Chi non ascolta il metallo — non ha ricevuto il dono dell'intelletto!
— Tradizione popolare
Ciao, %username%.
di nuovo in contatto. Oggi sarò molto breve, perché tra sei ore devo alzarmi e partire.
E oggi voglio parlare del metallo. Ma non di quel metallo che è musica, — di quello possiamo parlare un’altra volta davanti a una pinta di birra, non su Habré. E non parlo nemmeno di metallo — ma di metalli! Voglio raccontarvi di quei metalli che nella mia vita mi hanno colpito per le loro proprietà.
Poiché tutti i partecipanti alla classifica hanno delle loro super abilità, non ci saranno posti né vincitori. Ci sarà — la decina metallica! Quindi il numero di ordine non significa nulla.
Partiamo.
1. Mercurio
Il mercurio è il metallo più liquido: la sua temperatura di fusione è di -39 °C. Di quanto sia tossico — e anche molto — , quindi non mi ripeterò.
Fin dai tempi antichi, si è quasi pregato il mercurio — del resto, è «argento liquido»! Gli alchimisti credevano che proprio nel mercurio si nascondesse la famosa pietra filosofale, ad esempio Jabir ibn Hayyan credeva che poiché il mercurio è un metallo liquido, esso sia «assoluto»: è libero da qualsiasi impurità proprie dei metalli solidi. Lo zolfo — un altro oggetto di ammirazione di Hayyan — è l’elemento del fuoco, capace di dare una fiamma pura «assoluta», e così tutti gli altri metalli (e poiché eravamo nell’ VIII secolo — erano pochi: sette) sono formati da mercurio e zolfo.
Sia nell’VIII secolo che adesso — se si mescolano mercurio e zolfo, si ottiene il solfuro di mercurio nero (e questo, tra l’altro, è uno dei modi per decontaminare il mercurio versato) — ma di certo non si ottiene un metallo. Hayyan spiegava questo spiacevole fallimento con il fatto che tutti gli stupidi non hanno un certo «maturatore», che porterebbe dalla spazzatura nera al metallo. E naturalmente tutti si lanciarono alla ricerca del «maturatore», per ottenere oro. La storia della ricerca della pietra filosofale è ufficialmente dichiarata aperta.
%username%, stai ridendo degli alchimisti — ma alla fine ci sono riusciti! Nel 1947, fisici americani con il decadimento beta dell'isotopo Hg-197 hanno ottenuto l'unico isotopo stabile dell'oro Au-197. Da 100 mg di mercurio sono stati estratti ben 35 mcg di oro — e ora sono esposti presso il Museo della Scienza e dell'Industria di Chicago. Quindi gli alchimisti avevano ragione — perché si può! Solo, accidenti, è costoso…
A proposito, l'unico alchimista che non credeva nella possibilità di ottenere oro da altri metalli era Abu Ali al-Husayn ibn Abd Allah ibn al-Hassan ibn Ali ibn Sina — e per gli infedeli oscuri — semplicemente Avicenna.
Tra l'altro, un altro metallo che compete con il mercurio per il suo aspetto è il gallio. La sua temperatura di fusione è di 29 °C, a scuola mi mostravano un effetto spettacolare: si pone un pezzo di un certo metallo sulla mano…
.. ecco cosa succede
A proposito, ora si può comprare gallio su AliExpress, per mostrare un tale trucco. Non so, però, se passerà la dogana.
2. Titanio
Il titanio bruto — non è come il mercurio! È il metallo più duro! Beh, nella mia infanzia e adolescenza si scriveva con il titanio su tutti quei vetri nei mezzi pubblici. Perché graffiava — e colorava con una fine polvere metallica.
Tutti sanno che il titanio viene utilizzato nell'aviazione grazie alla sua durezza e leggerezza. Racconterò alcune applicazioni interessanti.
