НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ





Солёный магний для космической отрасли

Спасти металлические поверхности от обледенения и коррозии поможет наносекундный лазер

'На погасшую печь смотреть больно' - в России навсегда остановлена работа печи Мартен

Уральская кузница запустила в работу манипулятор-гигант

В Красноярском крае ученые выплавили железо по древним технологиям

Ученые создали высокостойкий сплав титана и тантала

История первого чугуна

Броня Победы

Древние плавильные печи найдены в Монголии



предыдущая главасодержаниеследующая глава

Глава IX. Жидкое "Серебро" и тяжелое "Серебришко" (Ртуть и платина)

Семь металлов создал свет 
По числу семи планет: 
Дал нам Космос на добро 
Медь, железо, серебро, 
Злато, олово, свинец... 
Сын мой! Сера их отец! 
И спеши, мой сын, узнать: 
Всем им ртуть - родная мать!

Из записок алхимика, перевод Н. Морозова. ("В поисках философского камня")


Воинственный крест средневековья перечеркнул античную культуру. Водоворот истории захлестнул не только капители античных храмов вместе с населявшими их богами. Надолго ушли в небытие и вершины греческой и римской науки и искусства. Однако в ковчег человеческого благоразумия угодили все же некоторые из наиболее стойких достижений цивилизации. И в первую очередь семь классических металлов: золото, серебро, медь, железо, олово, свинец и ртуть"

С минералогией и историей освоения меди, золота, серебра, железа, свинца и олова мы уже несколько познакомились. "Серебряная вода"- ртуть - тоже была известна людям с давних пор. В таблице Менделеева, как вы помните, ртурь названа "гидраргирум", т. е. "жидкое серебро". Такое название дал ей еще в 1 в. н. э. греческий врач Диоскорид. И действительно, этот серебристый металл, единственный из примерно 80 металлов, известных на сей день, остается жидким при обычных условиях. Не просто жидким, но необычайно подвижным. Подвижность ртутных капель столь велика, что по-чешски ртуть так и называется "живая вода". Но если ртуть заморозить, то при температуре - 38,9°С она превратится в твердые, ромбические, очень тяжелые кристаллы синевато-серого цвета. Облик самого распространенного природного соединения ртути, ее сульфида - минерала киновари, резко отличается от привычного облика большинства других сульфидов, как правило, металловидных. Это темно-красные (брусничного оттенка) полупрозрачные кристаллы с алмазным блеском. Их форма - сплюснутые ромбоэдры или толстые трехгранные таблички, сросшиеся в плоские друзы. Но чаще киноварь слагает сплошные ярко-красные тонкозернистые массы или образует порошковатые налеты. Киноварь выпадает из водных растворов при сравнительно невысоких температурах; вместе с ней в месторождениях часто встречаются сульфид сурьмы - антимонит, сульфид цинка - сфалерит, сульфиды железа - пирит и марказит, а также минералы мышьяка - красный реальгар и золотой аурипигмент.

В зоне окисления месторождений при разложении киновари могут образоваться самородки - капельки самородной ртути. Благодаря пористости пород зоны окисления эти капельки стекаются и образуют значительные по размерам "лужицы" (о подобном явлении речь идет в рассказе И. А. Ефремова "Озеро горных духов", правда, целое озеро ртути - это уже вымысел фантаста).

С давних времен и по сей день киноварь является единственным промышленным рудным минералом ртути.

На одном из древнейших киноварных рудников - Никитовке на Украине - в горных выработках находили кайлы и молотки, сделанные из камня. Не менее древним считается ртутный рудник Хайдаркан в Ферганской долине (Средняя Азия). И здесь сохранились следы разработок: отвалы породы, глиняные светильники и реторты для обжига руд, в полуобвалившихся выработках - скелеты погибших здесь горняков (работа в ртутных рудниках была уделом рабов-смертников).

