но, с другой стороны, есть доказательства, что в облученном уране присутствуют какие-то другие элементы. Но какие?

Попытку дать ответ на этот вопрос предприняла дочь Марии Кюри - Ирен Жолио-Кюри. Она повторила опыты Ферми и тщательно исследовала химический состав урана после облучения его нейтронами. Результат был более чем неожиданным: в уране появился элемент лантан, располагающийся примерно в середине таблицы Менделеева, т. е. очень далеко от урана.

Когда те же эксперименты проделали немецкие ученые Отто Ган и Фридрих Штрассман, они нашли в уране не только лантан, но и барий. Загадка за загадкой!

Ган и Штрассман сообщили о проведенных опытах своему другу известному физику Лизе Мейтнер. Теперь уже урановую проблему пытаются решить сразу несколько крупнейших ученых. И вот, сначала Фредерик Жолио-Кюри, а спустя некоторое время Лиза Мейтнер приходят к одному и тому же выводу: при попадании нейтрона ядро урана как бы разваливается на части. Этим и объясняется неожиданное появление лантана и бария - элементов с атомным весом, примерно вдвое меньшим, чем у урана.

Американского физика Луиса Альвареса, впоследствии лауреата Нобелевской премии, это известие застало в одно январское утро 1939 года в кресле парикмахера. Он спокойно просматривал газету, как вдруг ему бросился в глаза скромный заголовок: «Атом урана разделен на две половины».

Через мгновение к изумлению парикмахера и посетителей, ожидавших очереди, странный клиент выбежал из парикмахерской, наполовину подстриженный, с салфеткой, туго завязанной вокруг шеи и развевающейся на ветру. Не обращая внимания на удивленных прохожих, физик мчался в лабораторию Калифорнийского университета, где он работал, чтобы сообщить о потрясающей новости своим коллегам. Те поначалу были ошарашены весьма оригинальным видом размахивающего газетой Альвареса, но, когда услышали о сенсационном открытии, тотчас же забыли о его необычной прическе.

Да, это была подлинная сенсация в науке. Но Жолио-Кюри установил и другой важнейший факт: распад уранового ядра носит характер взрыва, при котором образующиеся осколки разлетаются в стороны с огромной скоростью. Пока удавалось расколоть лишь отдельные ядра, энергия осколков только нагревала кусок урана. Если же число делений будет велико, то при этом выделится огромное количество энергии.

Но где раздобыть такое количество нейтронов, чтобы одновременно бомбардировать ими большое число ядер урана? Ведь известные ученым источники нейтронов давали их во много миллиардов раз меньше, чем требовалось. На помощь пришла сама природа. Жолио-Кюри обнаружил, что при делении ядра урана из него вылетает несколько нейтронов. Попав в ядра соседних атомов, они должны привести к новому распаду - начнется так называемая цепная реакция. А поскольку эти процессы длятся миллионные доли секунды, сразу выделится колоссальная энергия - неизбежен взрыв. Казалось бы, все ясно. Но ведь куски урана уже не раз облучали нейтронами, а они при этом не взрывались, т. е. цепная реакция не возникала. Видимо, нужны еще какие-то условия. Какие же? На этот вопрос Фредерик Жолио-Кюри ответить пока не мог.

И все же ответ был найден. Нашли его в том же 1939 году молодые советские ученые Я. Б. Зельдович и Ю. Б. Харитон. В своих работах они установили, что есть два пути развития цепной ядерной реакции. Первый - нужно увеличить размеры куска урана, так как при облучении маленького куска многие выделившиеся вновь нейтроны могут вылететь из него, не встретив на своем пути ни одного ядра. С ростом массы урана вероятность попадания нейтрона в цель, естественно, возрастает.

Есть и другой путь: обогащение урана изотопом 235. Дело в том, что природный уран имеет два основных изотопа, атомный вес которых равен

238 и 235. В ядре первого из них, на долю которого приходится в 140 раз больше атомов, имеется на три нейтрона больше. «Бедный» нейтронами уран-235 жадно их поглощает - гораздо сильней, чем его «зажиточный» брат, который при определенных условиях, поглотив нейтрон, даже не делится на части, а превращается в другой элемент. Это свойство изотопа ученые в дальнейшем использовали для получения искусственных трансурановых элементов. Для цепной же реакции равнодушие урана-238 к нейтронам оказывается губительным: процесс чахнет, не успев набрать силу. Зато чем больше в уране «жадных» до нейтронов атомов изотопа 235, тем энергичнее пойдет реакция.

