Рассказы о металлах
Шрифт:
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
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,
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.