Киноварь
Киноварь

Крупнейшее в мире месторождение ртути - Альмаден - находится в Испании. По свидетельству Плиния Старшего, Рим ежегодно закупал в Испании до 4,5 т ртути. Вплоть до окончания второй мировой войны на долю Испании приходилось до 80% мировой добычи руд Жидкого Металла.

В древности из киновари, задолго до самой ртути, приготовляли яркую киноварно-красную краску. Но еще в античные времена было обнаружено главное свойство ртути - растворять металлы, даже такие стойкие, как золото и серебро. И не просто растворять. Медные предметы, покрытые таким раствором (амальгамой), после испарения ртути становились словно золотыми. Тончайший (всего в несколько микронов) слой позолоты накрепко прирастал к их поверхности. Так золотили шпили дворцов, купола церквей и соборов. В Петербурге в 1858 г. было завершено строительство гигантского сооружения - Исаакиевского собора. Диаметр колос-сального купола собора - 26 м. Свыше 100 кг червонного зрлота было нанесено на полированные медные листы при помощи ртутной амальгамы. История сохранила и еще одну цифру, страшную цифру - свыше 60 рабочих - позолотчиков погибли в мучениях, отравившись парами ртути...

И сейчас для золочения и серебрения различных изделий незаменимы ртутные амальгамы. Но техника безопасности при работе с этими чрезвычайно токсичными веществами шагнула далеко вперед.

Способность ртути растворять золото используется и для извлечения тончайшей пылевидной вкрапленности золота из коренных руд. Это же необыкновенное свойство в средние века способствовало превращению ртути в самое таинственное вещество - мать всех металлов, ведь золото, серебро, да и любой другой металл таял в ней и потом снова возрождался! Но раз есть мать, скорее всего должен быть и отец. Отцом всех металлов был признан сульфур - сера, ведь большинство металлов получают из сульфидов. Все в природе родится от отца и матери. Значит, именно соединение этих двух начал - матери металлов ртути и их отца серы - должно быть тем таинственным "философским камнем", который превращает в золото простые металлы.

Сульфид ртути - алая киноварь - вот чудесный и таинственный "философский камень" - так рассуждал крупнейший английский философ XIII в. и один из самых авторитетных алхимиков - Роджер Бэкон. Больше 20 лет провел Бэкон в темнице, в полном одиночестве. Туда по велению папы Клемента IV заточили его монахи-францисканцы, дабы никто другой не узнал тайны получения золота тогда, когда и сам Бэкон считал, что он совсем близок к важнейшему открытию, цели работ всех алхимиков. Бэкон написал в темнице трактат "Зеркало алхимии" - одну из самых обстоятельных книг о превращении металлов.

"При других условиях из Бэкона вышел бы Ньютон современной химии, а теперь в его лице мы видим Ньютона, из которого церковное самодержавие средних веков сделало больного мечтателя, истинного отца последующего алхимического направления в учении о строении вещества"- так писал об этом ученом другой ученый и революционер, узник Шлиссельбургской крепости Николай Морозов.

Где еще применяется ртуть и ее соединения сегодня?

Ртутная соль гремучей кислоты - гремучая ртуть - употребляется для изготовления детонаторов. Ртутно-кварцевые лампы - источник ультрафиолетового света, необходимого в медицине и технике. Трубочки люминесцентных ламп также заполнены разреженными парами ртути в смеси с аргоном.

Однако с тех пор, как был изобретен ртутный термометр, пожалуй, главная и наиболее ответственная работа ртути - определять температуру. Ртутные столбики в медицинских градусниках знакомы нам с детства, существуют еще и всевозможные лабораторные и технические термометры. Внутри тончайшей калиброванной капиллярной трубочки движущийся столбик дистиллированной ртути неуклонно и беспристрастно фиксирует температуру среды*, в том числе и температуру вашего тела. Но разбился градусник - и крошечные ртутные шарики разбегутся по полу, а собрать их, слить в большую каплю - очень трудно (пары ртути ядовиты, оставлять ее капли нельзя!).

* (Если температура среды достигает -60°С, а то и -70°С, на помощь ртути приходит редкий металл таллий. Температуру воздуха на станциях Арктики и Антарктиды измеряют при помощи сплава ртути и таллия.)

