Tko ne sluša metal, nema smisla od Boga!
- Narodna umjetnost
Pozdrav %username%.
opet u kontaktu. Danas ću biti vrlo kratak, jer za šest sati moram ustati i otići.
A danas želim razgovarati o metalu. Ali ne o glazbi - o tome možemo nekad uz čašu piva, a ne na Habréu. Pa čak ni o metalu - nego o metalima! I želim govoriti o onim metalima koji su me u životu na ovaj ili onaj način zadivili svojim svojstvima.
Budući da se svi sudionici hit parade odlikuju nekom vrstom supermoći, neće biti mjesta ni pobjednika. Bit će metalna desetka! Dakle, serijski broj ne znači ništa.
Ići.
1. Merkur
Živa je najlikvidniji metal: talište joj je -39 °C. Da je otrovan - pa čak i vrlo otrovan - , i zato se neću ponavljati.
Od davnina se ljudi nisu molili za živu - naravno, "tekuće srebro"! Alkemičari su vjerovali da je upravo u živi negdje skriven slavni kamen mudraca, na primjer, Jabir ibn Hayyan je vjerovao da je živa, budući da je tekući metal, "apsolutna": nema nikakvih nečistoća svojstvenih čvrstim metalima. Sumpor je još jedan predmet Haiyanovog divljenja - element vatre, sposoban je proizvesti čisti "apsolutni" plamen, pa su stoga svi ostali metali (a od XNUMX. stoljeća bilo ih je samo nekoliko: sedam) nastala od žive i sumpora.
Bilo u XNUMX. stoljeću ili sada, ako pomiješate živu i sumpor, dobit ćete crni živin sulfid (a to je, inače, jedan od načina dekontaminacije prolivene žive) - ali nikako metal. Haiyan je ovaj nesretni neuspjeh objasnio činjenicom da svim glupim ljudima nedostaje određeno "sredstvo za sazrijevanje" koje će dovesti do proizvodnje metala iz crne gluposti. I naravno svi su pohrlili tražiti "zrelicu" kako bi dobili zlato. Povijest potrage za kamenom mudraca službeno je proglašena otvorenom.
%username%, sad se smijete alkemičarima - ali konačno su postigli svoj cilj! Godine 1947. američki fizičari dobili su jedini stabilni izotop zlata, Au-197, iz beta raspada izotopa Hg-197. Iz 100 mg žive ekstrahirano je čak 35 mikrograma zlata – a danas su izloženi u čikaškom Muzeju znanosti i industrije. Dakle, alkemičari su bili u pravu - moguće je! Samo je prokleto skup...
Inače, jedini alkemičar 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 Avicenna.
Usput, drugi metal, galij, svojim izgledom jako konkurira živi. Talište mu je 29 °C, u školi su mi pokazali spektakularan trik: na ruku vam se stavi komad nekog metala...
..i evo što se događa
Inače, galij se sada može kupiti u Alici za izvođenje takvog trika. Ne znam, međutim, hoće li proći carinu.
2. Titan
Oštri titan nije tvoja živa balavica! Ovo je najtvrđi metal! Pa, u mom djetinjstvu i mladosti pisali su titanom na svim tim prozorima u javnom prijevozu. Jer ga je izgrebao i obojio finom metalnom prašinom.
Svima je poznato da se titan, zbog svoje tvrdoće i lakoće, koristi u zrakoplovstvu. 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 pročišćavanje inertnih plinova (argon, na primjer) - upuhuje se kroz cijevi ispunjene titanskom spužvom i zagrijava na 500-600 °C. Usput, na ovoj temperaturi titanska spužva stupa u interakciju s vodom - kisik se apsorbira, vodik se oslobađa, ali obično vodik u inertnim plinovima nikome ne smeta, za razliku od vode.
Bijeli titanijev dioksid TiO2 koristi se u bojama (kao što je titan bijela) te u proizvodnji papira i plastike. Dodatak hrani E171. Usput, pri proizvodnji titanijevog dioksida mora se kontrolirati njegov elementarni sastav - ali uopće ne da bi se smanjile nečistoće, već da bi se dodala "bjelina": potrebno je da elementi boje - željezo, krom, bakar itd. — bio je manji.
Titan karbid, titan diborid, titan karbonitrid konkurenti su volfram karbidu u pogledu tvrdoće. Mana im je što su lakši.
Titanijev nitrid se koristi za premazivanje instrumenata, crkvenih kupola i u proizvodnji bižuterije, jer ima boju sličnu zlatu. Sve te “medicinske legure” koje izgledaju poput zlata presvučene su titanijevim nitridom.
