От водорода до …?
Шрифт:
В штате Калифорния (США) из-за неисправности конструкции такой аварийный стержень не мог быть своевременно погружен в котел, и опытный атомный реактор в течение длительного времени «горел», как вулкан. На несколько километров вокруг станции, на всякий случай, эвакуировали население.
О другом применении кадмия говорит само название металла. «Кадмейа» — слово греческое, означающее в переводе «цинковая руда». Такое название металл кадмий получил потому, что он всегда сопровождает цинковые руды. Из этих руд кадмий получают в качестве «отхода» цинкового производства. По своим свойствам кадмий весьма похож на цинк, и в некоторых случаях он с успехом может заменить цинк. Вместо покрытия металлов цинком для защиты от коррозии применяют кадмирование — покрытие кадмием. Есть такое образное выражение у специалистов электрического транспорта —
Самая лучшая желтая краска представляет собой соединение кадмия с серой. Большие количества кадмия расходуются на изготовление этой краски.
Аккумулятор можно найти в автомобиле, в электрическом фонаре путевого обходчика, в аварийном освещении дежурного хирурга и т. д. Аккумулятор питает электрическим током прожектор-лампочку на каске шахтера и пожарника, двигает подводную лодку, питает лампочки на новогодней елке. Некоторые из аккумуляторов, особенно для целей освещения, так и называются АКН — аккумулятор кадмиево-никелевый. Их сконструировал советский ученый Б. А. Кособрюхов. Кадмий употребляется не только для изготовления аккумуляторов — источников электрического тока, он служит и для изготовления проводов.
В природе кадмия в 25 раз меньше, чем «редкого» германия, тем не менее кадмий чаще и больше применяют, и по цене он значительно дешевле, чем германий. Объяснение такому парадоксу находится простое: кадмий получают попутно в качестве «отхода», или ценного «приложения», при переработке цинковых руд.
Амальгаму кадмия (раствор кадмия в ртути) используют в зубоврачебной технике для изготовления зубных пломб.
Будущее кадмия как «истопника» при атомных котлах большое. Во всяком случае ему не угрожает «безработица».
Какое зеркало лучше?
Известная многим несколько грубоватая пословица: «Нечего на зеркало пенять, коли рожа крива» для химического случая может перефразироваться так: «Нечего на зеркало пенять, коли оно не из индия». Смысл такой перефразировки станет понятен после краткого пояснения. Все зеркала отражают окрашенные световые лучи не в полной мере. Как говорят, зеркало неодинаково отражает различные цвета спектра. Вот почему, например, цветные одежды «в зеркале» имеют окраску несколько иную, чем на самом деле. Этот недостаток имеет и серебряное, и оловянное, и ртутно-висмутовое зеркало. Зеркало из полированной пластинки нержавеющей стали или иного металла также отражает цветные лучи не в полной мере. Металл индий отражает одинаково хорошо все части спектра, все цвета. Поэтому металлический индий является незаменимым материалом для изготовления высококачественных зеркал, что имеет большое значение при устройстве точных астрономических приборов. Прибавка индия к серебру усиливает зеркальный блеск и предупреждает потускнение его на воздухе. Поэтому чистый индий или его сплав с серебром используется для покрытия рефлекторов. Такие рефлекторы не тускнеют от времени и имеют постоянный коэффициент отражения.
Между прочим во время массированных налетов немецкой авиации на Лондон в годы второй мировой войны прожекторы английской противовоздушной обороны были хорошим средством помощи зенитной артиллерии. Способность прожекторов «пробивать» даже лондонский туман приписывали металлу индию, который использовался для изготовления прожекторных зеркал. В этом есть известная доля правды. Вторая сторона успеха состояла в добавке редкоземельных элементов — лантанидов (о них речь впереди) к электродам прожекторной дуги. К сожалению, у индия очень низкая температура плавления — всего 156 °C, поэтому зеркало во время работы прожектора необходимо охлаждать.
