Cine nu ascultă metal — nu i-a dat Dumnezeu minte!
— Folclorul popular
Bună, %username%.
din nou pe linie. Astăzi voi fi foarte scurt, pentru că în șase ore trebuie să mă trezesc și să plec.
Dar astăzi vreau să vorbesc despre metal. Dar nu despre cel care este muzică — despre asta putem vorbi cândva la o halbă de bere, nu pe Habr. Și chiar nu despre metal — ci despre metale! Și vreau să vorbesc despre acele metale care m-au impresionat în viață, într-un fel sau altul, prin proprietățile lor.
Deoarece toți participanții la topul hiturilor au propriile lor superputeri, nu vor exista locuri și câștigători. Va fi — un top zece metalic! Așadar, numărul de ordine nu înseamnă nimic.
Să începem.
1. Mercur
Mercurul este cel mai fluid metal: temperatura de topire este de -39 °C. Despre faptul că este toxic — și chiar foarte — , așa că nu voi repeta.
Din cele mai vechi timpuri, mercurul aproape că a fost venerat — ce altceva, «argintul lichid!» Alchimiștii credeau că exact în mercur se ascunde celebrul piatră filosofală, de exemplu, Jabir ibn Hayyan credea că, fiind un metal lichid, mercurul este „absolut”: este liber de impuritățile care apar la metalele solide. Sulfurica — un alt obiect de admirație pentru Hayyan — este elementul focului, capabil să ofere o flacără „absolut curată”, așa că toate celelalte metale (iar în secolul VIII, acestea nu erau multe: șapte) sunt formate din mercur și sulf.
Atât în secolul VIII, cât și acum — dacă amesteci mercur cu sulf, obții sulfura neagră de mercur (și asta, de altfel, este unul din modurile de decontaminare a mercurului vărsat) — dar nu un metal. Această neplăcută dezamăgire a fost explicată de Hayyan prin faptul că toți cei proști nu au un „maturator” necesar, care să transforme micul negru în metal. Și, bineînțeles, toți s-au grăbit să caute „maturatorul” pentru a obține aur. Istoria căutării pietrei filosofale a fost oficial declarată deschisă.
%username%, acum râzi de alchimiști — dar, totuși, au reușit! În 1947, fizicienii americani au obținut la descompunerea beta a izotopului Hg-197 singurul izotop stable de aur Au-197. Din 100 mg de mercur au obținut 35 mcg de aur — iar acum se află expuse la Muzeul Științei și Industriei din Chicago. Așadar, alchimiștii aveau dreptate — deoarece este posibil! Doar că, na, e scump...
Apropo, singurul alchimist care nu credea în posibilitatea obținerii aurului din alte metale a fost Abu Ali al-Husayn ibn Abdallah ibn al-Hasan ibn Ali ibn Sina — iar pentru cei care nu cred, pur și simplu Avicenna.
Pe de altă parte, un alt metal — galiul — concurează foarte bine cu mercurul. Temperatura sa de topire este de 29 °C; la școală mi s-a arătat un truc impresionant: se pune un fragment de metal pe mână...
... și iată ce iese.
Apropo, galiul poate fi cumpărat acum de pe aliexpress pentru a arăta acest truc. Nu știu, totuși, dacă va trece de vamă.
2. Titan
Titanul brut — nu este ca mucusul de mercur! Este cel mai dur metal! În copilărie și adolescență, se scria cu titan pe toate acele geamuri din transportul public. Pentru că zgâria — și colorantul era un praf metalic fin.
Toată lumea știe că titanul, datorită durității și greutății sale reduse, este utilizat în aviație. Voi povesti despre unele aplicații interesante.
Când este încălzit, titanul începe să absoarbă diferite gaze — oxigen, clor și chiar azot. Acest lucru este folosit în instalațiile de purificare a gazelor inerte (de exemplu, argon) — gazul este trecut prin tuburi umplute cu burete de titan și încălzite la 500-600 °C. Apropo, la această temperatură, buretele de titan interacționează cu apa — oxigenul este absorbit, hidrogenul este eliberat, dar de obicei hidrogenul din gazele inerte nu deranjează pe nimeni, spre deosebire de apă.
