Чудо металлы

Читайте больше статей, на нашем сайте

В древности в Дамаске, столице Сирии, мастера ковали булатную сталь, гибкую, как трость, и острую, словно бритва. Дамасские клинки ‘вывозили в Индию, Иран, Китай, и всюду они высоко ценились. Закон под страхом смерти запрещал разглашать тайну булата. Но мастера и сами не знали, что исключительную прочность придавал стали вольфрам, который находился в железной руде. Человек не сразу узнал о существовании металлов. Ведь большинство металлов не сохраняет своего вида в недрах земли. Они вступают в различные химические соединения с другими веществами.

Первобытные люди делали свои нехитрые топоры, ножи, мечи из материалов, которые не надо было искать, — камня, дерева. И лишь в конце каменного века, который длился очень долго, человек научился выплавлять сначала мягкие металлы — медь и олово, затем сплавлять их, получая бронзу, и, наконец, открыл железо. Металл нужен во всех отраслях промышленности. Из него изготовляют все: от замков, чайников до локомотивов, плугов, кораблей, компьютеров. Чем больше металла добывается в стране, тем она могущественнее. Металлы не применяют в чистом виде. Их комбинируют в разных сочетаниях. Сплав составляют с таким расчетом, чтобы он был лучше, нежели входящие в него металлы. Часто металлы сплавляют с другими веществами. Например, железо с небольшим количеством углерода образует сталь, а с большим — чугун.

В недрах земли таится много различных металлов. Некоторые из них еще недавно не были известны. Великий русский химик Д. И. Менделеев, создавая свою периодическую систему элементов, указал, какие металлы могут быть найдены в природе, сообщил их основные свойства. Ныне в Менделеевской таблице химических элементов уже нет неизвестных металлов.

Переворот в авиации.

Немногим больше века назад алюминий продавали на зес золота. В 1899 году английские ученые преподнесли Д. И. Менделееву ценный подарок: весы из золота и алюминия. На заре XX века, когда начала развиваться авиация, возникла острая потребность в легком и прочном металле. Первые самолеты, деревянные, оказались крайне несовершенными, их называли «летающими гробами». Сталь прочна, но тяжела для самолета. Алюминий втрое легче стали. Он, правда, мягкий металл, но его сделали крепче, введя в него немного меди и магния и подвергнув тепловой обработке. Назвали этот новый сплав дюралюминием. Ученые разработали дешевый’ способ извлечения алюминия из руд. В настоящее время для реактивной авиации алюминий уже не годится. При очень большой скорости корпус самолета нагревается до 250 градусов, а алюминиевые сплавы уже при 150—200 градусах теряют прочность. Некоторые части корпуса самолета заменили новым металлом — титаном.

Вестник преобразования.

Серебристый титан похож на алюминий. Он лишь чуточку темнее и в полтора раза тяжелее алюминия. В земле титана в тысячу раз больше, чем меди, олова, свинца. Но он ускользал от людей; его не могли добыть из руды. Только через 120 лет после открытия титана в химических соединениях с другими элементами удалось, наконец, отделить, оторвать его от соседей. Но еще долго новый металл никого не интересовал. Титан не случайно назвали металлом будущего. Когда его будут добывать в большом количестве, произойдет революция в разных областях техники. Первые признаки технического переворота появились в авиации. Современный реактивный самолет летит быстрее звука. Важнейшие части его сделаны, из сплавов титана, которым не страшна высокая температура. Внутри самолета, в газовой турбине, где лопасти совершают до сорока тысяч оборотов в минуту, температура горячих газов достигает 900 градусов. Сталь не выдерживает такого напряжения и жары, а титану все нипочем. Соленая вода морей, океанов разъедает толстые стальные листы, из которых сваривают подводные части судов. У титана же стойкость платины. Достаточно нанести тонкий слой его на стальные листы, и они спасены от порчи.

