Aki nem hallgat fémet, annak az Isten nem adott esztelenséget!
— Népmesé
Szia, %username%.
újra itt vagyok. Ma teljesen rövid leszek, mert hat órán belül fel kell kelnem és mennem kell.
Ma a fémről szeretnék mesélni. De nem arról, amelyik a zene — arról majd beszélhetünk egyszer egy korsó sör mellett, nem itt a Habrén. És nem is csak a férről — hanem a fémekről! Arról szeretnék mesélni, amelyek valamilyen módon lenyűgöztek az életben a tulajdonságaikkal.
Mivel minden résztvevő a slágerlistán valamilyen szuperképességgel rendelkezik, ezért helyezések és győztesek nem lesznek. Lesz helyette — fém tízes lista! Tehát a sorszám nem jelent semmit.
Menjünk.
1. Higany
A higany a legfolyékonyabb fém: olvadáspontja -39 °C. Arról, hogy toxikus — és nagyon is — , ezért nem fogok megint beszélni róla.
A higanyra már a régmúlt időkben is imádtak, nem is csoda, hogy „folyékony ezüst”! Az alkimisták úgy vélték, hogy a higanyban valahol ott rejlik a híres filozófiai kő; például Jabir ibn Hayyan úgy gondolta, hogy mivel a higany folyékony fém, ezért „abszolút”: mentes minden szennyeződéstől, amelyek a szilárd fémekre jellemzőek. A kén — Hayyan másik csodálat tárgya — a tűz eleme, képes tiszta „abszolút” lángot adni, ezért minden más fém (mivel a VIII. században nem voltak túl sokan: hét) a higanyból és a kénből képződik.
Akár a VIII. században, akár most — ha a higanyt és a ként keverjük, akkor fekete higany-szulfid keletkezik (ez egyébként az egyik módja a kiömlött higany deaktiválásának) — de semmiképpen sem fém. Ezt a sajnálatos kudarcot Hayyan azzal magyarázta, hogy minden buta dologhoz szükséges egy „érlelő”, ami a fekete izéből kinyeri a fémet. Természetesen mindenki a „készítőt” kereste, hogy aranyat nyerjen. A filozófiai kő keresésének története hivatalosan is megkezdődött.
%username%, most röhögsz az alkimistákon — de ők mégis elérték a céljukat! 1947-ben amerikai fizikák egy Hg-197 izotóp bétaleszakadása révén megkapták az egyetlen stabil arany izotópot, az Au-197-et. 100 mg higanyból 35 µg aranyat nyertek — és most büszkén láthatók a chicagói tudományos és ipari múzeumban. Tehát az alkimisták igazat mondtak — mert meg lehet csinálni! Csak, hűha, drága…
Egyébként az egyetlen alkímista, aki nem hitt abban, hogy más fémekből aranyat lehet előállítani, Abu Ali al-Husayn ibn Abdullah ibn al-Hasan ibn Ali ibn Sina volt — a sötét hitetleneknek pedig egyszerűen Avicenna.
Például a higanyhoz hasonlóan egy másik fém is versenyez a megjelenésével — a gallium. Olvadáspontja 29 °C, az iskolában megmutattak egy látványos trükköt: egy fémdarabot fektetnek a kézre...
.. és ez az eredmény.
Egyébként a galliumot most már lehet venni az aliról, hogy ilyen trükköket mutogassunk. Nem tudom, hogy átmegy-e a vámon.
2. Titán
A nyers titán nem thg hg qt ok! Ez a legkeményebb fém! Nos, gyerekkoromban a titánnal írtak mindezeken az üvegeken a tömegközlekedésben. Mert karcolt — és apró fémport festett.
Mindenki tudja, hogy a titánt keménysége és könnyedsége miatt az repülésben használják. Mesélek néhány érdekes alkalmazásról.
Ha felmelegítik, a titán különféle gázokat kezd el felszívni — oxigént, klórt és még nitrogént is. Ezt használják inert gázok (például argon) tisztítóberendezéseiben — ezt átfújják olyan csöveken, amelyek titánszivacsal vannak megtöltve és 500-600 °C-ra melegítve. Egyébként ezen a hőmérsékleten a titánszivacs vízzel is reakcióba lép — az oxigént felszívja, a hidrogént pedig leadja, de általában a hidrogén az inert gázokban senkit sem zavar, ellentétben a vízzel.
