De mest interessante metallene

Den som ikke lytter til metall, har ikke fått forstand av Gud!

— Folketradisjon

Hei, %username%.

gjf er tilbake igjen. I dag skal jeg være veldig kort, fordi jeg må stå opp om seks timer og dra.

Men i dag vil jeg fortelle om metall. Ikke det som er musikk — om det kan vi snakke en annen gang over en øl, ikke her. Og heller ikke om metall generelt — men om metaller! Jeg vil snakke om de metallene som på ulike måter har fascinert meg gjennom livet.

Siden alle deltakerne i hitlisten har sine superkrefter, vil det ikke være plasser eller vinnere. Det blir – den metalliske ti topplisten! Så rekkefølgen betyr ingenting.

La oss gå.

1. Kvikksølv

Kvikksølv er det mest flytende metallet: smeltetemperaturen er -39 °C. Jeg har allerede skrevet om hvor giftig det er — og det er virkelig veldig jeg har allerede skrevet, så jeg gidder ikke gjenta meg.

Siden antikken ble det nesten tilbedt i kvikksølv — ikke rart, "flytende sølv"! Alkemistene trodde at den berømte filosofiske steinen gjemte seg et sted i kvikksølv, for eksempel mente Jabir ibn Hayyan at siden kvikksølv er et flytende metall, er det "absolutt": det er fritt for alle urenheter som finnes i faste metaller. Svovel — et annet objekt for Hayyans beundring — er ildens element, og den kan gi en ren "absolutt" flamme, og derfor er alle andre metaller (og siden det var det 8. århundre, var det ikke mange: syv av dem) dannet av kvikksølv og svovel.

Enten i det 8. århundre eller nå — hvis du blander kvikksølv og svovel, får du svart kvikksølv-sulfid (og dette, for øvrig, er en av metodene for å dekontaminere sølt kvikksølv) — men slett ikke metall. Denne kjedelige feilen forklarte Hayyan med at alle dumme mangler en slags "modner", som fra svart tull vil føre til å få metall. Og selvfølgelig begynte alle å lete etter denne "modner" for å skape gull. Historien om jakten på den filosofiske steinen ble offisielt åpnet.

%username%, du ler nå av alkemistene — men de oppnådde faktisk sitt! I 1947 klarte amerikanske fysikere å få den eneste stabile isotopen av gull Au-197 fra beta-forekomsten av isotopen Hg-197. Fra 100 mg kvikksølv fikk de hele 35 mikrogram gull — og de pryder nå Chicagos vitenskaps- og industri-museum. Så alkemistene hadde rett — for det kan gjøres! Bare, faen, dyrt...

For instance, the only alchemist who did not believe in the possibility of obtaining gold from other metals was Abu Ali al-Husayn ibn Abd Allah ibn al-Hasan ibn Ali ibn Sina — for the ignorant, simply Avicenna.

By the way, gallium competes very closely with mercury in appearance. Its melting point is 29 °C; in school, I was shown a spectacular trick: a piece of some metal is placed on the hand...
... and here's what happens.

Interestingly, gallium can now be purchased online to demonstrate such a trick. I don't know, though, if it will pass customs.

2. Titanium

Rough titanium — this is not like mercury! This is the hardest metal! Back in my childhood and youth, people wrote on all those glass surfaces in public transport with titanium. Because it scratched — and painted it with fine metallic dust.

Everyone knows that titanium is used in aviation because of its hardness and lightness. I'll talk about some interesting applications.

When heated, titanium starts to absorb various gases — oxygen, chlorine, and even nitrogen. This is utilized in inert gas purification systems (argon, for example) — it is passed through tubes filled with titanium sponge and heated to 500-600 °C. By the way, at this temperature, the titanium sponge interacts with water — oxygen is absorbed, hydrogen is released, but usually, hydrogen in inert gases does not bother anyone, unlike water.

Titanium dioxide TiO2 is used in paints (for example, titanium white), as well as in the production of paper and plastics. Food additive E171. By the way, during the production of titanium dioxide, its elemental composition is strictly controlled — but not to reduce impurities, but to add "whiteness": it's necessary for the coloring elements — iron, chromium, copper, etc. — to be minimized.

Titanium carbide, titanium diboride, titanium carbonitride — they compete with tungsten carbide in hardness. The drawback is that they are easier to break.

