Таинственность очевидного - Новиков Энергий Алексеевич

Драгоценные металлы используются в технике крайне редко. Золото и отчасти серебро исторически стали средством международного платежа. К их условной цене приравнивают стоимость и товаров, и бумажных денег.

Из этих металлов чеканят монеты и медали. Одно время в Древней Руси вместо денег носили с собой серебряные бруски. Если товар был дешевле целого бруска, от него отрубали определенную часть. Отсюда родилось всем знакомое слово «рубль».

Самые дорогие

Сначала он занимался врачебной практикой в рабочих районах Лондона. Однако скоро понял: его лекарства мало помогают больным, бессильны против голода, хронических и профессиональных заболеваний. Тогда занялся ювелирным делом. Мастерская Уильяма Волластона стала процветать. Ведь он не просто обрабатывал драгоценные металлы. В этом деле мастер проявил себя прекрасным исследователем. Платина, с которой он работал, была «загрязнена» примесью золота, ртути и… Теперь пора перейти к научному детективу.

Однажды уважаемый в Лондоне торговец минералами мистер Форстер получил анонимную посылку с просьбой продать кому-нибудь небольшое количество вновь открытого металла палладия. Форстер взялся за это. Ему, действительно, понравился маленький красивый слиток. Но такое оповещение об открытии нового металла не доставило удовольствия английским ученым. Химик Ричард Ченевикс решил купить неизвестный металл. Не пожалел больших денег с одной целью: исследовать слиток и разоблачить мошенника. Что и сделал. На заседании научного королевского общества и в печати сообщил: новоявленная драгоценность — обыкновенный сплав платины с ртутью.

Казалось бы, можно успокоиться. Однако споры не затихли. Таинственный слиток по-прежнему волновал умы ученых. Сам ученый секретарь общества старательно поддерживал дискуссию, вместо того чтобы вести себя сдержанно… В конце концов в 1805 году он признался, что все это затеял умышленно, чтобы пошутить. Ученого секретаря звали Уильямом Волластонош. Так стало известно об авторе открытия, поколебавшем научный авторитет некоторых самонадеянных исследователей. Выходит, не случайно легкий и серебристый палладий был назван в честь богини мудрости Афины Пал-лады.

Мы знаем: он очень красив. Но главное в другом его удивительном свойстве. В природе нет таких материалов, которые могли бы впитывать в себя водород в объеме, в 850 раз превышающем объем самого металла. А палладий на это способен. Он очень широко применяется в химической промышленности.

Месторождения палладия нам практически не известны. Где же тогда его найти? Чаще всего среди других руд, например сульфидных, медно-никелевых. Туристы, посещающие Кубу, могут познакомиться с белым золотом. Это настоящее золото, светлый цвет его объясняется небольшой примесью палладия. Его находят и среди алмазных россыпей. Встречается он почти во всех метеоритах.

Нужно сказать, что У. Волластону повезло в изучении платины. В ней он обнаружил и другой интересный металл. Чтобы изготовить из него небольшую ступку, необходимо переработать десятки тысяч тонн руды. Зачем такая ступка? Она предназначалась для измельчения родия, из которого была сделана. Цена ступки сравнима со стоимостью всего предприятия, где пользовались этой единственной в своем роде лабораторной посудой. Это факт современный. А вот исторический.

В начале прошлого века на Урале стали осваивать месторождение самородной платины. Ее привозили в Петербург и перерабатывали в чистый металл. К 1843 году на Монетном дворе накопилось около полутора тонн отходов платинового производства. Чтобы избавиться от них, отдали почти бесплатно за границу. Отдали вместе с самыми драгоценными редкими металлами: родием, осмием, иридием и палладием. Если бы тогда знать, что знаем мы о них сейчас…

Добыча сверхдрагоценных металлов совсем непохожа на традиционную. Очень дорогую самородную платину закладывают в фарфоровые котлы, при нагревании обрабатывают ее смесью азотной и серной кислот — «царской водкой» — и растворяют. Из раствора с помощью различных химических веществ, а также упаривания и осаждения выделяют новые металлы. Можно, конечно, использовать и другие способы.

С каждым годом растет спрос на платиновые металлы. Но счет добычи пока ведется на граммы и килограммы.

Редкие «земли»

«…Было море ошибок, и истина в нем тонула». Не поэт, не философ, а представитель точных наук французский химик Жорж Урбен решился на такое высказывание о редких «землях».

