Kto nepočúva metal, nemá rozum od Boha!
- Ľudové umenie
Dobrý deň, %username%.
späť v kontakte. Dnes budem veľmi stručný, lebo o šesť hodín musím vstať a ísť.
A dnes chcem hovoriť o metale. Ale nie o hudbe – o tom sa môžeme porozprávať niekedy pri pohári piva, a nie na Habrého. A to ani nie o kove – ale o kovoch! A chcem hovoriť o tých kovoch, ktoré ma v živote tak či onak ohromili svojimi vlastnosťami.
Keďže všetci účastníci hitparády sa vyznačujú nejakou superschopnosťou, nebudú žiadne miesta ani víťazi. Bude kovová desiatka! Sériové číslo teda nič neznamená.
Choď.
1. Ortuť
Ortuť je najlikvidnejší kov: jeho bod topenia je -39 °C. Že je toxický - a dokonca veľmi toxický - , a preto sa nebudem opakovať.
Od staroveku sa ľudia nemodlili za ortuť - samozrejme, "tekuté striebro"! Alchymisti verili, že kameň slávneho filozofa je niekde ukrytý v ortuti, napríklad Jabir ibn Hayyan veril, že keďže ortuť je tekutý kov, je „absolútna“: neobsahuje žiadne nečistoty obsiahnuté v pevných kovoch. Ďalším predmetom obdivu Haiyan je síra - prvok ohňa, je schopný produkovať čistý „absolútny“ plameň, a preto sú všetky ostatné kovy (a keďže to bolo od XNUMX. storočia, bolo ich len niekoľko: sedem) vzniká z ortuti a síry.
Či už v XNUMX. storočí alebo teraz, ak zmiešate ortuť a síru, získate čierny sulfid ortuti (a to je mimochodom jeden zo spôsobov, ako dekontaminovať rozliatu ortuť) - ale určite nie kov. Haiyan vysvetlil tento nešťastný neúspech tým, že všetkým hlúpym ľuďom chýba istý „dozrievací prostriedok“, ktorý povedie k výrobe kovu z čiernych nezmyslov. A samozrejme, všetci sa ponáhľali hľadať „dozrievača“ na získanie zlata. História hľadania kameňa mudrcov bola oficiálne vyhlásená za otvorenú.
%username%, teraz sa smejete alchymistom - ale konečne dosiahli svoj cieľ! V roku 1947 získali americkí fyzici jediný stabilný izotop zlata Au-197 z beta rozpadu izotopu Hg-197. Zo 100 mg ortuti sa vyťažilo až 35 mikrogramov zlata – a tie sú teraz vystavené v Chicagskom múzeu vedy a priemyslu. Takže alchymisti mali pravdu - je to možné! Len je to sakramentsky drahé...
Mimochodom, jediný alchymista, ktorý neveril v možnosť získať zlato z iných kovov, bol Abu Aliyi Hussein ibn Abdullaah ibn al-Haasan ibn Aliyi ibn Sina – a pre temných nevercov jednoducho Avicenna.
Mimochodom, ortuti vo svojom vzhľade veľmi konkuruje ďalší kov, gálium. Jeho teplota topenia je 29 °C, v škole mi ukázali veľkolepý trik: na ruku vám položí kúsok kovu...
..a toto sa stane
Mimochodom, gálium sa teraz dá kúpiť v Alike na vykonanie takéhoto triku. Neviem však, či sa dostane cez colnicu.
2. Titán
Drsný titán nie je váš ortuťový soplík! Toto je najtvrdší kov! No v mojom detstve a dospievaní písali titánom na všetky tieto okná v MHD. Pretože ho poškriabal a natrel jemným kovovým prachom.
Každý vie, že titán sa vďaka svojej tvrdosti a ľahkosti používa v letectve. Poviem vám o niektorých zaujímavých aplikáciách.
Pri zahrievaní začne titán absorbovať rôzne plyny - kyslík, chlór a dokonca aj dusík. Používa sa v zariadeniach na čistenie inertných plynov (napríklad argónu) - fúka sa cez rúrky naplnené titánovou špongiou a zahrieva sa na 500-600 °C. Mimochodom, pri tejto teplote titánová špongia interaguje s vodou - kyslík sa absorbuje, vodík sa uvoľňuje, ale zvyčajne vodík v inertných plynoch na rozdiel od vody nikomu nevadí.
