De mest intressanta metallerna

Den som inte lyssnar på metall — har fått sin intelligens av Gud!

— Folkets kreativitet

Hej, %username%.

gjf åter på tråden. Idag blir jag ganska kort, eftersom jag ska upp om sex timmar och åka.

Men jag vill berätta om metall idag. Men inte den som handlar om musik — den kan vi prata om en annan gång över en öl, inte här på Habra. Utan inte ens om metall — utan om metaller! Och jag vill berätta om de metaller som på något sätt har imponerat på mig i livet med sina egenskaper.

Eftersom alla deltagare i topplistan har sina egna superkrafter, kommer det inte att finnas några platser eller vinnare. Det kommer att bli — en metallisk topp tio! Så numren betyder ingenting.

Låt oss köra.

1. Kvicksilver

Kvicksilver är den mest flytande metallen: dess smältpunkt är -39 °C. Att det är giftigt — och mycket — har jag redan skrivit, så jag kommer inte att upprepa mig.

Sedan urminnes tider har man knappt bett till kvicksilver — ännu mer, "flytande silver"! Alkemisterna trodde att den berömda filosofiska stenen på något sätt gömde sig i kvicksilver, till exempel trodde Jabir ibn Hayyan att eftersom kvicksilver är en flytande metall, så är den "absolut": den är fri från alla föroreningar som finns i fasta metaller. Svavel — ett annat föremål för Hayyans beundran — är eldens element, det kan ge en ren "absolut" låga, och därför är alla andra metaller (och på grund av att det var 700-talet — var det inte många: sju) skapade av kvicksilver och svavel.

Vad som hände på 700-talet och vad som händer nu — om man blandar kvicksilver och svavel, så får man svart kvicksilversulfid (och detta är för övrigt ett av sätten att avaktivera spilld kvicksilver) — men det blir inte metall. Detta olyckliga missöde förklarade Hayyan med att alla dumma människor saknar en slags "mognare", som från den svarta skräpet skulle leda till att skapa metall. Och självklart började alla leta efter en "mognare" för att få guld. Historien om jakten på den filosofiska stenen ansågs officiellt vara inledd.

%username%, du skrattar just nu åt alkemisterna — men de lyckades faktiskt med sitt! År 1947 producerade amerikanska fysiker genom beta-zönderfall av isotopen Hg-197 den enda stabila isotopen av guld Au-197. Från 100 mg kvicksilver utvanns hela 35 mikrogram guld — och de står nu uppställda på Science and Industry Museum i Chicago. Så alkemisterna hade rätt — det går! Bara, jösses, dyrt…

Förresten, den enda alkemi som inte trodde på möjligheten att få guld från andra metaller var Abu Ali Hussein ibn Abdullah ibn al-Hasan ibn Ali ibn Sina — och för de mörka otrogna — helt enkelt Avicenna.

För övrigt konkurrerar en annan metall — gallium — starkt med kvicksilver i utseende. Dess smältpunkt är 29 °C, och i skolan visade de mig ett imponerande trick: en bit av någon metall läggs på handen...
.. och så här blir resultatet

Förresten kan gallium nu köpas på Ali, för att visa ett sådant trick. Jag vet dock inte om det kommer att passera tullen.

2. Titan

Rått titan — det är inte som kvicksilver! Det är den hårdaste metallen! När jag var barn och ungdom skrev man med titan på alla dessa rutor i kollektivtrafiken. För den skavde — och färgade med fin metallisk damm.

Alla vet att titan, tack vare sin hårdhet och lätthet, används inom flygindustrin. Jag ska berätta om några intressanta användningsområden.

När titan värms upp börjar det absorbera olika gaser — syre, klor och till och med kväve. Det används i installationer för att rena inerta gaser (som argon, till exempel) — det blåses genom rör fyllda med titansvamp och värms upp till 500-600 °C. För övrigt reagerar titansvampen med vatten vid denna temperatur — syre absorberas, väte frigörs, men vanligtvis oroar inte väte i inerta gaser någon, till skillnad från vatten.

Vitt titandioxid TiO2 används i färger (till exempel titandioxidvitt), samt vid produktion av papper och plast. Livsmedelstillsats E171. För övrigt kontrollerar man alltid den kemiska sammansättningen av titandioxid under produktionen — men inte för att minska föroreningar, utan för att öka "vitheten": det är viktigt att mängden färgande element — järn, krom, koppar, osv. — är så liten som möjligt.

