Kdo nepočúva metal, tomu boh rozumu nedal!
— Ľudová kultúra
Zdravo, %username%.
opäť na spojení. Dnes budem veľmi stručný, pretože za šesť hodín vstávam a idem na cestu.
A dnes chcem porozprávať o kove. Ale nie o tom, ktorý je hudba — o tom môžeme hovoriť niekedy pri poháriku piva, a nie na Habré. A ani nie o kove — ale o kovoch! A chcem porozprávať o tých kovoch, ktoré ma v živote nejako ohromili svojimi vlastnosťami.
Keďže všetci účastníci hitparády sa vyznačujú akými si svojimi super schopnosťami, tak miest a víťazov nebude. Bude — kovová desiatka! Takže poradové číslo nič neznamená.
Gremo.
1. Ortuť
Ortuť — najtekutejší kov: teplota jej tavenia je -39 °C. O tom, že je toxická — a dokonca veľmi — , a preto sa nebudem opakovať.
Od dávnych čias sa na ortuť snáď ani nemodlili — veď, „tekuté striebro“! Alchymisti si mysleli, že práve v ortuti niekde tiší slávny filozofický kameň, napríklad Džabír ibn Chajján veril, že keď ortuť je tekutý kov, tak je „absolútna“: je oslobodená od akýchkoľvek nečistôt, ktoré sú vlastné pevným kovom. Síra — iný predmet obdivu Chajjána — prvok ohňa, dokáže dať čisté „absolútne“ plameň, a preto všetky ostatné kovy (a keďže to bol VIII. storočie — bolo ich málo: sedem) sú vytvorené z ortuti a síry.
Či už v VIII. storočí, či teraz — ak zmiešate ortuť a síru, vznikne čierny sulfid ortuti (a to je, mimochodom, jeden zo spôsobov deaktívácie rozliatej ortuti) — ale rozhodne nie kov. Túto nepríjemnú neúspech Chajján vysvetľoval tým, že všetkým tupým chýba akýsi „spôsobovač“, ktorý z čierneho hlúposti privedie k získaniu kovu. A samozrejme, všetci sa vrhli hľadať „spôsobovač“, aby získali zlato. Príbeh hľadania filozofického kameňa bol oficiálne vyhlásený za otvorený.
%username%, ty sa teraz smeješ nad alchymistami — ale veď oni naozaj dosiahli svoje! V roku 1947 americkí fyzici pri beta-rozpade izotopu Hg-197 získali jediný stabilný izotop zlata Au-197. Z 100 mg ortuti vyťažili celých 35 μg zlata — a teraz sa pýšia v Chicagskom múzeu vedy a priemyslu. Takže alchymisti mali pravdu — veď to možné je! Len, blázon, drahé…
Usput, jedini alkemičar koji nije verovao u mogućnost dobijanja zlata iz drugih metala bio je Abu Alija Husejin ibn Abdullāh ibn al-Hāssan ibn Alija ibn Sina — a za tamne nevernike — jednostavno Avicena.
Usput, sa živom se po izgledu vrlo dobro takmiči drugi metal — galijum. Njegova tačka topljenja je 29 °C, u školi su mi pokazivali efektnu trik: na ruku se stavlja komad nekog metala…
.. i evo šta se dešava
Usput, galijum se sada može kupiti na Aliexpressu, da bi se pokazao takav trik. Ne znam, doduše, da li će proći carinu.
2. Titan
Surovi titan — to ti nije živa! To je — najtvrđi metal! Pa u mom detinjstvu i mladosti, titan se pisalo po svim tim staklima u javnom prevozu. Jer je grebao — i sitnom metalnom prašinom obojio.
Svi znaju da se titan zahvaljujući tvrdoći i lakoći koristi u avijaciji. Pričaću o nekim zanimljivim primenama.