Biely oxid titaničitý TiO2 sa používa vo farbách (ako je titánová biela) a pri výrobe papiera a plastov. Potravinová prísada E171. Mimochodom, pri výrobe oxidu titaničitého sa musí kontrolovať jeho elementárne zloženie - ale vôbec nie s cieľom znížiť nečistoty, ale pridať „belosť“: je potrebné, aby farbiace prvky - železo, chróm, meď atď. — bol menší.
Karbid titánu, diborid titánu, karbonitrid titánu sú konkurentmi karbidu volfrámu z hľadiska tvrdosti. Nevýhodou je, že sú ľahšie.
Nitrid titánu sa používa na poťahovanie nástrojov, kupol kostolov a pri výrobe bižutérie, keďže má farbu podobnú zlatu. Všetky tieto „medicínske zliatiny“, ktoré vyzerajú ako zlato, sú potiahnuté nitridom titánu.
Mimochodom, vytrvalí vedci nedávno vyrobili zliatinu, ktorá je tvrdšia ako titán! Aby som to dosiahol, musel som zmiešať paládium, kremík, fosfor, germánium a striebro. Vec sa ukázala ako drahá, a preto opäť vyhral titán.
3. Volfrám
Volfrám je tiež opakom ortuti: najžiaruvzdornejší kov s teplotou topenia 3422 °C. Je známy už od 200. storočia, nie je však známy samotný kov, ale minerál wolframit, ktorý obsahuje volfrám. Mimochodom, meno Wolf Rahm v jazyku drsných Nemcov znamená „vlčia smotana“: Nemcom, ktorí tavil cín, sa naozaj nepáčila prímes wolframitu, ktorý prekážal pri tavení a premenil cín na penu trosky ( „zožral plech ako vlk, ktorý zožiera ovcu“). Samotný kov bol izolovaný neskôr, asi o XNUMX rokov neskôr.
To, čo je na fotke, v skutočnosti nie je volfrám, ale karbid volfrámu, takže ak máte na ruke takýto prsteň, %username%, potom sa príliš netrápte. Karbid volfrámu je ťažká a extrémne tvrdá zlúčenina - a preto sa používa vo všetkých druhoch súčiastok, ktoré sa používajú na tepovanie; mimochodom, „víťazom“ je 90% karbid volfrámu. Dobrí ľudia pridávajú aj karbid volfrámu ako hrot do pancierových nábojov a guliek. Ale nielen to, o ďalšom kove vám poviem neskôr.
Mimochodom, hoci je volfrám ťažký, napriek jeho väčšej hustote v porovnaní s tradičným a lacnejším olovom, ochrana volfrámu sa ukazuje byť menej ťažká s rovnakými ochrannými vlastnosťami alebo účinnejšia s rovnakou hmotnosťou. Kvôli žiaruvzdornosti a tvrdosti volfrámu, ktorá sťažuje spracovanie, sa v takýchto prípadoch používajú ťažnejšie zliatiny volfrámu s prídavkom iných kovov alebo suspenzia práškového volfrámu (alebo jeho zlúčenín) v polymérnom základe. Ukazuje sa to jednoduchšie, efektívnejšie – ale len drahšie. Takže v prípade výpadku, %username%, si zaobstarajte volfrámové brnenie!
Mimochodom, podarilo sa mi nalepiť škvrnu na môj „večný prsteň“ nejakou chemikáliou - a ani neviem čím. Takže je to „večné“ iba pre obyčajných ľudí)))
4. Urán
Jediný prírodný kov, ktorý sa používa ako palivo. Nuž – jadrové palivo.
Keď som bol ešte školák, ale bol som prijatý na univerzitu (nebudem hovoriť prečo!), vždy ma pobavila reakcia zahraničných študentov, keď sa im pod mikroskopom ukázali kryštály octanu sodného uranylu. No je tu taká kvalitatívna reakcia. Keď cudzincom povedali slovo „uranil“, odfúklo ich z podlahy. Všetci sa smiali.