Titan-karbid, diborid av titan, titan-karbynitrid — konkurrenter till volframkarbid när det gäller hårdhet. Nackdelen är att de är lättare.

Titannitrid används för att belägga verktyg, kupoler i kyrkor och vid tillverkning av smycken, eftersom det har en färg som liknar guld. Alla dessa "medicinska legeringar" som liknar guld — det är beläggning med titannitrid.

För övrigt har envisa forskare nyligen lyckats skapa en legering som är hårdare än titan! Men för att åstadkomma detta var de tvungna att blanda palladium, kisel, fosfor, germanium och silver. Resultatet blev dyrt, så titan segrade återigen.

3. Volfram

Volfram är också motsatsen till kvicksilver: den metall med högst smältpunkt som är 3422 °C. Det är känt sedan 1500-talet, men inte metallen i sig, utan mineralet volframit, som innehåller volfram. För övrigt betyder namnet Wolf Rahm på det tuffa tyska språket "varggrädde": tyskarna, som smälte tenn, ogillade starkt föroreningar från volframit som störde smältningen, vilket omvandlade tennet till slaggskum ("åt tennet som en varg en får"). Metallen isolerades sedan, ungefär 200 år senare.

Det som syns på bilden är faktiskt inte volfram, utan volframkarbid, så om du har en sådan ring på dig, %username%, behöver du inte oroa dig för mycket. Volframkarbid är en tung och extremt hård förening, vilket gör att den används i olika delar för slagverk. Förresten, "vinner" — det är 90 % volframkarbid. Dessutom lägger hyggliga människor till volframkarbid som spets på pansarbrytande granater och kulor. Men inte bara det, senare kommer jag att berätta om en annan metall.

För övrigt, även om volfram är tungt, så visar det sig vara lättare, trots högre densitet jämfört med traditionellt och billigare bly, att skydd av volfram är mindre tungt vid lika skyddande egenskaper eller mer effektivt vid samma vikt. På grund av volframs hög smältpunkt och hårdhet, vilket gör bearbetningen svår, används i sådana fall mer duktila volframlegeringar med tillsats av andra metaller eller en svamp av pulveriserat volfram (eller dess föreningar) i en polymerisk bas. Det blir lättare, mer effektivt — men också dyrare. Så i händelse av fallout, %username%, ta dig en volframskydd!

För övrigt lyckades jag på mitt "eviga ring" att få en fläck av något kemi — och jag vet inte ens vad. Så "evig" är den bara för vanliga människor)))

4. Urang

Den enda naturliga metallen som används som bränsle. Ja — kärnbränsle.

När jag var ung och redan hade kontakt med universitetet (jag säger inte varför!), skrattade jag alltid åt reaktionen från utländska studenter när de fick se kristaller av uranylacetat under mikroskopet. Det är en väldigt specifik reaktion. När utlänningarna hörde ordet "uranyl" flög de nästan av golvet. Alla skrattade.

Det är både roligt och sorgligt att nu en stor del av våra egna människor också tycker att uran är skrämmande, farligt och fruktansvärt. Fallet med utbildningen är uppenbart.

Faktum är att redan i antika tider användes naturlig uranoxid för att tillverka gul glasyr. Så, nära Neapel, hittades en bit av gult glas som innehöll 1 % uranoxid och dateras till år 79 e.Kr. Det glöder inte i mörker och har ingen strålning. Jag har varit i Zholti Vody i Ukraina, där de utvinner urankoncentrat. Ingen där glöder eller har strålning. Förklaringen är enkel: naturligt uran är svagt radioaktivt — inte mer än graniter och basalt, liksom avfallshögar och tunnelbanor. Det uran som vi pratar om är isotopen U-235, vilket bara finns i 0,7204 % i naturen. Det är så lite att kärnfysiker måste separera och koncentrera denna isotop ("berika") — för att det ska kunna fungera i en reaktor.

För övrigt fanns det mer U-235 i naturen förr — det har helt enkelt brutits ner med tiden. Och eftersom det fanns mer — kunde man bygga en kärnreaktor direkt på knäna. I bokstavlig mening. Så skedde det i Gabon vid Oklo-fyndigheten för ungefär 2 miljarder år sedan: vatten flöt genom malmen, vattnet — en naturlig neutronmoderator — som frigörs vid nedbrytning av uran-235 — och i slutändan var energin från neutronerna precis tillräcklig för att kärnan av uran-235 skulle kunna fånga dem — och en kedjereaktion startade. Och uranet brann i flera hundra år innan det var helt förbrukat...