Dioxidul de titan alb TiO2 este folosit în vopsele (de exemplu, albul de titan), precum și în producția de hârtie și plastic. Additiv alimentar E171. Apropo, în producția de dioxid de titan se controlează obligatoriu compoziția sa elementală — dar nu pentru a reduce impuritățile, ci pentru a adăuga «albime»: este necesar ca elementele colorante — fier, crom, cupru etc. — să fie mai puține.
Carbura de titan, dibridul de titan, carbonitridul de titan — concurenți ai carburi de tungsten în ceea ce privește duritatea. Dezavantajul — sunt mai ușor.
Nitritul de titan este folosit pentru acoperirea uneltelor, cupolelor bisericilor și în producția de bijuterii, deoarece are o culoare asemănătoare aurului. Toate aceste „aliaje medicale” care seamănă cu aurul — sunt acoperiri cu nitrit de titan.
Apropo, cercetătorii devotați au reușit recent să creeze un aliaj care este mai dur decât titanul! Dar pentru a realiza acest lucru, a fost necesar să amestece paladiu, siliciu, fosfor, germaniu și argint. Obiectul s-a dovedit a fi scump, și astfel titanul a câștigat din nou.
3. Wolfram
Wolframul este de asemenea opusul mercurului: cel mai greu metal cu un punct de topire de 3422 °C. Este cunoscut încă din secolul al XVI-lea, de fapt nu metalul în sine, ci mineralul wolframita, care conține wolfram. Apropo, denumirea Wolf Rahm în limba germană severă înseamnă „cremoase de lup”: germanii, care topesc staniu, nu apreciau impuritățile din wolframita, care le îngreuna topirea, transformând staniul în spumă de zgură („înghițea staniul ca un lup o oaie”). Metalul în sine a fost extras mai târziu, cam cu 200 de ani mai târziu.
Ceea ce este în fotografie nu este de fapt wolfram, ci carbura de wolfram, așa că dacă ai un astfel de inel pe deget, %username%, nu te mai lăuda atât. Carbura de wolfram este un compus greu și extrem de dur, folosit în diverse piese cu care se lovește, de altfel „câștigător” — reprezintă 90% din carbura de wolfram. De asemenea, carbura de wolfram este adăugată de oameni de bine ca vârf pentru proiectilele perforante și gloanțe. Dar nu doar ea, mai povestesc despre alt metal mai târziu.
Apropo, deși wolframul este greu — în ciuda densității mai mari comparativ cu plumbul tradițional și mai ieftin, protecția din wolfram se dovedește a fi mai puțin grea cu proprietăți de protecție echivalente sau mai eficientă cu același greutate. Datorită punctului de topire ridicat și durității wolframului, care îngreunează prelucrarea, în astfel de cazuri se folosesc aliaje mai plastice de wolfram cu adăugarea altor metale sau suspensii de pulbere de wolfram (sau compușii săi) într-o bază polimerică. Este mai ușor, mai eficient — dar doar mai scump. Așa că în caz de fallout, %username%, ia-ți armura de wolfram!
Apropo, pe inelul meu „veșnic” am reușit să fac o pată cu o oarecare chimie — și nici nu știu cu ce. Așa că „veșnic” e doar pentru oamenii obișnuiți)))
4. Uran
Este singurul metal natural care este folosit ca combustibil. Ei bine — combustibil nuclear.
Când eram încă școlar, dar aveam acces la universitate (nu voi spune de ce!), m-a amuzat întotdeauna reacția studenților străini atunci când le arătau cristale de uranil-acetat de sodiu la microscop. Ei bine, este o reacție de calitate. Când li se spunea străinilor cuvântul „uranil” — îi lua cu amețeală. Toți râdeau.
Mi se pare amuzant și trist că acum și o mare parte din oamenii noștri consideră că uraniul este înfricoșător, periculos și îngrozitor. Scăderea educației este evidentă.