A titán-dioxid TiO2-t festékekben (például titánfehér) használják, valamint papír és műanyag gyártásakor. Élelmiszer-adalékanyag E171. Egyébként a titán-dioxid gyártása során feltétlenül ellenőrizni kell az elemösszetételét — de nem azért, hogy csökkentsék a szennyeződéseket, hanem hogy «fehérítést» adjanak hozzá: biztosítani kell, hogy a festőelemek — vas, króm, réz stb. — mennyisége minél kevesebb legyen.
A titán-karbid, titán-diborid, titán-karbonitrid — ezek a volfrám-karbiddal versenyeznek keménységben. Hátrányuk — hogy ők könnyebbek.
A titán-nitridet szerszámok bevonásához, templomkupolákhoz és ékszerek gyártásához alkalmazzák, mivel aranyra hasonlító színe van. Mindezek a «gyógyászati ötvözetek», amelyek hasonlítanak az aranyra — ezek titán-nitriddel vannak bevonva.
Egyébként a kitartó tudósok nemrég elkészítettek egy ötvözetet, amely keményebb a titánnál! Csak ahhoz, hogy ezt elérjék, paládiumot, szilíciumot, foszfort, germániumot és ezüstöt kellett keverni. Az eredmény nem olcsó, így megint a titán győzött.
3. Wolfram
A wolfram szintén ellentéte a higanynak: ez a legmagasabb olvadáspontú fém, olvadáspontja 3422 °C. Már a XVI. század óta ismert, igaz, nem maga a fém, hanem a wolframit ásvány, amely wolframot tartalmaz. Érdekes, hogy a Wolf Rahm név a szigorú németek nyelvén 'farkas tejszínt' jelent: a németek, akik ónat olvasztottak, nagyon nem szerették a wolframittal való keveredést, amely gátolta az olvadást, átváltva az ónt salakhabrá. Maga a fém csak körülbelül 200 év múlva lett izolálva.
A képen látható nem valódi wolfram, hanem wolfram-karbid, így ha egy ilyen gyűrű van a kezedben, %username%, ne aggódj túlzottan. A wolfram-karbid egy nehéz és rendkívül kemény vegyület, ezért különféle ütőeszközökben használják, mondván, a 'győztes' 90%-ban wolfram-karbid. Ezen kívül a wolfram-karbidot az emberek kedvesen páncéltörő lövedékek és golyók hegyének is hozzákadják. De nem csak őt, később mesélek egy másik fémről.
Egyébként, bár a wolfram nehéz, a hagyományos és olcsóbb ólomhoz képest nagyobb sűrűsége ellenére a wolframból készült védelem sokkal könnyebb lehet azonos védelmi tulajdonságok mellett, vagy hatékonyabb azonos súly mellett. Mivel a wolfram magas olvadáspontja és keménysége megnehezíti a feldolgozását, ilyen esetekben rugalmasabb wolframötvözeteket használnak más fémekkel, vagy a wolfram (vagy vegyületei) por állapotú szuszpenzióját egy polimertartalmú alapban. A végeredmény könnyebb és hatékonyabb — de csak drágább. Tehát, ha atomkatasztrófa történik, %username%, szerezz be wolfram páncélt!
Egyébként a 'tartós gyűrűmön' sikerült valami kémiával foltot hagynom — és még azt sem tudom, mivel. Szóval a 'tartós' csak a hétköznapi embereknek érvényes )))
4. Uranium
Az egyetlen természetes fém, amit üzemanyagként használnak. Nos — nukleáris üzemanyag.
Amikor még iskolás voltam, de kapcsolatban álltam az egyetemmel (nem mondom meg miért!), mindig mulattatott a külföldi diákok reakciója, amikor mikroszkóp alatt mutatták nekik a nátrium-uranil-acetát kristályait. Nos, van egy ilyen minőségi reakció. Amikor a külföldieknek elmondták a "uranil" szót - szó szerint lepedték a földet. Mindenki nevetett.