Titanium nitride is used for coating tools, church domes, and in jewelry production, as it has a color similar to gold. All those "medical alloys" that look like gold are coated with titanium nitride.

Forresten, seige forskere har nylig laget en legering som er hardere enn titan! Men for å oppnå dette, måtte de blande palladium, silisium, fosfor, germanium og sølv. Det ble ikke billig, og dermed ble titan igjen seieren.

3. Wolfram

Wolfram er også motsatsen til kvikksølv: det er det metall med høyest smeltetemperatur, 3422 °C. Det har vært kjent siden 1500-tallet, men ikke metallet selv, men mineralet wolframitt, som inneholder wolfram. Forresten, navnet Wolf Rahm på språket til de strenge tyskerne betyr "ulveskrem": tyskerne som smeltet tinn, mislikte sterkt urenheter fra wolframitt, som forstyrret smelting og gjorde tinn til skum av slagg ("spiste tinn som en ulv en sau"). Metallet ble først isolert etter ca. 200 år.

Det som er på bildet, er ikke wolfram, men volframkarbid, så hvis du har en slik ring på hånden, %username%, ikke bekymre deg for mye. Volframkarbid er en tung og ekstremt hard forbindelse, og brukes derfor i forskjellige deler som slår, og vennligst «seier» er 90% volframkarbid. Volframkarbid blir også lagt til av snille folk som spiss på panserkuler og prosjektiler. Men ikke bare det, jeg vil senere fortelle om et annet metall.

Forresten, selv om wolfram er tungt — men til tross for høyere tetthet sammenlignet med tradisjonelt og rimeligere bly, viser beskyttelsen av wolfram seg å være lettere med samme beskyttende egenskaper, eller mer effektiv med lik vekt. På grunn av wolframs hardhet og høy smeltetemperatur, som vanskeliggjør bearbeiding, brukes mer formbare wolframlegeringer med tilsetning av andre metaller, eller en oppslemming av pulverformet wolfram (eller dets forbindelser) i en polymerbase i slike tilfeller. Det blir lettere og mer effektivt, men også dyrere. Så i tilfelle fallout, %username%, ta på deg wolframbeskyttelse!

Forresten, på min "evige ring" klarte jeg å sette en flekk med noe kjemi — jeg vet til og med ikke hva. Så det "evige" er bare for vanlige folk)))

4. Uran

Den eneste naturlige metallet som brukes som brensel. Vel — atombrensel.

Da jeg fortsatt var skoleelev, men allerede hadde tilgang til universitetet (jeg sier ikke hvorfor!), lo jeg alltid av reaksjonen til utenlandske studenter når de fikk vist krystaller av uranylacetat i mikroskopet. Det er en ganske spektakulær reaksjon. Når utlendingene hørte ordet 'uranyl', ble de helt overveldet. Alle lo.

Det er både morsomt og trist at nå anser også de fleste av våre folk at uran er skremmende, farlig og forferdelig. Fallet i utdanningen er åpenbart.

Faktisk har naturlig uranoksid blitt brukt til å lage gule keramikk siden antikken. Så, nær Napoli ble det funnet et bit av gult glass som inneholder 1 % uranoksid og dateres til år 79 e.Kr. Det lyser ikke i mørket og sender ikke ut stråling. Jeg har vært i Zjoltye Vody i Ukraina, hvor uran-konsentrat utvinnes. Ingen der lyser eller sender ut stråling. Forklaringen er enkel: Naturlig uran er svakt radioaktivt — ikke mer enn granitter og basalt, samt avfallshauger og metro. Den uranen som er URAN — er isotopen U-235, som bare finnes i naturen i mengden 0,7204%. Den er så sjelden at for kjernefysikere må man utvinne og konsentrere denne isotopen ('berike') — så enkelt kan man ikke drive en reaktor.

