Quem não ouve metal — não recebeu um dom da mente!
— Folclore popular
Olá, %username%.
de volta em contato. Hoje serei bastante breve, pois em seis horas preciso me levantar e sair.
E o que quero falar hoje é sobre metal. Mas não o tipo que é música — esse podemos discutir algum dia enquanto tomamos uma cerveja, e não no Habr. E não é nem sobre metal — mas sobre metais! Quero contar sobre aqueles metais que de alguma forma me impressionaram ao longo da vida com suas propriedades.
Uma vez que todos os participantes da lista de sucesso têm suas super habilidades, não haverá posições ou vencedores. Haverá — uma dezena metálica! Então, o número ordinal não significa nada.
Vamos lá.
1. Mercúrio
O mercúrio é o metal mais líquido: sua temperatura de fusão é de -39 °C. Sobre sua toxicidade — e que é muito alta — , e por isso não vou me repetir.
Desde os tempos antigos, as pessoas praticamente adoravam o mercúrio — claro, «prata líquida»! Os alquimistas acreditavam que o famoso pedra filosofal estava de alguma forma escondido no mercúrio, por exemplo, Jabir ibn Hayyan acreditava que por ser o mercúrio um metal líquido, ele era «absoluto»: livre de quaisquer impurezas, típicas dos metais sólidos. O enxofre — outro objeto de admiração de Hayyan — é um elemento de fogo, capaz de produzir uma chama pura «absoluta», assim todos os outros metais (e como era o século VIII — não eram muitos: sete) foram formados a partir do mercúrio e do enxofre.
Seja no século VIII ou agora — se você misturar mercúrio e enxofre, você obterá sulfeto de mercúrio negro (e essa, aliás, é uma das maneiras de desativar mercúrio derramado) — mas definitivamente não um metal. Hayyan explicava essa amarga frustração pelo fato de que todos são tolos e carecem de um certo «maturador», que de uma substância negra levaria à obtenção de metal. E é claro que todos começaram a buscar esse «maturador» para obter ouro. A história da busca pela pedra filosofal foi oficialmente aberta.
%username%, você está rindo dos alquimistas agora — mas eles realmente conseguiram! Em 1947, físicos americanos criaram, através do decaimento beta do isótopo Hg-197, o único isótopo estável de ouro Au-197. De 100 mg de mercúrio, conseguiram extrair 35 mcg de ouro — e agora estão em exibição no Museu da Ciência e Indústria de Chicago. Portanto, os alquimistas estavam certos — afinal, é possível! Só que, poxa, é caro…
Aliás, o único alquimista que não acreditava na possibilidade de obter ouro a partir de outros metais foi Abu Ali al-Husayn ibn Abd Allah ibn al-Hasan ibn Ali ibn Sina — e para os infiéis ignorantes — simplesmente Avicena.
Por sinal, outro metal que compete muito com o mercúrio em aparência é o gálio. Sua temperatura de fusão é de 29 °C, na escola me mostraram um truque impressionante: coloca-se um pedaço de algum metal na mão...
... e é isso que acontece.
Aliás, agora é possível comprar gálio na AliExpress, para mostrar esse tipo de truque. Não sei, no entanto, se ele passará pela alfândega.
2. Titânio
O titânio bruto — isso não é como o mercúrio! Este é o metal mais duro! Bem, na minha infância e juventude, escrevíamos com titânio em todos esses vidros do transporte público. Porque arranhava — e coloria com uma fina poeira metálica.
Todos sabem que o titânio, devido à sua dureza e leveza, é utilizado na aviação. Vou falar sobre algumas aplicações interessantes.
Quando aquecido, o titânio começa a absorver diversos gases — oxigênio, cloro e até nitrogênio. Isso é utilizado em instalações de purificação de gases inertes (como argônio, por exemplo) — ele passa por tubos preenchidos com esponja de titânio aquecida a 500-600 °C. Aliás, a essa temperatura, a esponja de titânio interage com a água — o oxigênio é absorvido, o hidrogênio é liberado, mas normalmente o hidrogênio em gases inertes não preocupa ninguém, ao contrário da água.
O dióxido de titânio branco TiO2 é utilizado em tintas (por exemplo, tintas brancas de titânio), assim como na produção de papel e plástico. Aditivo alimentar E171. Aliás, na produção de dióxido de titânio, controlam obrigatoriamente sua composição elementar — mas não para reduzir impurezas, e sim para adicionar "brancura": é necessário que os elementos colorantes — ferro, cromo, cobre, etc. — sejam minimizados.