На воздухе индий вполне устойчив и долго сохраняет серебристо-белый цвет в разрезе. Резать, кстати говоря, можно его ножом. Индий гораздо мягче свинца и на бумаге оставляет заметный след. Медь, мышьяк, свинец и многие другие металлы встречаются в природе в минералах. У индия таких минералов нет. Индий сопутствует цинку в его рудах, а также и другим сернистым соединениям металлов. С каждым годом индий применяют все чаще в различных сплавах. Один из сплавов индия со свинцом, висмутом и некоторыми другими металлами имеет температуру плавления всего 46,5 °C. Чайная ложечка, сделанная из такого сплава, «растаяла» бы при первом же размешивании горячего чая. Сплавы для пломбирования зубов, содержащие индий, имеют значительную прочность. Прибавка небольших количеств индия к сплавам меди сильно повышает устойчивость их к действию морской воды. Индий — металл рассеянный и редкий. Мировая добыча индия составляет всего несколько тонн в год.
Индий был открыт с помощью спектрального анализа в 1863 г. немецкими химиками Т. Рейхом и Ф. Рихтером в цинковой руде Фрейберга (в Саксонии).
В спектре этого элемента есть линия цвета известного красителя индиго. Темно-синий краситель индиго и дал имя новому элементу. Свое название индий оправдывает и изменением окраски пламени. Пламя окрашивается в сине-фиолетовый цвет.
Место индия в периодической системе окончательно было определено Д. И. Менделеевым. До этого индий считали элементом второй группы.
Металл, болеющий … чумой
Половина добываемого во всем мире олова расходуется на получение белой жести, применяемой главным образом для изготовления консервных банок. Поэтому олово иногда образно называют металлом консервной банки. Вторая половина добываемого олова, составлявшая в конце первой половины XX в. почти 150 тыс. т, находит так много потребителей, что одно перечисление их заняло бы несколько страниц настоящей книги. Достаточно указать, что буквы в любой книге отпечатаны с помощью шрифта, сделанного из типографского сплава, в состав которого входит от 5 до 30 % олова. Подшипники автомобиля, самолета, паровоза и многих других машин изготовлены из баббитов — сплавов, содержащих олово со свинцом, медью и сурьмой. Различные сорта бронзы обязательно содержат в себе олово. «Царь-пушка» Московского Кремля — удивительное творение русского литейщика Андрея Чохова, двухсоттонный «Царь-колокол» — не менее знаменитое «чудо» русских мастеров И. Ф. и М. И. Маториных, «Медный всадник» — бессмертное произведение Э. М. Фальконе, рвущиеся из рук юношей бронзовые кони П. К. Клодта на Аничковом мосту в Ленинграде и многие другие замечательные памятники изготовлены из бронзы. Сам сплав олова и меди — бронза, являясь своеобразным символом, обозначающим в истории человечества длительный период — бронзовый век, свидетельствует о давнем знакомстве человека с оловом.
Не так уж трудно понять причину, по которой олово и медь стали объектом внимания людей древности и почему бронза сыграла такую большую роль в истории человеческой культуры. Сравнительно легко получается из руд медь, но еще проще получается металлическое олово, у которого температура плавления составляет всего лишь 232 °C. Достаточно оловянную руду (главнейшая из них касситерит, или оловянный камень, соединение олова с кислородом) смешать с углем, поджечь уголь и продувать воздух обычными кузнечными мехами, которыми пользовались люди много тысяч лет назад, чтобы выплавилось чистое олово. Во всяком случае, в Средней Европе, куда сведения о металлах проникли из древнейших очагов культуры, олово было известно за две тысячи лет до нашей эры. Египтяне могли получать олово из руд уже за 3000 лет до нашей эры. Само же название олова (от санскритского слова «ста», что значит «твердый») свидетельствует, что в странах Востока этот металл знали еще раньше, за 4000 с лишним лет до нашей эры.
Можно предположить, что бронзу, на первых порах, получали случайно, ибо есть руды, содержащие одновременно олово и медь. Позже бронзу готовили по определенной рецептуре, об этом свидетельствуют результаты анализа древних бронзовых изделий.
Более трехсот лет тому назад было замечено, что олово очень хорошо держится на поверхности чистого железа и защищает его от ржавления. В то же время из опыта многовекового пользования оловянной посудой было известно, что олово почти не тускнеет и пища в оловянной посуде не получает неприятного привкуса.