Det här upptäcktes betydligt senare, 1972, när en analys av uran från Oklo på en urananrikningsanläggning i Pierrelatte (Frankrike) visade en avvikelse från den normala isotopsammansättningen av uran. Innehållet av isotopen U-235 var 0,717 % istället för de vanliga 0,720 %. Uran är inte korv, här straffas undervikten hårt: alla kärnobjekt kontrolleras noggrant för att förhindra olaglig användning av fissionabla material för militära syften. Därför började forskarna undersöka och hittade ett par andra element, som neodym och rutenium, och insåg – U-235 hade helt enkelt stulits, bränt bort som i en reaktor. Det vill säga att naturen uppfann kärnreaktorn långt innan oss. Men så har det alltid varit.

Bristfälligt uran (detta är när den 235:e togs bort och lämnade U-238) är tungt och hårt, påminner om wolfram på något sätt och används därför där det behövs kraft. Det finns en historia från forna Jugoslavien: där användes pansarbrytande projektiler med en spets innehållande uran. Befolkningen hade problem, men inte alls på grund av strålning: fin urandamm kom in i lungorna, absorberades – och gav följder: uran är toxisk för njurarna. Så är det – och det finns ingen anledning att vara rädd för uranacetat! Sant, detta är inte angivet i den ryska lagstiftningen – och därför ständiga problem med inlämning av kemiska reagenser som innehåller uran – eftersom för tjänstemannen finns det bara en typ av uran.

Och det finns även uranglas: en liten tillsats av uran ger en vacker gulgrön fluorescens.
Och det är, jäklar, vackert!


För övrigt är det mycket trevligt att erbjuda gästerna äpplen eller en sallad, och sedan sätta på lite ultraviolett ljus och visa hur vackert det ser ut. När alla har slutat beundra – slänga nonchalant ut: "Ja visst, det är ju uranglas..." Och ta en bit av äpplet från skålen...

5. Osmium

Men nu när vi har pratat om tunga uran-wolfram, är det dags att nämna den tyngsta metallen överhuvudtaget – det är osmium. Dess densitet är 22,62 g/cm3!

Även om osmium är det tyngsta, hindrar inget det från att vara flyktigt: i luften oxiderar det gradvis till OsO4, som är flyktigt - och för övrigt mycket giftigt. Ja - detta är ett grundämne i platina gruppen, men det oxiderar faktiskt. Namnet "osmium" kommer från det antika grekiska ὀσμή - "doft" - just på grund av detta: de kemiska reaktionerna vid upplösning av alkaliska legeringar av osmium i vatten eller syra åtföljs av en obehaglig, bestående lukt av OsO4, som irriterar halsen, liknande lukten av klor eller rutten rädisa. Denna lukt kände Smithson Tennant (om honom senare), som arbetade med osmium - och så namngav han metallen. Och jag vet att osmium ska vara i pulverform och det behöver värmas för att processen ska gå intensivt - men hur som helst, jag strävar inte efter att vara nära detta metall länge.

För övrigt, finns det en isotop Os-187. I naturen är den mycket sällsynt, och därför extraheras den från osmiumet med centrifuger genom mass-separation - precis som uran. Separationen tar 9 månader - ja, verkligen, det kan man föda nu. Och därför är Os-187 en av de dyraste metallerna, dess innehåll bestämmer marknadspriset för naturligt osmium. Men det är inte den dyraste, om den dyraste berättar jag nedan.

6. Iridium

Eftersom vi pratar om platina gruppen, är det värt att nämna iridium. Osmium tog iridiums titel som den tyngsta metallen - men de skilde sig inte mycket: densiteten av iridium är 22,53 g/cm3. Osmium och iridium upptäcktes faktiskt tillsammans 1803 av den engelska kemisten S. Tennant - båda fanns som föroreningar i naturlig platina som hade transporterats från Sydamerika. Tennant var den första bland flera forskare som lyckades få en tillräcklig mängd olösligt rester efter att ha påverkat platina med kungsvatten och identifiera tidigare okända metaller i den.