Forresten, før i tiden var det mer U-235 i naturen — det har bare gått til grunne over tid. Og fordi det var mer av det — kunne man lage en kjernefysisk reaktor rett fra bunnen av. I bokstavelig forstand. Det skjedde i Gabon på Oklo-feltet for omtrent 2 milliarder år siden: Vann rant gjennom malmen, vannet var en naturlig nøytronbremser, som ble sendt ut ved fisjonen av uran-235 — og samlet energi fra nøytronene var akkurat så mye som trengtes for å bli fanget av uran-235-kjernen — og deretter startet kjedereaksjonen. Og uranet brant i flere hundre år, før det til slutt var brukt opp…

Vi oppdaget dette betydelig senere, i 1972, da det under analysen av uran fra Oklo ble funnet en avvik fra det normale isotopprofilen i en uranberikningsfabrikk i Pierrelatte (Frankrike). Innholdet av isotopen U-235 var 0,717 % i stedet for de vanlige 0,720 %. Uran er ikke pølse, her straffes lav vekt strengt: alle kjernekraftverk er underlagt strenge kontroller for å hindre ulovlig bruk av fissile materialer til militære formål. Derfor begynte forskerne å undersøke og fant et par andre elementer, som neodym og ruthenium, og forsto at U-235 hadde blitt stjålet før oss og brent ut, som i en reaktor. Det vil si at naturen oppfant kjernekraftverk lenge før oss. For øvrig, som alt annet.

Beriket uran (det er når den 235-ende ble tatt og gitt til atomforskerne, og U-238 ble igjen) er tung og hard, og ligner på wolfram, og derfor brukes den på samme måte der man må slå. Det finnes en historie fra det tidligere Jugoslavia: de brukte pansergranater med en spiss som inneholdt uran. Befolkningen hadde problemer, men ikke på grunn av stråling: fint uranstøv kom inn i lungene, ble absorbert – og ga resultater: uran er giftig for nyrene. Slik er det – og ikke noe å frykte fra uranacetatet! Men i Russland står det ikke noe om dette i lovene – derfor evige problemer med innførsel av kjemiske reagenser som inneholder uran – for en byråkrat finnes det bare én type uran.

Og det finnes også uran glass: en liten tilsetning av uran gir en vakker gulgrønn fluorescering.
Og dette er, fy søren, vakkert!


Forresten, det er veldig nyttig å tilby gjestene epler eller en liten salat, og så skru på litt ultrafiolett lys og vise hvor vakkert det er. Når alle er ferdige med å beundre – så kaster jeg bortimot nonchalant: «Selvfølgelig, det er uranglass…» Og tar en bit av et eple fra fatet...

5. Osmium

Nå som vi har snakket om tunge uran-wolfram, er det på høy tid å nevne det tyngste metallet av dem alle – osmium. Dens tetthet er 22,62 g/cm3!

Like osmium, being the heaviest, nothing prevents it from being volatile: in the air it gradually oxidizes to OsO4, which is volatile — and by the way, very poisonous. Yes — it is a platinum group element, but it can oxidize quite well. The name "osmium" comes from the ancient Greek ὀσμή — "smell" — indeed, this is because: chemical reactions of dissolving a alkaline osmium-irridium alloy (the insoluble residue of platinum in aqua regia) in water or acid are accompanied by the release of an unpleasant, persistent smell of OsO4, irritating the throat, resembling the smell of chlorine or rotten radish. This smell was sensed by Smithson Tennant (more about him later), who worked with osmium — and he named the metal accordingly. And I know that osmium must be in powder form and it needs to be heated for the process to intensify — but in any case, I do not aim to stay near this metal for long.

By the way, there is also the isotope Os-187. It is very rare in nature, and therefore it is separated from osmium using centrifuges through mass separation — just like uranium. The separation takes 9 months — yes, yes, it's definitely possible to give birth at this point. Thus, Os-187 is one of the most expensive metals, and its presence accounts for the market price of natural osmium. But it is not the most expensive; I’ll tell you about the most expensive one below.

6. Iridium

Since we are talking about the platinum group, it is worth mentioning iridium. Osmium took away from iridium the title of the heaviest metal — but only by a small margin: the density of iridium is 22.53 g/cm3. Osmium and iridium were even discovered together in 1803 by the English chemist S. Tennant — both were present as impurities in natural platinum, brought from South America. Tennant was the first among several scientists who managed to obtain a sufficient quantity of the insoluble residue after treating platinum with aqua regia and identify previously unknown metals in it.

But unlike osmium, iridium is the most, well, resilient metal: in the form of a bar, it does not dissolve in any acids or their mixtures! At all! Even the formidable fluorine only reacts with it at 400-450 °C. To still dissolve iridium, it has to be alloyed with alkalis — and preferably in an oxygen stream.

