НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ





Ученые создали высокостойкий сплав титана и тантала

История первого чугуна

Броня Победы

Древние плавильные печи найдены в Монголии



предыдущая главасодержаниеследующая глава

Один из китов вселенной

Удивительно сложилась судьба самого распространенного на Земле металла - алюминия. В земной коре его почти в четыре раза больше, чем железа, в пятьдесят пять тысяч раз больше, чем свинца, и в сто миллионов раз больше, чем золота!

Алюминий, кремний и кислород - вот три кита, на которых стоит, а точнее, из которых состоит земная твердь. Полевой шпат, слюда да практически почти все породообразующие минералы - это кристаллические постройки на основе кремния и алюминия. А наши постройки, наши конструкции, созданные умом и руками человека? На один только двадцати-тридцатиэтажный небоскреб уходит не меньше 100 тонн алюминия - самого легкого из распространенных металлов и самого распространенного из легких. Алюминий - это от 2/3 до 3/4 каждого самолета и от 1/20 до 1/2 каждой ракеты.

А ведь всего сто лет тому назад алюминий стоил дороже золота. Алюминиевые пуговицы. Такую роскошь могли позволить себе лишь очень состоятельные вельможи, а алюминиевые ложки - их употребляли вместо "простых" серебряных только коронованные особы. В 1855 году на Всемирной выставке в Париже красовался слиток алюминия под гордым названием "серебро из глины". Это был первый слиток, полученный Сент-Клер Девилем.

В чем же секрет недоступного вездесущего алюминия? Как удалось ему столько тысячелетий таить от человека свое металлическое лицо, оборачиваясь то гранитным утесом, то глинистой тропинкой, то кроваво-красным рубином, а то попросту молочной крынкой? Разгадка - в геохимии и минералогии алюминия.

Характер этого элемента - полная противоположность золоту. Золото, как вы помните, ни за что не хотело соединяться ни с одним другим элементом (кроме "кровных родственников"), а алюминий наоборот, всегда накрепко связан с кислородом и разорвать эту связь - дело колоссальной трудности. Даже всесильная сера, которая жадно схватывает почти любой металл, образуя блестящие тяжелые сульфиды (вспомните хотя бы медь!), здесь беспомощна. И не встретим мы на Земле ни серебристого самородка алюминия, ни металловидного сульфида - их нет в природе!

А вот соединений алюминия с кислородом, а особенно с кислородом и кремнием - сотни. Очень богата алюминием обычная белая глина каолин, из которой делают посуду, да и любая бурая глина на одну треть состоит из алюминия, хотя в ее облике и свойствах ничего нет от металла. Многие из "благородных" минералов алюминия вам, вероятно, известны: кроваво-красный рубин и синий сапфир, винно-желтый топаз, нежно-розовая шпинель, голубой шестоватый кианит - это букет алюминий

содержащих "цветочков". А "ягодки"? Это, пожалуй, главная алюминиевая руда - боксит, похожая на ягоды, а еще больше на бобы или фасоль, но только не на металл! Боксит - не минерал. Это постоянная ассоциация нескольких тесно сросшихся минералов, главным образом гидроокислов алюминия - диаспора, бемита и гидраргиллита, образующих агрегат очень мелких, скрытокристаллических чешуек и зернышек.

Или вот еще один минерал алюминия - алунит. В качестве руды он используется совсем недавно, а в качестве сырья для квасцов, необходимых при протраве тканей перед крашением, при обработке кожи, это соединение известно с античных времен. По свидетельству Плиния Старшего, квасцы имели и "оборонное" значение: бревна крепостной стены, пропитанные растворами квасцов, делались огнестойкими. Алунит (водный сульфат калия и алюминия) изредка образует мелкие кубические кристаллики в пустотах измененных лав. Значительно чаще он представлен плотными землистыми или волокнистыми агрегатами светло-желтоватого или светло-красноватого цвета, напоминающими каолинит или белый боксит. Не больше "металлического" и в другом минерале алюминия - нефелине, похожем на смазанный жиром кварц. Металл не проглядывает ни в одном из минералов алюминия!

И все же научная интуиция позволила ученым Эрстеду и Вёлеру (1825 - 1827 годы) распознать в глине серебристый металл. Но их методы позволили получить лишь крупинки металла. Трудно было предсказать его сегодняшнюю судьбу. Сенсационное открытие Сент-Клер Девиля, получившего слитки алюминия, мало что изменило. Ведь чтобы металл стал промышленным, надо уметь получать его тоннами.

Колоссальная трудность освоения алюминия на столетие отодвинула его широкое использование. Выплавить этот металл из руды, как медь или свинец, почти невозможно: бокситы плавятся при температуре около 2000°С, а сам алюминий, соединяясь с кислородом, "сгорает" уже при 900°С!

Как же быть? Нельзя ли разорвать атомы алюминия и кислорода еще как-нибудь, не плавкой? Какие силы держат их вместе? Электрические, конечно! Ведь частички алюминия заряжены положительно, а кислорода - отрицательно. Значит, и действовать на них надо электричеством! Такой метод называется электролизом. При электролизе расплавленного глинозема частички кислорода увлекают поток электронов, а частички алюминия притягивает электролизная ванна. Но и этот способ не давал возможности получить промышленные количества металла до тех пор, пока к бокситам не научились добавлять особый "плавень" - минерал криолит (фтористое соединение алюминия и натрия), сильно снижающий температуру плавления глинозема и увеличивающий электропроводность расплава.

Еще годы и годы ушли на поиски дюралюминия - сплава малопрочного алюминия с медью и магнием - надежного конструкционного металла.

Вот каким сложным оказался путь человека к алюминию. Встречаются на этом пути и такие пока неразгаданные "зигзаги". По свидетельству Плиния Старшего, чаша из легкого белого "серебра", полученного из глины, была преподнесена в дар римскому императору Тиберию. Император забеспокоился: не подорвет ли умение делать деньги прямо из глины мощь его государства? И на всякий случай приказал отрубить изобретателю голову, .согласно закону "об оскорблении величия римского народа". Возможно, это легенда. Но вот, по данным современных археологов, неоднократно повторенный спектральный анализ светлого металла, образующего рельефный орнамент на гробнице китайского военачальника Чжоу-Чжу (III век н. э.), показал, что он на 85% состоит из алюминия. Был ли известен древним секрет электролиза или они владели искусством скоростной плавки с очень точной дозировкой состава шихты, пока неизвестно, это лишь "знак" того, как сложны пути познания, подчас воскрешающего вечные, однажды забытые истины.

предыдущая главасодержаниеследующая глава




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2010-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://metallurgu.ru/ "Metallurgu.ru: Библиотека по металлургии"