Je pre mňa zábavné a smutné, že teraz väčšina našich ľudí tiež verí, že urán je hrozný, nebezpečný a hrozný. Pokles vzdelania je evidentný.
Dokonca aj v staroveku sa prírodný oxid uránu používal na výrobu žltých jedál. Tak sa pri Neapole našiel úlomok žltého skla, ktorý obsahoval 1 % oxidu uránu a pochádza z roku 79 nášho letopočtu. e. Nesvieti v tme a nevyžaruje svetlo. Bol som v Žovti Vody na Ukrajine, kde sa ťaží uránový koncentrát. Nikto tam nesvieti a nerobí hluk. A odpoveď je jednoduchá: prírodný urán je slabo rádioaktívny – nie viac ako žuly a bazalty, ako aj haldy odpadu a podchody. Urán, ktorým je URÁN, je izotop U-235, ktorého je v prírode len 0,7204 %. Je ho tak málo, že jadroví vedci potrebujú tento izotop izolovať a koncentrovať („obohatiť“ ho) – reaktor nebude fungovať tak ľahko.
Mimochodom, kedysi bolo v prírode viac U-235 - len časom chátrala. A keďže toho bolo viac, dal sa vyrobiť jadrový reaktor rovno na kolene. Doslova. Toto sa stalo v Gabone na ložisku Oklo asi pred 2 miliardami rokov: voda pretekala rudou, voda je prirodzeným moderátorom neutrónov, ktoré sa uvoľňujú pri rozpade uránu-235 - celkovo bolo neutrónovej energie toľko, aby byť zachytený jadrom uránu-235 - a začala reťazová reakcia. A urán horel niekoľko stoviek rokov, kým nevyhorel...
To sa zistilo oveľa neskôr, v roku 1972, keď sa v závode na obohacovanie uránu v Pierrelat (Francúzsko) pri analýze uránu z Okla zistila odchýlka od normy v izotopovom zložení uránu. Obsah izotopu U-235 bol 0,717 % namiesto zvyčajných 0,720 %. Urán nie je klobása, tu sa podváha prísne trestá: všetky jadrové zariadenia podliehajú prísnej kontrole, aby sa zabránilo nelegálnemu používaniu štiepnych materiálov na vojenské účely. A tak vedci začali skúmať, našli niekoľko ďalších prvkov, ako je neodým a ruténium, a uvedomili si, že U-235 ukradli pred nami, jednoducho zhorel ako v reaktore. To znamená, že príroda vynašla jadrový reaktor dávno pred nami. Avšak, ako všetko.
Ochudobnený urán (vtedy bol 235 odobratý a daný jadrovým vedcom a U-238 zostal) je ťažký a tvrdý, svojimi vlastnosťami trochu pripomína volfrám, a preto sa používa rovnakým spôsobom tam, kde ho treba zasiahnuť. Hovorí sa o tom z bývalej Juhoslávie: používali pancierové náboje s úderníkom s obsahom uránu. Obyvateľstvo malo problémy, ale vôbec nie kvôli radiácii: jemný uránový prach sa dostal do pľúc, vstrebal sa – a priniesol ovocie: urán je toxický pre obličky. To je všetko - a nie je sa čoho báť acetátu uranylu! Pravda, nejde o dekrét podľa zákonov Ruskej federácie – a preto sú večné problémy s príchodom chemických činidiel s obsahom uránu – pretože pre úradníka je urán len jeden.
A potom je tu uránové sklo: malý prídavok uránu dáva krásnu žltozelenú fluorescenciu.
A je to sakramentsky krásne!
Mimochodom, je veľmi užitočné ponúknuť hosťom jablká alebo šalát a potom zapnúť trochu ultrafialového svetla a ukázať, aké je to krásne. Keď ho všetci prestanú obdivovať, ležérne vyhoďte: „No, áno, samozrejme, toto je uránové sklo...“ A odhryznite si kúsok jablka z vázy...
5. Osmium
No, keďže sme už hovorili o ťažkom uráne-volfráme, je čas pomenovať najťažší kov vo všeobecnosti - osmium. Jeho hustota je 22,62 g/cm3!