Как вы помните, золото символизировало Солнце, серебро - Луну, медь - Венеру, железо алхимики посвящали Марсу, олово - Юпитеру, а свинец - Сатурну. Мать металлов - ртуть - за необычайную подвижность алхимики наградили символом Меркурия - самого подвижного, ловкого и деятельного римского божества. Ее называли седьмым завершающим классическую семерку металлом. Алхимики, как мы только что узнали, считали ртуть матерью всех металлов. В этом была своя логика. Ртуть так относится к металлу, как вода ко льду. Если вода - жидкий лед, то ртуть - жидкий металл, а уплотнить ее до предела - получится желанное золото - самый плотный из металлов, рассуждали они. Итак, рассуждали алхимики, на небе семь планет, а на Земле семь металлов и каждой планете соответствует свой металл, восьмого быть просто не должно!

Но от столь стройной гипотезы пришлось все же отказаться. Испанские корабли доставили с берегов колумбийской реки Рио-дель-Пинто еще одно, "странное" серебро, даже не серебро (по-испански "плата"), а так - "серебришко" - платину. Ее ценили в полцены серебра по массе! Платина из россыпей Рио-дель-Пинто оказалась воистину "бесовским порождением" - плотнее и тяжелее золота, да и расплавить ее не удавалось. И не мудрено! Температура плавления платины + 1773,5°С.

Когда выяснилось (честь этого открытия принадлежала фальшивомонетчикам), что тяжелую платину, в отличие от более легкого серебра, безнаказанно можно подмешивать в золото, привозить в казну стали не чистое, а платинированное золото. "Гадкий" "бесовский" металл, засоряющий королевскую казну, подвергся жестоким преследованиям испанской короны. В 1735 г. был издан королевский указ, повелевающий платину впредь в Испанию не ввозить. При разработке россыпей в Колумбии повелевалось тщательно отделять ее от золота и топить под надзором королевских чиновников в глубоких местах речки, теперь уже называвшейся Платино-дель-Пинто. А ту платину, которая уже привезена в Испанию, всенародно и торжественно утопить в море.

Только через 43 года король отменил этот закон, сообразив, что сам он тоже мог бы увеличить свою казну тем же способом! Но, увы, к тому времени не менее 4 т драгоценного металла было утоплено.

Освоить строптивый тугоплавкий металл удалось еще не скоро - ни одна из существовавших в то время печей не могла нагреть платину до температуры плавления. Обходной путь к обработке платины нашли в 1827 г. петербургские инженеры П. Г. Соболевский и В. В. Любарский, предложившие свой оригинальный способ обработки платины. Этот способ лег в основу современной "порошковой металлургии". При химической обработке руд металл приобретает вид серой пористой губки. Вот эту-то платиновую губку было предложено формовать под прессом при температуре + 1000° С. Результат получился великолепным форма отчеканивалась на металле идеально.

Приоритет в обработке платины позволил России стать пионером и в важной сфере применения платины как валютного металла. Смелая идея и детальный проект чеканки платиновой монеты принадлежали царскому министру финансов Е. Ф. Канкрину. Николай I милостиво согласился одобрить этот фантастический по тем временам, но очень уж соблазнительный для казны проект. Но при условии, если непоколебимый международный авторитет подтвердит его реальность. И авторитет нашелся. В лице эксперта предстал знаменитый немецкий географ и геолог, академик А. Гумболъдт. Гумбольдт специально совершил экспедицию на Алтай и Урал, оценил уральскую платину по достоинству и одобрил идею Канкрина. П. Г. Соболевскому была поручена труднейшая проблема технологии обработки металла, которую он успешно разрешил. И чеканные платиновые монеты увидели свет. Изобретенный в России способ обработки платины применяется и сегодня. С 1828 по 1845 г. в Петербурге чеканились платиновые монеты достоинством в 3, 6 и 12 рублей. Всего было отчеканено 1 млн. 400 тыс. рублей платиновых денег, на них пошло около 15 т платины. Однако со смертью энтузиаста платиновой валюты Канкрина чеканка прекратилась... Но с той поры платина навсегда вошла в малочисленную семью валютных металлов. Воскресили славу русской платиновой монеты уникальные платиновые рубли и червонцы, специально выпущенные к Московской Олимпиаде 1980 г.

