Ko ne slusa metal nema razuma od Boga!
- Narodna umjetnost
Zdravo %username%.
ponovo u kontaktu. Danas ću biti vrlo kratak, jer za šest sati moram ustati i otići.
A danas želim da pričam o metalu. Ali ne o muzici - o tome možemo pričati nekad uz čašu piva, a ne na Habréu. I čak ne o metalu - već o metalima! I želim da pričam o onim metalima koji su me u životu na ovaj ili onaj način zadivili svojim svojstvima.
Budući da se svi učesnici hit parade odlikuju nekom vrstom supermoći, mjesta i pobjednika neće biti. Biće metalna desetka! Dakle, serijski broj ne znači ništa.
Idi.
1. Merkur
Živa je najlikvidniji metal: njena tačka topljenja je -39 °C. Da je toksičan - pa čak i vrlo otrovan - , i zato se neću ponavljati.
Od davnina ljudi se nisu molili za živu - naravno, "tečno srebro"! Alkemičari su vjerovali da je čuveni kamen filozofa negdje skriven u živi, na primjer, Jabir ibn Hayyan je vjerovao da je živa tečni metal, da je "apsolutna": nema bilo kakve nečistoće svojstvene čvrstim metalima. Sumpor je još jedan predmet Haiyanovog divljenja - element vatre, sposoban je da proizvede čisti "apsolutni" plamen, pa su stoga svi drugi metali (a pošto je to bilo XNUMX. vek, bilo ih je samo nekoliko: sedam) su nastala od žive i sumpora.
Bilo u XNUMX. veku ili sada, ako pomešate živu i sumpor, dobićete crni živin sulfid (a ovo je, inače, jedan od načina za dekontaminaciju prosute žive) - ali svakako ne metal. Haiyan je ovaj nesretni neuspjeh objasnio činjenicom da svim glupim ljudima nedostaje određeno "sredstvo za sazrijevanje" koje će dovesti do proizvodnje metala iz crnih gluposti. I naravno, svi su pohrlili da traže „dozrevača“ da bi dobili zlato. Istorija potrage za kamenom filozofom zvanično je proglašena otvorenom.
%username%, sada se smijete alhemičarima - ali oni su konačno postigli svoj cilj! Godine 1947. američki fizičari su dobili jedini stabilni izotop zlata, Au-197, beta raspadom izotopa Hg-197. Iz 100 mg žive izvučeno je čak 35 mikrograma zlata - i oni su sada izloženi u Čikaškom muzeju nauke i industrije. Dakle, alhemičari su bili u pravu – moguće je! Prokleto je skupo...
Inače, jedini alhemičar koji nije vjerovao u mogućnost dobivanja zlata iz drugih metala bio je Abu Aliyi Hussein ibn Abdullaah ibn al-Haasan ibn Aliyi ibn Sina - a za mračne nevjernike - jednostavno Avicena.
Inače, još jedan metal, galijum, po svom izgledu veoma se takmiči sa živom. Njegova tačka topljenja je 29 °C, u školi su mi pokazali spektakularan trik: komad metala vam se stavlja na ruku...
..i evo šta se dešava
Inače, galijum se sada može kupiti u Aliki da bi se izveo takav trik. Ne znam, međutim, da li će proći carinu.
2. Titanijum
Surovi titan nije tvoja živa šmrkava! Ovo je najtvrđi metal! Pa, u mom djetinjstvu i adolescenciji pisali su titanijumom na svim ovim prozorima u javnom prijevozu. Zato što ga je izgrebao i farbao finom metalnom prašinom.
Svi znaju da se titanijum, zbog svoje tvrdoće i lakoće, koristi u avijaciji. Reći ću vam o nekim zanimljivim aplikacijama.