Furcsa és szomorú, hogy mostanra a legtöbb ember is azt hiszi, hogy az urán - félelmetes, veszélyes és borzalmas. Az oktatás hanyatlása nyilvánvaló.
Valójában már az ősi időkben a természetes urán-oxidot sárga edények készítésére használták. Így Nápoly közelében találtak egy sárga üvegdarabot, amely 1% urán-oxidot tartalmazott, és amely a Kr. u. 79. évre datálható. Ez nem világít sötétben és nem sugároz. Jártam a Jelentkező Vizeknél Ukrajnában, ahol uránkoncentrátumot bányásznak. Oda senki sem világít és nem sugároz. A megfejtés egyszerű: a természetes urán gyenge radioaktív - nem több, mint a gránitok és bazaltok, valamint a terlikonok és a metró. Az a urán, amely az URÁN - az U-235 izotópja, amely a természetben mindössze 0,7204%. Annyira kevés, hogy a nukleáris szakembereknek ezt az izotópot ki kell vonniuk és koncentrálniuk kell („dúsítani”) - így egyszerűen a reaktor nem fog működni.
Egyébként régen természetben több U-235 volt - egyszerűen idővel lebomlott. És mivel több volt belőle - nukleáris reaktort akár a térdeinkkel is meg lehetett csinálni. Szó szerint. Így történt Gabonban, az Oklo lelőhelyen körülbelül 2 milliárd évvel ezelőtt: a ércek között víz folyt, a víz - természetes neutronlassító, amely a 235-ös urán bomlása során lép ki - és így a neutronok energiája éppen elegendő volt ahhoz, hogy az urán-235 magját megfogja - és megindult a láncreakció. Az urán pedig élt néhány száz évig, míg ki nem égett…
Ezt jelentősen később, 1972-ben fedezték fel, amikor a francia Pierre-latte urándúsító üzemében az Oklóból származó urán elemzése során eltérést találtak az urán izotópszerkezetének normáitól. Az U-235 izotóp tartalma 0,717% volt a szokásos 0,720% helyett. Az urán nem kolbász, itt a hiány szigorú büntetést von maga után: minden nukleáris létesítményt szigorú ellenőrzésnek vetnek alá, hogy megakadályozzák az fissionálható anyagok illegális felhasználását katonai célokra. Ezért a tudósok elkezdték kutatni, találtak még néhány elemet, mint például a neodímiumot és a ruteniumot, és rájöttek — az U-235-t még előttünk lopták el, mint a reaktorban. Vagyis a nukleáris reaktort a természet sokkal előttünk feltalálta. Egyébként, mint mindent.
A dúsítatlan urán (amikor a 235-öst elvették és átadták az atomfizikusoknak, és maradt az U-238) nehéz és kemény, valamennyire a volfrámhoz hasonlítható, ezért pontosan így használják ott, ahol ütni kell. Van egy történet erről a volt Jugoszláviából: ott páncélozott lövedékeket használtak, amelyek uránnal töltöttek. A lakosságnak volt némi problémája, de nem a sugárzás miatt: a finom uránpor a tüdőbe került, felszívódott — és termékenyített: az urán toxikus a vesére. Ilyen az, és semmi félelem az urán-acetáttól! Igaz, Oroszország törvényei ezt nem mondják ki — ezért örök problémák vannak a uránt tartalmazó kémiai reaktív anyagok behozatalával — mert az állami hivatalnok számára az urán csak egyféle lehet.
És van uránüveg is: egy kis urán hozzáadása szép sárga-zöld fluoreszcenciát kölcsönöz.
És ez, hé, gyönyörű!
Egyébként nagyon hasznos, ha a vendégeknek almát vagy salátát ajánlunk, majd egy kicsit bekapcsoljuk az ultraibolya fényt, és megmutatjuk, mennyire gyönyörű. Amikor mindenki csodálkozik — hanyagul megjegyezni: „Hát igen, ez uránüveg...” és harapj egy darabot az almából a tálból...
5. Osmium
Nos, mivel már a nehéz urán-völframokról beszélgettünk, elérkezett az idő, hogy megnevezzük a legnehezebb fémet, ez pedig az osmium. Sűrűsége 22,62 g/cm3!
