Юрий Фиалков - Девятый знак
Боюсь, что после всего рассказанного изложение «прозаического» применения других редкоземельных элементов покажется скучным. Однако прошу поверить, что от этого колоссальное значение, которое с каждым годом приобретают редкоземельные элементы в народном хозяйстве, не станет меньше.
Прибавление лантаноидов к чугуну буквально волшебным образом действует на этот обычно хрупкий сплав. Редкоземельные элементы сильно понижают хрупкость чугуна и в такой же степени увеличивают его прочность. Чугун, который, как известно, с трудом поддается обработке, будучи сплавлен с редкоземельными, может даже обтачиваться на токарных станках. Причем примешивать эти металлы надо в самых мизерных количествах: от трехсот граммов до двух килограммов на тонну чугуна. А самое важное то, что для этого редкоземельные металлы не надо разделять: их действие отлично проявляется, когда их прибавляют «скопом».
Последние годы показали, что редкоземельные элементы могут быть использованы для варки высококачественного стекла, которое находит применение и для линз телескопов, и для иллюминаторов глубоководных батисфер, и для хранения исключительно чистых веществ.
Интерес исследователей к элементам-близнецам настолько велик, что буквально каждый месяц приносит новые фундаментальные открытия в этой области. Не так давно были описаны необычные свойства гадолиния. Оказалось, что он с успехом может быть использован для получения сверхнизких температур. Для этого сернокислую или хлористую соль гадолиния помещают в атмосферу инертного газа и подвергают действию магнитного поля. При этом соль гадолиния нагревается, и тепло передается газу. После этого газ откачивают и прекращают воздействие магнитного поля. При этом гадолиний заметно охлаждается в сравнении с первоначальной температурой.
Многократно повторяя такую операцию, исследователи достигли температуры, которая всего на две десятитысячных доли градуса отличается от абсолютного нуля.
Сто лет назад о существовании многих из лантаноидов знали, вернее, догадывались, но выделить в чистом виде соединения их не могли. Шестьдесят лет назад — на рубеже столетий — на Всемирной выставке в Париже в качестве экспоната, иллюстрирующего громадные достижения химии, демонстрировались чистые препараты нескольких редкоземельных. Десять лет назад разделение редкоземельных элементов почиталось делом великой трудности. Сейчас, в наши дни, в самой обычной лаборатории можно получать чистые препараты лантаноидов. Это сделает вам любой лаборант, пользуясь в качестве инструкции широко известными работами в этой области, вошедшими в вузовские учебники.
Так впервые за геологическую историю нашей планеты человек нарушил трогательное единство редкоземельных элементов и разбил дружную семью элементов-близнецов. Это, пожалуй, единственный случай, когда можно приветствовать людей, посягающих на единство «семьи».
В одном из номеров старинного юмористического журнала приблизительно тех лет, когда в таких журналах печатался Антон Павлович Чехов, был помещен рисунок. Десяток бородатых людей, в которых без труда можно было уловить портретное сходство с выдающимися русскими учеными того времени, заарканив веревкой улитку, на которой было написано слово «наука», тянули ее на железнодорожную платформу. Это, очевидно, должно было обозначать, что темпы развития науки ускорились. Не знаю, показался бы остроумным аналогичный рисунок теперь, но то, что паровоз следовало бы заменить космической ракетой, — в этом можно не сомневаться. Рассказанная только что история элементов-близнецов — лучшее тому подтверждение.
Миллиардная доля земной коры
Здесь, конечно, не удастся рассказать о всех областях «химической Антарктиды». Слишком много элементов до самого последнего времени были недоступны и исследователям, и промышленности. Но о некоторых «белых пятнах» нельзя не упомянуть. Более того, о них нельзя даже сказать кратко.
К таким областям химической карты относится 75-я клетка Периодической системы — элемент рений, самый «младший» по времени открытия. Из всех элементов, которые находятся в земной коре, этот элемент позже всех раскрыл свое инкогнито. Символ Re — рений — только в 1925 году встал в клетке № 75 на место вопросительного знака. Все остальные дополнения в Периодической системе произошли уже за счет искусственно полученных элементов.