De fapt, încă din cele mai vechi timpuri, oxidul natural de uraniu a fost folosit pentru a fabrica vase galbene. Astfel, lângă Napoli a fost descoperit un fragment de sticlă galbenă, care conținea 1% oxid de uraniu și era datat în anul 79 d.Hr. Nu strălucește în întuneric și nu radiază. Am fost la Ape Galbene în Ucraina, unde se extrage concentrat de uraniu. Nimeni nu strălucește și nu radiază acolo. Iar soluția este simplă: uraniul natural este slab radioactiv — nu mai mult decât granitul și bazaltul, precum și stivele de deșeuri și metroul. Uraniul care este U-RAN este izotopul U-235, care în natură se găsește doar în proporție de 0,7204%. Este atât de puțin, încât pentru nucleariști este necesar să extragă și să concentreze acest izotop („îmbogățirea”) — altfel reactorul nu va funcționa.
Apropo, în trecut era mai mult U-235 în natură — pur și simplu s-a descompus de-a lungul timpului. Și deoarece a fost mai mult — un reactor nuclear putea fi fabricat efectiv „pe genunchi”. În sensul propriu. Așa s-a întâmplat în Gabon, la câmpul minier Oklo, acum aproximativ 2 miliarde de ani: prin minereu curgea apă, apa — un moderat natural al neutronilor, care sunt generați prin descompunerea uraniului-235 — și astfel energia neutronilor era exact cât era necesar pentru a fi captată de nucleul uraniului-235 — și a început reacția în lanț. Iar uraniul a ars câteva sute de ani, până s-a consumat...
Am descoperit acest lucru mult mai târziu, în 1972, când, la fabrica de îmbogățire a uraniului din Pierlate (Franța), în timpul analizei uraniului din Oklo, a fost găsită o deviație de la norma compoziției izotopice a uraniului. Conținutul izotopului U-235 a fost de 0,717% în loc de obiceiurile normale de 0,720%. Uranul nu este cârnați, aici o deficiență de greutate este strict sancționată: toate obiectele nucleare sunt supuse unei controale riguroase pentru a preveni utilizarea ilegală a materialelor fisionabile în scopuri militare. Astfel, oamenii de știință au început să cerceteze, au găsit încă câteva elemente, cum ar fi neodimul și ruteniumul, și au realizat că U-235 a fost pur și simplu furat de la noi, ca și cum ar fi ars într-un reactor. Adică reactorul nuclear a fost inventat de natură cu mult înainte de noi. Totuși, ca și totul.
Uranul îmbogățit (aceasta când s-a luat U-235 și a fost dat pentru uzul atomic, iar a rămas U-238) este greu și dur, seamănă oarecum din punct de vedere al proprietăților cu tungstenul, astfel încât este folosit exact acolo unde trebuie să lovească. Există o istorie din fosta Iugoslavie: acolo s-au folosit proiectile perforante cu un miez care conține uraniu. Populația a avut probleme, dar deloc din cauza radiației: praful fin de uraniu ajungea în plămâni, se absorbea – și dădea rezultate: uraniul este toxic pentru rinichi. Așa că, nu te teme de uraniul-acetat! Adevărat, legile din Rusia nu au specificat asta – și din această cauză sunt probleme permanente cu intrarea substanțelor chimice care conțin uraniu – întrucât pentru funcționar uraniul este doar unul.
Și mai există sticlă de uraniu: o mică adăugare de uraniu îi conferă o frumoasă fluorescență galben-verzuie.
Și asta, na, este frumos!
Apropo, este foarte util să oferiți oaspeților mere sau o salată, iar apoi să stingeți puțin ultraviolete și să le arătați cât de frumos este. Când toată lumea își termină încântarea – lăsați neglijent: "Eh, da, bineînțeles, acesta este sticla de uraniu..." Și mușcați dintr-un măr din vază...
5. Osmium
Ei bine, având în vedere că am vorbit despre uraniul-tungsten greu, a venit timpul să numim cel mai greu metal, și anume osmium. Densitatea sa este de 22,62 g/cm3!