Kada se zagreje, titan počinje da apsorbuje različite gasove — kiseonik, hlor i čak azot. To se koristi u postrojenjima za pročišćavanje inertnih gasova (na primer, argona) — provode ga kroz cevi ispunjene titanskom sunđerom i zagrejane na 500-600 °C. Usput, na toj temperaturi titanska sunđer reaguje s vodom — kiseonik se apsorbuje, vodonik se ispušta, ali obično vodonik u inertnim gasovima nikoga ne brine, za razliku od vode.
Beli dioksid titana TiO2 koristi se u bojama (na primer, titanske bele boje), kao i pri proizvodnji papira i plastike. Dodaci hrani E171. Usput, prilikom proizvodnje dioksida titana obavezno se kontroliše njegov elementarni sastav — ali nimalo da bi se smanjile nečistoće, već da bi se dodala "belina": potrebno je da obojeni elementi — gvožđe, hrom, bakar itd. — budu manji.
Karbid titana, diborid titana, karboksinitrid titana — konkurenti karbida volframa po tvrdoći. Nedostatak — lakše su od njega.
Nitrit titana se koristi za oblaganje alata, kupola crkava i pri proizvodnji nakita, jer ima boju sličnu zlatu. Svi ti "medicinski leguri", koji liče na zlato — to je obloga nitritom titana.
Мало того, упорные учёные недавно создали сплав, который прочнее титана! Но чтобы достичь этого, пришлось смешать палладий, кремний, фосфор, германий и серебро. Получившийся материал оказался недешевым, и титану снова удалось остаться на вершине.
3. Вольфрам
Вольфрам — это противоположность ртути: он является самым тугоплавким металлом с температурой плавления 3422 °C. Его знали ещё с XVI века, но известен был не сам металл, а минерал вольфрамит, в котором он содержится. Кстати, название Wolf Rahm на суровом немецком языке означает «волчьи сливки»: немцы, которые плавили олово, очень не любили примеси вольфрамита, так как он мешал плавке, превращая олово в пену шлаков («пожирал олово, как волк овцу»). Сам металл выделили позже, примерно через 200 лет.
На фото, кстати, не вольфрам, а карбид вольфрама, так что если у тебя на руке такое кольцо, %username%, не стоит сильно зацикливаться. Карбид вольфрама — это тяжелое и невероятно прочное соединение, которое используется в различных деталях для ударных механизмов, кстати, «победит» — это 90% карбида вольфрама. Ещё карбид вольфрама добрые люди добавляют в качестве наконечников бронебойных снарядов и пуль. Но это не единственный металл, позже расскажу о другом.
Несмотря на то, что вольфрам тяжёлый и имеет более высокую плотность по сравнению с традиционным и более дешевым свинцом, защита из вольфрама оказывается легче при равных защитных свойствах или более эффективной при равном весе. Из-за тугоплавкости и твёрдости вольфрама, что затрудняет его обработку, в таких случаях применяются более пластичные сплавы вольфрама с добавлением других металлов либо порошковая взвесь вольфрамовых соединений в полимерной основе. Это получается легче и эффективнее, но и дороже. Так что в случае фолаута, %username%, не забудь про вольфрамовую броню!
На своём «вечном кольце» я каким-то образом умудрился оставить пятно — и даже не знаю, чем. Так что «вечное» оно только для обычных людей)))
4. Уран
Единственный природный металл, который используется как топливо. Ну, ядерное топливо.
Ko sem bil še učenec, pa sem imel dostop do univerze (ne bom povedal zakaj!), me je vedno zabavala reakcija tujih študentov, ko so jim v mikroskopu kazali kristale uranil-acetata natrija. Res je smešna reakcija. Ko so tujcem rekli besedo „uranil“ — so jih vrgli s tal. Vsi so se smejali.
Smešno in hkrati tužno mi je, da tudi večina naših ljudi zdaj misli, da je uran strašen, nevaren in grozen. Zmanjšanje kakovosti izobraževanja je očitno.