Quando viene riscaldato, il titanio inizia ad assorbire vari gas — ossigeno, cloro e persino azoto. Questo viene utilizzato negli impianti per la purificazione dei gas inerti (argon, ad esempio) — viene fatto passare attraverso tubi riempiti di spugna di titanio riscaldata a 500-600 °C. A proposito, a questa temperatura la spugna di titanio interagisce con l'acqua — ossigeno viene assorbito, idrogeno viene rilasciato, ma di solito l'idrogeno nei gas inerti non preoccupa nessuno, a differenza dell'acqua.
Il biossido di titanio TiO2 è utilizzato nelle vernici (ad esempio, bianco di titanio), così come nella produzione di carta e plastica. Additivo alimentare E171. A proposito, durante la produzione di biossido di titanio è fondamentale controllarne la composizione elementare — ma non per ridurre le impurità, bensì per aggiungere "sbianchimento": è necessario che ci siano meno elementi coloranti — ferro, cromo, rame, ecc.
Carburo di titanio, diboruro di titanio, carbonitruro di titanio — concorrenti del carburo di tungsteno per durezza. Lo svantaggio è che sono più leggeri.
Il nitruro di titanio viene utilizzato per rivestire strumenti, cupole di chiese e nella produzione di bijotteria, poiché ha un colore simile all'oro. Tutte queste "leghe mediche" simili all'oro — sono rivestite di nitruro di titanio.
A proposito, scienziati tenaci di recente hanno creato una lega che è più dura del titanio! Solo che per ottenerla è stato necessario mescolare palladio, silicio, fosforo, germanio e argento. Il risultato è stato costoso, quindi il titanio ha di nuovo trionfato.
3. Tungsteno
Il tungsteno è anch’esso l’opposto del mercurio: il metallo con il punto di fusione più alto, a 3422 °C. È conosciuto fin dal XVI secolo, anche se non è il metallo stesso a essere noto, ma il minerale di scheelite, che contiene tungsteno. A proposito, il nome Wolf Rahm in tedesco significa «panna di lupo»: i tedeschi che fondono stagno odiavano molto le impurità della scheelite, che ostacolavano la fusione, trasformando lo stagno in schiuma di scoria («mangiava lo stagno come un lupo mangia una pecora»). Il metallo è stato isolato in seguito, circa 200 anni dopo.
Quello che vedi nella foto non è realmente tungsteno, ma carburo di tungsteno, quindi se hai un anello di questo tipo, %username%, non ti preoccupare troppo. Il carburo di tungsteno è un composto pesante e estremamente duro, ed è usato in vari dettagli che colpiscono; infatti, «vincente» qui si riferisce a un 90% di carburo di tungsteno. Inoltre, il carburo di tungsteno è aggiunto da persone gentili come punta per proiettili perforanti. Ma non solo quello, più tardi parlerò di un altro metallo.
A proposito, anche se il tungsteno è pesante, nonostante la sua maggiore densità rispetto al piombo tradizionale e più economico, la protezione in tungsteno risulta essere più leggera a parità di proprietà protettive o più efficace a pari peso. A causa del punto di fusione elevato e della durezza del tungsteno, che ne complicano la lavorazione, in tali casi si utilizzano leghe di tungsteno più malleabili con l’aggiunta di altri metalli o una sospensione di tungsteno in polvere (o dei suoi composti) in una base polimerica. Risulta più leggero, più efficace, ma solo più costoso. Pertanto, in caso di fallout, %username%, prenditi un’armatura di tungsteno!
A proposito, sul mio «anello eterno» sono riuscito a creare una macchia con qualche sostanza chimica — e non so nemmeno con cosa. Quindi «eterna» è solo per le persone normali :)))
4. Uranio
L'unico metallo naturale utilizzato come combustibile. Beh, combustibile nucleare.
Quando ero ancora a scuola, ma avevo accesso all'università (non dirò perché!), mi divertiva sempre la reazione degli studenti stranieri quando venivano mostrati cristalli di uranil acetato al microscopio. C'è infatti una reazione di qualità. Quando veniva pronunciata la parola «uranil», sembrava che venissero risucchiati in giù. Tutti ridevano.