Az osmium azonban, mint a legnehezebb elem, mégis képes a gáz halmazállapotban létezni: a levegőben fokozatosan oxidálódik OsO4-vé, amely már volatilis — és egyben rendkívül mérgező is. Igen, ez egy platina csoportba tartozó elem, de bizony képes oxidálódni. A "osmium" név a régi görög ὀσμή szóból származik, amely "szag"-ot jelent — éppen ezért: az osmiridium lúgos ötvözetének vízben vagy savban történő oldódási reakciói kellemetlen, tartós OsO4 szag kibocsátásával járnak, irritálva a torkot, hasonlítva a klór vagy a rothadó retek szagára. Ezt a szagot tapasztalta Smithson Tennant (róla később), miközben osmiridiummal dolgozott — és így nevezte el a fémet. Tudom, hogy az osmiumot por formájában kell használni, és fel kell melegíteni, hogy a folyamat intenzíven zajlódjon — de úgysem vágyom sokáig a közelében lenni ennek a fémnek.
Egyébként van még egy Os-187 izotóp is. A természetben nagyon kevés található belőle, ezért az osmiumból centrifugák segítségével tömegszeparációval választják ki — éppen úgy, mint a urán esetében. A szétválasztásra 9 hónapot várnak — igen-igen, már szülni is lehet. Ezért az Os-187 az egyik legdrágább fém, a természetes osmium piaci árát éppen a tartalma határozza meg. De nem ez a legdrágább, a legdrágábbat később elmondom.
6. Irídium
Mivel a platinacsoportot említjük, érdemes megemlíteni az irídiumot is. Az osmium elvette az irídium legnehezebb fém címét — de mindketten keveset vesztettek: az irídium sűrűsége 22,53 g/cm3. Az osmiumot és az irídiumot is 1803-ban fedezte fel együtt az angol vegyész S. Tennant — mindketten természetes platinában, amely Dél-Amerikából származott, mint szennyeződések voltak jelen. Tennant volt az első a több tudós közül, aki elegendő mennyiségben tudta előállítani a platinára ható királyi víz után megmaradt oldhatatlan maradékot, és meghatározta az abban található eddig ismeretlen fémeket.
De az osmiummal ellentétben az irídium a legellenállóbb fém: tömb formájában nem oldódik fel semmilyen savban és vegyületükben! Egyáltalán! Még a félelmetes fluor is csak 400-450 °C-on képes hatni rá. Ahhoz, hogy az irídiumot oldani tudjuk, el kell keverni lúgokkal — és azt is célszerű oxigén áramlásában.
Az irídium mechanikai és kémiai szilárdsága a Mértékek és Súlyok Kamarájában használatos — az kilogramm etalon plutóniumból és irídiumból készült ötvözetből készült.
Jelenleg az irídium még nem banki fém, de ez már változóban van: 2013-ban az irídiumot először a világon hivatalos érme készítésére alkalmazta Ruanda Nemzeti Bankja, amely egy 999-es tisztaságú tiszta fémből készült érmét bocsátott ki. Az irídium érme névértéke 10 ruandai frank volt. És tényleg — szeretném, ha lenne egy ilyen érme!
Egyébként fiatal koromban a "Fiatal Technikában" olvastam egy sci-fi történetet, amikor egy srác a sikerért homokot cserélt irídiumra 1:1 arányban valami földönkívüliekkel a pincében. Látni akarták, hogy szükségük van szilíciumra! A történet címére és szerzőjére már nem emlékszem. Köszönöm. — V. Shibaev. Kábel "onnan".
7. AranyHát, nem érdekel — mindenki látta.
Az életben gyakran előfordul, hogy van egy tényleges és egy formai bajnok. Ha az irídium a tényleges bajnok a kémiai stabilitás terén, akkor az arany a formai: ez a legelektronegativabb fém, 2,54 a Pauling-skálán. De ez nem akadályozza meg az aranyat, hogy savkeverékekben feloldódjon, tehát ahogy lenni szokott — a babér azoké, akik gazdagabbak.