Men till skillnad från osmium, är iridium - den mest, jätte hållbara metallen: i sin metallform löses den inte i några syror eller deras blandningar! Inte alls! Även det fruktade fluor tar den endast vid 400-450 °C. För att ändå lösa iridium, måste det legas med alkaliska ämnen - och helst i ström av syre.

Iridium's mechanical and chemical strength is utilized in the Chamber of Weights and Measures — the kilogram standard is made of a platinum-iridium alloy.

Currently, iridium is not a bank metal, but there are already shifts in this area: in 2013, for the first time in the world, iridium was used to produce official coins by the National Bank of Rwanda, which released a coin made of pure 999 metal. The iridium coin was issued with a denomination of 10 Rwandan francs. And damn it — I would love to have such a coin!

By the way, in my deep youth, I once read a science fiction story in "Young Technicians," where a kid traded sand for iridium at a 1:1 rate with some aliens in a basement. Apparently, they needed silicon! I can’t remember the title or the author of the story. Thank you. Wesha — reminded me: V. Shibaev. Cable "from there."

7. GoldOh, come on — everyone has seen it.


In life, there is often a champion who is actual and one who is formal. If iridium is the actual champion in chemical resistance, then gold is the formal one: it is the most electronegative metal, with a value of 2.54 on the Pauling scale. But this does not prevent gold from dissolving in acid mixtures, so as usual — the laurels go to the one who is richer.

And indeed, at the moment, thanks to China and Russia moving away from the accumulation of foreign currency reserves in US dollars to the accumulation of gold itself, gold is the most expensive bank metal: in price, it has long surpassed platinum — and indeed the entire platinum group. So save your money in a gold savings bank, %username%!

Eftersom den alkemiska metoden för att utvinna guld visat sig vara dyr, får man denna metall på raffinaderier. Mynt präglas sedan på myntverk. Så, som någon som har besökt både och kan jag säga: de anställda på sådana anläggningar, när de går in i områden med ädelmetaller, antingen byter om – och på arbetskläderna finns inte en enda säkerhetsnål eller gem – de kontrollramar man passerar är helt andra än på flygplatser där det är mycket strängare. Alternativt finns det något som kallas "nude mode" – ja, du hörde rätt: det finns en passage för killar och en för tjejer – du klär på dig där inne. Om du har ett metallimplantat – en massa intyg, en massa tillstånd, varje gång kontrolleras det individuellt att implantatet är på rätt plats.

Förresten, vad tror du – hur är säkerheten organiserad på sedeltryckeriet? Papperspengar ringer ju inte!
Svaret finns här, men tänk lite självEfter arbetets slut släpps ingen ut, inte ens ledningen, förrän hela produkten har räknats. Ja – det är strikt. Men ingen har något emot att lön har delats ut i form av produkter under svåra tider.

8. Litium

Till skillnad från de tunga osmium-iridium-metallerna är litium den lättaste metallen, med en densitet på endast 0,534 g/cm³. Det är en alkalimetall, men den minst reaktiva inom gruppen: den exploderar inte i vatten utan interagerar lugnt, och i luften oxiderar den inte heller särskilt mycket, och det är också svårt att sätta eld på den: över 100 °C täcks den så väl av oxid att den inte oxiderar vidare. Därför är litium den enda alkalimetallen som inte förvaras i fotogen – varför, när den är tillräckligt inert? Och det är tur, för med sin låga densitet skulle litium flyta i fotogen.

Naturligt litium består av två isotoper: Li-6 och Li-7. Eftersom själva atomen är så liten, påverkar en extra neutron signifikant orbitalens radie och elektronens excitationsenergi, och därför skiljer sig det vanliga atomära spektrumet för dessa två isotoper – följaktligen kan man bestämma dem även utan några masspektrometrar – och detta är det enda undantaget i naturen! Båda isotoperna är mycket viktiga inom kärnenergi, förresten används deuterid Li-6 som termonukleärt bränsle i termonukleära vapen – och mer tänker jag inte säga om detta ämne!

Litium används också av psykiatriker som stabiliserande medel för att behandla och förebygga maniska episoder. När jag som student arbetade deltid på institutionen kom det en dam med blodplasma dit, i vilken vi skulle bestämma halten av litium. Vid något tillfälle tog jag mig friheten att läsa i litteraturen (internet fanns ju inte då) för att förstå varför man ens skulle bestämma litium. Och jag lärde mig… Vid nästa besök frågade jag så där av en händelse vem blodet tillhörde? När hon svarade att det var hennes, ansträngde jag mig för att inte träffa henne personligen igen.