Usput, uporni znanstvenici nedavno su napravili leguru koja je tvrđa od titana! Da bih to postigao, morao sam pomiješati paladij, silicij, fosfor, germanij i srebro. Stvar se pokazala skupom, pa je titan opet pobijedio.
3. Volfram
Volfram je također suprotnost živi: najvatrostalniji metal s talištem od 3422 °C. Poznat je od 200. stoljeća, međutim, nije poznat sam metal, već mineral volframit koji sadrži volfram. Usput, ime Wolf Rahm na jeziku oštrih Nijemaca znači "vučja krema": Nijemci koji su talili kositar zaista nisu voljeli primjesu volframita, koji je smetao taljenju, pretvarajući kositar u pjenu troske ( “proždirao je lim kao vuk ovcu”). Sam metal izoliran je kasnije, oko XNUMX godina kasnije.
Ono što je na fotografiji zapravo nije volfram, već volframov karbid, pa ako imate takav prsten na ruci, %username%, ne brinite previše. Volframov karbid je teška i izuzetno tvrda smjesa - i stoga se koristi u svim vrstama dijelova koji se koriste za udaranje; usput, "pobjednik" je 90% volframov karbid. Dobri ljudi također dodaju volfram karbid kao vrh za oklopne granate i metke. Ali ne samo to, kasnije ću vam reći o još jednom metalu.
Usput, iako je volfram težak, unatoč većoj gustoći u usporedbi s tradicionalnim i jeftinijim olovom, zaštita od volframa ispada manje teška s jednakim zaštitnim svojstvima ili učinkovitija s jednakom težinom. Zbog vatrostalnosti i tvrdoće volframa, što otežava njegovu obradu, u takvim slučajevima koriste se duktilnije legure volframa s dodatkom drugih metala ili suspenzija volframa u prahu (ili njegovih spojeva) u polimernoj bazi. Ispada lakše, učinkovitije - ali samo skuplje. Dakle, u slučaju ispadanja, %username%, nabavite si oklop od volframa!
Usput, uspio sam staviti mrlju na svoj "vječni prsten" nekom kemikalijom - a ne znam ni sam kojom. Tako da je "vječno" 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 sveučilište (neću reći zašto!), uvijek me zabavljala reakcija stranih studenata kad su im pod mikroskopom pokazivali kristale natrijevog uranil acetata. Pa postoji takva kvalitativna reakcija. Kad su strancima rekli riječ "uranil", odletjeli su s poda. Svi su se nasmijali.
Smiješno mi je i tužno da sada i većina naših ljudi vjeruje da je uran strašan, opasan i strašan. Očit je pad obrazovanja.
Zapravo, čak iu davnim vremenima, prirodni uran oksid se koristio za izradu žutog posuđa. Tako je u blizini Napulja pronađen fragment žutog stakla koji sadrži 1% uranovog oksida i datira iz 79. godine. e. Ne svijetli u mraku i ne emitira svjetlost. Bio sam u Zhovti Vody u Ukrajini, gdje se vadi koncentrat urana. Tamo nitko ne svijetli i ne buči. A odgovor je jednostavan: prirodni uran je slabo radioaktivan - ništa više od granita i bazalta, kao i gomila otpada i podzemnih željeznica. Uran koji je URANI je izotop U-235, kojeg u prirodi ima samo 0,7204%. Toliko ga je malo da nuklearni znanstvenici moraju izolirati i koncentrirati taj izotop (“obogatiti” ga) - reaktor neće tako lako raditi.
Inače, nekada je u prirodi bilo više U-235 - samo se s vremenom raspao. A kako je toga bilo više, mogao se nuklearni reaktor napraviti baš na koljenu. Doslovce. Ovo se dogodilo u Gabonu na nalazištu Oklo prije otprilike 2 milijarde godina: voda je tekla kroz rudu, voda je prirodni moderator neutrona koji se emitiraju tijekom raspada urana-235 - ukupno je bilo taman toliko energije neutrona da biti zarobljen od strane jezgre urana-235 - i započela je lančana reakcija. A uran je gorio nekoliko stotina godina dok nije izgorio...