Kada se zagrije, titan počinje apsorbirati razne plinove - kisik, klor, pa čak i dušik. Koristi se u instalacijama za prečišćavanje inertnih plinova (na primjer argon) - duva se kroz cijevi napunjene titanijumskim sunđerom i zagrijane na 500-600 °C. Inače, na ovoj temperaturi titanijum spužva stupa u interakciju s vodom - kisik se apsorbira, vodik se oslobađa, ali obično vodonik u inertnim plinovima nikome ne smeta, za razliku od vode.
Bijeli titan dioksid TiO2 koristi se u bojama (kao što je titan bijela) i u proizvodnji papira i plastike. Dodatak hrani E171. Inače, pri proizvodnji titan dioksida mora se kontrolirati njegov elementarni sastav - ali nikako da bi se smanjile nečistoće, već da bi se dodala "bjelina": potrebno je da elementi za bojenje - željezo, krom, bakar itd. — bio je manji.
Titanijum karbid, titan diborid, titan karbonitrid su konkurenti volfram karbidu po tvrdoći. Nedostatak je što su lakši.
Titanijum nitrid se koristi za oblaganje instrumenata, crkvenih kupola i u proizvodnji bižuterije, jer ima boju sličnu zlatnoj. Sve ove "medicinske legure" koje izgledaju kao zlato obložene su titanijum nitridom.
Inače, uporni naučnici su nedavno napravili leguru koja je tvrđa od titanijuma! Samo da bih to postigao, morao sam da pomešam paladijum, silicijum, fosfor, germanijum i srebro. Ispostavilo se da je stvar skupa, pa je stoga titanijum ponovo pobedio.
3. Volfram
Volfram je takođe suprotnost živi: najvatrostalniji metal sa tačkom topljenja od 3422 °C. Poznato je još od 200. veka, međutim, nije poznat sam metal, već mineral volframit koji sadrži volfram. Inače, ime Wolf Rahm na jeziku grubih Nijemaca znači "vučja krema": Nijemci koji su topili lim zaista nisu voljeli primjesu volframita, koji je ometao topljenje, pretvarajući lim u pjenu šljake ( “prožderao je lim kao vuk koji proždire ovcu”). Sam metal je izolovan kasnije, oko XNUMX godina kasnije.
Ono što je na fotografiji zapravo nije volfram, već volfram karbid, pa ako imate takav prsten na ruci, %username%, onda ne brinite previše. Volfram karbid je teško i izuzetno tvrdo jedinjenje - i stoga se koristi u svim vrstama delova koji se koriste za udaranje; usput rečeno, "pobednik" je 90% volfram karbida. Dobri ljudi dodaju i volfram karbid kao vrh za oklopne čaure i metke. Ali ne samo to, o drugom metalu ću vam reći kasnije.
Inače, iako je volfram težak, uprkos većoj gustoći u odnosu na tradicionalno i jeftinije olovo, volframova zaštita se ispostavlja manje teška sa jednakim zaštitnim svojstvima ili efikasnija sa istom težinom. Zbog vatrostalnosti i tvrdoće volframa, što otežava obradu, u takvim slučajevima se koriste duktilnije legure volframa sa dodatkom drugih metala ili suspenzija volframa u prahu (ili njegovih spojeva) u polimernoj bazi. Ispada lakše, efikasnije - ali samo skuplje. Dakle, u slučaju pada, %username%, nabavite sebi oklop od volframa!
Inače, uspeo sam da stavim mrlju na svoj "večni prsten" nekom vrstom hemikalije - a ni sam ne znam čime. Tako da je "večno" samo za obične ljude)))
4. Uran
Jedini prirodni metal koji se koristi kao gorivo. Pa - nuklearno gorivo.
Dok sam još bio školarac, ali sam primljen na fakultet (neću reći zašto!), uvijek me je zabavljala reakcija stranih studenata kada su im pod mikroskopom pokazivali kristale natrijum uranil acetata. Pa, postoji takva kvalitativna reakcija. Kada su strancima rekli riječ "uranil", odnijeli su ih s poda. Svi su se smijali.
Smiješno mi je i tužno što sada većina naših ljudi vjeruje da je uranijum užasan, opasan i užasan. Pad obrazovanja je očigledan.