Så är det - litium och litium, ibland kan det till och med påvisas i vatten. Förresten, i Lviv finns det ganska mycket av det i vattnet.

9. Francium

Francium har en hel uppsättning titlar. För det första är francium det sällsyntaste metallen. Allt dess innehåll är helt radioaktivt: det existerar som en intermediär produkt i nedbrytningen av uran-235 och thorium-232. Den totala mängden francium i jordskorpan uppskattas till 340 gram. Så fläcken på bilden ovan är inte ett foto av ett svart hål i profil, utan ungefär 200 000 franciumatomer i en magneto-optisk fälla. Alla isotoper av francium är radioaktiva, den livligaste isotopen - Fr-223 - har en halveringstid på 22,3 minuter. Därför är francium så sällsynt.

Trots detta har francium den lägsta elektronegativiteten av alla kända element, 0,7 på Paulingskalan. Följaktligen är francium också den mest kemiskt aktiva alkalimetallen och bildar den starkaste hydroxiden - franciumhydroxid FrOH. Och fråga inte, %username%, hur de bestämde allt detta med ett element vars mängd är obetydlig och som var 22,3 minuter blir hälften så mycket, medan forskaren själv lyser allt starkare. Allt detta är därför intressant och fascinerande, men francium används praktiskt taget ingenstans.

10. Californium/>

Kalifornium finns inte alls i denna värld, utan produceras på två ställen: Dimitrovgrad i Ryssland och Oak Ridge National Laboratory i USA. För att producera ett gram kalifornium utsätts plutonium eller curium för långvarig neutronbestrålning i en kärnreaktor — från 8 månader till 1,5 år. Hela sönderfallskedjan ser ut som följer: Plutonium-Americium-Curium-Berkelium-Kalifornium. Kalifornium-252 är det slutliga resultatet av kedjan — detta element kan inte omvandlas till en tyngre isotop, eftersom dess kärna nästan säger "tack, jag har fått nog" och reagerar svagt på neutronpåverkan.

På vägen att omvandla plutonium till kalifornium sönderfaller 99,7% av 100% av kärnorna. Endast 0,3% av kärnorna hålls kvar från att sönderfalla och går igenom hela processen. Och det är dessutom nödvändigt att isolera produkten! Isoleringen av isotopen sker genom extraktion, extraktionskromatografi eller till följd av jonbyte. För att ge den en metallisk form utförs en reduktionsreaktion.

Det krävs 10 kilogram plutonium-239 för att få ett gram kalifornium-252.

Den årliga mängden som utvinns av kalifornium-252 uppgår till 40-80 mikrogram, och enligt experternas uppskattningar är den globala mängden kalifornium inte mer än 8 gram. Därför är kalifornium, eller snarare kalifornium-252, den dyraste industriella metallen i världen, vars pris för ett gram har varierat mellan 6,5 och 27 miljoner dollar under olika år.

En logisk fråga är: vem behöver det överhuvudtaget? Man kan inte göra ett halsband av det, och man kan inte ge det som ring till sin älskade. Saken är den att Cf-252 har en hög neutronåterbildningsfaktor (över 3). Ett gram Cf-252 avger ungefär 3⋅10^12 neutroner per sekund. Ja, det är potentiellt möjligt att göra en atombomb, men det är billigare att använda uran och plutonium, så kalifornium används som en neutronkälla i olika studier, inklusive i industriella flödesneutronaktiveringsanalysatorer på löpband. Förresten, %username%, jag har personligen sett detta kalifornium i form av en liten ampull som vi drog ut ur en stor fat med strålningsskydd och snabbt stoppade ner på rätt ställe i analysatorn.

Det är uppenbart att kalifornium för sådana pengar verkligen måste vara ett gift, även om det inte är lika extremt. som polonium, som avger alfapartiklar., men neutroner är också ganska intressanta. Men det blir dyrt, förstås.

Det verkar som att allt är klart — det återstår bara att sova ungefär fyra timmar innan resan. Jag hoppas att det blev intressant och att jag inte skrivit allt detta i onödan.

Jag önskar dig, %username%, att vara stark som titan, lätt som litium, obeveklig som iridium, och värdefull som kalifornien! Och lite mer guld i fickan förstås.
(du kan briljera med denna skål på nästa fest — ingen orsak)

Källa: habr.com