Таинственность очевидного
Шрифт:
Редкие «земли»
«…Было море ошибок, и истина в нем тонула». Не поэт, не философ, а представитель точных наук французский химик Жорж Урбен решился на такое высказывание о редких «землях».
Почему назвали их «землями», притом редкими? В самом деле это — металлы. Может быть, по оттенкам они чем-то и напоминают почву, но не более. В целом же, скорее, можно сравнить с железом и серебром. Ну, а редкие?
В земной коре их общее количество превышает известные нам запасы свинца, олова, вольфрама, ртути, золота и серебра. Геологи нашли сотни редкоземельных минералов. Знаменитые апатиты Кольского полуострова почти 3 % своей массы отдали редким «землям». Присутствуют они в почвах, в животных и растениях, в лунном грунте, обнаружены в
Впрочем, так можно говорить в наши дни. А в начале века, в 1900 году, вряд ли кто, кроме специалистов, обращал внимание на три маленьких металлических кубика. Их демонстрировали в Париже на всемирной промышленной выставке. Это были первые из семейства редкоземельных: лантан, церий и неодим. Их многочисленных «братьев» такими, какими они есть в действительности, удалось увидеть значительно позже.
Не зря самый главный редкоземельный металл назван лантаном, что в переводе с греческого значит «скрываюсь». Впервые познакомились с ним в 1839 году, затем в течение десятилетий не могли получить в чистом виде. Что делать с металлом и его семейством не знали. Применяли только в зажигалках. Родственники лантана — церий, празеодим — использовались там же.
Для окрашивания или обесцвечивания стекла пригодился неодим. В 1938 году в нем впервые обнаружили следы другого редкоземельного металла — прометия. Он обладает радиоактивными свойствами.
Есть среди редкоземельных металлов и самарий. В середине прошлого столетия на Алтае и Урале работал горным инженером некто В. Е. Самарский-Быховец. Однажды рабочие принесли ему неизвестный черный минерал. В 1879 году из этого минерала выделили новый металл, именуемый самарием.
Мы говорим «редкоземельные элементы». А вот европия в земной коре больше, чем золота. Но мало кому посчастливилось пока увидеть европий. Еще недавно он стоил почти в 300 раз дороже золота.
Или гадолиний. Его почти столько же, сколько и свинца. Только он рассеян повсюду. Подобно свинцу, он может служить противорадиоактивной броней. Притом легкой и очень тонкой.
Среди редкоземельных — три «родственника», обнаруженные в минерале, найденном в 1788 году вблизи шведского селения Иттербю. Чтобы не путать, им дали имена: иттербий, тербий и эрбий.
Очень труднодоступным оказался диспрозий. Его так и назвали, использовав греческое определение «диспрозитос». Получить другой металл — гольмий — еще сложнее. Не зря он знаменит своей дороговизной. Ценится в несколько сотен раз дороже золота. Не менее дорогой и тулий. Или лютеций, о котором вообще пока мало известно.
Вроде бы с металлами люди имеют дело не первое тысячелетие. Давно пора было бы разобраться. Но только не с «редкими землями». Они, как перо жар-птицы, за семью замками, которые может открыть наука, да и то в строго определенное время.
Когда-то Жоржу Урбену, чтобы получить сравнительно чистый тулий, пришлось сделать более 10000 сложных химических опытов. Многие годы тратили опытнейшие исследователи в надежде увидеть не ложный, а реальный редкоземельный металл. И, казалось, видели… Поэтому в начале нашего века сумели «открыть» их около 100, а затем большинство из них закрыли. Просто ошибались. Вылавливали в море химических соединений не ту капельку. Но и это имело смысл. Химическая восприимчивость таких элементов — стремление как бы впитывать в себя другие соединения — позволяет с их помощью извлекать из минеральных веществ нужное или ненужное. Устойчивость при высоких температурах — отличная возможность для создания ранее неизвестных по свойствам сплавов. Нержавеющие стали, содержащие хром и никель, довольно хрупки, небольшое количество редкоземельного металла превращает их в вязкий материал. Соединив церий с железом, получим сплав, который самовоспламенится в воздухе. Хороши легкие и прочные магниевые сплавы. Только плохо выдерживают повышенные температуры. «Редкие земли» помогают им стать более жаропрочными. Ученые считают, что использование в металлургии таких металлов в качестве небольших добавок приведет к промышленной революции.
