Chi non ascolta il metal non ha ricevuto il dono dell'intelligenza!
— Folklore popolare
Ciao, %username%.
di nuovo in contatto. Oggi sarò molto breve, perché tra sei ore devo alzarmi e partire.
Oggi voglio parlarvi del metallo. Ma non di quello musicale — di questo possiamo parlare un'altra volta mentre beviamo una birra, e non su Hacker. E non parlerò neanche di metallo — ma di metalli! Voglio parlare di quei metalli che mi hanno colpito nella vita per le loro proprietà.
Poiché tutti i partecipanti alla classifica si distinguono per qualche superpotere, non ci saranno posti né vincitori. Ci sarà una top ten metallica! Quindi il numero di posizione non significa nulla.
Andiamo.
1. Mercurio
Il mercurio è il metallo più liquido: la sua temperatura di fusione è di -39 °C. Già ho scritto riguardo alla sua tossicità — e anche molta — .
Sin dai tempi antichi, si è quasi pregato il mercurio — d'altronde, è «argento liquido»! Gli alchimisti credevano che proprio nel mercurio si nascondesse la celebre pietra filosofale; ad esempio, Jabir ibn Hayyan sosteneva che essendo il mercurio un metallo liquido, fosse «assoluto»: libero da qualsiasi impurità tipica dei metalli solidi. Lo zolfo — un altro oggetto di ammirazione di Hayyan — è l'elemento del fuoco, capace di produrre una fiamma pura e «assoluta», e di conseguenza tutti gli altri metalli (considerando che eravamo nell'VIII secolo — non erano molti: sette) sono formati da mercurio e zolfo.
Sia nell'VIII secolo che ora — se si mescolano mercurio e zolfo, si ottiene il solfuro di mercurio nero (e questo, tra l'altro, è uno dei modi per disattivare il mercurio versato) — ma di certo non un metallo. Hayyan spiegava questo frustrante fallimento dicendo che mancava un certo «maturatore» che potesse trasformare quella «cosa nera» in metallo. E naturalmente tutti si misero a cercare il «maturatore» per ottenere l'oro. La storia della ricerca della pietra filosofale è ufficialmente aperta.
%username%, stai ridendo degli alchimisti adesso — ma in realtà hanno ottenuto i loro risultati! Nel 1947, i fisici americani, durante il decadimento beta dell'isotopo Hg-197, hanno ottenuto l'unico isotopo stabile dell'oro, il Au-197. Da 100 mg di mercurio sono stati estratti ben 35 µg di oro — e ora si trovano in mostra al Museo della Scienza e dell'Industria di Chicago. Quindi, gli alchimisti avevano ragione — è possibile! Solo, cavolo, è costoso…
A proposito, l'unico alchimista che non credeva nella possibilità di ottenere oro da altri metalli era Abu Ali al-Husayn ibn Abdallah ibn al-Hasan ibn Ali ibn Sina — e per gli infedeli — semplicemente Avicenna.
Tra l'altro, un altro metallo molto simile al mercurio è il gallio. La sua temperatura di fusione è di 29 °C, a scuola mi mostravano un trucco spettacolare: si mette un pezzo di un certo metallo sulla mano...
.. e questo è il risultato
A proposito, ora puoi acquistare il gallio su AliExpress, per fare quel trucco. Non so, però, se passerà la dogana.
2. Titanio
Il titanio è qualcosa di più rispetto all’interno di un semplice metallo! È il metallo più duro in circolazione! Quando ero giovane, scrivevo su tutti questi vetri dei mezzi pubblici con il titanio. Perché graffiava e lasciava una polvere metallica fine.
Tutti sanno che il titanio, grazie alla sua durezza e leggerezza, è utilizzato in aviazione. Vi racconterò alcune applicazioni interessanti.
Quando riscaldato, il titanio inizia ad assorbire vari gas: ossigeno, cloro e persino azoto. Questo viene utilizzato negli impianti di purificazione dei gas inerti (come l'argon, ad esempio) — lo fanno passare attraverso tubi riempiti di spugna di titanio e riscaldati a 500-600 °C. A proposito, a questa temperatura la spugna di titanio reagisce con l'acqua: l'ossigeno viene assorbito e l'idrogeno rilasciato, ma di solito l'idrogeno negli gas inerti non crea problemi, a differenza dell'acqua.
Il diossido di titanio TiO2 è utilizzato nelle vernici (ad esempio, il bianco titanio) e nella produzione di carta e plastica. Additivo alimentare E171. Inoltre, durante la produzione del diossido di titanio, si controlla sempre la sua composizione elementare, non per ridurre le impurità, ma per aumentare la "bellezza del bianco": è importante mantenere un basso contenuto di elementi coloranti come ferro, cromo, rame, ecc.