És valóban, jelenleg, mivel Kína és Oroszország elhagyja a dollárban történő aranytartalékolási politikát, és a saját arany felhalmozásának politikáját követi, az arany a legdrágább banki fém: ára régóta meghaladta a platinaét — és az egész platinacsoportét. Szóval tartsd a pénzedet arany takarékbetétben, %username%!
Mivel az alkimista módszer az arany beszerzésére túl drágának bizonyult, ezt a fémet finomító üzemekben állítják elő. A pénzérméket pedig már a pénzverdékben gyártják. Mint olyan személy, aki mindkét helyen járt, elmondhatom: az ilyen üzemek dolgozói, amikor belépnek a drágafém zónájába, vagy átöltöznek – a munkaruhán nincs egyetlen tű vagy klipsz sem – a beléptető kapuk sokkal szigorúbbak, mint a légikikötőkben. Vagy úgynevezett „meztelen üzemmódot” alkalmaznak – igen, jól értetted: van fiú és lány beléptető kapu – bent öltözködsz. Ha fém implantátumod van – rengeteg igazolás, rengeteg engedély, minden alkalommal egyedileg ellenőrzik, hogy az implantátum a megfelelő helyen van-e.
Egyébként mit gondolsz – hogyan vannak megszervezve a beléptetők a bankjegyverdében? A papírok nem csörögnek!
A válasz itt van, de gondold át egy kicsit magad.Munka után senkit nem engednek ki, még a vezetőséget sem, amíg minden terméket meg nem számolnak. Igen – itt minden szigorú. Viszont senkinek nem volt ellenére, amikor nehéz időkben a fizetést termékekkel adták.
8. Lítium
A nehéz osmium-irídiumokkal ellentétben a lítium a legkönnyebb fém, sűrűsége mindössze 0,534 g/cm3. Ez egy alkálifém, de a legkevésbé reaktív a csoportban: vízben nem robban, hanem nyugodtan kölcsönhatásba lép, levegőn sem oxidálódik jelentősen, és nehezen gyullad meg: 100 °C után olyan jól borítja oxid, hogy tovább már nem oxidálódik. Emiatt a lítium az egyetlen alkálifém, amelyet nem tartanak petróleumban – minek, ha elég inert? És ez szerencsére van így – alacsony sűrűsége miatt a lítium úszna a petróleumon.
A természetes lítium két izotópból áll: Li-6 és Li-7. Mivel az atom önmagában nagyon kicsi, egy plusz neutron jelentősen befolyásolja az orbitális sugarat és az elektron gerjesztési energiáját, így e két izotóp atom spektrogramja eltérő – ezért lehetséges őket tömegspektrométerek nélkül is meghatározni – és ez az egyetlen kivétel a természetben! Mindkét izotóp nagyon fontos a nukleáris energiatermelésben, egyébként a Li-6 deuterid a termonukleáris fegyverekben képes robbanóanyagként használni – és erről többet nem mondok!
A lítiumot pszichiáterek is használják normatív szerként a mániák kezelésére és megelőzésére. Amikor diákként dolgoztam a tanszéken, jött hozzánk egy hölgy vérplazmával, amelyben meg kellett határozni a lítiumot. Valamelyik alkalommal elmerültem a szakirodalomban (akkor még nem volt internet), hogy megértem, miért is kell a lítiumot meghatározni. És megtudtam... A következő látogatás alkalmával úgy mellékesen megkérdeztem a hölgyet, hogy kié is a vér? Amikor azt válaszolta, hogy az övé, igyekeztem elkerülni a személyes találkozásokat vele.
Nos, a lítium az lítium, néha még vízben is meghatározható. Egyébként Lvivben a vízben meglehetősen sok van belőle.
9. Francium
A franciumnak egész sor címe van. Először is, a francium a legritkább fém. Az összes mennyisége teljesen radioaktív: mint a urán-235 és a torium-232 bomlása közötti közbenső termék létezik. A francium földkéregbeli összmennyisége 340 grammra lett becsülve. Tehát a fenti képen látható folt nem a Fekete Lyuk fényképe, hanem körülbelül 200 000 francium atom a mágneses-optikai csapdában. Minden francium izotóp radioaktív, a leghosszabb élettartamú izotóp, a Fr-223, felezési ideje 22,3 perc. Ezért van annyira kevés francium.