To je otkriveno mnogo kasnije, 1972. godine, kada je u tvornici za obogaćivanje urana u Pierrelatu (Francuska) prilikom analize urana iz Okla utvrđeno odstupanje od norme u izotopskom sastavu urana. Sadržaj izotopa U-235 bio je 0,717% umjesto uobičajenih 0,720%. Uran nije kobasica, ovdje se premala težina strogo kažnjava: svi nuklearni objekti podliježu strogoj kontroli kako bi se spriječila nezakonita uporaba fisijskih materijala u vojne svrhe. I tako su znanstvenici počeli istraživati, pronašli još par elemenata, poput neodimija i rutenija, i shvatili da je U-235 ukraden prije nas, jednostavno je izgorio, kao u reaktoru. Odnosno, priroda je davno prije nas izmislila nuklearni reaktor. Međutim, kao i sve.
Osiromašeni uran (to je ono kad je 235 oduzet i dat nuklearnim znanstvenicima, a U-238 je ostao) je težak i tvrd, po svojstvima pomalo podsjeća na volfram, pa se stoga koristi na isti način gdje treba pogoditi. O tome postoji priča iz bivše Jugoslavije da su koristili pancirne granate s udarnom iglom s uranom. Stanovništvo je imalo problema, ali nimalo zbog zračenja: fina uranova prašina dospjela je u pluća, apsorbirala se – i urodila plodom: uran je otrovan za bubrege. To je to – i nema se čega bojati uranil acetata! Istina, to nije dekret prema zakonima Ruske Federacije - i stoga postoje vječni problemi s dolaskom kemijskih reagensa koji sadrže uran - jer za dužnosnika postoji samo jedan uran.
A tu je i uransko staklo: mali dodatak urana daje prekrasnu žuto-zelenu fluorescenciju.
I vraški je lijep!
Usput, vrlo je korisno gostima ponuditi jabuke ili salatu, a zatim upaliti malo ultraljubičasto svjetlo i pokazati koliko je lijepo. Kad mu se svi prestanu diviti, ležerno dobacite: “Pa da, naravno, ovo je uransko staklo...” I odgrizite komadić jabuke iz vaze...
5. Osmij
Pa, budući da smo već govorili o teškom uran-volframu, vrijeme je da imenujemo najteži metal općenito - osmij. Gustoća mu je 22,62 g/cm3!
Međutim, osmij, budući da je najteži, ne sprječava ništa da bude i hlapljiv: na zraku postupno oksidira u OsO4, koji je hlapljiv i, usput, vrlo otrovan. Da, to je element platinske skupine, ali je prilično oksidiran. Naziv "osmij" dolazi od starogrčkog ὀσμή - "miris" - upravo zbog ovoga: kemijske reakcije otapanja alkalne legure osmiridija (netopljivi ostatak platine u aqua regia) u vodi ili kiselini popraćene su oslobađanjem neugodan, uporan miris OsO4, koji nadražuje grlo, sličan mirisu klora ili trule rotkvice. Taj je miris osjetio Smithson Tennant (više o njemu kasnije), koji je radio s osmiridijem - i tako nazvao metal. I znam da osmij mora biti u prahu i da se mora zagrijati da bi se proces intenzivno odvijao - ali u svakom slučaju ne nastojim biti dugo u blizini ovog metala.
Usput, postoji i takav izotop Os-187. U prirodi ga ima vrlo malo, pa se od osmija u centrifugama odvaja separacijom mase – baš kao i uran. Čekaju 9 mjeseci na odvajanje - da, da, sasvim je moguće roditi. Stoga je Os-187 jedan od najskupljih metala, njegov sadržaj određuje tržišnu cijenu prirodnog osmija. Ali nije najskuplji, reći ću vam o tome u nastavku.
6. Iridij
Budući da govorimo o skupini platine, također je vrijedno zapamtiti iridij. Osmij je iridiju oduzeo titulu najtežeg metala - ali razlika je bila u novčićima: gustoća iridija je 22,53 g/cm3. Osmij i iridij čak je zajedno otkrio 1803. engleski kemičar S. Tennant - oba su bila prisutna kao nečistoće u prirodnoj platini dopremljenoj iz Južne Amerike. Tennant je bio prvi među nekolicinom znanstvenika koji je uspio dobiti dovoljnu količinu netopljivog ostatka nakon izlaganja platine carskoj vodi i identificirati dotad nepoznate metale u njemu.
Ali za razliku od osmija, iridij je prokleto najstabilniji metal: u obliku ingota ne otapa se u nikakvim kiselinama ili njihovim smjesama! Uopće! Čak i silni fluor preuzima samo na 400-450 °C. Kako biste ipak otopili iridij, morate ga stopiti s alkalijama - i po mogućnosti u struji kisika.