Причина столь позднего вступления рения в число «прописанных» обитателей Периодической системы объясняется его исключительной редкостностью. На долю рения приходится миллиардная доля веса земной коры. Такие металлы, как золото или платина, содержатся в земной коре в количествах, впятеро превосходящих долю рения.
Вот почему ни один, пожалуй, другой химический элемент не водил так долго «за нос» химиков, охотившихся за новыми элементами, как этот тускло-серебристый металл, не отличающийся, на первый взгляд, ничем особенным, кроме разве большого удельного веса.
Количество экспедиций, занимавшихся и занимающихся сейчас поисками «снежного человека», — ничто в сравнении с числом исследователей, которые посвятили себя поискам этого элемента.
К. Г. Паустовский в одном из своих очерков («Погоня за растениями») писал: «Известно, что настойчивость ученых чудовищна и может вывести из себя даже самого спокойного человека». Так вот, здесь все было наоборот. Загадка 75-го элемента заставила отступить не одного исследователя, и не один из тех, кто все же продолжал поиски, рано или поздно начинал роптать на несговорчивого и пока еще неизвестного обитателя квартиры № 75.
В 1869 году 75-й, по-видимому, выделил Гияр, дав этому элементу название «уралий». Но потом он отказался от своих выводов. Этим самым он избежал печальной судьбы химика Розе, радостное сообщение которого об открытии им в 1846 году элемента пелопия было опровергнуто несколькими исследователями сразу. Такая же судьба постигла и элемент ниппоний, описанный в 1906 году Огавой, и люций Баррьера, сообщение о котором появилось в 1896 году, и многие другие.
Но все-таки в одном случае ошибки, по-видимому, не было. 27 июня 1877 года появилось сообщение русского химика С. Керна о том, что в веществах, оставшихся после переработки платиновых руд, им открыт новый элемент, который он предложил назвать дэвием в честь знаменитого английского химика Г. Дэви. Определение атомного веса дэвия и его свойств показали, что он должен занять в Периодической системе место, уготованное Д. И. Менделеевым для элемента, названного им дви-марганцем. Лет двадцать спустя американский химик Мале повторил работу Керна, но из платиновых остатков не смог получить выделенный русским исследователем элемент. Сыграло ли тут роль то, что платиновая руда была иного происхождения, чем в опытах Керна, или то, что Мале был неопытным химиком, но факт остается фактом: открытие дэвия не подтвердилось. Ответа Керна не последовало; по-видимому, он к тому времени уже скончался, а так как критикам всегда верят немножко больше, то в клетке № 75 снова воцарился тот же вопросительный знак.
Только когда существование элемента 75-го — рения — было бесспорно установлено Ноддаком, Таке и Бергом, химики обратили внимание на то, что все реакции, которые Керн описал для дэвия, тождественны реакциям рения.
Так почти на пятьдесят лет несправедливая критика отодвинула срок замечательного открытия, каким всегда является обнаружение нового элемента.
Только пять из естественных химических элементов могут похвалиться, что в цифре, выражающей их содержание в земной коре, после запятой стоит большее число нулей, чем у рения: это элементы полоний, радон, радий, актиний и протактиний. Однако рений имеет над ними то несомненное преимущество, что в настоящее время он добывается в промышленном масштабе. Да, тот элемент, который два десятка лет нельзя было сыскать даже в самой богатой демонстрационной коллекции, сейчас производится на специальных заводах.
Дело в том, что свойства рения оказались настолько интересными и многообещающими для современной техники, что химики сочли своим долгом разработать методику получения больших количеств этого элемента.
Рений — один из самых тугоплавких металлов. Сейчас, когда с высокими температурами приходится сталкиваться во многих областях науки и техники и, прежде всего, в ракетной авиации, это свойство рения является исключительно ценным. Только один металл плавится при более высокой температуре, чем рений. Это вольфрам. Но и 3200° — температура плавления рения — величина достаточно внушительная.
Вторым ценным свойством рения является его химическая инертность. Даже при полутора тысячах градусов он не соединяется с кислородом воздуха. При обычных же температурах он не изменяется совершенно. Блестящая пластинка из рения не тускнеет практически вечно. Легко представить, какое применение найдет этот металл для отделки автомобилей и самолетов.