U stvari, čak iu davna vremena, prirodni uranijum oksid se koristio za pravljenje žutih jela. Tako je u blizini Napulja pronađen fragment žutog stakla koji sadrži 1% uranijum oksida i datira iz 79. godine nove ere. e. Ne svijetli u mraku i ne emituje svjetlost. Bio sam u Žovtim Vodama u Ukrajini, gde se kopa koncentrat uranijuma. Tamo niko ne sija i ne pravi buku. A odgovor je jednostavan: prirodni uranijum je slabo radioaktivan - ne više od granita i bazalta, kao i gomila otpada i metroa. Uranijum koji je URANijum je izotop U-235, kojeg u prirodi ima samo 0,7204%. Toliko ga je malo da nuklearni naučnici trebaju izolirati i koncentrirati ovaj izotop ("obogatiti" ga) - reaktor neće raditi tako lako.
Inače, nekada je u prirodi bilo više U-235 - samo se vremenom raspao. A pošto ga je bilo više, nuklearni reaktor bi se mogao napraviti ravno na koljenu. Bukvalno. Ovo se dogodilo u Gabonu u ležištu Oklo prije oko 2 milijarde godina: voda je proticala kroz rudu, voda je prirodni moderator neutrona koji se emituju tokom raspada uranijuma-235 – ukupno je bilo dovoljno neutronske energije da se biti zarobljena jezgrom uranijuma-235 - i započela je lančana reakcija. A uranijum je gorio nekoliko stotina godina dok nije izgoreo...
To je otkriveno mnogo kasnije, 1972. godine, kada je u fabrici za obogaćivanje uranijuma u Pierrelatu (Francuska), prilikom analize uranijuma iz Okla, utvrđeno odstupanje od norme u izotopskom sastavu uranijuma. Sadržaj izotopa U-235 bio je 0,717% umjesto uobičajenih 0,720%. Uranijum nije kobasica, ovdje se premalo težine strogo kažnjava: sva nuklearna postrojenja podliježu strogoj kontroli kako bi se spriječilo ilegalno korištenje fisionih materijala u vojne svrhe. I tako su naučnici počeli istraživati, pronašli još par elemenata, kao što su neodimijum i rutenijum, i shvatili da je U-235 ukraden prije nas, jednostavno je izgorio, kao u reaktoru. Odnosno, priroda je izumila nuklearni reaktor mnogo prije nas. Međutim, kao i sve.
Osiromašeni uranijum (tada je 235 oduzeto i dato nuklearnim naučnicima, a U-238 ostao) težak je i tvrd, po svojstvima donekle podsjeća na volfram, pa se na isti način koristi tamo gdje ga treba pogoditi. O tome postoji priča iz bivše Jugoslavije: koristili su oklopne granate sa udarnom iglom koja je sadržavala uranijum. Stanovništvo je imalo problema, ali nikako zbog radijacije: fina uranijumska prašina je ušla u pluća, apsorbovala se - i urodila plodom: uranijum je toksičan za bubrege. To je to - i nema čega da se plašite uranil acetata! Istina, ovo nije dekret po zakonima Ruske Federacije - pa su zbog toga vječni problemi s dolaskom hemijskih reagensa koji sadrže uranijum - jer za službenika postoji samo jedan uranijum.
A tu je i uranijsko staklo: mali dodatak uranijuma daje prekrasnu žuto-zelenu fluorescenciju.
I prokleto je prelepo!
Inače, vrlo je korisno gostima ponuditi jabuke ili salatu, a zatim upaliti malo ultraljubičastog svjetla i pokazati kako je lijepo. Kada svi završe da mu se dive, opušteno izbacite: „Pa da, naravno, ovo je uranijumsko staklo...“ I odgrizite komadić jabuke iz vaze...
5. Osmijum
Pa, pošto smo pričali o teškom uranijum-volframu, vreme je da nazovemo najteži metal uopšte - osmijum. Gustina mu je 22,62 g/cm3!