Mi fa ridere e triste il fatto che ora anche gran parte della nostra gente creda che l'uranio sia spaventoso, pericoloso e terribile. Il calo nell'istruzione è evidente.
In realtà, già nell'antichità, l'ossido naturale di uranio veniva utilizzato per produrre ceramiche gialle. Così, vicino a Napoli è stato trovato un frammento di vetro giallo contenente l'1% di ossido di uranio, datato 79 d.C. Non brilla al buio né radia. Sono stato a Zholtye Vody in Ucraina, dove si estrae il concentrato di uranio. Nessuno lì brilla o radia. E la spiegazione è semplice: l'uranio naturale è debolmente radioattivo — non più di graniti e basalto, così come terrazzamenti e metropolitane. L'uranio che è URANIO — è l'isotopo U-235, che in natura è presente solo per lo 0,7204%. È così poco che per i nuclei è necessario estrarre e concentrare questo isotopo («arricchire») — altrimenti il reattore non funzionerà.
A proposito, in passato c'era più U-235 in natura — semplicemente nel tempo si è disintegrato. E poiché ce n'era di più — si poteva costruire un reattore nucleare anche in modo rudimentale. In senso stretto. È proprio quello che è accaduto in Gabon, nella miniera di Oklo, circa 2 miliardi di anni fa: l'acqua scorreva attraverso il minerale, l'acqua è un moderatore naturale di neutroni, che vengono emessi durante il decadimento dell'uranio-235 — e così l'energia dei neutroni era esattamente quella necessaria per essere catturata dal nucleo dell'uranio-235 — e è iniziata la reazione a catena. E l'uranio continuava a bruciare per diverse centinaia di anni, finché non si è esaurito...
Lo abbiamo scoperto molto più tardi, nel 1972, quando in una fabbrica di arricchimento dell'uranio a Pierrelatte (Francia) durante l'analisi dell'uranio di Oklo è stata trovata una deviazione dalla norma nella composizione isotopica dell'uranio. Il contenuto dell'isotopo U-235 era dello 0,717% invece del normale 0,720%. L'uranio non è una salsiccia, qui la mancanza di peso è severamente punita: tutti gli oggetti nucleari sono sottoposti a un rigoroso controllo per prevenire l'uso illegale di materiali fissili a scopi militari. Pertanto, gli scienziati hanno iniziato a ricercare, trovando altri elementi come il neodimio e il rutenio, e hanno capito: U-235 è stato rubato prima di noi ed è semplicemente bruciato, come in un reattore. Insomma, la natura ha inventato il reattore nucleare molto prima di noi. Tuttavia, come tutto.
L'uranio impoverito (quando il 235 è stato prelevato e dato agli atomisti, ed è rimasto U-238) è pesante e duro, assomiglia a tungsteno in alcune proprietà, e quindi è usato esattamente lì dove serve colpire. Ci sono storie dalla ex Jugoslavia: lì sono stati usati proiettili perforanti con la punta contenente uranio. La popolazione ha avuto problemi, ma per nulla a causa della radiazione: la polvere di uranio fine entrava nei polmoni, veniva assimilata - e produceva effetti: l'uranio è tossico per i reni. Ecco come stanno le cose - e non c'è niente di cui avere paura dell'uranio acetato! Tuttavia, per le leggi della Federazione Russa non è stabilito - e quindi ci sono problemi eterni con l'ingresso di reattivi chimici contenenti uranio - perché per un funzionario l'uranio può essere solo uno.
E c'è anche il vetro di uranio: un'aggiunta ridotta di uranio conferisce una bellissima fluorescenza giallo-verde.
E questo, accidenti, è bello!
A proposito, è molto utile offrire ospiti mele o insalatina, e poi accendere un po' di ultravioletti e mostrare quanto sia bello. Quando tutti finiscono di ammirare - lasciare cadere distrattamente: «Certo, questo è vetro di uranio...» E staccare un pezzo di mela dal vaso...
5. Osmio
Bene, una volta che abbiamo parlato di urani pesanti come il tungsteno, è il momento di nominare il metallo più pesante in assoluto: l'osmio. La sua densità è di 22,62 g/cm3!