Одна из загадок в истории освоения металлов состоит в том, что вождь ацтеков Монтесума еще в 1520 г. прислал в подарок испанскому королю полированные платиновые зеркала. Значит, индейцы доколумбовой Америки умели обрабатывать платину более чем за 300 лет до европейцев! А может быть, и раньше...

В природе платина, подобно золоту, сконцентрирована почти исключительно в самородном виде. Но облик самородной платины ускользающе неприметен. У нее словно нет надежных, "опорных" диагностических свойств: меняются оттенки цвета - серовато-серебристые, свинцово-серые, желтоватые, черноватые. Меняется блеск - то яркий, то тусклый. Не особенно характерна и форма зерен: встречаются и угловатые, и крючковатые, и чешуйки, и пластиночки, и мелкие округленные зернышки, и самородки. На Урале самородки платины достигают 8-9 кг. Одни из ее самородков своей гладкой поверхностью похожи на свинцовые слитки, а другие состоят из древовидных сростков мельчайших кристалликов, срастающихся в своеобразную губчатую массу. Изменчиво и такое обычно постоянное свойство, как магнитность: минерал бывает и сильно магнитным, и вовсе не магнитным. Единственно надежным признаком оставалась тяжесть. Воистину платина - "чадо тяжести"! Наконец, английский химик и минералог У. Х. Волластон всерьез занялся неоднородностью платины. Собрав коллекцию различных зерен платины, он тщательно классифицировал их и досконально изучил. Первое, что установил Волластон, звучало парадоксально: обычная самородная платина в чистом виде как раз и представляет наибольшую редкость! Кропотливо исследовал Волластон свою коллекцию. К 1805 г. он обнаружил еще один парадокс: платиной нередко считаются зерна, вовсе не содержащие этого элемента,- зерна осмистого иридия (вскоре из этих зерен оба элемента осмий и иридий и были извлечены впервые). Но преобладающая масса металловидных серых зернышек все еще не поддавалась пониманию исследователя, их свойства все еще оставались расплывчатыми. Колебался даже их химический состав: 80-85% платины, 7-15% железа, а остальное палладий, иридий, родий, никель, медь, свинец в самых разных соотношениях.

И тут Волластона осенила смелая догадка: несмотря на все различия, все разновидности представляют единый минерал, но это не просто минерал-металл, это минерал-сплав! Природный сплав платины и железа со множеством мелких примесей! Оттого так колеблются его свойства: изменчивость и есть их постоянное свойство! За смешанный непостоянный состав Волластон назвал обычную природную разновидность платины поликсен (с греческого это означает "много чужих"). Очень уж многопримесным оказался наиболее распространенный в природе платиновый сплав. Сегодня, помимо пяти главных минералов платиновой группы: ферроплатины, палладистой платины, поликсена, самородного палладия и осмистого иридия, известно еще множество более редких. Это в первую очередь платинистый иридий, иридистый осмий - невьянскит, сысертскит (название по г. Невьянску и реке Сысерть), потарит (HgPt). О том, что платина придает золоту сероватый оттенок, делает его "гнилым", знали еще испанские фальшивомонетчики времен покорения Америки испанцами. Но только в 1845 г. в россыпях Бразилии на месторождении Порпец было найдено природное "гнилое золото" - порпецит (палладистое золото). На острове Борнео и в Закавказье было выявлено платинистое золото, иридистое и родистое золото. Существует и минерал ауроосмирид, в нем 52% иридия, 25% осмия и 19% золота.

