Юрий Фиалков - Девятый знак
В этой главе мы расскажем о том, что дало науке и технике подробное исследование свойств некоторых из малоизученных прежде химических элементов. На примере этих элементов можно будет достаточно четко представить себе, что сулят науке и технике экспедиции в малоисследованные просторы «химической Антарктиды».
Вряд ли стоит в каждом отдельном случае рассказывать, каким образом удается выделять соединения того или иного редкого элемента. Все методы, к которым приходится прибегать, сильно смахивают на те, которые мы описывали в предыдущих главах. Гораздо важнее другое: свойства этих элементов и применение, которое они находят сейчас или получат в ближайшем будущем.
Легчайший
Если бы мне пришлось делать мультипликационный научно-популярный фильм о химических элементах, я бы обязательно сочинил смешную, но поучительную историю о том, как элементы устроили спортивные состязания. Мы бы увидели, как «сражается» с элементами чрезвычайно активный фтор. Немало веселых кадров доставили бы нам неповоротливые лентяи — инертные газы. Вихрем носился бы по полю маленький и юркий водород. Истекала бы тяжелыми слезами плакса ртуть. Увесисто ступая, ходил бы тяжеловес уран.
Почти наверняка по числу рекордов первое место в этом соревновании занял бы элемент литий. Литий обладает самым меньшим атомным весом среди всех известных нам металлов. Да и то сказать: ведь только два элемента Периодической системы — газы водород и гелий — имеют атомные веса меньше, чем у лития. Вторым рекордом лития является его плотность. Она в 15 раз меньше, чем у железа, и вдвое меньше, чем у дерева. Суда, сделанные из лития, обладали бы исключительной грузоподъемностью… если бы только этот металл не соединялся энергично с водой. Автомобиль, сделанный из лития, смогли бы свободно поднять два подростка, если бы только металлический литий не соединялся энергично с кислородом и азотом воздуха.
Третье «достижение» лития — громадное различие между температурами плавления и кипения — почти 1200°. Сравните эту цифру с аналогичной величиной для воды, где она равна всего 100°. В-четвертых, литий обладает феноменальной особенностью соединяться со многими элементами, в том числе даже с таким «гордецом», как азот. В-пятых… Впрочем, перечисленного будет достаточно, чтобы можно было признать за литием право занимать во всех отношениях выдающееся место среди других элементов Периодической системы.
Но тем более скромной представляется та роль, которую до самого недавнего времени играл литий и его соединения в промышленности. Причина этого лежит в том, что свойства редкого металла лития не были изучены в достаточной степени. Впрочем, сейчас литий может считать себя вознагражденным с избытком.
Никто, разумеется, не пытался подсчитать, о каком химическом соединении сейчас больше всего пишут в научных журналах. Да и что полезного может дать этот утомительный и кропотливый подсчет? Но если бы все же такая работа была проделана, то я не сомневаюсь, что первое место занял бы гидрид[7] лития.
Давно было известно, что литий может соединяться с водородом, образуя соединение, называемое гидридом лития. Это соединение интересно тем, что один килограмм его содержит без малого полторы тысячи литров водорода. Водород легко выделяется, если гидрид бросить в воду. Но кто мог еще несколько лет назад предполагать, что гидрид лития станет самым мощным из всех когда-либо известных людям взрывчатых веществ? И, уж наверное, никто не смог бы предсказать, что с помощью этого простого химического соединения ученые смогут воссоздать на Земле процессы, которые до этого времени протекали лишь на Солнце.
Собственно говоря, речь идет не о гидриде, а о дейтериде лития: соединения лития с тяжелым изотопом водорода — дейтерием. Однако с химической точки зрения разницы между этими веществами нет никакой. Дейтерид лития является основой заряда так называемых водородных бомб. При срабатывании уранового или плутониевого запала возникает высокая температура, под действием которой начинается ядерная реакция. Литий и дейтерий, соединяясь друг с другом, превращаются в элемент гелий. При этом высвобождается колоссальное количество энергии.
Подобная реакция — превращение водорода в гелий — является источником энергии Солнца. Ежесекундно на Солнце 570 миллионов тонн водорода превращаются в 566 миллионов тонн гелия. Запасы водорода на Солнце столь громадны, что наше светило, которое является водородной печкой, будет работать на нынешнем «режиме» еще много миллиардов лет.
