Металлы и человек - Михаил Васильев

В послереволюционное время платиновая промышленность в нашей стране развивалась стремительно и энергично. Вместе с тем крупнейшими поставщиками платины стали Канада и Южно-Африканский Союз.

В 1960 году в капиталистических странах было добыто около 16,6 тонны платины.

По цвету платина напоминает олово, по удельному весу— 21,4 — она несколько тяжелее золота. Она принадлежит к числу тугоплавких металлов — немало пришлось повозиться русским металлургам, прежде чем они научились делать из нее монеты: ведь плавится она лишь при 1773 градусах, а кипит при 4400 градусах. Нелегко вскипятить платиновый напиток!

Чистая платина — мягкий пластический металл. Из нее можно вытянуть проволоку толщиной в 0,001 мм! Но самым главным ее достоинством является удивительная химическая стойкость. Она не окисляется на воздухе даже при самом сильном накаливании; кислоты, кроме царской водки, на нее не действуют. Именно поэтому платину так охотно используют для изготовления химической посуды — тиглей, трубок, чашек, сеток и т. д. Делают из нее и специальную заводскую аппаратуру, котлы, реторты: ведь ее высокая химическая стойкость сочетается и с высокой жароупорностью.

Еще одним удивительным свойством обладает платина. Она — отличный катализатор. Бывает нередко: смешают химики требующиеся вещества, чтобы получить новые вещества, а реакция идет так медленно, что хоть плачь, а то и совсем не идет. И ничего не помогает: ни подогревание, ни повышение давления. Да и не всегда можно повышать давление и температуру.

Но в целом ряде таких случаев помогает платина. В ее присутствии многие химические реакции ускоряются в десятки раз. А сама она остается без изменения, в реакции не участвует. В частности, платина помогает вырабатывать в заводских условиях серную кислоту.

Однако основными потребителями платины сегодня являются не химическая промышленность, а ювелирное и зубоврачебное дело. Именно сюда уходит большая часть добываемой на нашей планете платины.

Спутники платины

Как у астронома небесные тела Фобос и Деймос всегда ассоциируются с Марсом, спутниками которого они являются, так для химика и геолога палладий, иридий, осмий, родий и рутений ассоциируются с платиной, ибо они являются ее постоянными спутниками. Без нее они обычно не встречаются.

Разделение металлов платиновой группы и их очистка — большой и сложный технологический процесс, называемый аффинажем. Сущность его заключается в том, что самородную платину, содержащую в себе другие металлы, растворяют в царской водке. Затем действием различных реагентов — хлористым аммонием, сахаром и т. д. — вызывают выпадение различных металлов в осадок.

Наиболее известен из группы платиновых металлов иридий.

В 1802 году английский химик С. Теннант растворил в царской водке несколько зерен самородной платины, однако на дне пробирки остался нерастворимый осадок. Исследуя его химический состав, ученый выделил два новых металла. Один из них за яркую, радужную окраску он назвал иридием — от греческого слова «радуга».

Чистый иридий впервые получил русский химик М. Козицкий. Новый металл оказался чрезвычайно тяжелым — его удельный вес 22,4 г на куб. см и очень тугоплавким — 2454 градуса; температура кипения иридия лежит выше 4800 градусов.

Иридий отличается еще большей химической стойкостью против коррозии, чем платина. Даже царская водка на него не действует. Только в очень измельченном виде он медленно с ней реагирует.

Иридий отличается исключительной твердостью, неистираемостью, поэтому из него изготовляют острия хирургических инструментов, кончики вечных перьев, поверхности электрических контактов магнето. Из природного сплава иридия с осмием, также очень твердого, делают опоры шестерен часовых механизмов и точных приборов.

Метр… Это международная мера, основа метрической системы мер. «Самый главный» метр хранится в Международном бюро мер и весов во Франции. С него снимают копии и рассылают всем другим странам. Есть такая копия и в нашей стране, во Всесоюзной палате мер и весов.

Для изготовления этих первоначальных эталонов выбрали самый прочный, твердый, тугоплавкий материал, самый износоустойчивый, не стареющий и не корродирующий, обладающий малым коэффициентом линейного расширения.

Таким самым вечным из известных людям материалов оказался сплав 10 процентов иридия с 90 процентами платины. Из этого сплава и изготовлен как французский «главный метр», так и его иностранные собратья.