Il carburo di titanio, il diboruro di titanio e il carbonitruro di titanio sono concorrenti del carburo di tungsteno in termini di durezza. Tuttavia, hanno il difetto di essere più leggeri.
Il nitruro di titanio è impiegato per rivestire utensili, cupole di chiese e nella produzione di gioielli, grazie al suo colore simile all'oro. Tutti questi "leghe medicali" simili all'oro sono rivestimenti in nitruro di titanio.
A proposito, alcuni ricercatori perseveranti hanno recentemente creato una lega più dura del titanio! Tuttavia, per ottenerla, è stato necessario mescolare palladio, silicio, fosforo, germanio e argento. Il risultato è stato costoso, e così ha prevalso di nuovo il titanio.
3. Tungsteno
Il tungsteno è anche l'opposto del mercurio: il metallo più resistente al calore con un punto di fusione di 3422 °C. È conosciuto sin dal XVI secolo, anche se non il metallo stesso, ma il minerale tungstenite, che contiene tungsteno. A proposito, il nome Wolf Rahm nella lingua dei rigorosi tedeschi significa "panna di lupo": i tedeschi che fondevano stagno odiavano molto le impurità della tungstenite, che ostacolava la fusione, trasformando lo stagno in schiuma di scorie ("divorava lo stagno come un lupo una pecora"). Il metallo stesso è stato isolato successivamente, circa 200 anni dopo.
Quello che vedi in foto non è tungsteno, ma carburo di tungsteno, quindi se hai un anello del genere, %username%, non preoccuparti troppo. Il carburo di tungsteno è un composto pesante e estremamente duro, ed è utilizzato in vari componenti che colpiscono; per inciso, ‘Widia’ è composto per il 90% di carburo di tungsteno. Inoltre, il carburo di tungsteno è utilizzato da persone benevole come punta per proiettili perforanti. Ma non è solo lui, parlerò di un altro metallo più tardi.
A proposito, anche se il tungsteno è pesante — nonostante la maggiore densità rispetto al tradizionale e più economico piombo, la protezione in tungsteno risulta essere meno pesante a parità di proprietà protettive o più efficace a parità di peso. A causa della durezza e del punto di fusione elevato del tungsteno, che ne rendono difficile la lavorazione, in questi casi vengono utilizzate leghe più plastiche di tungsteno con l'aggiunta di altri metalli o una sospensione di polvere di tungsteno (o dei suoi composti) in una base polimerica. Risulta più leggero, più efficace — ma solo più costoso. Quindi, nel caso di fallout, %username%, prendi un'armatura in tungsteno!
A proposito, sul mio "anello eterno" sono riuscito a macchiarlo con qualche sostanza chimica — e non so nemmeno con cosa. Quindi è "eterno" solo per le persone normali )))
4. Uranio
L'unico metallo naturale utilizzato come combustibile. Bene — combustibile nucleare.
Quando ero ancora uno studente, ma avevo accesso all'università (non dirò perché!), mi divertiva sempre la reazione degli studenti stranieri quando mostravo loro i cristalli di uranil acetato al microscopio. C'è una certa reazione di qualità. Quando sentivano la parola "uranil" — sembrava che li spingesse giù dal pavimento. Tutti ridevano.
Mi fa ridere e triste che ora anche gran parte della nostra gente considera l'uranio come qualcosa di spaventoso, pericoloso e terribile. L'abbassamento dell'istruzione è evidente.
In realtà, già nei tempi antichi l'ossido di uranio naturale veniva utilizzato per la produzione di ceramiche gialle. Così, nei pressi di Napoli è stato trovato un frammento di vetro giallo, contenente l'1% di ossido di uranio e datato 79 d.C. Non brilla al buio e non emette radiazioni. Sono stato a Zholtye Vody in Ucraina, dove si estrae il concentrato di uranio. Nessuno lì brilla e non emette radiazioni. E la spiegazione è semplice: l'uranio naturale è debolmente radioattivo — non più dei graniti e dei basaltie, così come dei cumuli di discarica e della metropolitana. L'uranio che interessa l'URAN è l'isotopo U-235, presente in natura solo allo 0,7204%. È così poco che per i nucleari è necessario separare e concentrare questo isotopo ("arricchire") — altrimenti il reattore non funzionerà.