Но, чтобы начался процесс, нужен еще и первый нейтрон - та «спичка», которая должна вызвать атомный «пожар». Конечно, для этой цели можно воспользоваться обычными нейтронными источниками, которые ученые и ранее применяли в своих исследованиях, - не очень удобно, но можно. А нет ли более подходящей «спички»?

Есть. Ее нашли другие советские ученые К. А. Петржак и Г. Н. Флеров. Исследуя в 1939 - 1940 годах поведение урана, они пришли к выводу, что ядра этого элемента способны распадаться самопроизвольно. Это подтвердили результаты опытов, проведенных ими в одной из ленинградских лабораторий. Но, может быть, уран распадался не сам, а, например, под действием космических лучей: ведь Земля непрерывно находится под их обстрелом. Значит, опыты нужно повторить глубоко под землей, куда не проникают эти космические гости. Посоветовавшись с крупнейшим советским ученым-атомником И. В. Курчатовым, молодые исследователи решили провести эксперименты на какой-нибудь станции Московского метрополитена. В Наркомате путей сообщения это не встретило препятствий, и вскоре в кабинет начальника станции метро «Динамо», находившейся на глубине 50 метров, на плечах научных работников была доставлена аппаратура, которая весила около трех тонн.

Как всегда, мимо проходили голубые поезда, тысячи пассажиров спускались и поднимались по эскалатору, и никто из них не предполагал, что где-то совсем рядом ведутся опыты, значение которых трудно переоценить. И вот, наконец, получены результаты, аналогичные тем, которые наблюдались в Ленинграде. Сомнения не было: ядрам урана присущ самопроизвольный распад. Чтобы заметить его, нужно было проявить незаурядное экспериментаторское мастерство: за 1 час из каждых

60 000 000 000 000 атомов урана распадается лишь один. Поистине - капля в море!

К. А. Петржак и Г. Н. Флеров вписали заключительную страницу в ту часть биографии урана, которая предшествовав ал а проведению первой в мире цепной реакции. Ее осуществил 2 декабря 1942 года Энрико Ферми.

В конце 30-х годов Ферми, как и многие другие крупные ученые, спасаясь от гитлеровской чумы, вынужден был эмигрировать в Америку. Здесь он намеревался продолжить свои важнейшие эксперименты. Но для этого требовалось немало денег. Нужно было убедить американское правительство в том, что опыты Ферми позволят получить мощное атомное оружие, которое можно будет использовать для борьбы с фашизмом. Эту миссию взял на себя ученый с мировым именем Альберт Эйнштейн. Он пишет письмо президенту США Франклину Рузвельту, которое начинается словами: «Сэр! Последняя работа Э. Ферми и Л. Сцилларда, с которой я ознакомился в рукописи, позволяет надеяться, что элемент уран в ближайшем будущем может быть превращен в новый важный источник энергии...». В письме ученый призывал правительство начать финансирование работ по исследованию урана. Учитывая огромный авторитет Эйнштейна и серьезность международной обстановки, Рузвельт дал свое согласие.

В конце 1941 года жители Чикаго могли заметить царившее на территории одного из стадионов необычное оживление, которое не имело к спорту ни малейшего отношения. К воротам его то и дело подъезжали машины с грузом. Многочисленная охрана не разрешала посторонним даже приближаться к ограде стадиона. Здесь, на теннисных кортах, расположенных под западной трибуной, Энрико Ферми готовил свой опаснейший эксперимент - осухцествление контролируемой цепной реакции деления ядер урана. Работы по сооружению первого в мире ядерного реактора велись днем и ночью в течение года.

Наступило утро 2 декабря 1942 года. Всю ночь ученые не смыкали глаз, снова и снова проверяя расчеты. Шутка ли сказать: стадион находится в самом центре многомиллионного города, и хотя расчеты убеждали в том, что реакция в атомном котле будет замедленной, т. е. не будет носить взрывного характера, рисковать жизнью сотен тысяч людей никто не имел права. День уже давно начался, пора было завтракать, но об этом все забыли - не терпелось как можно скорее приступить к штурму атома. Однако Ферми не торопится: надо дать уставшим людям отдохнуть, нужна разрядка, чтобы затем снова все тщательно взвесить и обдумать. Осторожность и еще раз осторожность. И вот, когда все ждали команду начать эксперимент, Ферми произнес свою знаменитую фразу, вошедшую в историю покорения атома, - всего два слова: «Идемте-ка завтракать!».