Cu toate acestea, osmiumul, fiind cel mai greu, nu este împiedicat să fie și volatil: în aer, acesta se oxidează treptat în OsO4, care este volatil — și, apropo, foarte otrăvitor. Da — acesta este un element din grupa platinei, dar se oxidează destul de bine. Numele «osmium» provine din greaca veche ὀσμή — «miros» — tocmai datorită acestui fapt: reacțiile chimice de dizolvare a aliajelor alcaline de osmiriu (reziduul nedizolvabil al platină în apă regală) în apă sau acid sunt însoțite de emiterea unui miros neplăcut, persistent de OsO4, care irită gâtul, asemănător cu mirosul de clor sau de ridiche putredă. Acest miros a fost simțit de Smithson Tennant (despre el mai târziu), care a lucrat cu osmiriul — și astfel a denumit metalul. Și știu că osmiumul trebuie să fie sub formă de pulbere și trebuie încălzit pentru ca procesul să devină intens — dar în orice caz, nu mi se dorește să stau prea mult lângă acest metal.
Apropo, există și un izotop Os-187. În natură, acesta este foarte rar, așa că osmiumul este separat pe centrifuge prin separație de masă — la fel ca uraniul. Separarea durează 9 luni — da-da, chiar se poate naște. Așa că Os-187 este unul dintre cele mai scumpe metale, conținutul său determinând prețul de piață al osmiumului natural. Dar nu este cel mai scump, despre cel mai scump voi povesti mai jos.
6. Iridium
Fiindcă am vorbit despre grupa platinei, merită să ne amintim și de iridiu. Osmiumul a luat de la iridiu titlul de cel mai greu metal — dar sunt doar câțiva grame diferență: densitatea iridiului este de 22,53 g/cm3. Osmiumul și iridiul au fost descoperite împreună în 1803 de chimistul englez S. Tennant — ambele ca impurități întâlnite în platină naturală adusă din America de Sud. Tennant a fost primul dintre mai mulți oameni de știință care a reușit să obțină o cantitate suficientă de reziduu nedizolvabil după acțiunea apei regale asupra platină și să determine metalele anterior necunoscute în acesta.
Dar spre deosebire de osmium, iridiul este cel mai, drăguț, rezistent metal: sub formă de lingou, acesta nu se dizolvă în niciun acid sau amestecuri de acizi! De loc! Chiar și temutul fluor îl preia doar la 400-450 °C. Pentru a dizolva totuși iridiul, trebuie să fie aliat cu baze — și preferabil în flux de oxigen.
Rezistența mecanică și chimică a iridiului este utilizată în Camera de măsură și greutate — standardul kilogramului a fost realizat dintr-o aliaje de platină și iridiu.
În prezent, iridiul nu este un metal bancar, dar în acest sens există deja progrese: în 2013, iridiul a fost folosit pentru prima dată în lume la fabricarea monedelor oficiale de către Banca Națională a Ruandei, care a emis o monedă din metal pur cu o puritate de 999. Moneda de iridiu a avut o valoare nominală de 10 franci ruandezi. Și, drăguț — oare aș vrea astfel de monedă!
Apropo, în tinerețea mea, am citit o poveste fantastică în „Tineretul tehnic”, în care un băiat a reușit să schimbe nisip pe iridiu pe cursul de 1:1 cu niște extraterestri dintr-un subsol. Se părea că ele aveau nevoie de siliciu! Nici nu-mi amintesc titlul sau autorul poveștii. Mulțumesc. — V. Shibaev. Cablu „de acolo”.
7. AurEi bine, lăsați-l — toți l-au văzut.
În viață există adesea un campion real și unul formal. Dacă iridiul este campionul real în ceea ce privește rezistența chimică, aurul este campionul formal: acesta este cel mai electro-negativ metal, 2,54 pe scala Pauling. Însă aceasta nu împiedică aurul să se dizolve în amestecuri de acizi, așa că, ca de obicei, lauri au fost câștigați de cei care sunt mai bogați.