Осмий — сосед иридия в периодической системе элементов. Он близок к иридию и по своим свойствам — твердости, хрупкости, устойчивости против разъедающего действия кислот. Однако он постепенно окисляется на воздухе даже при обычных условиях. Плавится осмий около 2700 градусов.

Осмий — самый тяжелый из всех элементов, известных на земле. Его удельный вес — 22,5 г на куб. см. Всего чуть больше 4 куб. см осмия надо для того, чтобы сделать гирьку весом в 100 г.

Осмий — еще очень мало изученный металл. Известно только, что, кроме иридия, он очень мало с какими металлами образует сплавы. Некоторые его соединения применяются в медицине и биологии, в частности для окраски нервных тканей при их исследовании под микроскопом.

Палладий — третий из группы платиновых металлов. Как и два предыдущих, он относится к числу редких и рассеянных элементов. Впервые был отделен от платины английским ученым У. Волластоном. В 1804 году, незадолго перед этим, был открыт крупный астероид Паллада. В честь этой планеты и назвал английский химик новый металл.

Палладий плавится всего при 1554 градусах. Удельный вес его почти вдвое ниже, чем у осмия и иридия, — 12,1 г на куб. см. Механические его свойства таковы, что он легко обрабатывается.

Среди металлов платиновой группы он обладает самой высокой химической активностью. Окисляется при нагревании на воздухе, растворяется не только в царской водке, но и в азотной кислоте.

Интересна способность палладия растворять газы. Особенно хорошо в нем растворяется водород. Один объем палладия способен растворить 300 объемов водорода.

Из палладия изготовляют колпачки с массой тончайших отверстий— так называемые фильеры для промышленности искусственных волокон. Сквозь отверстия фильер продавливают массу, из которой и образуются нити.

Из сплавов палладия с медью, серебром и золотом делают части часовых механизмов и иногда те детали лабораторного оборудования, которые обычно изготовляются из платины. Нашел он себе применение и в электротехнике. Из него делают контакты телефонных аппаратов, термопары, некоторые виды медицинского инструмента.

Тот же английский ученый У. Волластон открыл и еще один металл платиновой группы. Соединения этого металла были окрашены, как правило, в красивые розовые и красные цвета. За это ученый дал новому металлу имя «родий» — от греческого слова «розовый».

Свойства родия были изучены позже. Новый металл оказался весьма средним среди металлов платиновой группы. Он плавится при температуре в 1966 градусов. Удельный вес родия— 12,4. Окисляется он только при нагревании до 600—1000 градусов, не растворяется в кислотах и очень слабо — в царской водке.

Родий применяется в виде сплава с платиной в термопарах и для изготовления химической посуды. Кроме того, им иногда покрывают отражающие поверхности зеркал крупных прожекторов.

Последним из группы платиновых металлов был открыт рутений. Выпала честь совершить это открытие в 1844 году русскому химику К. Клаусу. Ученый назвал новый металл в честь своей родины России.

Рутений плавится при температуре в 2450 градусов, кипит при 4150 градусах. Удельный вес его близок к весу родия и палладия — 12,2. Подобно другим металлам платиновой группы, он в раздробленном состоянии хорошо поглощает газы. Окисляется при нагревании кислородом воздуха, но не растворим ни кислотами, ни царской водкой. Чрезвычайно тверд и хрупок.

Применение рутения очень ограниченно. Добавка его в некоторые сплавы платиновых металлов упрочняет их. Кроме того, рутений входит в состав некоторых катализаторов для химической промышленности и в краску для фарфора. Вот, пожалуй, и все применения этого чрезвычайно редкого элемента.

Жидкий металл

Если бы не удивительная способность оставаться жидкой до минус 38 градусов, ртуть, безусловно, еще в глубокой древности вошла в число благородных металлов. Из нее чеканили бы деньги, делали затейливую оправу для драгоценных камней, вырезали фигурные кубки и чаши: ведь ртуть по своей химической стойкости близка к золоту и серебру. Она сосед золота и в периодической системе элементов. Как золото и серебро, правда значительно реже, она встречается в природе в самородном виде. Но так как есть из ртутной посуды и носить броши из ртути могла бы, пожалуй, лишь снежная королева из андерсеновской сказки, этому любопытнейшему металлу нашли в современной технике другие применения. И хотя с ним имеют дело не ювелиры, а ученые и инженеры, для человечества ртуть — самая тяжелая среди всех известных жидкостей (ее удельный вес 13,6 г на куб. см), обладательница уникальных свойств — пожалуй, драгоценнее и золота и серебра.