Međutim, osmijum, kao najteži, ne sprečava da bilo šta bude i isparljivo: na vazduhu postepeno oksidira u OsO4, koji je isparljiv i, inače, vrlo otrovan. Da, to je element platinske grupe, ali je prilično oksidiran. Naziv "osmijum" dolazi od starogrčkog ὀσμή - "miris" - upravo zbog ovoga: hemijske reakcije rastvaranja alkalne legure osmiridija (nerastvorljivog ostatka platine u aqua regia) u vodi ili kiselini praćene su oslobađanjem neprijatan, postojan miris OsO4, koji iritira grlo, sličan mirisu hlora ili trule rotkvice. Ovaj miris je osetio Smithson Tennant (više o njemu kasnije), koji je radio sa osmiridijumom - i tako nazvao metal. I znam da osmijum mora biti u prahu i da se zagreva da bi se proces intenzivno odvijao - ali u svakom slučaju ne težim da budem dugo u blizini ovog metala.
Inače, postoji i takav izotop Os-187. U prirodi ga ima vrlo malo, pa se od osmijuma u centrifugama odvaja odvajanjem mase – baš kao i uranijum. Na razvod čekaju 9 mjeseci - da, da, sasvim je moguće roditi. Stoga je Os-187 jedan od najskupljih metala, njegov sadržaj određuje tržišnu cijenu prirodnog osmijuma. Ali nije najskuplji, o tome ću vam reći u nastavku.
6. Iridijum
Budući da govorimo o platinskoj grupi, vrijedi se sjetiti i iridija. Osmijum je iridijumu oduzeo titulu najtežeg metala - ali razlika je bila u penijama: gustina iridija je 22,53 g/cm3. Osmijum i iridijum su čak 1803. godine zajedno otkrili engleski hemičar S. Tennant - oba su bila prisutna kao nečistoće u prirodnoj platini dopremljenoj iz Južne Amerike. Tennant je bio prvi među nekolicinom naučnika koji je nakon izlaganja platine carskoj vodici uspio dobiti dovoljnu količinu nerastvorljivog ostatka i identificirati do tada nepoznate metale u njoj.
Ali za razliku od osmijuma, iridij je najstabilniji metal: u obliku ingota se ne otapa ni u kakvim kiselinama ili njihovim smjesama! Uopšte! Čak ga i strašni fluor prima samo na 400-450 °C. Da biste još uvijek otopili iridij, morate ga stopiti sa alkalijama - i to po mogućnosti u struji kisika.
Mehanička i hemijska čvrstoća iridija se koristi u Komori za tegove i mere - etalon kilograma je napravljen od legure platine i iridijuma.
U ovom trenutku iridijum nije bankarski metal, ali u tome već postoje promene: 2013. godine iridijum je prvi put u svetu korišćen u proizvodnji zvaničnih kovanica od strane Nacionalne banke Ruande, koja je izdala novčić napravljen od čistog metala čistoće 999. Izdan je novčić od iridijuma u apoenu od 10 ruandskih franaka. I kvragu - ja bih takav novčić!
Inače, u dubokoj mladosti sam jednom pročitao jednu fantastičnu priču u "Mladom tehničaru", kada je jedan momak bio na putu ka uspehu i mogao je da zameni pesak za iridijum u razmeri 1:1 sa nekim vanzemaljcima u podrumu . Pa, vidite, trebao im je silicijum! Ne sjećam se čak ni naslova i autora priče. Hvala ti - V. Shibaev. Kabl je odatle.
7. ZlatoHajde, svi su ga videli
U životu se često dešava da postoji stvarni i formalni šampion. Ako je iridijum pravi šampion u hemijskoj otpornosti, onda je zlato formalni: to je najelektronegativniji metal, 2,54 na Paulingovoj skali. Ali to ne sprečava da se zlato otapa u mješavinama kiselina, pa su, kao i obično, lovorike pripale bogatijima.