Și, într-adevăr, în prezent, datorită faptului că China și Federația Rusă se îndepărtează de politica de acumulare a rezervelor valutare în dolari americani către politica de acumulare a propriei aur, aurul este cel mai scump metal bancar: ca preț, a depășit de mult platină — și, în general, întreaga grupă a platinei. Așadar, păstrează banii în economii de aur, %username%!
Deoarece metoda alchimică de obținere a aurului s-a dovedit a fi costisitoare, acest metal este obținut în rafinării. Monedele sunt fabricate deja la casele de monetărie. Așadar, ca o persoană care a fost atât acolo, cât și acolo, pot spune că angajații acestor întreprinderi, atunci când vizitează zona în care se află metale prețioase, fie se schimbă - și în uniforma de lucru nu există niciun ac, niciun clips - porțile de acces nu sunt deloc la fel ca în aeroporturi, acolo totul este mai strict. Sau există așa-numitul „mod gol” - da, da, ai înțeles bine: o poartă pentru băieți și o poartă pentru fete - te îmbraci deja înăuntru. Dacă ai un implant din metal - o grămadă de acte, o grămadă de permise, te verifică de fiecare dată individual pentru a se asigura că implantul este la locul unde ar trebui să fie.
Apropo, ce părere ai - cum sunt organizate porțile la casa de bancnote? Hârtia nu sună!
Răspunsul este aici, dar gândește un pic și singurDupă programul de lucru, nimeni nu este eliberat, inclusiv conducerea, până nu se numără toată producția. Da - totul este strict. În schimb, nimeni nu se plânge când, în vremuri dificile, salariile erau plătite în produse.
8. Litiu
Spre deosebire de osmiul greu-iridiul, litiul este cel mai ușor metal, având o densitate de doar 0,534 g/cm3. Este un metal alcalin, dar cel mai inactiv din grupă: nu explodează în apă, ci interacționează calm, iar la aer nu se oxidează semnificativ, iar aprinderea lui nu este ușoară: după 100 °C se acoperă atât de bine cu oxid, încât ulterior nu se oxidează. De aceea, litiul este singurul metal alcalin care nu se depozitează în kerosen - de ce, dacă este suficient de inert? Și din fericire - din cauza densității sale scăzute, litiul ar pluti în kerosen.
Litiul natural este compus din doi izotopi: Li-6 și Li-7. Deoarece atomul în sine este atât de mic, un neutron în plus influențează semnificativ raza orbitală și energia de excitație a electronului, așa că spectrul atomic obișnuit al acestor doi izotopi este diferit - prin urmare, este posibil să-i determinăm chiar și fără spectrometre de masă - și aceasta este singura excepție în natură! Ambii izotopi sunt foarte importanți în energia nucleară, de altfel, deuterida Li-6 este folosită ca praf termonuclear în armele termonucleare - și nu voi mai spune niciun cuvânt pe această temă!
Litiul este, de asemenea, folosit de psihiatri ca normometru pentru tratarea și prevenirea maniei. Între timp, când eram student și lucram la catedră, venea la noi o doamnă cu plasmă sanguină, în care trebuia să determinăm litiul. După câteva vizite, am început să caut în literatură (internetul nu exista încă) pentru a înțelege de ce era necesar să determinăm litiul. Am aflat… De la următoarea vizită, am întrebat-o casual pe doamnă a cui era, iar când a spus că este sângele ei, am încercat să evit întâlnirile cu ea.
Ei bine, este litiu și litiu, este chiar detectat uneori în apă. Apropo, la Lviv, apă are o cantitate destul de mare de litiu.
9. Franciu
Franciu are un întreg set de titluri. În primul rând, franciu este cel mai rar metal. Tot conținutul său este complet radioactiv: el există ca un produs intermediar al descompunerii uraniului-235 și torului-232. Conținutul total de franciu în crusta terestră este estimat la 340 de grame. Așadar, pata din imaginea de mai sus nu este o fotografie a unei găuri negre din față, ci aproximativ 200.000 de atomi de franciu într-o capcană magneto-optică. Toți izotopii franciului sunt radioactivi, cel mai stabil dintre aceștia — Fr-223 — are o perioadă de înjumătățire de 22,3 minute. De aceea, franciu este atât de rar.
