Kes metalli ei kuula, sellel pole jumalast mõtet!
- Rahvakunst
Tere, %username%.
tagasi ühendust võtta. Täna teen väga lühidalt, sest kuue tunni pärast pean tõusma ja minema.
Ja täna tahan rääkida metallist. Aga mitte muusikast – sellest saame kunagi õlleklaasi taga rääkida ja mitte Habrel. Ja isegi mitte metallist – vaid metallidest! Ja ma tahan rääkida nendest metallidest, mis mu elus nii või teisiti hämmastasid mind oma omadustega.
Kuna kõiki hittparaadil osalejaid eristab mingi supervõime, siis kohti ega võitjaid ei tule. Tuleb metallist kümme! Nii et seerianumber ei tähenda midagi.
Mine.
1. Elavhõbe
Elavhõbe on kõige vedelam metall: selle sulamistemperatuur on -39 °C. Et see on mürgine – ja isegi väga mürgine – , ja seetõttu ma ei korda ennast.
Iidsetest aegadest peale pole inimesed elavhõbedat palvetanud - loomulikult "vedelat hõbedat"! Alkeemikud uskusid, et kuulus filosoofi kivi oli kusagil peidus elavhõbedas, näiteks Jabir ibn Hayyan uskus, et kuna elavhõbe on vedel metall, on see "absoluutne": see ei sisalda tahketele metallidele omaseid lisandeid. Väävel on veel üks Haiyani imetlusobjekt - tule element, mis on võimeline tekitama puhta "absoluutse" leegi ja seetõttu on kõik teised metallid (ja kuna see oli XNUMX. sajand, siis neid oli ainult paar: seitse) moodustuvad elavhõbedast ja väävlist.
Kas XNUMX. sajandil või praegu, kui segate elavhõbedat ja väävlit, saate musta elavhõbedasulfiidi (ja see, muide, on üks lekkinud elavhõbeda saastest puhastamise viise) - kuid kindlasti mitte metalli. Haiyan selgitas seda kahetsusväärset ebaõnnestumist asjaoluga, et kõigil rumalatel inimestel puudub teatud "küpsetusaine", mis viib metalli tootmiseni mustast jamast. Ja loomulikult tormasid kõik “küpsejat” otsima, et kulda saada. Tarkade kivi otsimise ajalugu on ametlikult avatuks kuulutatud.
%username%, sa naerad nüüd alkeemikute üle – aga nad saavutasid lõpuks oma eesmärgi! 1947. aastal said Ameerika füüsikud isotoobi Hg-197 beetalagunemisel kulla ainsa stabiilse isotoobi Au-197. 100 mg elavhõbedast ekstraheeriti koguni 35 mikrogrammi kulda – ja need on nüüd välja pandud Chicago teadus- ja tööstusmuuseumis. Nii et alkeemikutel oli õigus – see on võimalik! See on lihtsalt kuradi kallis...
Muide, ainuke alkeemik, kes ei uskunud võimalusesse saada kulda teistest metallidest, oli Abu Aliyi Hussein ibn Abdullaah ibn al-Haasan ibn Aliyi ibn Sina – ja tumedatele uskmatutele – lihtsalt Avicenna.
Muide, teine metall, gallium, konkureerib oma välimuselt väga elavhõbedaga. Selle sulamistemperatuur on 29 °C, koolis näidati mulle suurejoonelist nippi: käe peale pannakse mingi metallitükk...
..ja see juhtubki
Muide, galliumi saab nüüd Alikast osta sellise triki tegemiseks. Ma ei tea aga, kas ta tollist läbi saab.
2. Titaan
Karm titaan ei ole sinu elavhõbeda tatt! See on kõige kõvem metall! Noh, minu lapsepõlves ja noorukieas kirjutasid nad kõigile neile ühistranspordi akendele titaaniga. Sest ta kriimustas seda ja värvis peene metallitolmuga.
Kõik teavad, et titaani kasutatakse selle kõvaduse ja kerguse tõttu lennunduses. Ma räägin teile mõnest huvitavast rakendusest.