Osmium, ktoré je najťažšie, však nebráni tomu, aby bolo tiež prchavé: na vzduchu postupne oxiduje na OsO4, ktorý je prchavý a mimochodom veľmi jedovatý. Áno, je to prvok platinovej skupiny, ale je dosť oxidovaný. Názov „osmium“ pochádza zo starogréckeho ὀσμή – „vôňa“ – práve preto: chemické reakcie rozpúšťania alkalickej zliatiny osmirídia (nerozpustný zvyšok platiny v aqua regia) vo vode alebo kyseline sú sprevádzané uvoľňovaním nepríjemný, pretrvávajúci zápach OsO4, dráždiaci hrdlo, podobný zápachu chlóru alebo hnilej reďkovky. Tento zápach zacítil Smithson Tennant (viac o ňom neskôr), ktorý pracoval s osmirídiom – a takto kov pomenoval. A viem, že osmium musí byť v prášku a musí sa zahriať, aby proces prebiehal intenzívne – ale v každom prípade sa nesnažím byť v blízkosti tohto kovu dlho.
Mimochodom, existuje aj taký izotop Os-187. V prírode je ho veľmi málo, a preto sa v centrifúgach oddeľuje od osmia separáciou hmoty – rovnako ako urán. Čakajú 9 mesiacov na oddelenie - áno, áno, je celkom možné porodiť. Preto je Os-187 jedným z najdrahších kovov, je to jeho obsah, ktorý určuje trhovú cenu prírodného osmia. Ale nie je to najdrahšie, poviem vám o tom nižšie.
6. Irídium
Keďže hovoríme o platinovej skupine, oplatí sa pripomenúť aj irídium. Osmium odobralo irídiu titul najťažšieho kovu – rozdiel bol však v halieroch: hustota irídia je 22,53 g/cm3. Osmium a irídium dokonca objavil spolu v roku 1803 anglický chemik S. Tennant – obe boli prítomné ako nečistoty v prírodnej platine dodanej z Južnej Ameriky. Tennant bol prvým spomedzi viacerých vedcov, ktorému sa podarilo získať dostatočné množstvo nerozpustného zvyšku po vystavení platiny pôsobeniu aqua regia a identifikovať v ňom dovtedy neznáme kovy.
Ale na rozdiel od osmia je irídium najstabilnejší kov: vo forme ingotu sa nerozpúšťa v žiadnych kyselinách ani ich zmesiach! Vôbec! Aj ten impozantný fluór ho pohltí len pri 400-450 °C. Aby sa irídium ešte rozpustilo, musíte ho roztaviť s alkáliami – a najlepšie v prúde kyslíka.
Mechanická a chemická pevnosť irídia sa využíva v komore mier a váh - kilogramový etalón je vyrobený zo zliatiny platiny a irídia.
V súčasnosti irídium nie je bankový kov, ale už v tomto sú zmeny: v roku 2013 bolo irídium prvýkrát na svete použité pri výrobe oficiálnych mincí Národnou bankou Rwandy, ktorá vydala mincu vyrobenú z čistého kovu rýdzosti 999. Irídiová minca bola vydaná v nominálnej hodnote 10 rwandských frankov. A sakra - takú mincu by som chcel!
Mimochodom, v mojej hlbokej mladosti som raz čítal fantastický príbeh v „Mladom technikovi“, keď bol chlapík na ceste k úspechu a dokázal vymeniť piesok za irídium v pomere 1:1 s nejakými mimozemšťanmi v suteréne. . No vidíte, potrebovali kremík! Nepamätám si ani názov a autora príbehu. Ďakujem - V. Šibajev. Kábel je odtiaľ.
7. ZlatoPoď, všetci ho videli
V živote sa často stáva, že existuje skutočný a formálny šampión. Ak je irídium skutočným šampiónom v chemickej odolnosti, potom je zlato formálnym: je to najviac elektronegatívny kov, 2,54 na Paulingovej stupnici. To ale nebráni tomu, aby sa zlato rozpúšťalo v zmesiach kyselín, a tak, ako inak, vavríny si odniesli tí bohatší.