U Komori za mjere i utege koristi se mehanička i kemijska čvrstoća iridija - etalon kilograma izrađen je od legure platine i iridija.
Trenutno iridij nije bankarski metal, ali u tome već ima promjena: 2013. godine iridij je prvi put u svijetu korišten u proizvodnji službenih kovanica od strane Nacionalne banke Ruande, koja je izdala kovanicu izrađenu od čistog metala čistoće 999. Kovanica iridija izdana je u apoenu od 10 ruandskih franaka. I kvragu - ja bih takav novčić!
Usput, u svojoj dubokoj mladosti jednom sam pročitao neku fantastičnu priču u "Mladom tehničaru", kada je tip bio na putu do uspjeha i uspio zamijeniti pijesak za iridij u omjeru 1:1 s nekim izvanzemaljcima u podrumu . Pa, vidite, trebao im je silicij! Ne sjećam se ni naslova i autora priče. Hvala vam - V. Šibajev. Kabel je od tamo.
7. ZlatoHajde, svi su ga vidjeli
U životu se često događa da postoji stvarni i formalni prvak. Ako je iridij stvarni prvak u kemijskoj otpornosti, onda je zlato formalni: to je najelektronegativniji metal, 2,54 na Paulingovoj ljestvici. Ali to ne sprječava da se zlato otapa u smjesama kiselina, pa su, kao i obično, lovorike pripale onima koji su bogatiji.
I doista, u ovom trenutku, zahvaljujući činjenici da Kina i Ruska Federacija odlaze od politike gomilanja zlatnih i deviznih rezervi u američkim dolarima na politiku gomilanja samog zlata, zlato je najskuplji bankarski metal: u cijenom je odavno nadmašio platinu - i doista cijelu platinastu grupu. Zato čuvajte svoj novac u zlatnoj štedionici, %username%!
Budući da se alkemijska metoda vađenja zlata pokazala skupom, ovaj se metal dobiva u rafinerijama. A kovanice se već izrađuju u kovnicama. Dakle, kao osoba koja je bila i tamo i tamo, mogu reći: kad radnici takvih poduzeća posjete područje gdje ima plemenitog metala, ili se presvuku - a na njihovoj radnoj odjeći nema niti jedne igle ili spajalice. - okviri na kontrolnim točkama uopće nisu isti kao u zračnim lukama, tamo sve postaje teže. Ili postoji takozvani "goli način" - da, dobro ste razumjeli: kontrolna točka za dječake i kontrolna točka za djevojčice - obući ćete se unutra. Ako imate metalni implantat, ima puno atesta, puno dozvola, svaki put pojedinačno provjeravaju je li implantat na mjestu gdje treba biti.
Usput, što mislite kako su organizirane kontrolne točke na banknotnoj stanici? Papiri ne zvone!
Odgovor je tu, ali razmislite malo samiNakon posla nitko ne smije van, uključujući i upravu, dok se svi proizvodi ne prebroje. Da - sve je strogo. Ali nikome ne smeta kada su se u teškim vremenima plaće isplaćivale u proizvodima.
8. Litij
Za razliku od teškog osmij-iridija, litij je najlakši metal, njegova gustoća je samo 0,534 g/cm3. Alkalijski je metal, ali najneaktivniji u cijeloj skupini: ne eksplodira u vodi, nego mirno reagira, na zraku također ne oksidira puno, a nije ga lako zapaliti: nakon 100 °C toliko je dobro prekriven oksidom da dalje ne oksidira. Dakle, litij je jedini alkalni metal koji se ne skladišti u kerozinu - zašto, ako je prilično inertan? I to je sreća - zbog male gustoće litij bi plutao u kerozinu.
Prirodni litij sastoji se od dva izotopa: Li-6 i Li-7. Budući da je sam atom tako malen, dodatni neutron značajno utječe na orbitalni radijus i energiju pobude elektrona, pa je stoga uobičajeni atomski spektar ova dva izotopa različit - stoga ih je moguće odrediti čak i bez ikakvih spektrometra mase - i to je jedina iznimka u prirodi! Oba izotopa su vrlo važna u nuklearnoj energiji; uzgred, Li-6 deuterid se koristi kao termonuklearni barut u termonuklearnom oružju - i neću reći ni riječi više o ovoj temi!
Psihijatri također koriste litij kao normometik za liječenje i prevenciju manije. Kad sam kao studentica radila honorarno na katedri, došla nam je teta s krvnom plazmom u kojoj je trebalo odrediti litij. U nekom trenutku sam otišao i pogledao literaturu (još nije bilo interneta) da shvatim zašto se litij uopće tamo treba određivati? I saznala sam... Od idućeg posjeta usputno sam upitala tetu čija je to krv uopće? Kad je odgovorila da je njezino, više sam se trudio da je ne upoznam osobno.
