Таблица Менделеева. Элементы уже близко - Аркадий Искандерович Курамшин

назван в честь Ниобы, дочери Тантала, имя которого послужило для названия элемента, расположенного в той же группе, что и ниобий. Если кто помнит греческую мифологию, Тантал попробовал вести себя с богами-олимпийцами на равных, за что обречён в посмертии терпеть муки, которые мы называем танталовыми.

Похоже, что представители этой семьи отличались повышенным уровнем гордыни и весьма скромной способностью к обучаемости. Ниоба стала уверять, что её дети – ниобиды прекраснее и мудрее детей, рожденных от связи титанессы Лето и Зевса (Артемиды и Аполлона), после чего обитатели Олимпа, вероятно, не желая проверять, какие патологические формы гордыня примет у внуков Тантала и детей Ниобы, просто решили пресечь дерзкий род. Стрелы Аполлона перебили всех ниобидов, а Ниоба волею богов превратилась в каменный памятник самой себе (до сих пор турецкую гору Маниса, из-под которой текут ключи, известную ранее как Сигил, показывают туристам как окаменевшую дочь Тантала).

То, что в Периодической системе Ниоба и Тантал находятся в соседних клетках, неудивительно. И ниобий, и тантал совместно содержатся в минерале колумбите, смешанном оксиде, в состав которого входят также железо и марганец. Химические и физические свойства тантала и ниобия настолько близки, что до появления экстракционных методов разделения тантала и ниобия у химиков-неоргаников была шутка о том, что разгружать вагон с углём в дождь легче и продуктивнее, чем отделять тантал от ниобия.

Сначала выделенный из минерала-колумбита в 1801 году английским химиком Чарльзом Хэтчетом элемент назвали по минералу колумбием. В 1802 году швед Андерс Густав Экеберг открыл элемент, который назвал танталом. Свойства «колумбия» и тантала были идентичными, в результате чего долгое время считалось, что в обоих случаях речь идёт об одном и том же элементе. Только в 1844 году немецкий химик Генрих Розе установил, что колумбий и тантал – разные элементы, попутно и переименовав их в ниобий, лишний раз подчёркивая их сходство. В США и Великобритании ниобий назывался колумбием (символ Cb) до официального одобрения названия «ниобий» ИЮПАК, однако и далее по инерции старое название элемента некоторое время продолжало применяться. Последняя статья, в которой я обнаружил старое название ниобия, датирована 1954 годом (A.U. Seybolt Solid Solubility of Oxygen In Columbium // The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society – 1954, Volume 6, Issue 6, Р. 774–776), так что, если кому-то придется обращаться к публикациям, изданным до этого времени, не пугайтесь символа Cb – речь идёт не о «закрытом» элементе, а всего лишь переименованном.

В отличие от Ниобы, дочери Тантала, ниобий не ищет сомнительных приключений. В металлическом состоянии он крайне нереакционноспособен. Как и тантал, не окисляется даже действием безжалостной к золоту царской водки и сохраняет инертность по отношению к поту. Это обстоятельство наряду с тем, что помощью анодного окисления на поверхности ниобия можно создать тонкий слой оксида, который, действуя как дифракционная решётка, будет окрашивать металл в плавно переходящие друг в друга цвета, позволяет использовать ниобий для изготовления ювелирных изделий и чеканки металлических монет. C 2003 года Австрия отчеканила шестнадцать типов сувенирных монет номиналом в 25 Евро, в которых внутри серебряного диска находится окрашенный с помощью электрохимических методов ниобиевый диск.

Одно из самых известных областей применения металлического ниобия в наше время, наверное, сверхпроводящий ниобий-титановый сплав. Это сплав, точнее интерметаллид, становится сверхпроводимым при температурах ниже 10 К (–263 °С). Это свойство сплава применяется для изготовления сверхпроводящих катушек магнитов. На создание Большого адронного коллайдера было потрачено 1200 тонн кабеля из сплава ниобий-титан. Во время работы ниобийсодержащие магниты БАК охлаждаются до 1,9 K. Ниобий-титановые сверхпроводящие магниты используются и в некоторых моделях установок для МРТ.

Ниобий – полезный металл для изготовления сплавов специального назначения. Всего 0,1% ниобия, добавленного в сталь, достаточно для значительного повышения её прочности. Этот металл также часто входит в состав некоторых термостойких сплавов, применяющихся для изготовления аэрокосмической техники. Какое-то время из-за высокой температуры плавления (2468 °С) ниобий применялся в качестве материала для нитей лампочек накаливания, однако позже был заменён еще более тугоплавким вольфрамом.

Исследований, посвященных неорганической химии ниобия, не так уж много, но этот элемент крайне важен для химии органической и металлоорганической. В 1979 году Ричард Шрок издает первый обзор, посвящённый химии алкилиденовых комплексов ниобия и тантала – комплексов, в которых металлы связаны с атомом углерода двойной связью (общую структуру можно отобразить следующим образом LxM=C<; Acc. Chem. Res., 1979, 12 (3), pp 98–104). Ниобийорганические и другие металлоорганические соединения с подобным типом строения стали эффективными катализаторами нового способа синтеза органических соединений и полимеров – реакций метатезиса. За исследование метатезиса в 2005 году Шроку была присуждена Нобелевская премия по химии (совместно с Робертом Граббсом и Ивом Шовеном).

42. Молибден

Один из моих любимых металлов – молибден. Это не только и не столько потому, что его номер в Периодической системе в соответствии с книгами Д. Адамса совпадает с ответом на главный вопрос Жизни, Вселенной и всего такого прочего. В моей исследовательской группе изучают органические и фосфорорганические производные металлов группы хрома, и с молибденом временами получаются наиболее интересные результаты. Хотя, если учесть, что молибден позволил уже трём моим ученикам защитить кандидатские диссертации, возможно, что для нас он и действительно был тем самым ответом хотя бы на вопрос о смысле научного поиска.

Молибден стоит в шестой группе между хромом и вольфрамом. В виде простого вещества молибден представляет собой серебристо-белый металл. Неожиданно, но название молибдена на греческом языке означает «свинец». Так получилось из-за того, что минерал молибденит (MoS2), из которого впервые удалось выделить оксид молибдена, путали со свинецсодержащим минералом – свинцовым блеском (PbS), а оба этих минерала, в свою очередь, не могли отличить от графита (свинцовые карандаши, которыми пользовались до карандашей с графитовым грифелем, изготавливали из свинцового блеска). В итоге какое-то время молибденитом называли и сульфид молибдена, и сульфид свинца, и графит. Как отдельный элемент молибден был открыт в 1778 году, когда Карл Шееле смог получить и молибденовую кислоту, и оксид шестивалентного молибдена. В чистом виде – в виде металла, не содержащего посторонних примесей, молибден удалось выделить Берцелиусу.

Чистый молибден представляет собой светло-серый металл, достаточно твердый для металла (4,5 единицы твёрдости по шкале Мооса), но, по мере очистки от примесей