Металлы и человек

Нет тяжелее жидкости на свете.

Мы в крохотном домике, где производится окончательная очистка ртути промыванием щелочами, азотной кислотой и где ее упаковывают для отправки с завода. Рафинированную, высшего качества разливают в фарфоровые стаканы — по 5 кг в каждом. А небольшие стальные баллоны, в которых отправляют с завода обычную ртуть, уже не каждый поднимет: в них по 35 кг драгоценного металла.

В большой железный бак, стоящий здесь, стекает ртуть со всего завода. Инженер бросает в нее гирю, и гиря плавает в жидком металле, как пробка в стакане воды. Может быть, это против правил, но я опускаю руку в сверкающее жидкое серебро. Какая она неподатливая и упругая, эта ртуть, как она упрямо выталкивает руку — драгоценная кровь гор, добытая смелыми и умными людьми, не потерянными и заброшенными в медвежьем углу, а живущими одной жизнью, одним биением сердца со всей страной…

Снова петляет машина по горной дороге… Сколько металлургических заводов в моей стране — не только всемирно известных гигантов, но и скромных предприятий, вроде этого, приютившегося среди гор! Разные металлы вырабатывают на них. И везде есть в технологическое процессе производства «белые пятна» — неиспользованные возможности, ибо каким бы высокосовершенным ни был технологический процесс, он всегда может быть еще усовершенствован.

И так же, как здесь, в Хайдаркане, в сердце Киргизских гор, пылает и на тех заводах творческая пытливая мысль, поднимая все выше техническое совершенство советской металлургии.

XI. У НИХ ВСЁ ВПЕРЕДИ

Ста лет не прошло со дня создания периодической системы элементов Д. И. Менделеевым. Совсем недавно заполнены ее последние клетки — искусственно создали люди те элементы, которых не смогла сохранить до наших дней природа. А уже подавляющее большинство этих элементов понадобилось сегодня человеку.

Чем глубже человек проникает в сокровенные тайны природы, чем лучше узнает свойства элементов, тем больше из них приглашает к себе на службу.

И нередко случается, что тот или иной элемент, в течение длительного времени считавшийся ни на что не пригодным, вдруг оказывается обладателем удивительных свойств, возникает огромная потребность в нем.

И тогда металлурги находят возможность удовлетворить эту потребность.

Так было о алюминием, считавшимся драгоценным еще в конце прошлого века. На него предъявила спрос авиация — и его производство в мире сегодня превосходит 3 млн. тонн.

Так было с вольфрамом — металлом сверхтвердых сплавов, электрических лампочек, качественных сталей.

Так было с цезием — металлом фотоэлементов.

Совсем недавно то же произошло, или, точнее, происходит, с титаном и германием.

Ну, а какой из еще не используемых металлов окажется завтра в центре внимания физиков, химиков, инженеров?

На это невозможно ответить. О металлах, не применяемых сегодня или мало применяемых, правильнее всего с убежденностью сказать: у них все впереди.

Познакомимся же с этими металлами, разбросанными по разным уголкам периодической системы элементов.

Клубок загадок

Есть в периодической системе элементов клетка, в которой проживает не один, а целых пятнадцать элементов. Их называют редкими землями. Они похожи друг на Друга, как братья-близнецы. Но ведь и близнецы обладают индивидуальными чертами и свойствами характера. Обладают ими и редкие земли. Но, к сожалению, о них очень мало еще знают физики и химики.

Редкие земли вовсе не так уж редки. Некоторые из этих пятнадцати элементов встречаются чаще кобальта, цинка, свинца — металлов, чрезвычайно широко применяющихся в технике. Запасы церия в земной коре превышают запасы кадмия, сурьмы, молибдена, золота; 0,017 процента по весу земной коры составляют редкие земли. Это совсем не так уж мало.

Не так уж мало и минералов, содержащих редкие земли. Они встречаются и в обеих Америках, и в Скандинавии, и в Финляндии, у нас на Кольском полуострове, на Урале и в других местах.

В чем дело? Почему так плохо изучены эти элементы?

Потому, что они перепутаны друг с другом в соединениях в один клубок, распутать который чрезвычайно трудно. Ведь элементы этой группы имеют одинаковые внешние электронные оболочки, которыми определяются химические свойства элемента. Отличаются они друг от друга строением ядер и внутренних электронных оболочек. Даже для того, чтобы просто разобрать этот клубок тайн, выяснить, какие входят в него элементы, понадобилось более ста пятидесяти лет усилий нескольких поколений химиков. А некоторые из этих элементов и сегодня ни один химик не держал на ладони — они еще не получены в чистом виде.

В 1794 году финский химик Ю. Гадолин впервые выделил химическое соединение, которое назвал иттриевой землей. Землей в те времена называли невосстанавливаемые существующими методами окислы металлов. Гадолин считал, что он и нашел окисел нового металла — иттрия.

Иттрий не является жителем клетки, в которой обитают наши пятнадцать элементов. Он живет на один этаж выше, над этой клеткой-общежитием. Но по химическим свойствам он схож с редкими землями, и в течение долгого времени его включали в их число.

В тесноте, да не в обиде.

Металлический иттрий получил в 1828 году немецкий химик Ф. Вёлер. Это был далеко не чистый металл. В нем в большом количестве содержались родственные металлы с нижнего этажа. Да и сегодня чистый иттрий по существу не получен. Даже удельного веса его как следует определить не удалось. Об остальных его свойствах и говорить нечего.

С иттрия и началась эпопея открытия редких земель. В 1843 году из иттриевой земли выделили две новые земли — эрбиеву и тербиеву. Еще через тридцать пять лет из эрбиевой земли выделили иттербиеву землю. Иттербиеву землю также удалось разложить, отделив скандиеву землю. А из эрбиевой земли еще позже выделили тулиеву землю.

Надо ли говорить, что все эти земли оказались окислами металлов из таинственного клубка все той же клетки-общежития периодической системы? Впоследствии из них получили металлы эрбий, тербий, иттербий, тулий. Скандий оказался жителем отдельной клетки, расположенной, так сказать, на два этажа выше клетки-общежития, непосредственно над клеткой иттрия.

Скандий, открытый в 1879 году шведским химиком Л. Нильсоном и названный им в честь своего полуострова, близок по свойствам редким землям. Он относится к числу очень рассеянных элементов, в чистом виде его удалось видеть очень немногим химикам. Удельный вес этого металла — около 3,1 г на куб. см, температура плавления — около 1300 градусов, кипения — 2400 градусов. Химически он менее активен, чем иттрий и редкие земли.