O carboide de titânio, diboreto de titânio, carbonitrido de titânio — concorrentes do carboide de tungstênio em dureza. A desvantagem — são mais leves.
O nitreto de titânio é utilizado para revestir ferramentas, cúpulas de igrejas e na produção de bijuterias, pois possui uma cor semelhante ao ouro. Todos esses "lottes médicos" que parecem ouro — são revestidos com nitreto de titânio.
Aliás, cientistas persistentes recentemente conseguiram criar uma liga que é mais dura que o titânio! Mas para conseguir isso, tiveram que misturar paládio, silício, fósforo, germânio e prata. O resultado não foi barato, e por isso o titânio venceu novamente.
3. Tungstênio
O tungstênio também é o oposto do mercúrio: é o metal com o maior ponto de fusão, 3422 °C. É conhecido desde o século XVI, embora na verdade não o metal em si, mas o mineral wolframita, que contém tungstênio. Aliás, o nome Wolf Rahm na língua dos severos alemães significa "creme de lobo": os alemães que refinavam estanho não gostavam nada das impurezas da wolframita, que dificultavam a fusão, fazendo o estanho se transformar em espuma de escória ("devorando o estanho como um lobo devora uma ovelha"). O próprio metal foi isolado cerca de 200 anos depois.
O que está na foto não é tungstênio, mas sim carbeto de tungstênio, então se você tiver um anel desse tipo, %username%, não se preocupe muito. O carbeto de tungstênio é um composto pesado e extremamente duro, e por isso é utilizado em várias peças que batem; aliás, "vitória" — isso é 90% carbeto de tungstênio. Além disso, o carbeto de tungstênio é adicionado como ponta de projéteis e balas anti-tanque. Mas não é só ele, depois falarei sobre outro metal.
Aliás, embora o tungstênio seja pesado, sua proteção acaba sendo menos pesada em comparação com o tradicional e mais barato chumbo, com propriedades de proteção equivalentes, ou mais eficaz ao mesmo peso. Devido à dureza e ao alto ponto de fusão do tungstênio, que dificultam seu processamento, nesses casos são utilizados ligas de tungstênio mais maleáveis com a adição de outros metais ou uma suspensão de tungstênio em pó (ou seus compostos) em uma base polimérica. Isso resulta em algo mais leve e eficiente, mas também mais caro. Então, em caso de fallout, %username%, pegue uma armadura de tungstênio!
Aliás, no meu "anel eterno" eu consegui deixar uma mancha com alguma química — e nem sei como. Então, "eterno" é só para pessoas normais)))
4. Urânio
O único metal natural que é usado como combustível. Bem, combustível nuclear.
Quando eu ainda era estudante, mas já tinha acesso à universidade (não vou dizer por quê!), sempre achava engraçada a reação dos estudantes estrangeiros quando lhes mostravam os cristais de acetato de uranila através do microscópio. Há uma reação bastante interessante. Quando os estrangeiros ouviam a palavra 'uranila' — eles ficavam realmente surpresos. Todos riam.
Fico triste e engraçado que agora a maior parte das pessoas aqui também acredita que o urânio é algo aterrorizante, perigoso e horrível. A queda da educação é evidente.
Na verdade, desde a Antiguidade, o óxido natural de urânio era utilizado para fabricar cerâmica amarela. Assim, perto de Nápoles, foi encontrado um fragmento de vidro amarelo contendo 1% de óxido de urânio e datado de 79 d.C. Ele não brilha no escuro e não emite radiação excessiva. Eu estive em Águas Amarelas na Ucrânia, onde extrai-se concentrado de urânio. Ninguém brilha ou emite radiação lá. E a explicação é simples: o urânio natural é fracamente radioativo — não mais do que granitos e basaltos, além de montes de rejeitos e o metrô. O urânio que chamamos de URÂN é o isótopo U-235, que na natureza está presente apenas em 0,7204%. É tão pouco que os especialistas em energia nuclear precisam extrair e concentrar esse isótopo ('enriquecer') — não será tão fácil fazer um reator funcionar.
Aliás, no passado havia mais U-235 na natureza — simplesmente ele se desintegrou ao longo do tempo. E como havia mais dele — podia-se construir reatores nucleares de maneira rudimentar. No sentido literal. Isso aconteceu em Gabão, na jazida de Oklo, há aproximadamente 2 bilhões de anos: água corria através do minério, e a água é um moderador natural de nêutrons, que são liberados na fissão do urânio-235 — e, no fim, havia energia de nêutrons exatamente suficiente para capturar o núcleo do urânio-235 — e começou a reação em cadeia. E o urânio queimou por várias centenas de anos até se esgotar...