V resnici je bila že v davnini naravna uranova oksidna snov uporabljena za izdelavo rumenega stekla. Tako je bil v bližini Neaplja najden košček rumenega stekla, ki vsebuje 1 % uranovega oksida in datira v leto 79 n. št. Ne sveti v temi in ne oddaja sevanja. Bil sem v rumenih vodah na Ukrajini, kjer pridobivajo uranov koncentrat. Nihče tam ne sveti in ne oddaja. Razlaga je preprosta: naravni uran je šibko radioaktiven — ne bolj kot graniti in bazalti, prav tako kot terikoni in podzemna železnica. Tisti uran, ki je URAN — to je izotop U-235, katerega je v naravi le 0,7204 %. Tega je tako malo, da morajo jedrski znanstveniki ta izotop ločevati in koncentrirati („obogatiti“) — tako preprosto delovati reaktor ne bo.
Mimogrede, prej je bilo v naravi U-235 več — skozi čas se je preprosto razgradil. In ker ga je bilo več — je bilo mogoče narediti jedrski reaktor kar na kolenih. V pravem pomenu besede. Tako se je zgodilo v Gabonu na nahajališču Oklo pred približno 2 milijardama let: skozi rudo je tekla voda, voda — naravni upočasnjevalnik nevtronov, ki izpadejo pri razpadu urana-235 — in posledično je bilo energije nevtronov ravno toliko, kolikor je bilo potrebno za zajem jedrom urana-235 — in pričela se je verižna reakcija. In uranček je gorel nekaj stoletij, dokler se ni popolnoma porabil...
To smo odkrili bistveno kasneje, leta 1972, ko je bila v obogatitveni tovarni urana v Pierre-la-Tête (Francija) med analizo urana iz Oklo odkrita odstopanja od normalne izotopske sestave urana. Vsebnost izotopa U-235 je znašala 0,717 % namesto običajnih 0,720 %. Uran ni klobasa, tu je podhranjenost strogo kaznovana: vsi jedrski objekti so pod strogo kontrolo, da se prepreči nezakonita raba fisibilnih materialov v vojne namene. Zato so znanstveniki začeli raziskovati, našli še nekaj elementov, kot sta neodim in rutenij, ter spoznali – U-235 so ukradli pred nami, preprosto je izgoril kot v reaktorju. To pomeni, da je narava jedrski reaktor izumila dolgo pred nami. Mimogrede, kot vse.
Obogaten uran (to je, ko so 235. vzeli in dali atomskim znanstvenikom, ostal pa je U-238) je težek in trden, nekako podobno kot volfram, zato se natančno tako uporablja tam, kjer je treba udariti. O tem obstaja zgodba iz nekdanje Jugoslavije: tam so uporabljali protitankovske projektile z jedrom, ki vsebuje uran. Težave pri prebivalstvu so bile, a nikakor ne zaradi radiacije: drobni uranov prah je prihajal v pljuča, se v telo vsrkaval – in obrodil sadove: uran je toksičen za ledvica. Tako to je – in ne bojte se uranovih acetatov! Resda je za zakonodajo RF to bolj nejasno – zato vedno več težav s prihodom kemijskih reagentov, ki vsebujejo uran – ker za uradnika obstaja le en uran.
In še obstaja uranova steklo: majhna dodatek urana daje lepo rumeno-zelene fluorescenco.
In to je, kljub temu, lepo!
Mimogrede, zelo koristno je ponuditi gostom jabolka ali solato, nato pa vključiti malo ultravijolične svetlobe in pokazati, kako lepo je. Ko se vsi navdušijo – tako malce povezano reči: "No ja, seveda, to je uranovo steklo…" In odgrizniti kos jabolka iz vaze...
5. Osmij
No, ker smo že govorili o težkih uranih volframih, je čas, da omenimo najtežjo kovino sploh – to je osmij. Njegova gostota znaša 22,62 g/cm3!