Завтрак позади, все вновь на своих местах - опыт начинается. Взгляды ученых прикованы к приборам. Томительны минуты ожидания. И, наконец, счетчики нейтронов защелкали, как пулеметы. Они словно захлебывались от огромного количества нейтронов, не успевая их считать! Цепная реакция началась! Это произошло в 15 часов 25 минут по чикагскому времени. Атомному огню позволили гореть 28 минут, а затем по команде Ферми цепная реакция была прекращена.

Один из участников эксперимента подошел к телефону и заранее условленной шифрованной фразой сообщил начальству: «Итальянский мореплаватель добрался до Нового Света!» Это означало, что выдающийся итальянский ученый Энрико Ферми освободил энергию атомного ядра и доказал, что человек может контролировать и использовать ее по своей воле.

Но воля воле рознь. В те годы, когда происходили описываемые события, цепная реакция рассматривалась прежде всего как этап на пути к созданию атомной бомбы. Именно в этом направлении и были продолжены в Америке работы ученых-атомников.

Обстановка в научных кругах, связанных с этими работами, была крайне напряженной. Но и здесь не обходилось без курьезов.

Осенью 1943 года решено было попытаться вывезти из оккупированной немцами Дании в Америку крупнейшего физика Нильса Бора, чтобы использовать его громадные знания и талант. Темной ночью на рыбацком суденышке, тайно охраняемом английскими подводными лодками, ученый под видом рыбака был доставлен в Швецию, откуда его на самолете должны были переправить в Англию, а уж затем в США.

Весь багаж Бора состоял из одной бутылки. Эту обычную зеленую бутылку из-под датского пива, в которой он тайком от немцев хранил бесценную тяжелую воду, физик берег как зеницу ока: по мнению многих ученых-атомников, именно тяжелая вода могла служить замедлителем нейтронов для ядерной реакции.

Бор очень тяжело перенес утомительный полет и, как только пришел в себя, первым делом проверил, цела ли бутылка с тяжелой водой. И тут, к своему великому огорчению, ученый обнаружил, что стал жертвой собственной рассеянности: в его руках была бутылка с самым настоящим датским пивом, а сосуд с тяжелой водой остался дома в холодильнике.

Когда на гигантских заводах Ок-Риджа, расположенных в штате Теннесси, был получен первый небольшой кусочек урана-235, предназначенный для атомной бомбы, его отправили со специальным курьером в скрытый среди каньонов штата Нью-Мексико Лос-Аламос, где создавалось это смертоносноеоружие. Курьеру, которому предстояло самому вести машину, не сказали, что находится в переданной ему коробочке, но он не раз слышал жуткие истории о таинственных «лучах смерти», рождаемых в Ок-Ридже. Чем дальше он ехал, тем большее волнение охватывало его. В конце концов он решил, при первом же подозрительном признаке в поведении коробочки, спрятанной позади его, бежать от машины что есть мочи.

Проезжая по длинному мосту, шофер внезапно услышал сзади громкий выстрел. Словно катапультированный, он выскочил из автомобиля и побежал так быстро, как еще никогда не бегал в своей жизни. Но вот, пробежав изрядное расстояние, он остановился в изнеможении, убедился, что цел и невредим, и даже отважился оглянуться. А тем временем за его машиной уже вырос длинный хвост нетерпеливо сигналивших автомобилей. Пришлось возвращаться и продолжать путь.

Но едва он сел за руль, как снова раздался громкий выстрел, и инстинкт самосохранения опять буквально выбросил беднягу из машины и заставил мчаться прочь от злополучной коробочки. Лишь после того, как разгневанный полисмен догнал его на мотоцикле и увидел правительственные документы, испуганный шофер узнал, что выстрелы доносились с соседнего полигона, где в это время испытывали новые артиллерийские снаряды.

Работы в Лос-Аламосе велись в обстановке строжайшей тайны. Все крупные ученые находились здесь под вымышленными именами. Так, Нильс Бор, например, был известен в Лос-Аламосе как Николас Бейкер, Энрико Ферми был Генри Фармером, Юджин Вигнер - Юджином Вагнером.