Descobrimos isso significativamente mais tarde, em 1972, quando, durante a análise de urânio na fábrica de enriquecimento de urânio em Pierrelatte (França), foi encontrada uma discrepância na composição isotópica do urânio. O teor do isótopo U-235 era de 0,717% em vez dos normais 0,720%. Urânio não é salsicha, aqui a falta é severamente punida: todas as instalações nucleares estão sujeitas a um controle rigoroso para evitar o uso ilegal de materiais fissíveis para fins militares. Assim, os cientistas começaram a investigar, encontraram mais alguns elementos, como neodímio e rutênio, e perceberam – U-235 foi simplesmente roubado antes de nós, como se tivessem queimado em um reator. Isto é, a natureza inventou o reator nuclear muito antes de nós. No entanto, como tudo.
Urânio empobrecido (que é quando o 235 é retirado e entregue aos atómicos, restando o U-238) é pesado e duro, lembrando, em algumas propriedades, o tungstênio, e por isso é utilizado exatamente onde é necessário perfurar. Há uma história sobre isto da antiga Jugoslávia: lá usaram projéteis perfurantes com ponta contendo urânio. O povo teve problemas, mas não por causa da radiação: a poeira fina de urânio entrava nos pulmões, era absorvida – e trazia consequências: o urânio é tóxico para os rins. Assim é – e nada de medo do uranil-acetato! A verdade é que para as leis da Federação Russa isso não é mencionado – e por isso as constantes dificuldades com a entrada de reagentes químicos contendo urânio – porque, para o burocrata, urânio só existe um.
E também existe vidro de urânio: uma pequena adição de urânio confere uma bela fluorescência amarelo-esverdeada.
E isso, caramba, é lindo!
A propósito, é muito útil oferecer maçãs ou uma salada aos convidados e, em seguida, ligar um pouco de ultravioleta e mostrar como fica bonito. Quando todos terminarem de se maravilhar – casualmente jogar: "Bem, claro, isso é vidro de urânio..." E dar uma mordida na maçã da tigela...
5. Ósmio
Bem, já que falamos sobre os urânios pesados-tungstênio, é hora de mencionar o metal mais pesado de todos – é o ósmio. Sua densidade é de 22,62 g/cm3!
No entanto, o ósmio, sendo o mais pesado, nada impede de ser também volátil: no ar, ele se oxida gradualmente a OsO4, que é volátil — e por sinal, muito tóxico. Sim — é um elemento do grupo da platina, mas ele realmente se oxida. O nome "ósmio" vem do grego antigo ὀσμή — "cheiro" — exatamente por causa disso: as reações químicas de dissolução da liga alcalina de osmirídio (o resíduo insolúvel de platina em água régia) em água ou ácido são acompanhadas pela liberação de um cheiro desagradável e persistente de OsO4, que irrita a garganta, semelhante ao cheiro de cloro ou rúcula podre. Esse cheiro foi sentido por Smithson Tennant (sobre ele mais tarde), que trabalhava com osmirídio — e assim ele nomeou o metal. E eu sei que o ósmio deve ser em pó e precisa ser aquecido para que o processo aconteça intensamente — mas de qualquer forma, não estou ansioso para ficar muito tempo perto desse metal.
Aliás, existe também o isótopo Os-187. Na natureza, ele é muito raro, e por isso, o isótopo é separado do ósmio em centrífugas por meio de separação de massas — exatamente como o urânio. A separação leva 9 meses — sim, sim, já é possível dar à luz. Portanto, o Os-187 é um dos metais mais caros, sendo seu conteúdo que determina o preço de mercado do ósmio natural. Mas não é o mais caro, falarei sobre o mais caro em breve.
6. Irídio
Já que falamos sobre o grupo da platina, vale a pena lembrar do irídio. O ósmio tirou do irídio o título de metal mais pesado — mas divergem em centavos: a densidade do irídio é 22,53 g/cm³. O ósmio e o irídio foram descobertos juntos em 1803 pelo químico inglês S. Tennant — ambos estavam presentes como impurezas na platina natural que foi trazida da América do Sul. Tennant foi o primeiro entre vários cientistas a conseguir obter em quantidade suficiente o resíduo insolúvel após a ação da água régia sobre a platina e a determinar nele metais anteriormente desconhecidos.