Последние десятилетия развеяли легенду об абсолютном "благородстве" платины: минералоги открыли, что незначительная часть этого благородного металла и металлов платиновой группы все же концентрируется в природных процессах в соединениях мышьяка (сперрилит), серы (куперит), сурьмы (стибиопалладинит), висмута (монгенит). А также в виде сульфидов, антимонидов, арсенитов.

Но все же главной формой ее концентрации и по сей день признается поликсен. Приурочена вкрапленность поликсена к ультраосновным породам. Здесь она встречается вместе с хрометом, оливином и хромдиопсидом.

Платина обладает замечательным сочетанием свойств. По химической стойкости она не уступает золоту. Ее электро- и теплопроводность лишь чуть меньше, чем у серебра. А по твердости, механической прочности и жаропрочности она далеко превосходит все остальные благородные металлы. Эти свойства позволяют широко применять платину и ее сплавы в современной технике.

Одна из классических почетных "профессий" платины - служба в палате мер и весов. В 1789 г. одним из первых декретов революционного правительства Франции было решение ввести твердую метрическую систему. В качестве единицы длины авторитетная комиссия геометров, географов, геодезистов постановила считать метр - одну десятимиллионную часть четверти длины Парижского географического Меридиана. В 1797 г. был изготовлен первый платиновый эталон метра -"архивный метр". Рядом с ним в архиве воцарилась гиря - платиновый цилиндр, эталон массы одного кубического дециметра воды (при +4°C) из реки Сены. Тираж "главных" метров (31 штука) и "главных" килограммов (40 штук) в дальнейшем был в точности воспроизведен в платиноиридиевом сплаве (иридий еще более повышает такое важное для "эталонов" свойство, как стабильность и стойкость против коррозии) и доставлен в различные страны.

Платиновый метр, правда, в последние годы уступил свой важный пост оранжевому лучу криптона* и перебрался на жительство в исторический музей. Но "главный" килограмм - платиноиридиевая цилиндрическая гиря уже больше века блестяще справляется со своей ролью, сверкая в темноте сейфа Ленинградского всесоюзного научно-исследовательского института метрологии имени Д. И. Менделеева.

* (В 1960 г. за эталон метра была принята длина, равная 1650763,73 длины волны оранжевого излучения атома изотопа криптона-86.)

Служба мер и весов - лишь одна из многих, выполняемых платиной и ее сплавами. Достаточно вспомнить фильеры - колпачки с мельчайшими дырочками, сквозь которые продавливаются нити синтетической пряжи, тигли для выращивания рубинов для лазерной техники, ответственные электроконтакты, детали химической аппаратуры и хирургические инструменты.

Необыкновенным свойством отличаются стекла с тончайшим слоем платины - односторонней прозрачностью, т. е. с освещенной стороны они выглядят как обычное зеркало, а с теневой - совершенно прозрачны.

Важное и ответственное применение нашли сплавы платины с иридием в медицине: "...из сплавов платины с иридием были изготовлены зажимы электродов электрических стимуляторов сердечной деятельности. Электроды вживляются в сердце человека, страдающего стенокардией; в теле больного находится и крохотный приемник, присоединенный к электродам и генератору с кольцевой антенной... Как только начинается приступ стенокардии, больной включает генератор. Поступающие при этом в кольцевую антенну импульсы передаются в приемник, из него - на электроды, а затем через платиноиридиевые зажимы - на нервы, которые заставляют сердце работать активнее".

Тяжелая платина и легчайший бензин - что общего может быть между ними? Оказывается, платина способствует получению высококачественного бензина. В процессе расщепления нефтей на различные углеводороды и в дальнейшем, при получении высокооктановых бензинов, применяются катализаторы из сплавов платины. Каталитические свойства металлов платиновой труппы используются и при получении азота - важнейшего компонента азотных удобрений.

Низкие концентрации платины в месторождениях, трудоемкость добычи, конечно, затрудняют ее применение в технике, однако новая технология открывает перед платиной все новые и новые горизонты.

предыдущая главасодержаниеследующая глава




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2010-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://metallurgu.ru/ "Metallurgu.ru: Библиотека по металлургии"