Tuttavia, l'osmium, essendo il più pesante, non ha ostacoli a essere anche volatile: nell'aria si ossida progressivamente a OsO4, che è volatile — e tra l'altro molto tossico. Sì, è un elemento del gruppo del platino, ma si ossida decisamente. Il nome "osmium" deriva dal greco antico ὀσμή — "odore" — proprio grazie a questo: le reazioni chimiche di dissoluzione della lega alcalina di osmio (il residuo insolubile del platino nell'acido reale) in acqua o acido sono accompagnate dall'emissione di un odore sgradevole e persistente di OsO4, irritante per la gola, simile all'odore del cloro o della rapa marcia. Questo odore fu percepito da Smithson Tennant (di lui parlerò dopo), che lavorava con l'osmio — e così chiamò il metallo. E so che l'osmium deve essere in polvere e deve essere riscaldato affinché il processo avvenga in modo intenso — ma in ogni caso non ho intenzione di rimanere a lungo vicino a questo metallo.
A proposito, c'è anche l'isotopo Os-187. In natura è molto raro, e quindi viene estratto dall'osmium tramite centrifugazione attraverso separazione di massa — proprio come l'uranio. La separazione richiede 9 mesi — sì, sì, è già possibile partorire. Per questo motivo, l'Os-187 è uno dei metalli più costosi, e la sua presenza determina il prezzo di mercato dell'osmium naturale. Ma non è il più costoso, di quello parlerò dopo.
6. Iridio
Dal momento che abbiamo parlato del gruppo del platino, è opportuno ricordare anche l'iridio. L'osmium ha tolto all'iridio il titolo di metallo più pesante — ma si sono separati di pochi centesimi: la densità dell'iridio è di 22,53 g/cm3. L'osmium e l'iridio furono infatti scoperti insieme nel 1803 dal chimico britannico S. Tennant — entrambi si trovavano come impurità nel platino naturale, proveniente dal Sud America. Tennant fu il primo di diversi scienziati a ottenere in quantità sufficiente il residuo insolubile dopo aver agito sul platino con l'acido reale e a identificarvi metalli precedentemente sconosciuti.
Ma a differenza dell'osmium, l'iridio è il metallo più, accidenti, resistente: sotto forma di lingotto non si dissolve in nessun acido e nelle loro miscele! Assolutamente! Anche il temibile fluoro lo attacca solo a 400-450 °C. Per sciogliere comunque l'iridio, è necessario fonderlo con alcali — e preferibilmente anche in presenza di ossigeno.
La resistenza meccanica e chimica dell'iridio è utilizzata nella Camera dei pesi e delle misure: il campione del chilogrammo è realizzato in una lega di platino-iridio.
Attualmente, l'iridio non è un metallo bancario, ma ci sono già dei cambiamenti: nel 2013 l'iridio è stato utilizzato per la prima volta al mondo nella produzione di monete ufficiali dalla Banca Nazionale del Ruanda, che ha emesso una moneta in metallo puro 999. La moneta in iridio è stata emessa con un valore nominale di 10 franchi ruandesi. E cavolo — vorrei avere una di quelle monete!
A proposito, nella mia profonda giovinezza ho letto in "Giovani tecnici" un racconto di fantascienza in cui un ragazzo riusciva a scambiare sabbia per iridio con dei terrestri nel seminterrato a un tasso di cambio di 1:1. E a loro serviva il silicio! Non ricordo né il titolo né l'autore del racconto. Grazie. — V. Shibaev. Cavo "da lì".
7. OroMa chi se ne frega — tutti l'hanno visto
Nella vita succede spesso che ci sia un campione effettivo e uno formale. Se l'iridio è il campione effettivo in termini di resistenza chimica, l'oro è quello formale: è il metallo più elettronegativo, con 2,54 secondo la scala di Pauling. Ma questo non impedisce all'oro di dissolversi in miscele di acidi, quindi, come al solito, i lauri sono andati a chi ha più soldi.