Однажды, когда Ферми и Вигнер выезжали с территории одного секретного завода, их остановил часовой. Ферми предъявил свое удостоверение на имя Фармера, а Вигнер не смог найти своих документов. У часового был список тех, кому разрешалось входить на завод и выходить из него. «Ваша фамилия?» - спросил он. Рассеянный профессор сначала по привычке пробормотал «Вигнер», но тут же спохватился и поправился: «Вагнер». Это вызвало подозрение у часового. Вагнер был в списке, а Вигнер - нет. Он повернулся к Ферми, которого уже хорошо знал в лицо, и спросил: «Этого человека зовут Вагнер?». «Его зовут Вагнер. Это так же верно, как и то, что я Фармер», - спрятав улыбку, торжественно заверил часового Ферми, и тот пропустил ученых.

Примерно в середине 1945 года работы по созданию атомной бомбы, на которые было израсходовано два миллиарда долларов, завершились, и 6 августа над японским городом Хиросимой возник гигантский огненный гриб, унесший десятки тысяч жизней. Эта дата стала черным днем в истории цивилизации. Величайшее достижение науки породило величайшую трагедию человечества.

Перед учеными, перед всем миром встал вопрос: что же дальше? Продолжать совершенствовать ядерное оружие, создавать еще более ужасные средства уничтожения людей?

Нет! Отныне колоссальная энергия, заключенная в ядрах атомов, должна служить человеку. Первый шаг на этом пути сделали советские ученые под руководством академика И. В. Курчатова 27 июня 1954 года московское радио передало сообщение исключительной важности: «В настоящее время в Советском Союзе усилиями советских ученых и инженеров успешно завершены работы по проектированию и строительству первой промышленной электростанции на атомной энергии полезной мощностью 5000 киловатт». Впервые по проводам шел ток, который нес энергию, рожденную в недрах атома урана.

«Это историческое событие, - писала в те Дни газета «Дейли Уоркер», - имеет неизмеримо большее международное значение, чем сброс первой атомной бомбы на Хиросиму...».

Пуск первой атомной электростанции положил начало развитию новой отрасли техники - ядерной энергетики. Уран стал мирным горючим XX века.

Прошло еще пять лет, и со стапелей советских судоверфей сошел первый в мире атомный ледокол «Ленин». Чтобы заставить работать его двигатели во всю мощь (44 тысячи лошадиных сил!), нужно «сжечь» всего несколько десятков граммов урана. Небольшой кусок этого ядерного топлива способен заменить тысячи тонн мазута или каменного угля, которые вынуждены в буквальном смысле тащить за собой обычные теплоходы, совершающие, например, рейс Лондон - Нью-Йорк. А атомоход «Ленин» с запасом уранового топлива несколько десятков килограммов может в течение трех лет сокрушать льды Арктики, не заходя в порт на «заправку».

В 1974 году «приступил к исполнению своих обязанностей» еще более могучий атомный ледокол «Арктика»: мощность его двигателей - 75 тысяч лошадиных сил! 17 августа 1977 года «Арктика», преодолев казавшийся несокрушимым ледовый панцирь Центрального полярного бассейна Северного Ледовитого океана, достигла Северного полюса. Осуществилась вековая мечта многих поколений моряков и полярных исследователей.

С каждым годом доля ядерного горючего в мировом балансе энергоресурсов становится все ощутимее. Несколько лет назад в СССР начала действовать первая промышленная атомная электростанция с реактором на так называемых быстрых нейтронах. Важной особенностью таких реакторов является то, что в качестве ядерного горючего они могут использовать не дефицитный уран-235, а самый распространенный на земле изотоп этого элемента - уран-238. При этом в реакторе не только выделяется огромное количество энергии, но и образуется искусственный элемент полоний-239, который сам способен делиться, а значит, и быть источником ядерной энергии. «Получается как бы так, - писал И. В. Курчатов, - что сожжешь в топке уголь, а выгребешь вместе с золой еще больше угля».

Японские ученые разработали проект завода по извлечению урана из морской воды. Пока такой уран в несколько раз дороже добываемого на суше. Однако в связи с намечаемым в стране бурным развитием ядерной энергетики потребности в уране в ближайшие годы резко возрастут и тогда на помощь сухопутному урану придет «морской».