Vendar pa osmij, ki je najtežji, ni oviran, da bi bil tudi hlapen: v zraku se postopoma oksidira do OsO4, ki je hlapen — in mimogrede, zelo strupen. Da, to je element platinske skupine, vendar se vsekakor oksidira. Ime »osmij« izhaja iz starogrške besede ὀσμή — »vonj« — prav zaradi tega: kemijske reakcije raztapljanja alkalnega zlitine osmiriđija (neraztopljenega ostanka platine v kraljevski vodi) v vodi ali kislinah spremlja izločanje neprijetnega, vztrajne vonja OsO4, ki draži grlo, podobnega vonju klora ali gnile redkvice. Ta vonj je zaznal Smithson Tennant (o njem kasneje), ki je delal z osmiriđijem — in tako je poimenoval kovino. In vem, da mora biti osmij v prahu in ga je treba segrevati, da se proces odvija intenzivno — a v vsakem primeru se ne trudim dolgo ostati blizu te kovine.
Mimogrede, obstaja še izotop Os-187. V naravi ga je zelo malo, zato ga iz osmija ločijo na centrifugah s pomočjo masažne separacije — prav tako kot uran. Ločevanje traja 9 mesecev — da, da, povsem lahko bi že rodili. In zato je Os-187 eden najdražjih kovin, prav njegovo vsebnost določa tržno ceno naravnega osmija. Ampak ni najdražji, o tem ti bom povedal pozneje.
6. Iridij
Ker smo že omenili platinsko skupino, naj se spomnimo tudi iridija. Osmij je iridiju vzel naziv najtežje kovine — ampak se še vedno razhajata za drobiž: gostota iridija je 22,53 g/cm3. Osmij in iridij sta bila skupaj odkrito leta 1803 s strani angleškega kemika S. Tennanta — oba sta bila prisotna kot nečistote v naravni platini, ki je bila prinesena iz Južne Amerike. Tennant je bil prvi med več znanstveniki, ki je uspel dobiti zadostno količino neraztopljenega ostanka po delovanju na platino s kraljevsko vodo in ugotoviti v njem prej neznane kovine.
Vendar pa je iridij, za razliko od osmija, najtrši kovina: v obliki ingota se ne raztopi v nobeni kislini ali njihovih mešanicah! Sploh! Tudi grozni fluor ga vpije šele pri 400-450 °C. Da bi kljub temu raztopili iridij, ga je treba zlitati z alkalijami — in še najbolje v toku kisika.
Mehanska in kemična trdna struktura iridija se uporablja v Kamari mer in teže — standardna kilogram je izdelana iz platino-iridijeve zlitine.
Trenutno iridij ni bančna kovina, vendar so se že pojavili premiki: leta 2013 je iridij prvič v zgodovini uporabljen pri izdelavi uradnih kovancev s strani Nacionalne banke Ruande, ki je izdala kovanec iz čistega 999. preračunljivega kovina. Iridijev kovanec je bil izdan v nominalni vrednosti 10 ruandskih frankov. In res, rad bi imel tak kovanec!
Mimogrede, v svoji najstniški dobi sem v reviji "Mladinski tehnik" prebral nekakšno znanstvenofantastično zgodbo, kjer je fant zamenjal pesek za iridij po tečaju 1:1 z nekakšnimi nezemljani v kleti. No, potrebni so bili iz silicija! Naslov in avtor zgodbe pa se že ne spomnim. Hvala. — V. Šibaev. Kabel "tja".
7. ZlatoJoj — vsi smo to videli.
V življenju pogosto pride do situacije, ko obstaja dejanski in formalni prvak. Če je iridij dejanski prvak po kemični odpornosti, je zlato formalno: to je najbolj elektronegativna kovina, 2,54 po Paulingovi lestvici. A to ne preprečuje zlatu, da se raztaplja v mešanicah kislin, tako da spet tisto, kar bogatejši pobere.