E infatti, al momento, grazie al fatto che Cina e Russia si stanno allontanando dalla politica di accumulo delle riserve auree in dollari statunitensi verso una politica di accumulo di oro vero e proprio, l'oro è il metallo bancario più costoso: per prezzo ha da tempo superato il platino — e in generale tutto il gruppo del platino. Quindi conserva i tuoi soldi in un salvadanaio d'oro, %username%!
Poiché il metodo alchemico per estrarre l'oro ha dimostrato di essere costoso, questo metallo viene ottenuto negli impianti di raffinazione. Le monete, invece, vengono prodotte nelle zecche. Come persona che ha avuto esperienza in entrambi i luoghi, posso dire: i lavoratori di tali impianti, quando visitano la zona in cui ci sono metalli preziosi, o si cambiano d'abito — e sugli abiti da lavoro non ci sono spille o graffette — le procedure di accesso non sono come in aeroporto, qui tutto è più rigoroso. Oppure si applica così detto "regime nudo" — sì, hai capito bene: esiste un ingresso per ragazzi e un ingresso per ragazze — ci si veste già all'interno. Se hai un impianto metallico — una miriade di certificati, tanti permessi, ogni volta controllano individualmente che l'impianto sia al posto giusto.
A proposito, come pensi siano organizzate le procedure di accesso nella zecca dei banconote? I pezzi di carta non suonano certo!
La risposta è qui, ma pensaci un attimo da soloDopo il lavoro non lasciano uscire nessuno, nemmeno i dirigenti, finché non contano tutto il prodotto. Sì — è tutto molto rigoroso. Tuttavia, nessuno si oppone quando, in tempi difficili, i salari venivano distribuiti in prodotti.
8. Litio
A differenza dei pesanti osmi-iridio, il litio è il metallo più leggero, con una densità di soli 0,534 g/cm3. È un metallo alcalino, ma il meno attivo di tutto il gruppo: non esplode in acqua, ma interagisce tranquillamente, nell'aria non si ossida molto e accenderlo non è facile: dopo i 100 °C si ricopre così bene di ossido che non si ossida ulteriormente. Pertanto, il litio è l'unico metallo alcalino che non viene conservato in kerosene — perché mai, se è abbastanza inerte? E questo è un bene: a causa della sua bassa densità, il litio galleggerebbe nel kerosene.
Il litio naturale è composto da due isotopi: Li-6 e Li-7. Poiché l'atomo stesso è così piccolo, un neutrone in più influisce significativamente sul raggio dell'orbitale e sull'energia di eccitazione dell'elettrone, così lo spettro atomico di questi due isotopi è diverso — pertanto, è possibile determinarli anche senza spettrometri di massa — e questa è l'unica eccezione in natura! Entrambi gli isotopi sono molto importanti nell'energia nucleare, tra l'altro, il deuteruro di Li-6 è usato come polvere termonucleare nell'armamento nucleare — e non dirò altro su questo argomento!
Il litio viene utilizzato anche dagli psichiatri come norma metrica per il trattamento e la prevenzione delle manie. Quando ero studente, lavoravo part-time al dipartimento e veniva da noi una signora con il plasma sanguigno, nel quale dovevamo determinare il litio. A un certo punto ho deciso di consultare la letteratura (non c'era ancora internet) per capire perché fosse necessario determinare il litio. E ho scoperto... Dal successivo incontro ho casualmente chiesto alla signora di chi fosse il sangue. Quando ha risposto che era il suo, ho cercato di evitarla di persona in seguito.
Beh, è così — litio e litio, a volte viene persino rinvenuto nell'acqua. A proposito, a Leopoli ce n'è davvero tanto nell'acqua.