Kuumutamisel hakkab titaan absorbeerima erinevaid gaase – hapnikku, kloori ja isegi lämmastikku. Seda kasutatakse inertgaaside (näiteks argooni) puhastamiseks mõeldud seadmetes – see puhutakse läbi titaankäsnaga täidetud torude ja kuumutatakse temperatuurini 500–600 °C. Muide, sellel temperatuuril suhtleb titaankäsn veega - hapnik imendub, vesinik eraldub, kuid tavaliselt ei häiri vesinik erinevalt veest inertsetes gaasides kedagi.
Valget titaandioksiidi TiO2 kasutatakse värvides (näiteks titaanvalge) ning paberi ja plasti tootmisel. Toidu lisaaine E171. Muide, titaandioksiidi tootmisel tuleb kontrollida selle elementaarset koostist - kuid mitte üldse lisandite vähendamiseks, vaid "valgeduse" lisamiseks: on vaja, et värvained - raud, kroom, vask jne. — see oli väiksem.
Titaankarbiid, titaandiboriid, titaankarbonitriid on kõvaduse poolest volframkarbiidi konkurendid. Puuduseks on see, et need on kergemad.
Titaannitriidi kasutatakse instrumentide, kirikukuplite katmiseks ja ehete valmistamisel, kuna sellel on kullale sarnane värv. Kõik need "meditsiinilised sulamid", mis näevad välja nagu kuld, on kaetud titaannitriidiga.
Muide, visad teadlased on hiljuti valmistanud sulami, mis on titaanist kõvem! Selle saavutamiseks pidin segama pallaadiumi, räni, fosforit, germaaniumi ja hõbedat. Asi osutus kalliks ja seetõttu võitis taas titaan.
3. Volfram
Volfram on ka elavhõbeda vastand: kõige tulekindlam metall, mille sulamistemperatuur on 3422 °C. Seda tuntakse juba 200. sajandist, kuid teada pole mitte metalli ennast, vaid volframi sisaldavat mineraali volframiiti. Muide, nimi Wolf Rahm tähendab karmide sakslaste keeles “hundikoort”: tina sulatanud sakslastele ei meeldinud väga volframiidi lisand, mis segas sulatamist, muutes tina räbu vahuks ( "see neelas tina nagu hunt lamba"). Metall ise eraldati hiljem, umbes XNUMX aastat hiljem.
See, mis fotol on, pole tegelikult volfram, vaid volframkarbiid, nii et kui teil on selline sõrmus käes, %username%, siis ärge muretsege liiga palju. Volframkarbiid on raske ja ülikõva ühend – ja seetõttu kasutatakse seda kõikvõimalikes osades, mida kasutatakse peksmiseks; muide, "võitja" on 90% volframkarbiid. Head inimesed lisavad soomust läbistavate mürskude ja kuulide otsaks ka volframkarbiidi. Kuid mitte ainult, ma räägin teile hiljem teisest metallist.
Muide, kuigi volfram on raske, vaatamata oma suuremale tihedusele võrreldes traditsioonilise ja odavama pliiga, osutub volframikaitse võrdsete kaitseomadustega vähem raskeks või võrdse kaalu korral tõhusamaks. Tänu volframi tulekindlusele ja kõvadusele, mis raskendab töötlemist, kasutatakse sellistel juhtudel plastilisemaid volframisulameid, millele on lisatud muid metalle või pulbrilise volframi (või selle ühendite) suspensiooni polümeerialuses. Selgub, et see on lihtsam, tõhusam - kuid ainult kallim. Nii et kukkumise korral hankige endale volframrüüd, %username%.
Muide, mul õnnestus oma "igavesele rõngale" mingi kemikaaliga plekk panna - ja ma isegi ei tea, millega. Nii et see on "igavene" ainult tavainimestele)))
4. Uraan
Ainus looduslik metall, mida kasutatakse kütusena. Noh - tuumakütus.
Kui olin veel koolipoiss, aga ülikooli vastu võeti (ma ei ütle, miks!), lõbustas mind alati välistudengite reaktsioon, kui neile mikroskoobi all näidati naatriumuranüülatsetaadi kristalle. Noh, on selline kvalitatiivne reaktsioon. Kui nad ütlesid välismaalastele sõna "uraniil", löödi nad põrandalt õhku. Kõik naersid.