A proposito, in passato c'era più U-235 in natura, ma col tempo si è disintegrato. Poiché c'era di più, si poteva costruire un reattore nucleare semplicemente con mezzi rudimentali. Nel senso letterale del termine. Questo è precisamente ciò che è accaduto in Gabon, nella miniera di Oklo, circa 2 miliardi di anni fa: l'acqua scorreva attraverso il minerale, e l'acqua fungeva da moderatore naturale dei neutroni, che vengono emessi durante il decadimento dell'uranio-235. In questo modo, l'energia dei neutroni era esattamente quella necessaria per essere catturata dal nucleo dell'uranio-235, dando il via a una reazione a catena. E l'uranio continuò a bruciare per diverse centinaia di anni, finché non si esaurì...
Questo è stato scoperto molto più tardi, nel 1972, quando in un impianto 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 consueto 0,720%. L'uranio non è una salsiccia, qui il sottopeso è severamente punito: tutti gli oggetti nucleari sono soggetti a rigoroso controllo per prevenire l'uso illegale di materiali fissili a fini militari. Perciò, gli scienziati hanno iniziato a indagare, hanno trovato un paio di elementi, come il neodimio e il ruthenio, e hanno capito che l'U-235 era stato rubato a noi semplicemente bruciato, come in un reattore. In altre parole, la natura ha inventato un reattore nucleare molto tempo prima di noi. Del resto, come tutto il resto.
L'uranio impoverito (quand'è che il 235 è stato sottratto e dato agli atomisti, rimanendo U-238) è pesante e duro, ricorda per alcune proprietà il tungsteno e quindi viene utilizzato esattamente dove è necessario colpire. C'è una storia che proviene dall'ex Jugoslavia: lì sono stati usati proiettili perforanti con una punta contenente uranio. La popolazione ha avuto dei problemi, ma non a causa delle radiazioni: la polvere fine di uranio penetrava nei polmoni, veniva assorbita e produceva effetti: l'uranio è tossico per i reni. Ecco fatto — e non c'è motivo di temere l'uranil-acetato! Tuttavia, nella Federazione Russa ciò non è specificato dalla legge — e quindi ci sono eterni problemi con l'arrivo di reattivi chimici contenenti uranio — perché per i funzionari l'uranio esiste solo in un modo.
C'è anche il vetro all'uranio: una piccola aggiunta di uranio conferisce una bella fluorescenza giallo-verde.
Ed è, cavolo, bello!
A proposito, è molto utile offrire ai visitatori delle mele o un'insalata, e poi accendere un po' di ultravioletti e mostrare quanto sia bello. Quando tutti avranno finito di meravigliarsi — gettare casualmente: «Beh, certo, è vetro all'uranio...» E mordere un pezzetto di mela dal vaso...
5. Osmio
Bene, dato che abbiamo parlato di pesanti urani di tungsteno, è ora di nominare il metallo più pesante di tutti: l'osmio. La sua densità è di 22,62 g/cm³!
Tuttavia, nonostante sia il più pesante, l'osmio può anche essere volatile: nell'aria, ossida gradualmente a OsO₄, che è volatile e, tra l'altro, molto tossico. Sì, è un elemento del gruppo del platino, ma si ossida comunque. Il nome «osmio» deriva dal greco antico ὀσμή, che significa «profumo» — proprio per questo motivo: le reazioni chimiche di dissoluzione della lega alcalina di osmiridio (il residuo non solubile del platino in acqua regia) in acqua o acido sono accompagnate dall'emissione di un odore sgradevole e persistente di OsO₄, che irrita la gola, simile all'odore del cloro o di ravanello marcio. Questo odore è stato percepito da Smithson Tennant (di cui parleremo più tardi), che lavorava con l'osmiriidio — e così ha chiamato il metallo. E so che l'osmio deve essere in polvere e deve essere riscaldato affinché il processo sia intenso — ma in ogni caso non cerco 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 in centrifughe mediante separazione di massa, proprio come l'uranio. La separazione richiede 9 mesi — sì, sì, è praticamente possibile dar vita. Perciò, l'Os-187 è uno dei metalli più costosi, e il suo contenuto determina il prezzo di mercato dell'osmium naturale. Ma non è il più costoso; parlerò del più costoso più avanti.
6. Iridio
Dato che abbiamo parlato del gruppo del platino, è opportuno ricordare anche l'iridio. L'osmium ha sottratto all'iridio il titolo di metallo più pesante — ma c'è stato solo un piccolo scarto: la densità dell'iridio è di 22,53 g/cm³. L'osmium e l'iridio sono stati scoperti insieme nel 1803 dal chimico inglese S. Tennant, entrambi presenti come impurezze nel platino naturale proveniente dal Sud America. Tennant è stato il primo tra diversi scienziati a ottenere in quantità sufficienti un residuo insolubile dopo l'azione dell'acido cloroaurico sul platino, riuscendo a identificare in esso metalli precedentemente sconosciuti.