I zaista, u ovom trenutku, zahvaljujući činjenici da se Kina i Ruska Federacija udaljavaju od politike gomilanja zlatnih i deviznih rezervi u američkim dolarima na politiku samog akumuliranja zlata, zlato je najskuplji bankarski metal: u cijenom je odavno nadmašio platinu - i zaista cijelu platinastu grupu. Zato čuvajte svoj novac u zlatnoj štedionici, %username%!
Pošto se alhemijski metod vađenja zlata pokazao skupim, ovaj metal se dobija u rafinerijama. A kovanice se već prave u kovnicama. Dakle, kao osoba koja je bila i tamo i tamo, mogu reći: kada radnici takvih preduzeća posjete prostor gdje se nalazi plemeniti metal, oni se ili presvlače – a na njihovoj radnoj odjeći nema nijedne igle ili spajalice. - okviri na kontrolnom punktu uopšte nisu isti kao na aerodromima, tamo je sve teže. Ili postoji takozvani "goli način" - da, dobro ste razumjeli: kontrolni punkt za dječake i kontrolni punkt za djevojčice - obući ćete se unutra. Ako imate metalni implantat, postoji puno sertifikata, puno dozvola, svaki put pojedinačno proveravaju da li je implant na mestu gde treba da bude.
Inače, kako su po vašem mišljenju organizovani kontrolni punktovi na slagalištu novčanica? Papiri ne zvone!
Odgovor je ovdje, ali razmislite malo samiNakon posla nikome nije dozvoljen izlazak, uključujući i rukovodstvo, dok se svi proizvodi ne prebroje. Da - sve je strogo. Ali nikome ne smeta kada su, u teškim vremenima, plaće isplaćivane u proizvodima.
8. Litijum
Za razliku od teškog osmijum-iridijuma, litijum je najlakši metal, njegova gustina je samo 0,534 g/cm3. To je alkalni metal, ali najneaktivniji od cijele grupe: ne eksplodira u vodi, ali reaguje mirno, na zraku također ne oksidira mnogo, a nije ga lako zapaliti: nakon 100 °C toliko je dobro prekriven oksidom da ne oksidira dalje. Stoga je litijum jedini alkalni metal koji se ne skladišti u kerozinu – zašto, ako je prilično inertan? I to je sreća - zbog svoje male gustine, litijum bi plutao u kerozinu.
Prirodni litijum se sastoji od dva izotopa: Li-6 i Li-7. Budući da je sam atom tako mali, dodatni neutron značajno utječe na orbitalni radijus i energiju pobuđivanja elektrona, te je stoga uobičajeni atomski spektar ova dva izotopa različit - stoga ih je moguće odrediti čak i bez ikakvih masenih spektrometara. - a ovo je jedini izuzetak u prirodi! Oba izotopa su jako bitna u nuklearnoj energiji; inače, Li-6 deuterid se koristi kao termonuklearni barut u termonuklearnom oružju - i neću više reći ni riječi na ovu temu!
Litijum takođe koriste psihijatri kao normometik za lečenje i prevenciju manije. Kada sam kao student radio honorarno na katedri, došla nam je tetka sa krvnom plazmom u kojoj je trebalo odrediti litijum. U nekom trenutku sam otišao i pogledao literaturu (nije još bilo interneta) da shvatim zašto bi se litijum uopće trebao tamo određivati? I saznao sam... Od sljedeće posjete, usputno sam pitao tetku, čija je to uopće krv? Kada mi je odgovorila da je njen, ja sam se više trudio da je ne sretnem lično.
Pa, dakle - litijum i litijum, ponekad se detektuje čak i u vodi. Inače, u Lavovu ga ima dosta u vodi.
9. Francij
Francuska ima čitav niz naslova. Pa, prije svega, francij je najrjeđi metal. Cijeli njegov sadržaj je potpuno radiogen: postoji kao međuproizvod raspada uranijuma-235 i torija-232. Ukupan sadržaj francijuma u zemljinoj kori procjenjuje se na 340 grama. Dakle, tačka na gornjoj slici nije frontalna fotografija crne rupe, već oko 200 atoma francija u magnetno-optičkoj zamci. Svi izotopi francija su radioaktivni; najdugovječniji izotop, Fr-000, ima poluživot od 223 minuta. Zato je Francuska tako mala.