Однако литий в настоящее время находит и немалое «земное» применение. Здесь надо назвать новую отрасль металлургии — металлургию лития.
Если добавить к магнию десять процентов лития, то получившийся сплав будет прочнее и, главное, легче, чем магний. А ведь магний имеет удельный вес гораздо меньший, чем у большинства металлов. Добавка незначительных количеств лития к различным сплавам зачастую неузнаваемо изменяет их свойства.
Так, известный сплав «склерон», основу которого составляет алюминий, содержит всего 0,1 % лития. Но без этой одной десятой процента он сразу потеряет и свою прочность и свою твердость — те свойства, которыми он заслуженно славится.
Благодаря малому удельному весу и сопротивляемости высоким температурам сплавы лития с алюминием станут основой конструкции самолетов, летающих со скоростями, значительно превышающими скорость звука.
В последнее время появились интересные исследования по использованию лития в качестве горючего. Если литий в распыленном состоянии ввести в струю воздуха или кислорода, то при сгорании его выделяется громадное количество тепла.
Подсчеты показывают, что при использовании лития в качестве топлива можно при сжигании всего лишь одного килограмма этого металла получить такое количество тепла, которое выделяется при сгорании четырех тысяч тонн каменного угля.
Литиевые соли стеариновой и пальмитиновой кислот, как выяснилось, являются отличными смазочными материалами. Эти смазки сохраняют свойства при пятидесятиградусном морозе, при нагревании до 150°.
Можно было бы перечислить еще много отраслей техники и промышленности, где литий нашел свое применение.
Однако еще больше имеется среди них тех, которые ждут внедрения этого замечательного металла. Вот почему литий с полным правом называют металлом будущего.
Впрочем, все те металлы, о которых мы поведем разговор, в большей или меньшей степени являются металлами будущего, как это мы увидим на примере «героя» следующего раздела.
Металл драгоценностей
Сейчас уже никто не может сказать, что побудило французского ученого Вокелена в бурное для Франции время конца XVIII столетия заняться химическими экспериментами. Вероятно, причиной всего были деньги. Почтенный месье Вокелен не думал добывать деньги нечестным путем. Он отнюдь не жаждал лавров известного подделывателя бриллиантов графа Сен-Жермена, о похождениях которого столько говорили при дворе последнего Людовика. Однако если уж заниматься химией, то почему бы не исследовать свойства и состав замечательного драгоценного камня изумруда — этого если не короля, то, по меньшей мере, герцога всех драгоценностей?
К сожалению, эксперименты над изумрудами скоро пришлось оставить: то ли опыты не удавались, то ли госпожа Вокелен отнеслась с большим осуждением к разорительным для семьи экспериментам своего мужа с изумрудами. Однако все же некоторые результаты были получены. Из изумруда Вокелен выделил сероватую массу, которую из-за ее сладковатого вкуса он назвал «сладкой землей», или глициной, от слова «гликос» — сладкий. «Землями» же тогда химики называли большинство окислов. Произошло это в 1798 году.
Ровно через двадцать лет из глицины был выделен серый блестящий металл, получивший название глициния. Несколько позже харьковский профессор Ф. И. Гизе предложил назвать этот элемент бериллием. Название привилось. Так в списке химических элементов появилось еще одно новое наименование.
Но даже сорок лет спустя свойства бериллия были изучены еще настолько плохо, что Менделеев долго колебался, не зная, в какую клетку поместить этот элемент. И если бы не гениальная интуиция великого химика, бериллий долго бы слонялся по Периодической системе, пока не обрел квартиру № 4.
«Биография» бериллия в высшей степени необычайная. Не менее оригинальна и его «анкета». Год рождения на ней обозначен 1798. Год поступления на работу — 1932. Именно в этом году в промышленности были применены некоторые сплавы бериллия. Но, подобно Илье Муромцу, который «тридцать три года сиднем сидел» и только потом развернулся во всю свою богатырскую силу, бериллий сразу же после поступления на службу человеку начал показывать чудеса.