Den mekaniske og kjemiske styrken til iridium brukes i Måle- og veiekammeret - standardkilogrammet er laget av en platina-iridium-legering.

For øyeblikket er iridium ikke et bankmetal, men det er endringer på vei: i 2013 ble iridium for første gang i verden brukt til å lage offisielle mynter av National Bank of Rwanda, som ga ut en mynt laget av rent metall av 999. prøve. Den iridiummynten hadde en pålydende verdi på 10 ruandiske franc. Og jeg ville gjerne hatt en slik mynt!

Forresten, da jeg var ung, leste jeg en gang en science fiction-historie i 'Junior Technology', hvor en gutt byttet sand mot iridium i et forhold på 1:1 med noen romvesener i en kjeller. De trengte visstnok silisium! Titlene og forfatteren husker jeg ikke lenger. Takk! Wesha — minte meg på: V. Shibaev. Kabel «derfra».

7. GullNei, glem det - alle har sett det.


Det skjer ofte i livet at det er en faktisk og en formell mester. Hvis iridium er den faktiske mesteren i kjemisk motstand, er gull den formelle: det er det mest elektronegative metallet, med 2,54 på Pauling-skalaen. Men det hindrer ikke gull fra å løse seg opp i syreblandinger, så som vanlig, er det den som har mer penger som får æren.

Og faktisk, for øyeblikket, takket være at Kina og Russland går bort fra strategien for oppbygging av gullreservene i amerikanske dollar mot en politikk med å akkumulere faktisk gull, er gull det dyreste bankmetallet: i pris har det lenge overgått platina - og hele platina-gruppen generelt. Så oppbevar pengene dine i sparekassen, %username%!

Siden den alkymistiske metoden for å utvinne gull viste seg å være kostbar, får man dette metallet på raffineringsanlegg. Sedler produseres deretter på mynthusene. Som en person som har vært begge steder, kan jeg si at arbeiderne ved slike anlegg, når de besøker sonen med edle metaller, enten skifter klær — og på arbeidstøyet er det ikke en eneste sikkerhetsnål eller klips — sikkerhetskontrollen er langt strengere enn i flyplasser. Eller så gjelder den såkalte «bare kroppen-modus» — ja, du forstod riktig: det er forskjellig inngang for gutter og jenter — du må kle deg inne. Hvis du har metallimplantat — en haug med sertifikater, en haug med tillatelser, de sjekker hver gang individuelt at implantatet er der det skal være.

Forresten, hva tror du — hvordan er sikkerhetskontrollene på sedeltrykkeriet organisert? Pengesedler ringer jo ikke!
Svaret er her, men tenk litt selv.Etter arbeid slipper de ikke ut noen, inkludert ledelsen, før de har telt opp hele produksjonen. Ja — alt er strengt. Ingen har noe imot at man i vanskelige tider fikk lønn i form av produkter.

8. Litium

I motsetning til de tunge osmium-iridium metallene, er litium det letteste metallet med en tetthet på bare 0,534 g/cm3. Dette er et alkalimetall, men det er det minst reaktive i gruppen: det eksploderer ikke i vann, men interagerer rolig, og i luft oksiderer det ikke særlig mye, og det er vanskelig å sette fyr på det: etter 100 °C dekker det seg så godt med oksid at det ikke oksiderer videre. Derfor oppbevares litium — det eneste alkalimetallet — ikke i parafinolje — hvorfor skulle man, når det er tilstrekkelig inert? Dette er heldigvis slik, fordi med sin lave tetthet ville litium flytt i parafinolje.

Naturlig litium består av to isotoper: Li-6 og Li-7. Siden selve atomet er så lite, har et ekstra nøytron betydelig innvirkning på radiusen av orbitalen og energien til det eksiterte elektronet, derfor skiller det vanlige atomsprectret til disse to isotopene seg fra hverandre — dermed kan man bestemme dem selv uten masse spektrometre — og dette er et unntak i naturen! Begge isotopene er svært viktige i kjernekraftindustrien, forresten, deuterid Li-6 brukes som termonukleært drivstoff i termonukleære våpen — og mer vil jeg ikke si om dette emnet!