A skutočne, v súčasnosti, vďaka tomu, že Čína a Ruská federácia ustupujú od politiky hromadenia zlata a devízových rezerv v amerických dolároch k politike hromadenia zlata samotného, je zlato najdrahším bankovým kovom: v r. cenou už dávno prekonal platinu – a vlastne celú platinovú skupinu. Majte teda svoje peniaze v zlatej sporiteľni, %username%!
Keďže sa alchymistická metóda ťažby zlata ukázala ako drahá, tento kov sa získava v rafinériách. A mince sa už vyrábajú v mincovniach. Takže ako človek, ktorý bol tam aj tam, môžem povedať: keď pracovníci takýchto podnikov navštívia oblasť, kde sú drahé kovy, buď sa prezlečú – a na ich pracovnom odeve nie je ani špendlík alebo spinka. - rámy na kontrolnom stanovišti nie sú vôbec rovnaké ako na letiskách, tam sa všetko sprísňuje. Alebo je tu takzvaný „nahý režim“ – áno, pochopili ste správne: kontrolný bod pre chlapcov a kontrolný bod pre dievčatá – vo vnútri sa oblečiete. Ak máte kovový implantát, je veľa certifikátov, veľa povolení, zakaždým individuálne skontrolujú, či je implantát na mieste, kde má byť.
Mimochodom, ako sú podľa vás organizované kontroly na sklade bankoviek? Papiere nezvonia!
Odpoveď je tu, ale zamyslite sa trochu samiPo skončení práce nesmie nikto vyjsť, vrátane vedenia, kým nie sú spočítané všetky produkty. Áno - všetko je prísne. Nikomu však nevadí, keď sa v ťažkých časoch platy vyplácali vo výrobkoch.
8. Lítium
Lítium je na rozdiel od ťažkého osmia-irídia najľahším kovom, jeho hustota je len 0,534 g/cm3. Je to alkalický kov, ale z celej skupiny najviac neaktívny: vo vode neexploduje, ale pokojne reaguje, na vzduchu tiež málo oxiduje a nie je ľahké ho zapáliť: po 100 °C je tak dobre pokrytá oxidom, že už ďalej neoxiduje. Lítium je teda jediný alkalický kov, ktorý sa v petroleji neukladá – prečo, ak je celkom inertný? A to je šťastie – lítium by vďaka svojej nízkej hustote plávalo v petroleji.
Prírodné lítium pozostáva z dvoch izotopov: Li-6 a Li-7. Keďže samotný atóm je taký malý, nadbytočný neutrón výrazne ovplyvňuje orbitálny polomer a excitačnú energiu elektrónu, a preto je obvyklé atómové spektrum týchto dvoch izotopov odlišné - preto je možné ich určiť aj bez akýchkoľvek hmotnostných spektrometrov. - a to je jediná výnimka v prírode! Oba izotopy sú v jadrovej energetike veľmi dôležité; mimochodom, deuterid Li-6 sa používa ako termonukleárny pušný prach v termonukleárnych zbraniach – a viac na túto tému nepoviem ani slovo!
Lítium používajú aj psychiatri ako normometikum na liečbu a prevenciu mánie. Keď som ešte ako študent brigádoval na katedre, prišla k nám teta s krvnou plazmou, v ktorej bolo potrebné stanoviť lítium. V istom momente som sa išiel pozrieť do literatúry (ešte nebol internet), aby som pochopil, prečo by sa tam lítium vôbec malo určovať? A zistil som... Od ďalšej návštevy som sa len tak mimochodom spýtal tety, čia to vlastne bola krv? Keď odpovedala, že je to jej, viac som sa snažil nestretnúť ju osobne.
Nuž, tak – lítium a lítium, to sa niekedy zistí aj vo vode. Mimochodom, vo vode vo Ľvove je toho celkom dosť.
9. Francium
Francúzsko má celý rad titulov. No, po prvé, francium je najvzácnejší kov. Celý jeho obsah je úplne rádiogénny: existuje ako medziprodukt rozpadu uránu-235 a tória-232. Celkový obsah francia v zemskej kôre sa odhaduje na 340 gramov. Takže miesto na obrázku vyššie nie je čelná fotografia čiernej diery, ale asi 200 000 atómov francia v magneticko-optickej pasci. Všetky izotopy francia sú rádioaktívne; izotop s najdlhšou životnosťou, Fr-223, má polčas rozpadu 22,3 minúty. Preto je Francúzsko také malé.