Mas, ao contrário do ósmio, o irídio é, caramba, o metal mais resistente: na forma de lingote, ele não se dissolve em quaisquer ácidos ou suas misturas! De forma alguma! Mesmo o temível flúor só o solubiliza a 400-450 °C. Para realmente dissolver o irídio, é necessário fundi-lo com álcalis — e ainda é preferível na corrente de oxigênio.
A resistência mecânica e química do íridio é utilizada na Câmara de Medidas e Pesos — a amostra do quilograma é feita de uma liga de platina e íridio.
Atualmente, o íridio não é um metal bancário, mas já houve mudanças nesse sentido: em 2013, o íridio foi utilizado pela primeira vez no mundo na fabricação de moedas oficiais pelo Banco Nacional do Ruanda, que lançou uma moeda feita de metal puro de 999. A moeda de íridio tinha o valor de 10 francos ruandeses. E poxa — eu gostaria de ter uma dessas moedas!
A propósito, muito tempo atrás, quando eu era bem jovem, li uma história de ficção científica na revista ‘Juvenil Técnica’, em que um garoto trocava areia por íridio com alguns alienígenas em um porão, na cotação de 1:1. Eles precisavam de silício! Não consigo lembrar o título ou o autor da história, obrigado. — V. Shibaev. Cabo 'de lá'.
7. OuroAh, deixe pra lá — todo mundo viu
Na vida, muitas vezes há um campeão real e um campeão formal. Se o íridio é o campeão real em resistência química, o ouro é o formal: é o metal mais eletronegativo, com 2,54 na escala de Pauling. Mas isso não impede o ouro de se dissolver em misturas ácidas, então, como sempre, as glórias pertencem a quem tem mais riqueza.
E de fato, atualmente, devido ao fato de a China e a Rússia estarem se afastando da política de acumulação de reservas em dólares americanos para uma política de acumulação de ouro, o ouro é o metal bancário mais caro: em preço, há muito ultrapassou a platina — e, na verdade, todo o grupo da platina. Então, guarde seu dinheiro na poupança de ouro, %username%!
Como o método alquímico de produção de ouro se revelou caro, esse metal é obtido em refinarias. As moedas, por sua vez, são feitas nas casas da moeda. Assim, como alguém que já esteve em ambos os lugares, posso dizer: os trabalhadores de tais empresas, ao visitar a área onde há metal precioso, ou se trocam — e suas roupas de trabalho não têm nem um único alfinete ou clipe — as barreiras de segurança não são como as de aeroportos, lá é tudo muito mais rigoroso. Ou adotam o chamado "modo nu" — sim, você entendeu corretamente: há uma entrada para meninos e uma entrada para meninas — você se vestirá por dentro. Se você tem um implante de metal — uma montanha de documentos, uma montanha de permissões, a cada vez verificam individualmente se o implante está no lugar certo.
A propósito, o que você acha — como são organizadas as entradas na casa da moeda? Os papéis não fazem barulho!
A resposta está aqui, mas pense um pouco por si mesmo.Depois do trabalho, ninguém é liberado, incluindo a gerência, até que toda a produção seja contada. Sim — tudo é rígido. Mas ninguém se opõe quando, em tempos difíceis, o pagamento era feito com produtos.
8. Lítio
Diferente dos pesados ósmio-irídio, o lítio é o metal mais leve, com uma densidade de apenas 0,534 g/cm³. Esse é um metal alcalino, mas o menos reativo de todo o grupo: não explode na água, interage pacificamente e também não se oxida muito no ar, além de ser difícil de inflamar: depois de 100 °C, forma uma camada de óxido tão boa que não oxida mais. Portanto, o lítio é o único metal alcalino que não é armazenado em querosene — por que, se ele é suficientemente inerte? E isso é uma sorte — devido à sua baixa densidade, o lítio flutuaria no querosene.
O lítio natural consiste em dois isótopos: Li-6 e Li-7. Como o próprio átomo é tão pequeno, um nêutron extra influencia significativamente o raio da orbital e a energia de excitação do elétron, e por isso o espectro atômico normal desses dois isótopos é diferente — consequentemente, é possível identificá-los mesmo sem espectrômetros de massa — e esta é a única exceção na natureza! Ambos os isótopos são muito importantes na energia nuclear; aliás, o deutereto Li-6 é usado como pólvora termonuclear em armamentos nucleares — e não direi mais uma palavra sobre o assunto!
O lítio também é utilizado por psiquiatras como normotécnico para o tratamento e prevenção de manias. Quando eu era estudante, trabalhava meio período no departamento, e uma senhora vinha até nós com plasma sanguíneo, no qual era necessário determinar o lítio. Em uma dessas vezes, peguei e fui pesquisar na literatura (pois a internet ainda não existia) para entender por que era necessário determinar o lítio ali. E descobri... Na visita seguinte, perguntei casualmente à senhora de quem era aquele sangue. Quando ela respondeu que era dela, comecei a evitar encontrá-la pessoalmente.