Pa, tako - litij i litij, ponekad se otkriva čak iu vodi. Usput, ima ga dosta u vodi u Lavovu.
9. francij
Francuska ima čitav niz naslova. Pa, prije svega, francij je najrjeđi metal. Cijeli njegov sadržaj potpuno je radiogen: postoji kao međuprodukt raspada urana-235 i torija-232. Ukupni sadržaj francija u zemljinoj kori procjenjuje se na 340 grama. Dakle, mjesto na gornjoj slici nije frontalna fotografija crne rupe, već oko 200 000 atoma francija u magnetsko-optičkoj zamci. Svi izotopi francija su radioaktivni; najdugovječniji izotop, Fr-223, ima vrijeme poluraspada od 22,3 minute. Zato je Francuska tako mala.
Međutim, francij ima najnižu elektronegativnost od svih trenutno poznatih elemenata, 0,7 na Paulingovoj ljestvici. Prema tome, francij je i kemijski najaktivniji alkalijski metal i tvori najjaču alkaliju - francijev hidroksid FrOH. I ne pitaj, %korisničko ime%, kako su sve to odredili s elementom kojeg nema puno i koji svakih 22,3 minute postaje duplo manji, a sam istraživač svijetli sve jače. Dakle, sve je to zanimljivo i zabavno, ali francij se praktički nigdje ne koristi.
10. Kalifornija/>
Kalifornije uopće nema na ovom svijetu, ali se proizvodi na dva mjesta: u Dimitrovgradu u Ruskoj Federaciji i Oak Ridge National Laboratory u SAD-u. Da bi se proizveo jedan gram kalifornija, plutonij ili kurij podvrgava se dugotrajnom neutronskom zračenju u nuklearnom reaktoru - od 8 mjeseci do 1,5 godina. Cijela linija raspada izgleda ovako: plutonij-americij-kurij-berklej-kaliforij. California-252 je krajnji rezultat lanca - ovaj element se ne može pretvoriti u teži izotop, jer njegova jezgra, kao što je, kaže "hvala, pun sam" i slabo reagira na izloženost neutronima.
Na putu pretvaranja plutonija u kalifornij, 100% od 99,7% jezgri se raspada. Samo 0,3% jezgri sačuvano je od raspada i prođe cijeli stadij. A proizvod treba istaknuti! Izotop se izolira ekstrakcijom, ekstrakcijskom kromatografijom ili ionskom izmjenom. Da bi se dobio metalni izgled, provodi se reakcija redukcije.
Za proizvodnju jednog grama plutonija-252 potrebno je 10 kilograma plutonija-239.
Godišnja količina iskopanog Kalifornije-252 je 40-80 mikrograma, a prema stručnjacima, svjetska rezerva Kalifornije nije veća od 8 grama. Stoga je Kalifornija, točnije California-252, najskuplji industrijski metal na svijetu, cijena jednog grama u različitim godinama varirala je od 6,5 do 27 milijuna dolara.
Postavlja se logično pitanje kome to uopće 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 množenja neutrona (iznad 3). Gram Cf-252 emitira oko 3⋅1012 neutrona u sekundi. Da, potencijalno je moguće napraviti atomsku bombu, ali uran i isti plutonij su jeftiniji, pa se sam kalifornij koristi kao izvor neutrona u raznim studijama, uključujući industrijske in-line analizatore aktivacije neutrona na pokretnoj traci. Inače, %username%, osobno sam vidio ovog kalifornijca u obliku male ampule, koja je izvučena iz pozamašne bačve zaštite od zračenja i brzo gurnuta na pravo mjesto na analizatoru.
Jasno je da za toliki novac kalifornij jednostavno mora biti otrov, iako ne tako cool, , ali neutroni također nisu ništa. Ali ispada malo skupo, naravno.
Pa, čini se da je sve učinjeno - još oko četiri sata sna do puta. Nadam se da je ispalo zanimljivo i nisam uzalud sve ovo naškrabala.
Želim ti, %username%, da budeš tvrd kao titan, lak za penjanje kao litij, nepopustljiv kao iridij i vrijedan kao kalifornijski! Pa, više zlata u džepu, naravno.
(možete se pohvaliti ovom tostom na sljedećem prazniku - nemojte mi zahvaljivati)
Izvor: www.habr.com