Minu jaoks on naljakas ja kurb, et nüüd usub enamik meie inimesi, et uraan on kohutav, ohtlik ja kohutav. Hariduse langus on ilmne.
Tegelikult kasutati isegi iidsetel aegadel looduslikku uraanoksiidi kollaste roogade valmistamiseks. Nii leiti Napoli lähedalt 1% uraanoksiidi sisaldav kollase klaasi kild, mis pärineb aastast 79 pKr. e. See ei helenda pimedas ega kiirga valgust. Olin Ukrainas Zhovti Vodys, kus kaevandatakse uraani kontsentraati. Keegi seal ei sära ega müra. Ja vastus on lihtne: looduslik uraan on nõrgalt radioaktiivne – mitte rohkem kui graniidid ja basaltid, samuti jäätmehunnikud ja metrood. Uraan, mis on URAAN, on isotoop U-235, mida on looduses vaid 0,7204%. Seda on nii vähe, et tuumateadlased peavad selle isotoobi eraldama ja kontsentreerima (“rikastama”) – reaktor ei hakka nii lihtsalt tööle.
Muide, varem oli looduses U-235 rohkem – see lihtsalt lagunes aja jooksul. Ja kuna seda oli rohkem, sai tuumareaktori teha otse põlve peale. Sõna otseses mõttes. Nii juhtus Gabonis Oklo maardlas umbes 2 miljardit aastat tagasi: maagist jooksis läbi vesi, vesi on uraan-235 lagunemisel eralduvate neutronite loomulik moderaator – kokku oli neutronite energiat täpselt nii palju, et uraan-235 tuum kinni püüda – ja algas ahelreaktsioon. Ja uraan põles mitusada aastat, kuni põles ära...
See avastati palju hiljem, 1972. aastal, kui Pierrelati (Prantsusmaa) uraani rikastamistehases leiti Oklost pärit uraani analüüsi käigus uraani isotoopkoostises kõrvalekalle normist. U-235 isotoobi sisaldus oli tavapärase 0,717% asemel 0,720%. Uraan ei ole vorst, siin karistatakse alakaalu rangelt: kõik tuumarajatised on range kontrolli all, et vältida lõhustuvate materjalide ebaseaduslikku kasutamist sõjalistel eesmärkidel. Ja nii hakkasid teadlased uurima, leidsid veel paar elementi, nagu neodüüm ja ruteenium, ning mõistsid, et U-235 varastati enne meid, see põles lihtsalt läbi, nagu reaktoris. See tähendab, et loodus leiutas tuumareaktori ammu enne meid. Samas nagu kõik.
Vaesestatud uraan (see on siis, kui 235 võeti ära ja anti tuumateadlastele ning U-238 jäi alles) on raske ja kõva, meenutades oma omadustelt mõneti volframi ning seetõttu kasutatakse seda samamoodi seal, kus seda vaja lüüa. Selle kohta on lugu endisest Jugoslaaviast: nad kasutasid soomust läbistavaid kestasid, mille tihvt sisaldas uraani. Elanikkonnal oli probleeme, kuid sugugi mitte kiirguse tõttu: peen uraanitolm sattus kopsudesse, neeldus – ja kandis vilja: uraan on neerudele mürgine. See on kõik – ja uranüülatsetaati pole midagi karta! Tõsi, see pole Vene Föderatsiooni seaduste kohaselt dekreet – ja seetõttu on uraani sisaldavate keemiliste reaktiivide saabumisega igavesed probleemid –, sest ametniku jaoks on ainult üks uraan.
Ja siis on veel uraaniklaas: väike uraani lisamine annab ilusa kollakasrohelise fluorestsentsi.
Ja see on pagana ilus!
Muide, on väga kasulik pakkuda külalistele õunu või salatit ning seejärel lülitada veidi ultraviolettvalgust sisse ja näidata, kui ilus see on. Kui kõik on selle imetlemise lõpetanud, visake juhuslikult välja: "No jah, muidugi, see on uraanklaas..." Ja hammustage vaasist tükk õuna...
5. Osmium
Noh, kuna oleme juba rääkinud raskest uraan-volframist, on aeg nimetada kõige raskem metall üldiselt - osmium. Selle tihedus on 22,62 g/cm3!