In res, trenutno, zahvaljujoč premikom na Kitajskem in v RF, ki se umikata od politike kopičenja deviznih rezerv v ameriških dolarjih k politiki kopičenja zlata, zlato predstavlja najdražjo bančno kovino: po ceni že dolgo prehiteva platino — in celotno platinsko skupino. Torej, hranite svoj denar v varčevalni blagajni v zlatu, %username%!
Ker se je alhemična metoda pridobivanja zlata izkazala za drago, ta kovina se pridobiva v rafinerijah. Monejti pa se izdelujejo v kovnicah. Tako da, kot oseba, ki je bila tako tam kot tu, lahko rečem: delavci takih podjetij pri obisku območja, kjer je dragocena kovina, bodisi zamenjajo oblačila - in na delovni obleki ni niti ene zaponke ali spenjača - kontrolne točke niso takšne kot na letališčih, tam je vse strožje. Ali pa velja tako imenovani 'goli režim' - ja, prav si razumel: vstopna točka za fante in vstopna točka za dekleta - oblečete se šele znotraj. Če imaš kovinski vsadek - kupa potrdil, kupa dovoljenj, vsakokrat te preverijo individualno, da vidijo, da je vsadek na mestu, kjer bi moral biti.
Mimogrede, kako misliš, da so organizirane kontrolne točke v tiskarni bankovcev? Papirji se ne oglašajo!
Odgovor je tukaj, a malo pomisli sam.Po delu nikogar ne izpustijo, vključno z vodstvom, dokler ne preštejejo vseh izdelkov. Da - vse je strogo. A nihče se ne pritožuje, ko so v težkih časih plače izplačevali v izdelkih.
8. Litij
Za razliko od težkih osmijevo-iridijevih litijev - je najlažji metal, njegova gostota je le 0,534 g/cm3. To je alkalen metal, a največji neaktiven v vsej skupini: v vodi ne eksplodira, ampak se mirno reagira, na zraku se tudi ne oksidira močno, in ga je težko prižgati: po 100 °C se dobro prekrije z oksidom, tako da se naprej ne oksidira. Zato litij - edini alkalen metal, ki se ne shranjuje v kerozinu - zakaj, če je dovolj inerten? In to je na srečo - zaradi svoje nizke gostote bi litij plaval v kerozinu.
Naravni litij je sestavljen iz dveh izotopov: Li-6 in Li-7. Ker je sam atom tako majhen, dodatni nevtron pomembno vpliva na radij orbital in energijo vzburjenja elektrona, zato se običajni atomski spekter teh dveh izotopov razlikuje - posledično je mogoče določiti tudi brez kakršnih koli masnih spektrometrov - in to je edina izjema v naravi! Obe izotopa sta zelo pomembni v jedrski energetiki, mimogrede, deuterid Li-6 se uporablja kot termo jedrski strelivo v termonuklearnem orožju - in več ne bom rekel niti besede na to temo!
Litij uporabljajo tudi psihiatri kot normotermik za zdravljenje in preprečevanje manij. Ko sem bil študent, sem delal na oddelku, kjer je prihajala gospa s krvno plazmo, v kateri je bilo treba določiti litij. Nekega dne sem se odločil, da se poglobim v literaturo (interneta še ni bilo), da bi razumel, zakaj sploh določati litij. In izvedel sem… Ob naslednjem obisku sem tako mimogrede vprašal gospo, čigava kri je bila to? Ko mi je odgovorila, da njena, sem se potrudil, da se z njo osebno ne srečujem več.
No, litij je litij, včasih ga določamo tudi v vodi. Mimogrede, v Lvovu ga v vodi kar nekaj.
9. Francij
Francij ima cela vrsta naslovov. Najprej, francij je najredkejši element. Vse njegove vsebnosti so popolnoma radiogeni: obstaja kot vmesni produkt razpada urana-235 in torija-232. Splošna vsebnost francija v zemeljski skorji je ocenjena na 340 gramov. Torej, madež na prejšnji sliki ni fotografija črne luknje spredaj, temveč okoli 200.000 atomov francija v magnetno-optični pasti. Vsi izotopi francija so radioaktivni, najdaljše življenje med izotopi ima Fr-223, ki ima pol-razpolovni čas 22,3 minute. Zato je francij tako redek.