Ma a differenza dell'osmio, l'iridio è il metallo più resistente: in forma di lingotto non si scioglie in alcun acido o miscela di acidi! Proprio così! Anche il temibile fluoro riesce a colpirlo solo a 400-450 °C. Per sciogliere l'iridio, è necessario legarlo a basi — e sarebbe meglio farlo in presenza di ossigeno.
La robustezza meccanica e chimica dell'iridio è utilizzata nella Camera dei pesi e delle misure — l'oggetto di riferimento del chilogrammo è realizzato in 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 aveva un valore nominale di 10 franchi ruandesi. E diavolo — vorrei avere una di quelle monete!
A proposito, nella mia gioventù lessi un racconto di fantascienza in "Giovani tecnici" in cui un ragazzo raggiungeva il successo scambiando sabbia con iridio a un tasso di 1:1 con alcuni alieni nel seminterrato. Sapete, avevano bisogno di silicio! Non ricordo né il titolo né l'autore del racconto. Grazie. — V. Shibaev. Cavo "da lì".
7. OroMa dai — tutti lo hanno visto
Nella vita capita spesso di avere un campione effettivo e uno formale. Se l'iridio è il campione effettivo per resistenza chimica, l'oro è quello formale: è il metallo più elettronegativo, 2,54 sulla scala di Pauling. Ma questo non impedisce all'oro di dissolversi in miscele di acidi, quindi come al solito — i meriti spettano a chi ha più ricchezze.
E in effetti, attualmente, grazie al fatto che Cina e Federazione Russa si allontanano dalla politica di accumulo di riserve valutarie in dollari USA per passare alla politica di accumulo di oro, l'oro è il metallo bancario più costoso: per prezzo ha da tempo superato il platino — e in generale anche tutto il gruppo del platino. Quindi, conserva i tuoi soldi in cassa di risparmio in oro, %username%!
Poiché il metodo alchemico per estrarre l'oro ha dimostrato di essere costoso, questo metallo viene ottenuto nelle raffinerie. Le monete vengono poi coniate nelle zecche. Ebbene, come persona che ha visitato entrambi i luoghi, posso dire: gli operai di tali aziende, quando visitano l'area in cui si trova il metallo prezioso, si cambiano d'abito — e nei vestiti da lavoro non c'è nemmeno un'unghia o una graffetta — i controlli all'ingresso non sono affatto come quelli degli aeroporti, là tutto è più rigido. Oppure si applica il cosiddetto «modo nudo» — sì, hai capito bene: il check-in per i ragazzi e il check-in per le ragazze — ti vestirai all'interno. Se hai un impianto di metallo, ci sono un sacco di documenti e permessi, controllano ogni volta individualmente che l'impianto sia al suo posto.
A proposito, cosa ne pensi — come sono organizzati i controlli alla zecca delle banconote? I soldi non suonano!
La risposta è qui, ma pensa un po' da soloDopo il lavoro, non lasciano andare nessuno, compreso il personale dirigenziale, finché non contano tutti i prodotti. Sì — tutto è molto rigoroso. Tuttavia, nessuno si è mai opposto quando nei periodi difficili gli stipendi venivano pagati con i prodotti.
8. Litio
A differenza dei pesanti osmio-iridio, il litio è il metallo più leggero, con una densità di appena 0,534 g/cm³. Si tratta di unmetallo alcalino, ma è il meno reattivo del gruppo: non esplode in acqua, interagisce tranquillamente e non ossida molto nell'aria; inoltre, è difficile da accendere: dopo i 100 °C si ricopre così bene di ossido da non ossidarsi ulteriormente. Per questo motivo, il litio è l'unico metallo alcalino che non viene conservato in kerosene: perché farlo se è già abbastanza inerte? E questo è un vantaggio: 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, e quindi gli spettri atomici di questi due isotopi differiscono — è possibile determinarli anche senza spettrometri di massa — ed è l'unica eccezione in natura! Entrambi gli isotopi sono molto importanti nell'energia nucleare; per inciso, il deuteruro Li-6 viene utilizzato come propellente termonucleare nelle armi nucleari — e non dirò più nulla su questo argomento!