Kuid osmium, olles kõige raskem, ei takista miski olemast ka lenduv: õhus oksüdeerub see järk-järgult OsO4-ks, mis on lenduv ja muide väga mürgine. Jah, see on plaatinarühma element, kuid see on üsna oksüdeerunud. Nimi "osmium" pärineb vanakreeka sõnast ὀσμή - "lõhn" - just seetõttu: leeliselise sulami osmiriidiumi (plaatina lahustumatu jääk vees või happes) lahustamisel vees või happes kaasneb keemiliste reaktsioonidega ebameeldiv, püsiv lõhn OsO4, mis ärritab kurku, sarnaneb kloori või mäda redise lõhnaga. Seda lõhna tundis Smithson Tennant (temast lähemalt hiljem), kes töötas osmiriidiumiga – ja nimetas metalli nii. Ja ma tean, et osmium peab olema pulbrina ja seda tuleb kuumutada, et protsess intensiivselt kulgeks - aga igal juhul ei püüa ma selle metalli lähedal kaua olla.
Muide, on olemas ka selline isotoop Os-187. Looduses on seda väga vähe ja seetõttu eraldatakse see osmiumist tsentrifuugides massieraldusega – täpselt nagu uraan. Nad ootavad lahkuminekut 9 kuud - jah, jah, sünnitamine on täiesti võimalik. Seetõttu on Os-187 üks kallimaid metalle, selle sisaldus määrab loodusliku osmiumi turuhinna. Kuid see pole kõige kallim, räägin teile sellest allpool.
6. Iriidium
Kuna me räägime plaatinarühmast, siis tasub meeles pidada ka iriidiumi. Osmium võttis iriidiumilt ära raskeima metalli tiitli – vahe oli aga sentides: iriidiumi tihedus on 22,53 g/cm3. Inglise keemik S. Tennant avastas osmiumi ja iriidiumi koos isegi 1803. aastal – mõlemad esinesid Lõuna-Ameerikast tarnitud looduslikus plaatinas lisanditena. Tennant oli esimene mitme teadlase seas, kellel õnnestus pärast plaatina kokkupuudet Aqua Regiaga saada piisavas koguses lahustumatut jääki ja tuvastada selles varem tundmatuid metalle.
Kuid erinevalt osmiumist on iriidium kõige pagana stabiilsem metall: valuploki kujul ei lahustu see üheski happes ega nende segus! Üleüldse! Isegi tohutu fluor võtab seda ainult 400–450 °C juures. Iriidiumi lahustamiseks peate selle sulatama leelistega - ja eelistatavalt hapnikuvoolus.
Kaalude ja mõõtude kambris kasutatakse iriidiumi mehaanilist ja keemilist tugevust – kilogrammi etalon on valmistatud plaatina-iriidiumi sulamist.
Hetkel ei ole iriidium pangametall, kuid selles on juba muudatusi: 2013. aastal kasutas iriidiumit esimest korda maailmas ametlike müntide valmistamisel Rwanda keskpangas, mis andis välja mündi, mis valmistati. puhtast metallist puhtusastmega 999. Välja lasti iriidiummünt, mille nimiväärtus oli 10 Rwanda franki. Ja pagan – sellist münti tahaks küll!
Muide, kunagi lugesin sügavas nooruses “Noorest tehnikust” üht fantastilist lugu, kui üks tüüp oli teel edu poole ja suutis keldris mingite tulnukatega liiva 1:1 iriidiumi vastu vahetada. . No näete, neil oli räni vaja! Ma isegi ei mäleta loo pealkirja ja autorit. Aitäh - V. Šibajev. Kaabel on sealt.
7. KuldTule, kõik nägid teda
Elus juhtub sageli, et on olemas tegelik ja formaalne tšempion. Kui iriidium on tegelik meister keemilises vastupidavuses, siis kuld on formaalne: see on kõige elektronegatiivsem metall, 2,54 Paulingi skaalal. Kuid see ei takista kulla lahustumist hapete segudes, nii et tavapäraselt läksid loorberid rikkamatele.