Почему назвали их «землями», притом редкими? В самом деле это — металлы. Может быть, по оттенкам они чем-то и напоминают почву, но не более. В целом же, скорее, можно сравнить с железом и серебром. Ну, а редкие?

В земной коре их общее количество превышает известные нам запасы свинца, олова, вольфрама, ртути, золота и серебра. Геологи нашли сотни редкоземельных минералов. Знаменитые апатиты Кольского полуострова почти 3 % своей массы отдали редким «землям». Присутствуют они в почвах, в животных и растениях, в лунном грунте, обнаружены в спектрах далеких звезд Вселенной. Нам известно около 70 металлов, которые спрятаны в горных породах. Добрая четверть из них— редкоземельные.

Впрочем, так можно говорить в наши дни. А в начале века, в 1900 году, вряд ли кто, кроме специалистов, обращал внимание на три маленьких металлических кубика. Их демонстрировали в Париже на всемирной промышленной выставке. Это были первые из семейства редкоземельных: лантан, церий и неодим. Их многочисленных «братьев» такими, какими они есть в действительности, удалось увидеть значительно позже.

Не зря самый главный редкоземельный металл назван лантаном, что в переводе с греческого значит «скрываюсь». Впервые познакомились с ним в 1839 году, затем в течение десятилетий не могли получить в чистом виде. Что делать с металлом и его семейством не знали. Применяли только в зажигалках. Родственники лантана — церий, празеодим — использовались там же.

Для окрашивания или обесцвечивания стекла пригодился неодим. В 1938 году в нем впервые обнаружили следы другого редкоземельного металла — прометия. Он обладает радиоактивными свойствами.

Есть среди редкоземельных металлов и самарий. В середине прошлого столетия на Алтае и Урале работал горным инженером некто В. Е. Самарский-Быховец. Однажды рабочие принесли ему неизвестный черный минерал. В 1879 году из этого минерала выделили новый металл, именуемый самарием.

Мы говорим «редкоземельные элементы». А вот европия в земной коре больше, чем золота. Но мало кому посчастливилось пока увидеть европий. Еще недавно он стоил почти в 300 раз дороже золота.

Или гадолиний. Его почти столько же, сколько и свинца. Только он рассеян повсюду. Подобно свинцу, он может служить противорадиоактивной броней. Притом легкой и очень тонкой.

Среди редкоземельных — три «родственника», обнаруженные в минерале, найденном в 1788 году вблизи шведского селения Иттербю. Чтобы не путать, им дали имена: иттербий, тербий и эрбий.

Очень труднодоступным оказался диспрозий. Его так и назвали, использовав греческое определение «диспрозитос». Получить другой металл — гольмий — еще сложнее. Не зря он знаменит своей дороговизной. Ценится в несколько сотен раз дороже золота. Не менее дорогой и тулий. Или лютеций, о котором вообще пока мало известно.

Вроде бы с металлами люди имеют дело не первое тысячелетие. Давно пора было бы разобраться. Но только не с «редкими землями». Они, как перо жар-птицы, за семью замками, которые может открыть наука, да и то в строго определенное время.

Когда-то Жоржу Урбену, чтобы получить сравнительно чистый тулий, пришлось сделать более 10000 сложных химических опытов. Многие годы тратили опытнейшие исследователи в надежде увидеть не ложный, а реальный редкоземельный металл. И, казалось, видели… Поэтому в начале нашего века сумели «открыть» их около 100, а затем большинство из них закрыли. Просто ошибались. Вылавливали в море химических соединений не ту капельку. Но и это имело смысл. Химическая восприимчивость таких элементов — стремление как бы впитывать в себя другие соединения — позволяет с их помощью извлекать из минеральных веществ нужное или ненужное. Устойчивость при высоких температурах — отличная возможность для создания ранее неизвестных по свойствам сплавов. Нержавеющие стали, содержащие хром и никель, довольно хрупки, небольшое количество редкоземельного металла превращает их в вязкий материал. Соединив церий с железом, получим сплав, который самовоспламенится в воздухе. Хороши легкие и прочные магниевые сплавы. Только плохо выдерживают повышенные температуры. «Редкие земли» помогают им стать более жаропрочными. Ученые считают, что использование в металлургии таких металлов в качестве небольших добавок приведет к промышленной революции.