Avšak francium má najnižšiu elektronegativitu zo všetkých v súčasnosti známych prvkov, a to 0,7 na Paulingovej stupnici. V súlade s tým je francium tiež chemicky najaktívnejším alkalickým kovom a tvorí najsilnejšiu alkáliu - hydroxid francium FrOH. A nepýtaj sa, %username%, ako to všetko určili s prvkom, ktorého nie je veľa a ktorý sa každých 22,3 minúty zdvojnásobí a samotný výskumník žiari čoraz jasnejšie. Preto je to všetko zaujímavé a zábavné, ale francium sa prakticky nikde nepoužíva.
10. Kalifornia/>
Kalifornia vôbec nie je na tomto svete, ale vyrába sa na dvoch miestach: Dimitrovgrad v Ruskej federácii a Oak Ridge National Laboratory v USA. Na výrobu jedného gramu kalifornia sa plutónium alebo kúrium podrobuje dlhodobému ožarovaniu neutrónmi v jadrovom reaktore - od 8 mesiacov do 1,5 roka. Celá línia rozpadov vyzerá takto: Plutónium-Americium-Curium-Berkley-Califorium. California-252 je konečným výsledkom reťazca - tento prvok nemožno premeniť na ťažší izotop, pretože jeho jadro hovorí „ďakujem, som plný“ a slabo reaguje na vystavenie neutrónov.
Na ceste premeny plutónia na kalifornium sa rozpadá 100 % zo 99,7 % jadier. Len 0,3 % jadier sa ochráni pred rozpadom a prejdú celým štádiom. A produkt treba vyzdvihnúť! Izotop sa izoluje extrakciou, extrakčnou chromatografiou alebo iónovou výmenou. Na získanie kovového vzhľadu sa uskutoční redukčná reakcia.
Na výrobu jedného gramu California-252 je potrebných 10 kilogramov plutónia-239.
Ročné množstvo ťažby California-252 je 40-80 mikrogramov a podľa odborníkov svetová rezerva Kalifornie nie je väčšia ako 8 gramov. Preto je Kalifornia, presnejšie California-252, najdrahším priemyselným kovom na svete, náklady na jeden gram sa v rôznych rokoch pohybovali od 6,5 do 27 miliónov dolárov.
Logická otázka znie: kto to vlastne potrebuje? Nemôžete z neho urobiť retiazku na krk, nemôžete ju darovať svojmu blízkemu vo forme prsteňa. Faktom je, že Cf-252 má vysoký multiplikačný faktor neutrónov (nad 3). Gram Cf-252 emituje približne 3⋅1012 neutrónov za sekundu. Áno, je potenciálne možné vyrobiť atómovú bombu, ale urán a rovnaké plutónium sú lacnejšie, takže samotné Kalifornium sa používa ako zdroj neutrónov v rôznych štúdiách, vrátane priemyselných in-line analyzátorov aktivácie neutrónov na dopravnom páse. Mimochodom, %username%, osobne som videl tohto Kalifornčana v podobe malej ampulky, ktorá bola vytiahnutá z poriadneho suda radiačnej ochrany a rýchlo zasunutá na správne miesto na analyzátore.
Je jasné, že za také peniaze musí byť kalifornium jednoducho otrava, aj keď nie taká cool, , ale neutróny sú tiež nič. Ale ukáže sa to trochu drahé, samozrejme.
Zdá sa, že všetko je hotové – do cesty zostávajú asi štyri hodiny spánku. Dúfam, že to bolo zaujímavé a nenapísal som to všetko nadarmo.
Prajem ti, %username%, aby si bol tvrdý ako titán, ľahko sa šplhal ako lítium, nepoddajný ako irídium a cenný ako Californian! No, samozrejme, viac zlata vo vrecku.
(týmto prípitkom sa môžete pochváliť na budúci sviatok - neďakujte mi)
Zdroj: hab.com