Litium brukes også av psykiatere som stabilisator for å behandle og forebygge mani. Da jeg var student, jobbet jeg deltid på instituttet, og det kom en dame til oss med blodplasma der vi måtte bestemme litium. Etter å ha gjort dette et par ganger, begynte jeg å lese i litteraturen (internett var ikke tilgjengelig enda) for å forstå hvorfor man i det hele tatt skulle bestemme litium. Og jeg fant ut... Ved neste besøk spurte jeg litt tilfeldig damen hvis blod det var? Da hun svarte at det var hennes, prøvde jeg å unngå å møte henne personlig igjen.

Ja, vel — litium er litium, det kan til og med bli påvist i vann av og til. Forresten, i Lviv er det ganske mye av det i vannet.

9. Francium

Francium har et helt sett med titler. For det første er francium det sjeldneste metallet. Alt innholdet er helt radioaktivt: det eksisterer som et mellomprodukt fra nedbrytningen av uran-235 og thorium-232. Det samlede innholdet av francium i jordskorpen er estimert til 340 gram. Så det stedet på bildet over er ikke et foto av et svart hull fra front, men omtrent 200 000 atomer av francium i en magneto-optisk fangst. Alle isotopene av francium er radioaktive, den mest langlivede isotopen — Fr-223 — har en halveringstid på 22,3 minutter. Derfor er det så lite francium.

Likevel har francium den laveste elektronegativiteten av alle kjente elementer, som er 0,7 på Paulings skala. Dermed er francium også det mest kjemisk aktive alkalimetallet og danner den sterkeste alkalien — franciumhydroksid FrOH. Og ikke spør, %username%, hvordan dette ble bestemt med et element som knapt eksisterer, og som hvert 22,3 minutt blir enda halvert, mens forskeren blir mer og mer strålende. Og derfor er alt dette interessant og morsomt, men francium brukes praktisk talt ingen steder.

10. Californian/>

California does not exist at all in this world, and it is produced in two places: Dimitrovgrad in Russia and the Oak Ridge National Laboratory in the USA. To produce one gram of Californium, plutonium or curium is subjected to prolonged neutron irradiation in a nuclear reactor — from 8 months to 1.5 years. The entire decay chain looks as follows: Plutonium-Americium-Curium-Berkelium-Californium. Californium-252 is the final result of the chain — this element cannot be transformed into a heavier isotope, as its nucleus seems to say ‘thank you, I'm full’ and responds weakly to neutron impacts.

On the way to transforming plutonium into californium, 99.7% of the nuclei decay from 100%. Only 0.3% of the nuclei are prevented from decaying and go through the entire stage. And the product still needs to be isolated! Isotope isolation occurs through extraction, extraction chromatography, or due to ion exchange. To give it a metallic appearance, a reduction reaction is carried out.

It takes 10 kilograms of plutonium-239 to obtain one gram of californium-252.

The annual amount of extracted californium-252 is 40-80 micrograms, and according to experts, the world reserve of californium is no more than 8 grams. Therefore, californium, specifically californium-252, is the most expensive industrial metal in the world, with prices for one gram varying from 6.5 to 27 million dollars over the years.

A logical question arises: who needs it at all? You can’t make a necklace out of it, or gift it to your beloved in the form of a ring. The fact is that Cf-252 has a high neutron multiplication factor (above 3). One gram of Cf-252 emits about 3⋅10^12 neutrons per second. Yes, it is potentially possible to create an atomic bomb, but it is cheaper to do so with uranium and the same plutonium, so californium is used as a neutron source in various studies, including in industrial inline neutron activation analyzers on conveyor belts. By the way, %username%, I personally saw this californium in the form of a small ampoule that was pulled out of a large protective radiation barrel and quickly placed in the necessary spot of the analyzer.

It's clear that for such money, californium simply has to be a poison, albeit not as strong as polonium, which emits alpha particles., men nøytroner er også ikke så verst. Men det blir dyrt, selvsagt.

Det ser ut som alt er klart – det gjenstår å sove omtrent fire timer før jeg må dra. Håper det ble interessant, og at jeg ikke bare skrivde bort tiden.

Jeg ønsker deg, %username%, å være sterk som titan, lett å løfte, som litium, ubøyelig som iridium, og verdifull som kalifornien! Og selvfølgelig, mye gull i lomma.
(du kan imponere med denne talen på neste fest – ikke takk meg)

Kilde: habr.com