Ja tõepoolest, tänu sellele, et Hiina ja Venemaa Föderatsioon liiguvad USA dollarites kulla- ja välisvaluutareservide akumuleerimise poliitikast kulla enda akumuleerimise poliitikale, on praegu kuld kõige kallim pangametall: aastal hinnaga on see juba ammu ületanud plaatina - ja tõepoolest kogu plaatinarühma. Nii et hoidke oma raha kullahoiupangas, %username%!
Kuna kulla ekstraheerimise alkeemiline meetod on osutunud kalliks, saadakse seda metalli rafineerimistehastes. Ja münte tehakse juba rahapajades. Nii seal kui seal käinud inimesena võin öelda: kui selliste ettevõtete töötajad külastavad piirkonda, kus on väärismetalli, siis nad kas vahetavad riideid – ja nende tööriietel pole ainsatki nööpnõela ega kirjaklambrit. - kontrollpunktis pole raamid sugugi samad, mis lennujaamades, seal läheb kõik karmimaks. Või on olemas nn "alasti režiim" - jah, saite õigesti aru: poiste kontrollpunkt ja tüdrukute kontrollpunkt - paned sees riidesse. Kui sul on metallist implantaat, siis on palju sertifikaate, palju lube, iga kord eraldi kontrollitakse, et implantaat oleks selles kohas, kus see olema peab.
Muide, kuidas on teie arvates rahatäheplatsi kontrollpunktid korraldatud? Paberid ei helise!
Vastus on siin, aga mõtle natuke isePärast tööd ei lasta kedagi välja, sealhulgas juhtkonda, enne kui kõik tooted on üle loetud. Jah – kõik on range. Aga keegi ei pane pahaks, kui rasketel aegadel maksti palka toodetena.
8. Liitium
Erinevalt raskest osmiumiriidiumist on liitium kõige kergem metall, selle tihedus on vaid 0,534 g/cm3. See on leelismetall, kuid kogu rühmast kõige passiivsem: see ei plahvata vees, vaid reageerib rahulikult, õhus samuti ei oksüdeeru ja seda pole lihtne põlema panna: pärast 100 °C see on nii hästi oksiidiga kaetud, et ei oksüdeeru enam. Seetõttu on liitium ainus leelismetall, mida petrooleumis ei säilitata – miks, kui see on üsna inertne? Ja see on õnn – oma väikese tiheduse tõttu hõljuks liitium petrooleumis.
Looduslik liitium koosneb kahest isotoobist: Li-6 ja Li-7. Kuna aatom ise on nii väike, mõjutab lisaneutron oluliselt elektroni orbiidi raadiust ja ergastusenergiat ning seetõttu on nende kahe isotoobi tavaline aatomispekter erinev – seetõttu on neid võimalik määrata ka ilma igasuguste massispektromeetriteta. - ja see on ainus erand looduses! Mõlemad isotoobid on tuumaenergeetikas väga olulised, muide, Li-6 deuteriidi kasutatakse termotuumarelvades termotuumapüssirohuna - ja ma ei räägi sellel teemal enam sõnagi!
Psühhiaatrid kasutavad liitiumi ka normomeetrilise vahendina maania raviks ja ennetamiseks. Kui ma tudengina osalise tööajaga kateedris töötasin, tuli meie juurde üks tädi vereplasmaga, milles oli vaja määrata liitiumi. Mingi hetk läksin ja uurisin kirjandust (internetti veel polnud), et aru saada, miks peaks seal liitiumit üldse määrama? Ja sain teada... Järgmisel külaskäigul küsisin juhuslikult tädi käest, kelle veri see ikkagi on? Kui ta vastas, et see on tema oma, püüdsin rohkem temaga mitte kohtuda.
Noh, nii - liitium ja liitium, seda avastatakse mõnikord isegi vees. Muide, Lvivis on seda vees päris palju.
9. Francium
Prantsusmaal on terve hulk tiitleid. Esiteks on francium kõige haruldasem metall. Selle kogu sisu on täielikult radiogeenne: see eksisteerib uraan-235 ja toorium-232 lagunemise vaheproduktina. Frantsiumi kogusisaldust maakoores hinnatakse 340 grammile. Seega pole ülaloleval pildil olev koht musta augu esiküljel, vaid umbes 200 000 frantsiumi aatomit magnet-optilises lõksus. Kõik frantsiumi isotoobid on radioaktiivsed; pikima elueaga isotoobi Fr-223 poolestusaeg on 22,3 minutit. Sellepärast on Prantsusmaa nii väike.