Становятся очень прозрачными от добавок редкоземельных элементов стекла. Эти металлы служат и для регулирования ядерных процессов. Их радиоактивные изотопы можно использовать для изготовления микробатарей. Такие атомные батарейки размером с обычную канцелярскую кнопку служат в течение нескольких лет. В общем, это — действительно материалы будущего.
Много неизведанного и полезного таят в себе такие необычные металлы. Через «море ошибок» идут исследователи, открывая их тайны. И труд этот, быть может, создает основы для наступления новой минеральной эпохи в использовании богатств недр, когда главным станет не количество добытых горных пород, а качество извлечения из них отдельных химических элементов. Ведь почти любой камень — источник металлов и неметаллов. Только их нужно уметь отделить друг от друга, выявить особо ценные свойства и, конечно, разумно использовать.
Преобразуемый камень
Все, что мы знаем о реальности, исходит из опыта и завершается им.
А. Эйнштейн
Многоцветная россыпь
Взгляните на карту нашей страны. Поистине великая и обширная. Есть у нас горные хребты и равнины, возвышенности и низины, моря, озера, реки. Не будем перечислять подробно минеральные богатства отдельных районов. Об этом можно прочесть в учебниках и научных трудах. Мы совершим путешествие в некоторые районы нашей Родины.
Северо-Запад. Карелия. Обычная грунтовая дорога, каких много повсюду. Неожиданно она становится красной. Тут начинаются земли Шокши. Дорогу проложили в лесах еще при Петре I. И тогда же начали разрабатывать единственное в стране месторождение красных кварцитов. «Малиной» называют его местные жители. На 26 километров среди болот протянулась эта каменная гряда. А ее клады разошлись по всей земле русской. Мавзолей В. И. Ленина облицован розово-красным шокшинским кварцитом.
В прошлом веке проходил мимо безвестного карельского поселения Шуньги горный изыскатель Комаров. Увидел в его окрестностях черный камень. Назвал его по имени поселка шунгитом. В других районах мира таких пород пока не находили. Если хотите посмотреть, как он выглядит, для этого не надо ехать в Карелию, достаточно посетить Исаакиевский или Казанский соборы в Ленинграде. Плинтуса, подоконники и полы в них выполнены из разновидности шунгитов — черного аспида. Использовали его и для приготовления превосходной черной краски.
Шунгит — сложное соединение углерода и других минеральных веществ, созданное в недрах Карелии сотни миллионов лет назад. Оно чем-то напоминает уголь и графит, однако иное. Электропроводность, свойственная графиту, твердость и инертность к агрессивным средам, характерные для прочных гранитов, удачно сочетаются в шунгите.
Карельский камень применяют в качестве заполнителя для микрофонов, для производства огнестойких тиглей и карандашей, точильных камней и сажи. Черные сланцы, почти наполовину состоящие из него, могут стать источником для получения газа, цемента, кирпича. В начале 70-х годов в Карелии построили первый завод по производству шунгизита.
Раньше было так. Глыбы камня размельчали в щебенку. Потом ее увозили туда, где изготовляли бетонные плиты. Шунгит — хороший наполнитель для бетона. Решили обжигать шунгит в специальных установках. Получали легкие гранулы. Не десять эшелонов, как в прошлом, а одного состава достаточно, чтобы изготовить то же количество бетонных плит. Вся разница лишь в том, что шунгиты — естественная горная порода, а шунгизит — искусственный облегченный камень.
Минеральное многоцветье Карелии неповторимо. Здесь сотни месторождений гранитов, мраморов и других ценных поделочных камней. Но об этом же могут сказать жители Урала, Кавказа, Забайкалья и многих других районов страны. И там есть что-то неповторимое, впервые найденное.