Bem, assim é — lítio é lítio, ele às vezes é determinado até na água. Aliás, em Lviv, a água contém bastante lítio.
9. Francium
O francium possui um conjunto inteiro de títulos. Primeiro de tudo, o francium é o metal mais raro. Todo seu conteúdo é completamente radioativo: ele existe como um produto intermediário da decomposição do urânio-235 e do tório-232. A quantidade total de francium na crosta terrestre é estimada em 340 gramas. Portanto, a mancha na imagem acima não é uma foto de um buraco negro de frente, mas cerca de 200.000 átomos de francium em uma armadilha magneto-óptica. Todos os isótopos de francium são radioativos, e o isótopo mais estável — Fr-223 — tem um período de semivida de 22,3 minutos. Por isso, o francium é tão escasso.
No entanto, o francium tem a eletronegatividade mais baixa de todos os elementos conhecidos atualmente — 0,7 na escala de Pauling. Assim, o francium é o metal alcalino mais quimicamente ativo e forma a base mais forte — hidróxido de francium FrOH. E não pergunte, %username%, como tudo isso foi determinado com um elemento que é praticamente inexistente — e que a cada 22,3 minutos se torna ainda menos, enquanto o investigador brilha cada vez mais. Portanto, tudo isso é interessante e fascinante, mas o francium praticamente não é utilizado em nenhum lugar.
10. Californium
/>
O Califórnio não existe neste mundo, sendo produzido em dois locais: Dimitrovgrad na Rússia e no Laboratório Nacional de Oak Ridge, nos EUA. Para fabricar um grama de Califórnio, o Plutônio ou Curio são submetidos a uma longa exposição a nêutrons em um reator nuclear — de 8 meses a 1,5 anos. Toda a cadeia de desintegração é a seguinte: Plutônio-Amerício-Curió-Berkélio-Califórnio. O Califórnio-252 é o resultado final da cadeia — esse elemento não pode ser transformado em um isótopo mais pesado, pois seu núcleo meio que diz
Na conversão de plutônio em Califórnio, 99,7% dos núcleos se desintegram. Apenas 0,3% dos núcleos permanece intacto e passa por todo o processo. E o produto também precisa ser isolado! O isolamento do isótopo é realizado por meio de extração, cromatografia de extração ou por troca iônica. Para dar a ele uma aparência metálica, é realizada uma reação redutiva.
Para obter um grama de Califórnio-252, são necessários 10 quilogramas de Plutônio-239.
A quantidade anual de Califórnio-252 produzida é de 40-80 microgramas, e estima-se que a reserva mundial de Califórnio não ultrapasse 8 gramas. Portanto, o Califórnio — mais precisamente, o Califórnio-252 — é o metal industrial mais caro do mundo, com o preço de um grama variando de 6,5 a 27 milhões de dólares ao longo dos anos.
Uma pergunta lógica: quem realmente precisa dele? Não dá para fazer um colar com ele, nem presenteá-lo em forma de anel. O fato é que o Cf-252 possui um alto coeficiente de multiplicação de nêutrons (acima de 3). Um grama de Cf-252 emite cerca de 3⋅10^12 nêutrons por segundo. Sim, teoricamente, é possível fazer uma bomba atômica, mas é mais barato usar urânio ou o próprio plutônio, por isso o Califórnio é utilizado como fonte de nêutrons em várias pesquisas, incluindo analisadores industriais de ativação por nêutron em esteiras transportadoras. Aliás, %username%, eu pessoalmente vi esse Califórnio na forma de uma pequena ampola que foi retirada de um grande barril de proteção contra radiação e rapidamente colocada no lugar necessário do analisador.
É claro que por esse preço o Califórnio deve ser um veneno, embora não tão potente como o polônio, que emite partículas alfa. , mas os nêutrons também são bons. Mas acaba sendo um pouco caro, claro.
Bom, parece que é tudo — só falta dormir cerca de quatro horas antes da viagem. Espero que tenha sido interessante e que eu tenha rascunhado tudo isso por uma boa razão.
Desejo a você, %username%, ser firme como titânio, leve como lítio, inflexível como íridio e valioso como califórnia! E claro, ter bastante ouro no bolso.
(você pode impressionar com esse brinde na próxima festa — não precisa agradecer)
Fonte: habr.com
