От водорода до …?
Шрифт:
В природе свинца сравнительно немного — 0,0001 % от общего числа атомов земной коры. Однако содержащие свинец минералы — галенит (свинцовый блеск или сернистый свинец), церрусит (углекислый свинец), англезит (сернокислый свинец) и др. — встречаются во многих странах. У нас месторождения свинца встречаются в Казахстане, на Урале, в Сибири и др. Свинец всегда находится в смеси с другими металлами.
Сравнительная легкость получения свинца из руд объясняется низкой температурой плавления свинца (всего 327 °C). Из важнейшей его руды — галенита — свинец легко отделяется от серы. Достаточно галенит в смеси с углем обжечь на воздухе, чтобы выплавить чистый свинец.
Немаловажную роль играют и различные соединения свинца.
Как часто мы встречаем надпись на автомашине «бензин этилированный». Почти все автомашины работают на таком бензине и заметно отравляют воздух городов … свинцом. Этилированный бензин содержит тетраэтилсвинец (ТЭС), который уменьшает детонацию топлива в моторе, но в виде летучих соединений поступает из глушителей в воздух, которым мы дышим. Огромная армия исследователей интенсивно ищет пути замены ТЭС другим, менее опасным, но столь же эффективным веществом.
В рассказе о титане говорилось о том, что старые картины и иконы, написанные красками на основе свинцовых белил, со временем темнеют. Однако, если такое изображение протереть слабым раствором перекиси водорода, которая известна с 1818 г., то образовавшийся под воздействием сероводорода черный сульфид свинца перейдет в белое соединение — сульфат свинца. Картина просветлеет, обновится. Используя это явление, церковники неоднократно «чудесным образом» «обновляли» иконы, дурача верующих.
Для обновления сначала использовали концентрированный раствор уксуса, а в конце XIX — начале XX в. пользовались для этой цели уксусной эссенцией, прекрасно смывавшей черневший от времени слой олифы, которой всегда покрывалась живопись икон. Как видно, никакого чуда в таком «обновлении» нет.
Металл легкоплавких сплавов
Сидящему в зале нового театра, работающему на складе легковоспламеняющихся материалов или на заводе взрывчатых веществ зачастую неведомо, что его защищает от пожара сплав, содержащий висмут.
…Начали тлеть портьера или сиденье мягкого кресла, дыма можно и не заметить. Но потоки теплого воздуха устремились вверх под потолок. Там круглые сутки бодрствует незаметный «пожарник» — тонкая проволочка из сплава висмута (14 %), свинца, олова и ртути. Красновато-белый металл висмут имеет температуру плавления всего 271 °C, а указанный сплав — лишь 45 °C. Как только воздух под потолком нагреется до этой температуры, проволока расплавится, сдерживаемая ею пружинка «сработает», замкнув контакт, и во всех служебных помещениях зазвонят резкие звонки, предупреждая об опасности. Если это происходит в складе с легковоспламеняющимися веществами, где нет людей, из труб, скрытых в стенах, тут же хлынут потоки воды. По сигналу тревоги из ворот пожарного депо вылетят стремительные пожарные автомобили.
В настоящее время существует большое количество легкоплавких сплавов на основе висмута. Изменяя пропорции металлов, составляющих висмутовый сплав, можно получить различные температуры плавления от 45 °C и выше.
Если продукция завода не терпит перегрева, можно поставить висмутовый сигнализатор. Опасный перегрев какой-либо части машины или сооружения также легко может быть предупрежден с помощью такого сигнализатора.
Правда, в последнее время с висмутовыми сплавами стали успешно конкурировать полупроводниковые приборы и вещества, способные менять окраску при изменении температуры.
Соединения висмута со щелочными металлами обладают свойствами сверхпроводимости. Если у гелия это проявляется при температурах, близких к абсолютному нулю, то в указанных соединениях подобное свойство проявляется при высоких температурах. Сплав висмута с германием обладает настолько низкой температурой плавления, что проблема термометров-автоматов получила совершенно новое и оригинальное решение.
Сплавы висмута легко приклеиваются к стеклу. Благодаря этому их удобно применять для изготовления зеркал и для припаивания металлов к стеклу. Каждому известно, что при плавлении объем металла увеличивается, а при затвердевании — уменьшается. Исключение составляет висмут. У него при плавлении объем заметно уменьшается. У большинства веществ температура плавления возрастает при значительном увеличении внешнего давления, у висмута — наоборот.
Соединения этого «противоречивого» металла известны человечеству давно. В Европе висмут стал известен со времен немецкого средневекового врача, алхимика и металлурга Агриколы, который указал, как отличать соединения висмута. Описания соединений висмута были даны алхимиком, псевдоним которого — Василий Валентин. В металлическом виде висмут был выделен в 1739 г. И. Поттом. Свое название висмут получил от древнегерманского слова «висмут», что значило «белый металл».
Висмута в природе очень мало — 0,000002 % от общего числа всех атомов земной коры. Неудивительно, что мировая добыча висмута составляет несколько сот тонн, из которых большая часть идет на изготовление «противопожарных» сплавов. Нерастворимые или труднорастворимые соединения висмута применяются в медицине как вяжущие, противовоспалительные средства.
Основной карбонат висмута — белый, тонкий, не растворимый в воде порошок — употребляется в рентгеноскопии.
Органические соединения висмута — дерматол, ксероформ и другие — применяются в виде мазей как обеззараживающие и высушивающие средства для лечения ран, труднозаживающих язв и т. д.
Ядерная энергетика открыла перед висмутом, как и перед многими другими элементами, совершенно неожиданные перспективы. Висмут плохо захватывает тепловые нейтроны, или, выражаясь термином ядерной физики, обладает малым сечением захвата нейтронов. По этой причине его используют для охлаждения атомных реакторов. Жидкометаллический сплав висмута с ураном нашел применение в качестве реакторного «топлива».
Заканчивая рассказ о висмуте, напомним, что первая батарея термоэлементов была создана Эрстедом и Фурье из спаянных проволочек сурьмы и висмута.
В честь Польши
Открытие этого элемента связано со знаменитыми работами супругов Марии Склодовской-Кюри и Пьера Кюри. Несколько подробнее на сущности их работ — этой героической эпопее, вошедшей в историю науки о веществе и его превращениях, мы остановимся в рассказе «Радий».
В июле 1898 г. Мария Кюри после двухлетнего непрерывного труда получила небольшое количество нового вещества, похожего на никель. Оказалось, что это вещество в 300 раз радиоактивнее урана. Подвергнув новое вещество различным испытаниям, Кюри убедилась, что открыла новый, еще неизвестный элемент. В честь своей родины она назвала его полонием от латинского названия Польши.
Полоний относится к наименее распространенным в природе элементам. Содержание полония в земной коре не превышает такой доли процента, в которой первая значащая цифра находится на пятнадцатом месте после запятой. В свободном состоянии полоний был выделен электролизом растворимой соли. Температура его плавления 254 °C, плотность 9,4.