9. Francio
Il francio ha un intero insieme di titoli. Prima di tutto, il francio è il metallo più raro. Tutto il suo contenuto è completamente radioattivo: esiste come prodotto intermedio del decadimento dell'uranio-235 e del torio-232. La quantità totale di francio nella crosta terrestre è stimata in 340 grammi. Quindi, la macchia nell'immagine sopra non è una foto di un buco nero di fronte, ma circa 200.000 atomi di francio intrappolati in una trappola magneto-optica. Tutti gli isotopi del francio sono radioattivi, il più longevo di questi isotopi — Fr-223 — ha un periodo di emivita di 22,3 minuti. Ecco perché il francio è così raro.
Tuttavia, il francio ha la più bassa elettronegatività di tutti gli elementi noti attualmente, pari a 0,7 sulla scala di Pauling. Pertanto, il francio è anche il metallo alcalino chimicamente più attivo e forma l'idrossido di francio FrOH, che è la base più forte. E non chiedere, %username%, come è stato determinato tutto questo con un elemento che è un niente, e del quale ogni 22,3 minuti diventa ancora la metà, mentre il ricercatore brilla sempre di più. Pertanto, tutto questo è interessante e affascinante, ma il francio non è praticamente utilizzato da nessuna parte.
10. Californio
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La californio in questo mondo non esiste affatto, ed è prodotto in due luoghi: a Dimitrovgrad in RF e nel Laboratorio Nazionale di Oak Ridge negli USA. Per produrre un grammo di californio, il plutonio o il curio devono essere sottoposti a lungo bombardamento neutronico in un reattore nucleare — da 8 mesi a 1,5 anni. L'intera serie di decadimenti appare nel seguente modo: Plutonio-Americio-Curio-Berkelio-Californio. Il californio-252 è il risultato finale della catena — questo elemento non può essere trasformato in un isotopo più pesante, poiché il suo nucleo sembra dire "grazie, sono sazio" risponde debolmente all'irradiamento dei neutroni.
Nel processo di trasformazione del plutonio in californio, il 99,7% dei nuclei decadono. Solo lo 0,3% dei nuclei è mantenuto inalterato e attraversa l'intero processo fino alla fine. Inoltre, il prodotto deve essere estratto! L'estrazione dell'isotopo avviene tramite metodi di estrazione, cromatografia di estrazione o mediante scambio ionico. Per conferire un aspetto metallico, avviene una reazione di riduzione.
Per ottenere un grammo di californio-252, occorrono 10 chilogrammi di plutonio-239.
La quantità annuale di californio-252 estratto varia tra 40 e 80 microgrammi, mentre secondo le stime degli esperti, la riserva mondiale di californio non supera gli 8 grammi. Pertanto, il californio, e in particolare il californio-252, è il metallo industriale più costoso al mondo, il cui prezzo per grammo negli anni ha oscillato tra 6,5 e 27 milioni di dollari.
La domanda logica è: a chi serve? Non puoi farci una collana, né regalarlo alla tua amata sotto forma di anello. La verità è che il Cf-252 ha un alto coefficiente di moltiplicazione dei neutroni (superiore a 3). Un grammo di Cf-252 emette circa 3⋅10^12 neutroni al secondo. Sì, è potenzialmente possibile costruire una bomba atomica, ma è più economico utilizzare uranio e plutonio; perciò il californio è utilizzato come fonte di neutroni in vari studi, inclusi gli analizzatori di attivazione neutronica industriali su nastro trasportatore. A proposito, %username%, ho visto personalmente questo californio in una piccola ampolla, che è stata estratta da un'enorme botte di protezione radiativa e rapidamente inserita nel luogo giusto dell'analizzatore.
È chiaro che per tali cifre il californio deve necessariamente essere tossico, anche se non così letale, , ma anche i neutroni non sono da meno. Ma viene un po' costoso, ovviamente.
Beh, sembra che sia tutto — mi resta da dormire circa quattro ore prima del viaggio. Spero che sia stato interessante e che non stia scrivendo tutto questo invano.
Ti auguro, %username%, di essere forte come il titanio, leggero come il litio, inflessibile come l'iridio e prezioso come il californio! E ovviamente che tu abbia un po' d'oro in tasca.
(puoi brillare con questo brindisi alla prossima festa — non c'è bisogno di ringraziare)
Fonte: habr.com