Ennek ellenére a franciumnak a legalacsonyabb elektronegativitása van a jelenleg ismert összes elem közül — 0,7 a Pauling-skálán. Ennek megfelelően a francium a legkémiailag aktívabb alkálifém, és a legnagyobb erősségű lúgot, a francium-hidroxidot (FrOH) képezi. És ne kérdezd, %username%, hogyan határozták meg ezt az elemet, amely gyakorlatilag sehova nem íródik, és amelyből minden 22,3 percben kétszer annyira csökken, míg a kutató egyre fényesebben ragyog. Ezért minden érdekes és vonzó, de a francium gyakorlatilag sehol sem használják.
10. Kalifornium
/>
A kaliforniumból a világban egyáltalán nincs, és két helyen állítják elő: Dimitrovgrádban Oroszországban és az Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumban az Egyesült Államokban. Egy gramm kalifornium megtermeléséhez plutóniumot vagy kuriumot hosszú ideig neutrongyűjtésnek kell alávetni egy nukleáris reaktorban – 8 hónaptól 1,5 évig terjedően. Az összes bomlási lánc így néz ki: Plutónium-Amerícium-Kurium-Berkelium-Kalifornium. A kalifornium-252 a lánc végső eredménye – ezt az elemet lehetetlen nehezebb izotóppá alakítani, mivel a magja mintegy azt mondja: „köszönöm, jól lakott”, és gyengén reagál a neutronokra.
A plutónium kaliforniummá alakításának folyamatában a 100% -ból 99,7% bomlik el. Csak 0,3% magot tartanak fenn a bomlás elől, és végigmegy az összes szakaszon. Ezenkívül az izotópot ki is kell választani! Az izotóp kiemelése extrakciós módszerrel, extrakciós kromatográfiával vagy ioncserén keresztül történik. Ahhoz, hogy fémes megjelenést kapjon, redukáló reakciót hajtanak végre.
Egy gramm kalifornium-252 előállításához 10 kilogramm plutónium-239 szükséges.
Az évente kitermelt kalifornium-252 mennyisége 40-80 mikrogramm, míg a szakértők becslése szerint a világ kaliforniumkészlete nem haladja meg a 8 grammot. Ezért a kalifornium, pontosabban a kalifornium-252 a világ legdrágább ipari fémje, egy gramm ára évek során 6,5 és 27 millió dollár között változott.
Logikus kérdés: kinek szüksége van rá egyáltalán? Láncot nem csinálhatsz belőle, kedvesednek gyűrűt nem adhatsz. Azért van, mert a Cf-252 magas neutronelágazási együtthatóval bír (3 fölött). Egy gramm Cf-252 körülbelül 3⋅1012 neutronot bocsát ki másodpercenként. Igen, potenciálisan lehet atomrobbanót csinálni, de uránból és ugyanabból a plutóniumból olcsóbb, ezért magát a kaliforniumot neutronforrásként használják különböző kutatásokhoz, beleértve az ipari soros neutronaktiváló analizátorokat is a szalagpályán. Egyébként %username%, személyesen láttam ezt a kaliforniumból készült kis ampullát, amelyet egy hatalmas sugárvédelmi hordóból húztak ki, és gyorsan beletették az analizátor megfelelő részébe.
Nyilvánvaló, hogy ilyen áron a kaliforniumnak mérgének kell lennie, még ha nem is olyan durvának, , de a neutronok is rendben vannak. De persze elég drága, az biztos.
Nos, úgy tűnik, minden rendben van — körülbelül négy órát kell aludni az út előtt. Remélem, hogy érdekes volt, és nem írtam mindezt hiába.
Kívánom neked, %username%, hogy légy szilárd, mint a titán, könnyű, mint a lítium, makacs, mint az irídium, és értékes, mint a kalifornium! Na és persze legyen sok arany a zsebedben.
(megcsillogtathatod ezt a köszöntőt a következő ünnepségen — ne köszönd meg)
Forrás: habr.com