Cu toate acestea, franciu are cea mai scăzută electronegativitate dintre toate elementele cunoscute în prezent, de 0,7 pe scala Pauling. Prin urmare, franciu este cel mai activ chimic metal alcalin și formează cea mai puternică bază — hidroxidul de franciu FrOH. Și nu te întreba, %username%, cum au determinat totul cu un element care apare ocazional — da, puțin, și care devine la fiecare 22,3 minute cu încă jumătate mai puțin, iar cercetătorul strălucește tot mai intens. Așa că toate acestea sunt interesante și captivante, dar franciu este practic neutilizat.
10. Californian
/>
Californiul nu există în această lume, iar producția sa se face în două locuri: în Dimitrovgrad, Rusia, și în Laboratorul Național Oak Ridge, SUA. Pentru a produce un gram de californium, plutoniul sau curiul sunt expuse unei iradieri neutronice prelungite într-un reactor nuclear, între 8 luni și 1,5 ani. Întreaga serie de dezintegrare arată astfel: Plutoniu-Americiu-Curium-Berkley-Californium. Californiul-252 este rezultatul final al acestui lanț; acest element nu poate fi transformat într-o izotop mai greu, deoarece nucleul său, de parcă ar spune „mulțumesc, m-am săturat”, răspunde slab la influența neutronilor.
Pe drumul transformării plutoniului în californium, din 100% din nucleele care se dezintegrează, 99,7% sunt distruse. Numai 0,3% din nucleu se menține în starea nedezintegrată și parcurge întreg procesul până la sfârșit. Și, de asemenea, produsul trebuie separat! Separarea izotopului se realizează prin extracție, cromatografie prin extracție sau prin schimb ionic. Pentru a-i conferi un aspect metalic, se efectuează o reacție de reducere.
Pentru a obține un gram de californium-252, sunt necesari 10 kilograme de plutoniu-239.
Cantitatea anuală de californium-252 extras este de 40-80 micrograme, iar, conform estimărilor specialiștilor, rezerva mondială de californium nu depășește 8 grame. Prin urmare, californiul, mai exact californium-252, este cel mai scump metal industrial din lume, prețul unui gram variind în diferite ani între 6,5 și 27 milioane de dolari.
O întrebare logică este: cine are nevoie de el? Nu poți face un lanț din el, iar unui iubit nu-i poți oferi un inel din acesta. Ei bine, Cf-252 are un coeficient de multiplicare a neutronilor ridicat (peste 3). Un gram de Cf-252 emite aproximativ 3⋅10^12 neutroni pe secundă. Da, teoretic, s-ar putea construi o bombă atomică, dar este mai ieftin să folosești uraniu și același plutoniu; astfel, californiul este utilizat ca sursă de neutroni în diverse cercetări, inclusiv în analizatoare neutro-activate industriale cu bandă transportoare. Apropo, %username%, am văzut personal acest californium sub formă de mică ampulă, scoasă dintr-un butoi mare de protecție împotriva radiațiilor și rapid introdusă în locul necesar al analizatorului.
Este evident că pentru atâția bani, californiul trebuie să fie un venin, chiar dacă nu atât de puternic, , dar neutronii sunt și ei nimic. Dar pare că este cam scump, desigur.
Așadar, cred că e totul — mai am de dormit aproximativ patru ore înainte de drum. Sper că a fost interesant și că nu am scris totul degeaba.
Îți doresc, %username%, să fii ferm ca titanul, ușor de ridicat ca litiul, neclintit ca iridiul și valoros ca californiul! Și, desigur, să ai mai mult aur în buzunar.
(poți să strălucești cu acest toast la următoarea sărbătoare — nu trebuie să-mi mulțumești)
Sursa: habr.com