Il litio è utilizzato anche dagli psichiatri come stabilizzatore dell'umore per il trattamento e la prevenzione delle manie. Quando ero studente, lavoravo a tempo parziale in un dipartimento, e una signora veniva da noi con il plasma di sangue, nel quale dovevamo determinare il litio. Dopo un po', ho deciso di consultare della letteratura (non c'era ancora internet) per capire perché fosse necessario determinare il litio. E ho scoperto... Dalla visita successiva, ho casualmente chiesto alla signora di chi fosse quel sangue. Quando ha risposto che era il suo, ho cercato di non incontrarla più di persona.
Beh, il litio è così — litio e litio, a volte è persino presente nell'acqua. A proposito, a Leopoli ce n'è abbastanza nell'acqua.
9. Francio
Il francio ha un insieme di titoli. In primo luogo, il francio è il metallo più raro. Tutto il suo contenuto è completamente radioattivo: esiste come prodotto intermedio della decomposizione 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-ottica. Tutti gli isotopi di francio sono radioattivi; il più longevo degli isotopi, il Fr-223, ha un periodo di dimezzamento di 22,3 minuti. Perciò 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. Di conseguenza, il francio è sia il metallo alcalino più chimicamente attivo che forma la base più forte: l'idrossido di francio FrOH. E non chiedere, %username%, come abbiano determinato tutto ciò con un elemento che è raro quanto un soffio e che ogni 22,3 minuti diventa ulteriormente dimezzato, mentre il ricercatore stesso brilla sempre di più. Pertanto, tutto questo è interessante e stimolante, ma il francio è praticamente usato ovunque.
10. Californium
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Il californio non esiste affatto in questo mondo e viene prodotto in due luoghi: Dimitrovgrad in Russia e nel laboratorio nazionale di Oak Ridge negli Stati Uniti. Per produrre un grammo di californio, il plutonio o il curio vengono sottoposti a lungo irraggiamento neutronico in un reattore nucleare, da 8 mesi a 1,5 anni. L'intera serie di decadimenti appare come segue: Plutonio-Americio-Curio-Berkelio-Californio. Il californio-252 è il risultato finale di questa catena: questo elemento non può essere trasformato in un isotopo più pesante poiché il suo nucleo sembra dire «grazie, sono sazio» e risponde debolmente all'irraggiamento neutronico.
Nel processo di trasformazione del plutonio in californio, il 99,7% dei nuclei decade. Solo lo 0,3% dei nuclei rimane intatto e passa all'ultima fase. Inoltre, è necessario isolare il prodotto! L'isolamento dell'isotopo avviene tramite il metodo di estrazione, cromatografia per estrazione, oppure attraverso uno scambio ionico. Per conferirgli un aspetto metallico viene eseguita una reazione di riduzione.
Per ottenere un grammo di californio-252 sono richiesti 10 chilogrammi di plutonio-239.
La quantità annuale di californio-252 estratto è compresa tra 40 e 80 microgrammi e, secondo le stime degli esperti, le riserve mondiali di californio non superano gli 8 grammi. Pertanto, il californio, in particolare il californio-252, è il metallo industriale più costoso al mondo, con un prezzo per grammo che negli anni è variato tra i 6,5 e i 27 milioni di dollari.
Una domanda logica è: ma a chi serve davvero? Non puoi farne una collana, non puoi regalarlo alla tua amata sotto forma di anello. Il fatto 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, potenzialmente si potrebbe costruire una bomba atomica, ma sarebbe più economico usare uranio e plutonio, quindi il californio viene utilizzato come fonte di neutroni in varie ricerche, compresi i dispositivi di analisi nei flussi di lavoro industriali su nastro trasportatore. A proposito, %username%, ho visto personalmente questo californio sotto forma di una piccola ampolla, estratta da un enorme tamburo di protezione radiativa e rapidamente inserita nel luogo giusto dell'analizzatore.
È chiaro che con tali soldi il californio deve per forza essere velenoso, anche se non così tanto come il polonio, che sparà particelle alfa, ma i neutroni non sono niente male. Tuttavia, il prezzo è un po' alto. Beh, sembra che sia tutto — rimane solo da dormire circa quattro ore prima del viaggio. Spero che sia stato interessante e che non stavo scrivendo tutto questo per niente.
Ti auguro, %username%, di essere solido come il titanio, leggero come il litio, inflessibile come l'iridio e prezioso come il californio! E naturalmente, che tu possa avere oro in abbondanza nelle tasche.
(Puoi sfoggiare questo brindisi alla prossima festa — non ringraziare)
(можешь блеснуть этим тостом на следующем празднике — не благодари)
Fonte: habr.com