Frantsiumi elektronegatiivsus on aga kõigist praegu teadaolevatest elementidest madalaim, 0,7 Paulingi skaalal. Sellest lähtuvalt on frantsium ka keemiliselt kõige aktiivsem leelismetall ja moodustab tugevaima leelise - frantsiumhüdroksiidi FrOH. Ja ärge küsige, %kasutajanimi%, kuidas nad seda kõike määrasid elemendiga, mida pole palju ja mis iga 22,3 minuti järel muutub kaks korda väiksemaks ja uurija ise särab üha eredamalt. Seetõttu on see kõik huvitav ja meelelahutuslik, kuid frantsiumi ei kasutata praktiliselt kusagil.
10. California/>
California ei ole üldse siin maailmas, kuid seda toodetakse kahes kohas: Dimitrovgradis Vene Föderatsioonis ja Oak Ridge'i riiklikus laboris USA-s. Ühe grammi kaliforniumi tootmiseks allutatakse plutooniumile või kuuriumile tuumareaktoris pikaajaline neutronkiirgus - 8 kuud kuni 1,5 aastat. Kogu lagunemise rida näeb välja selline: Plutoonium-Americium-Kuurium-Berkley-Califorium. California-252 on ahela lõpptulemus - seda elementi ei saa muuta raskemaks isotoobiks, kuna selle tuum ütleb justkui "aitäh, mul on kõht täis" ja reageerib nõrgalt neutronitega kokkupuutele.
Plutooniumi kaliforniumiks muutmise teel laguneb 100% 99,7% tuumadest. Ainult 0,3% tuumadest hoitakse lagunemise eest ja läbivad kogu staadiumi. Ja toode vajab esiletõstmist! Isotoop eraldatakse ekstraheerimise, ekstraheerimiskromatograafia või ioonivahetuse teel. Metallilise välimuse andmiseks viiakse läbi redutseerimisreaktsioon.
Ühe grammi California-252 tootmiseks kulub 10 kilogrammi plutoonium-239.
California-252 aastane kaevandatud kogus on 40-80 mikrogrammi ja ekspertide sõnul ei ületa California varu maailmas 8 grammi. Seetõttu on California ehk täpsemalt California-252 maailma kalleim tööstusmetall, mille ühe grammi maksumus kõikus erinevatel aastatel 6,5-27 miljoni dollari vahel.
Loogiline küsimus on: kellele seda ikkagi vaja on? Sellest ei saa kaela ümber ketti teha, kallimale sõrmusena kinkida. Fakt on see, et Cf-252-l on kõrge neutronite korrutustegur (üle 3). Üks gramm Cf-252 kiirgab umbes 3⋅1012 neutronit sekundis. Jah, potentsiaalselt on võimalik teha aatomipommi, kuid uraan ja seesama plutoonium on odavamad, seega kasutatakse kaliforniumi ennast neutronite allikana erinevates uuringutes, sealhulgas konveierilindil asuvates tööstuslikes neutronite aktiveerimise analüsaatorites. Muide, %kasutajanimi%, nägin isiklikult seda kalifornialast väikese ampulli kujul, mis kopsakast kiirguskaitsetünnist välja tõmmati ja analüsaatoril kiiresti õigesse kohta lükati.
On selge, et sellise raha eest peab kalifornium olema lihtsalt mürk, ehkki mitte nii lahe, , kuid neutronid pole samuti midagi. Aga see osutub muidugi veidi kalliks.
Noh, kõik tundub olevat tehtud – umbes neli tundi und on jäänud reisini. Loodan, et see osutus huvitavaks ja ma ei kritseldanud seda kõike asjata.
Soovin, et sa, %username%, oleks kõva kui titaan, kergesti ronitav nagu liitium, järeleandmatu nagu iriidium ja väärtuslik nagu California! Noh, muidugi rohkem kulda taskus.
(selle röstsaia saate järgmisel pühal näidata – ärge tänage mind)
Allikas: www.habr.com