Međutim, francij ima najnižu elektronegativnost od bilo kojeg trenutno poznatog elementa, 0,7 na Paulingovoj skali. Shodno tome, francijum je takođe hemijski najaktivniji alkalni metal i formira najjaču alkaliju - francijev hidroksid FrOH. I ne pitaj, %username%, kako su sve ovo utvrdili elementom kojeg nema puno, a koji svakih 22,3 minuta postaje duplo manji, a sam istraživač sve jače sija. Stoga je sve ovo zanimljivo i zabavno, ali francij se praktički nigdje ne koristi.
10. Kalifornija/>
Kalifornije uopšte nema na ovom svetu, ali se proizvodi na dva mesta: u Dimitrovgradu u Ruskoj Federaciji i u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridž u SAD. Za proizvodnju jednog grama kalifornija, plutonijum ili kurijum se podvrgava dugotrajnom neutronskom zračenju u nuklearnom reaktoru - od 8 mjeseci do 1,5 godine. Čitava linija raspada izgleda ovako: Plutonijum-Americijum-Kurijum-Berkli-Kaliforijum. California-252 je krajnji rezultat lanca - ovaj element se ne može pretvoriti u teži izotop, jer njegovo jezgro, takoreći, kaže "hvala, pun sam" i slabo reagira na izlaganje neutronima.
Na putu pretvaranja plutonijuma u kalifornij, 100% od 99,7% jezgara se raspada. Samo 0,3% jezgara je sačuvano od raspada i prođe kroz čitavu fazu. A proizvod treba istaknuti! Izotop se izoluje ekstrakcijom, ekstrakcijskom hromatografijom ili jonskom izmjenom. Da bi se dobio metalni izgled, izvodi se reakcija redukcije.
Za proizvodnju jednog grama kalifornijskog 252 potrebno je 10 kilograma plutonijuma-239.
Godišnja količina iskopanog California-252 iznosi 40-80 mikrograma, a prema stručnjacima, svjetske rezerve Kalifornije nisu veće od 8 grama. Stoga je Kalifornija, tačnije California-252, najskuplji industrijski metal na svijetu, cijena jednog grama u različitim godinama varirala je od 6,5 do 27 miliona dolara.
Postavlja se logično pitanje: kome to uopšte treba? Ne možete od njega napraviti lančić oko vrata, ne možete ga pokloniti voljenoj osobi u obliku prstena. Činjenica je da Cf-252 ima visok faktor umnožavanja neutrona (iznad 3). Gram Cf-252 emituje oko 3⋅1012 neutrona u sekundi. Da, potencijalno je moguće napraviti atomsku bombu, ali uranijum i isti plutonijum su jeftiniji, pa se sam kalifornij koristi kao izvor neutrona u raznim studijama, uključujući i industrijske in-line neutronske aktivacijske analizatore na pokretnoj traci. Inače, %username%, lično sam vidio ovog kalifornijca u obliku male ampule, koji je izvučen iz masivnog bureta zaštite od zračenja i brzo gurnut na pravo mjesto na analizatoru.
Jasno je da za takav novac kalifornij jednostavno mora biti otrov, iako ne tako kul, , ali i neutroni su ništa. Ali ispada malo skupo, naravno.
Pa, čini se da je sve gotovo – ostalo je još oko četiri sata sna do putovanja. Nadam se da je ispalo zanimljivo, a nisam sve ovo uzalud pisao.
Želim ti, %username%, da budeš tvrd kao titanijum, lak za penjanje kao litijum, nepopustljiv kao iridijum i vredan kao kalifornijski! Pa, još zlata u džepu, naravno.
(možete pokazati ovu zdravicu na sljedećem prazniku - nemojte mi zahvaljivati)
izvor: www.habr.com