Самый большой ущерб сплавам стали, чугуна, никеля, меди причиняет весьма тяжелая для них атмосфера на химических предприятиях, выпускающих азотные удобрения для сельского хозяйства, пластмассы, искусственный шелк, каучук. Время от времени приходится останавливать агрегаты, чтобы заменить износившуюся деталь. Титан покрыл наиболее важные части машин и приборов, и спас их от кислот, щелочей. Это значительно удешевило продукцию. Велика роль титана в машиностроении, да и вообще на предприятиях, где для обработки металлов употребляют режущие инструменты. Титан с добавкой ряда веществ образует сверхтвердый режущий сплав, немного уступающий алмазу, наиболее твердому веществу на земле. Наука открыла новому металлу широкую дорогу в жизнь.

Редкие металлы.

Редкие металлы содержатся в земной коре в сотых, тысячных, миллионных долях процента. Но многие из них обладают чудесными свойствами. Нет на свете более легкого металла, чем литий. Он в пятнадцать раз легче железа, способен «плавать на воде, будто пробка. Еще особенность: положат крупинку лития на стол, и она исчезнет на глазах. Литий улетучивается с поразительной быстротой, соединяясь с присутствующими в воздухе газами. Поэтому литий хранят в банке с керосином, который изолирует его от воздуха. В меди обычно растворены газы: кислород, водород, азот, есть и другие вещества, снижающие прочность металла. Если небольшой кусок лития добавить к тоннам расплавленной меди, он выловит из нее чужеродные вещества, свяжется с ними. От остывшего слитка отрезают часть с литием и пойманными им соединениями. Остается чистая медь, крепкая, лишенная примесей.

В зеленом изумруде, сверкающем опале и в других драгоценных камнях скрывается редкий металл — бериллий. Маленькая доза его преобразует многие обычные металлы. Испытывали пружины из стали из облагороженной бериллием бронзы, которая сама по себе мягче стали. После десяти миллионов сжатий стальная пружина лопнула. Пружина из бериллиевой бронзы выдержала двадцать миллионов сжатий. Бериллий с каждым годом все более энергично входит в промышленность. Сплавы, содержащие бериллий, идут на изготовление автомобильных частей, медицинских приборов, часов. Долго не находил признаний редкий металл бор. Ныне его сплавляют с железом, никелем, медью, которым он сообщает крепость и твердость. Вольфрам, один из замечательнейших металлов земного шара, случайно оказавшийся в дамасских клинках, наиболее тугоплавкий. Он используется в электрической лампочке, где температура превышает две тысячи градусов. Редкие металлы цезий, рубидий присутствуют в фотоэлементах, в которых под действием света возникает электрический ток. Тантал, один из тугоплавких металлов, заинтересовал не только инженеров, но и хирургов, мечтавших о материале, которым можно при тяжелых поражениях скреплять и даже заменять кости. Тантал не раздражает тканей; организм его как бы не замечает. Молибден, ванадий, гафний, ниобий, цирконий, скандий, рений, европий, индий, германий, самарий, лантан, неодим, тербий… Колоссальное количество редких металлов находится в руках человека.

Выдающееся место среди них занимают радиоактивные элементы радий, уран, торий, в которых сосредоточены гигантские запасы энергии. Такие металлы — топливо для крупных атомных электростанций. Наша страна показала пример использования атомной энергии в мирных целях. В залегающих в земной коре уране и тории в пятнадцать—двадцать раз больше энергии, чем в угле и нефти, взятых вместе. Есть редкий металл, называемый туллием. Облученный в атомном реакторе, он год—два излучает рентгеновские лучи. Рентген, как все знают, просвечивает человеческий организм. Для аппарата, воспроизводящего эти лучи, нужна электрическая энергия, а туллий ее не требует. Он покоится в свинцовом непроницаемом футляре с окошком, которое открывают, когда необходимы рентгеновские лучи. Список редких металлов далеко еще не закончен. Около двух десятков металлов, которых ранее не удавалось химически выделить, ныне получают в отдельности и изучают их. Ученые идут к новым, еще более значительным открытиям.