Металлы и человек
Шрифт:
Среди металлов он слывет мастером электронного гольфа.
Но далеко не все металлы обладают свойством выбрасывать под действием света электроны. И, скажем прямо, цинк обладает в этом смысле отнюдь не лучшими показателями. Особую атомную структуру должен иметь металл, чтобы легко расставаться со своими электронами.
Именно такой структурой и обладают щелочные металлы. Они имеют один электрон, находящийся далеко от ядра, на внешней электронной оболочке. Особенно далеко он расположен в атоме цезия. Поэтому цезий, легко расстающийся со своим электроном, и является лучшим металлом для фотоэлементов.
Однако применить для этой цели цезий нелегко: ведь он плавится уже при комнатной температуре. Поэтому цезий наносят на окисел серебра. Делают фотоэлементы и из сплавов сурьмы с цезием.
Фотоэлементы властно вторглись во многие отрасли современной техники. Их внимательные электрические глаза читают запись на звуковой дорожке звукового кинофильма, помогают передавать по проводам фототелеграммы, не пропустив ни одного знака в чертеже, который срочно нужен в другом городе, не изменив ни одного штриха в вашей подписи. Фотоэлементы позволяют передать движущиеся изображения из студии телевидения на сотни тысяч экранов телевизоров. Фотоэлементы работают во всех автоматических устройствах, в которых необходимо следить за изменением цвета или света, за прозрачностью раствора или яркостью свечения расплавленного металла. Они наблюдают за положением изделия и считают детали, сходящие с конвейера.
И почти во всех из этих устройств — а их становится все больше и больше — работают легко отдающие свой внешний электрон атомы цезия. Вот какое важное дело нашел себе этот металл! Он работает на основном направлении технического развития нашего народного хозяйства— в автоматизации производства.
А крылатого металла из него, видимо, не получится. Он не соперник алюминия, магния, бериллия, а их попутчик. Но в космический полет он отправится в автоматических приборах звездолета, а не в его обшивке и двигателе.
Продолжение поисков
А может быть, соперники скрываются во второй группе периодической системы? Рядом с магнием — общепризнанным крылатым металлом? Под ним расположены три щелочноземельных металла: кальций, стронций и барий.
Все они в металлическом виде впервые были получены в 1808 году.
Первый непосредственный сосед магния — кальций.
Это металл очень распространенный. Земная кора состоит на 3,6 процента по весу из кальция. Он играет огромную роль и в органическом мире. Лишь редкие организмы, например некоторые простейшие грибки, могут существовать в среде без кальция. Другие же организмы, наоборот, концентрируют кальций. Некоторые водоросли, моллюски содержат до 38 процентов этого металла. Организм человека на 1,4 процента состоит из кальция, сосредоточенного главным образом в костях скелета.
В чистом виде в природе кальций не встречается. А с природными соединениями кальция знакомы все. Это и мрамор, и известняк, и гипс, и раковины морских и речных улиток.
В настоящее время кальций получают электролизом. Это мягкий металл, плавящийся при 851 градусе и кипящий при 1439 градусах.
Удельный вес его—1,55 г на куб. см. Химически он также очень активен: окисляется на воздухе, с водой и кислотами бурно реагирует, выделяя водород. Хранят его под слоем керосина.
Конечно, как конструктивный материал кальций применения найти не может. Однако он входит в состав подшипниковых сплавов, не содержащих олова. Кроме того, он применяется в качестве раскислителя и восстановителя в металлургии.
Не будем здесь говорить о применении соединений кальция — их слишком много. Огромное количество строительных материалов — известь, гипс, мел, известняк, алебастр, мрамор, цемент, стекло и т. д. — все это соединения кальция. Они могли бы быть темой специальной книги. А здесь мы только упомянем о них.
Следующую клетку этого ряда занимает стронций. Это значительно менее распространенный в природе металл, чем кальций. Однако он образует самостоятельные минералы — целестин, стронцинат и другие и может добываться в довольно значительных количествах.
Стронций тяжелее кальция, его удельный вес — около 2,6 г на куб. см. Он обладает значительной пластичностью, хорошо куется. Плавится при 752 градусах, кипит при 1366 градусах.
На воздухе стронций сразу же покрывается желтоватой пленкой окисла. Воду разлагает еще энергичнее, чем кальций.
Стронций окрашивает пламя в яркий карминово-красный цвет. Сигнальные ракеты фейерверков содержат в себе соли этого металла.
Ракеты — одно из немногих применений стронция. Кроме этого, его соединения применяются в медицине и производстве малярных красок. Они входят в состав некоторых консистентных смазок, отличающихся высокой стойкостью.
Барий, занимающий следующую под стронцием клетку, значительно тяжелее своих предшественников. Его удельный вес — 3,5 г на куб см. Надо иметь чрезвычайно хорошие конструктивные качества, чтобы, обладая таким удельным весом, претендовать на право быть крылатым металлом. Скажем сразу: барий такими качествами тоже не обладает.
Барий — мягкий белый металл, блестящая поверхность которого мгновенно покрывается пленкой окисла. Он взаимодействует не только с кислородом и водой, но и с азотом и водородом. Как и все другие металлы-буяны, барий хранят под слоем керосина.
Металлический барий почти не имеет применения. Только в некоторых подшипниковых сплавах на свинцовой основе содержатся небольшие количества бария.
Интересно одно из применений сернокислого бария в медицине. Этим веществом в смеси с манной кашей завтракает человек, которому необходимо пройти рентгеновское исследование органов пищеварения. При просвечивании рентгеновскими лучами сернокислый барий создает тень, позволяя отчетливо рассмотреть очертания желудка и кишечника.
…По всей вероятности, будущие астронавты возьмут с собой в космический рейс и кальций, и стронций, и барий. Вероятно, кальций окажется в составе искусственных почв оранжереи, которая будет снабжать астронавтов растительной пищей. Может быть, стронциевые ракеты будут служить им для сигнализации на чужой планете, или фейерверком они захотят отметить свой прилет туда. Не исключено, что в их походной аптечке окажутся и соединения бария.
Но крылатыми металлами ни одному из них, вероятно, не стать. У них другие судьбы, другие, еще не найденные службы человеку.
Так что же, нет у крылатых металлов — алюминия, магния, бериллия, лития — соперников в периодической таблице?
Есть. Это металл, который расположен в четвертой группе элементов. Его имя — титан. Но о нем — позже.
VII. МЕТАЛЛ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЕГО СОСЕДИ