Достоинства ядерного топлива несомненны. Вместе с тем использование его сопряжено со многими трудностями, из которых едва ли не важнейшая - уничтожение образующихся радиоактивных отходов. Спускать их в специальных контейнерах на дно морей и океанов? Зарывать их глубоко в землю? Вряд ли такие способы позволят полностью решить проблему: ведь в конечном счете смертоносные вещества при этом остаются на нашей планете. А не попытаться ли отправить их куда-нибудь подальше - на другие небесные тела? Именно такую идею выдвинул один из ученых США. Он предложил грузить отходы атомных электростанций на «товарные» космические корабли, следующие по маршруту Земля - Солнце. Разумеется, сегодня подобные «посылки» дороговато обошлись бы отправителям, но, по мнению некоторых оптимистически настроенных специалистов, уже через какой-нибудь десяток лет эти транспортные операции станут вполне оправданными.

В наше время уже не обязательно обладать богатой фантазией, чтобы предсказать великое будущее урана. Уран завтра - это космические ракеты, устремленные в глубь Вселенной и гигантские подводные города, обеспеченные энергией на десятки лет, это создание искусственных островов и обводнение пустынь, это проникновение к недрам Земли и преобразование климата нашей планеты.

Сказочные перспективы открывает перед человеком уран - пожалуй, самый удивительный металл природы!

РЕКОМЕНДУЕМ ПРОЧИТАТЬ

Если Вас заинтересовали «судьбы» металлов, советуем прочитать другие книги на эту тему:


Ферсман А. Е. Занимательная геохимия. - М.: Детгиз, 1954


Таубе П. Р., Руденко Е. И. От водорода до... - М.: «Высшая школа», 1968


Флоров В. А., Юдкевич Р. В. Металлы будущего. - М.: «Советская Россия», 1960


Казаков Б. И. Баллада о металле. - Алма-Ата: «Казахстан», 1968


Фигуровский Н. А. Открытие элементов и происхождение их названий. - М.: «Наука», 1970


Васильев М. В. Металлы и человек. - М.: «Советская Россия», 1962


Власов Л. Г., Трифонов Д. Н. Занимательно о химии. - М.: «Молодая Гвардия», 1968


Бамбуров В. Г. Загадки редких металлов. - Свердловск: Средне-Уральское книжное издательство, 1968.


Путешествие в страну элементов. - М.: «Молодая гвардия», 1963


Савицкий Е. М., Клячко В. С. Металлы космической эры. - М.: «Советская Россия», 1972


Мезенин Н. А. Занимательно о железе. - М.: «Металлургия», 1972


Фиалков Ю. Я. В клетке №... - М.: «Детская литература», 1969


Пешкин И. С. Покорение железа. - М.: «Металлургия», 1964


Степанов И. С. Редкие металлы и технический прогресс. - М.: «Металлургия», 1964


Гипер П. Г. Тайны огненной страны. - Днепропетровск: «Промінь», 1972


Популярная библиотека химических элементов (в 4-х томах). - М.: «Наука». 1971-1974


Содержание

 ВЫ ПРОЧТЕТЕ

 ОБ ЭТОЙ КНИГЕ

 ЛЕГЧАЙШИЙ ИЗ ЛЕГКИХ

 МЕТАЛЛ КОСМИЧЕСКОГО ВЕКА

 БОРЕЦ С УСТАЛОСТЬЮ

 «СЕРЕБРО» ИЗ ГЛИНЫ

 СЫН ЗЕМЛИ

 «ВИТАМИН V»

 ЗАГАДОЧНЫЙ «X»

 ВЕЧНЫЙ СПУТНИК ЖЕЛЕЗА

 ВЕЛИКИЙ ТРУЖЕНИК

 ЗАРЯД МИРНЫХ ПУШЕК

 «МЕДНЫЙ ДЬЯВОЛ»

 ДРЕВНЕЙШИЙ И ЗАСЛУЖЕННЫЙ

 «ОДЕЖДА» УРАНОВЫХ СТЕРЖНЕЙ

 СОРОК ПЕРВЫЙ

 СОЮЗНИК ЖЕЛЕЗА

 ИЗ «ПЛЕМЕНИ» БЛАГОРОДНЫХ

 «ТВЕРДЫЙ», НО... МЯГКИЙ

 РОЖДЕННЫЙ В МУКАХ

 ДАЮЩИЙ СВЕТ

 ЗА ТРЕМЯ ЗАМКАМИ

 ЦАРЬ МЕТАЛЛОВ - МЕТАЛЛ ЦАРЕЙ

 «СЕРЕБРЯНАЯ ВОДА»

 ПОГУБИВШИЙ РИМ

 ТОПЛИВО XX ВЕКА



home | my bookshelf | | Рассказы о металлах |     цвет текста   цвет фона