Kljub temu ima francij najnižjo elektronegativnost med vsemi trenutno znanimi elementi — 0,7 po Paulingovi lestvici. Tako je francij tudi najchemijsko aktivnejši alkalni kovina in tvori najmočnejšo alkalijo — hidroksid francija FrOH. In ne sprašuj, %username%, kako so to vse določili pri elementu, ki ga skoraj ni, in katerega vsakih 22,3 minute postane še dvakrat manj, raziskovalec pa samega sebe vse bolj sveti. Zato je to vse zanimivo in privlačno, vendar se francij praktično nikjer ne uporablja.
10. Kalifornij
/>
Kalifornija v tem svetu sploh ne obstaja, proizvaja pa se na dveh mestih: v Dimitrovgradu v Rusiji in v Oak Ridge National Laboratory v ZDA. Za proizvodnjo enega grama kalifornija se plutonij ali kurij izpostavi dolgotrajnemu nevtronskemu obsevanju v jedrskem reaktorju — od 8 mesecev do 1,5 leta. Cela vrsta razpadov izgleda takole: Plutonij-Americij-Kurij-Berklij-Kalifornij. Kalifornij-252 je končni rezultat verige — tega elementa ni mogoče pretvoriti v težji izotop, saj njegovo jedro nekako pravi 'hvala, sita sem' in slabo reagira na nevtrone.
Na poti preoblikovanja plutonija v kalifornij razpade 99,7 % jedr. Le 0,3 % jedr ostane nedotaknjenih in zaključi celoten postopek. Še več, izdelek je treba izolirati! Izolacija izotopa poteka z ekstrakcijo, ekstrakcijsko kromatografijo ali prek ionske izmenjave. Da bi mu dali kovinski videz, poteka redukcijska reakcija.
Za pridobitev enega grama kalifornija-252 se porabi 10 kilogramov plutonija-239.
Letna količina pridobljenega kalifornija-252 znaša 40-80 mikrogramov, po ocenah strokovnjakov pa svetovni zalog kalifornija ne presega 8 gramov. Zato je kalifornij, natančneje kalifornij-252, najdražji industrijski kovinski element na svetu, cena enega grama se je v različnih letih gibala od 6,5 do 27 milijonov dolarjev.
Logično vprašanje: kdo ga pravzaprav potrebuje? Verige iz njega ne moreš narediti, svoji ljubljeni ga ne moreš podariti v obliki prstana. Gre namreč za to, da ima Cf-252 visok koeficient razmnoževanja nevtronskih delcev (več kot 3). Gram Cf-252 oddaja približno 3⋅10^12 nevtronov na sekundo. Da, potencialno bi lahko naredili atomsko bombo, a je iz urana in istega plutonija ceneje, zato se sam kalifornij uporablja kot vir nevtronov v različnih raziskavah, vključno s industrijskimi toka nevtronsko-aktivacijskimi analizatorji na transportnem traku. Mimogrede, %username%, osebno sem videl ta kalifornij v obliki majhne ampule, ki so jo potegnili iz velike bačve radiacijske zaščite in jo hitro pospravili na pravo mesto analizatorja.
Seveda, za takšne denarje mora biti kalifornij strup, čeprav ne tako močan, , ampak nevtroni so tudi zanimivi. Ampak je seveda dražje.
No, zdi se, da je to vse — ostalo mi je še približno štiri ure spanja pred potjo. Upam, da je bilo zanimivo in da sem vse to pisal brez razloga.
Želim ti, %username%, da si trden kot titan, lahek kot litij, neomajen kot iridij in dragocen kot kalifornij! No, in da imaš v žepu čim več zlata.
(lahko se s tem pozdraviš na naslednjem praznovanju — ne hvala mi)
Izvor: habr.com
