Таблица Менделеева. Элементы уже близко - Аркадий Искандерович Курамшин

химиков не хотел брать на себя приоритет в открытии нового металла. В 1781 году шведский химик Шееле, обрабатывая азотной кислотой минерал, названный в 1824 году шеелитом (это вольфрамат кальция, CaWO4), получил триоксид вольфрама (WO3), но металлический вольфрам не получил. В 1783 году испанские химики братья Хосе и Фаусто Элюары сообщили о получении из вольфрамита как оксида нового металла, так и самого металла. За два года до этого, в 1781 году, Фаусто был в Швеции и общался с Шееле. Шееле не претендовал на открытие вольфрама, а братья Элюары не настаивали на своём приоритете, хотя благодаря выделению металла именно они считаются первооткрывателями.

Несмотря на то что название нового элемента появилось благодаря не самым приятным для ранних металлургических процессов эпизодам, да и сам металл долгое время считался эдаким (если припоминать немецкие корни) кунштюком, вольфраму все же удалось стать стратегическим материалом – в первую очередь после того, как Александр Николаевич Лодыгин предложил использовать в качестве долговечных нитей накаливания ламп вольфрамовые спирали. Вольфрам наряду с ниобием, молибденом, танталом и рением образует пятёрку тугоплавких металлов. Температура плавления у этих металлов выше 2000°C, они относительно инертны химически. Высокая температура плавления этих металлов стала причиной того, что детали из них изготавливают с помощью порошковой металлургии, а не литьём расплавленного металла в формы.

Сейчас, когда лампы накаливания медленно, но неуклонно замещаются энергосберегающими газоразрядными и светодиодными осветительными элементами, вольфрам не теряет своего значения – его твёрдость, тугоплавкость и химическая стойкость делают его незаменимым для нагревательных элементов и электродов. Вольфрам входит в состав быстрорежущей стали и «суперсплавов», применяемых для изготовления защитных покрытий. Из-за высокой плотности вольфрама он входит в состав балластов для летательных аппаратов и гоночных болидов «Формулы 1», а также бронебойных поражающих элементов в артиллерийских и реактивных снарядах.

До сих пор роль основного источника вольфрама в промышленности принадлежит вольфрамату кальция, минералы с которым до сих пор называются шеелитом и вольфрамитом. Считается, что 75% залежей вольфрамовых руд находится на территории Китайской Народной Республики, хотя залежи этого элемента есть ещё в России, Боливии, Португалии и США.

75. Рений

Если бы химические элементы участвовали в многоборье, то по совокупности качеств и свойств рений, элемент №75, мог бы уверенно претендовать на победу. Во-первых, рений оказался последним открытым элементом, для которого известен стабильный изотоп. Все элементы, которые были открыты позднее рения (в том числе и полученные искусственно), не имели стабильных изотопов. Во-вторых, это один из самых редких элементов в земной коре. В-третьих – он один из самых плотных элементов, тяжелее него только платина, иридий и осмий. В-четвёртых – один из самых тугоплавких, более высокой температурой плавления обладают только вольфрам и углерод. Рений не ставит рекорды ни в одном из состязаний, но по сумме очков рений вырывается вперёд.

Существование рения и часть его свойств были предсказаны Д.И. Менделеевым вскоре после формулировки первой версии Периодического закона. Опубликованная в 1869 году таблица была достаточно забавна – в её седьмой группе находился только один известный к тому времени элемент – марганец, под которым Менделеев расположил «экамарганец», ставший затем технецием, и «тримарганец», впоследствии – рений (в англоязычной литературе чаще используется не предложенный Менделеевым термин, а обозначение «двимарганец» (Science Progress in the Twentieth Century (1919–1933), Vol. 20, No. 80, P. 690–692). Получилось так, что более тяжёлый рений был обнаружен первым из двух «как бы марганцев».

Рений был впервые спектрально обнаружен в 1925 году в Германии супругами Вальтером и Идой Новак и Отто Бергом в ходе спектрального анализа минерала колумбита. К 1928 году исследователи переработали 660 килограммов руды молибденита, выделив из неё один грамм чистого рения. В наши дни извлечение рения из руд проходит более эффективно – его получают из молибденили медьсодержащих руд, в которых он присутствует в следовых количествах. Ежегодная добыча рения в общемировом масштабе составляет 60–70 тонн.

Новаки и Берг назвали рений в честь главной немецкой реки – Рейна (на латинском Rhenus), они также добросовестно полагали, что открыли и элемент №43 – экамарганец, и даже назвали его «мазурием», но это, как и многие другие заявки на обнаружение «верхнего соседа» рения, не подтвердилось. Долгое время считалось, что рений не образует своих собственных руд, замещая молибден или медь в их минералообразующих элементах, однако существует редкий рениевый минерал джезказганит (CuReS4), найденный вблизи казахстанского города Джезказгана. В 1992 году было открыто единственное в мире экономически выгодное месторождение рения. Оно находится в России: запасы в нём составляют около 10–15 тонн, и расположено оно в кальдере вулкана Кудрявый на острове Итуруп Курильской гряды. Рений находится здесь в форме минерала рениит (основной компонент которого дисульфид рения – ReS2).

Рений отличается довольно интересными химическими свойствами. Так, он проявляет наибольшее число степеней окисления для металла (а может, и для любого другого химического элемента), пробегая от –1 до наиболее обычной для него +7. Ещё одна интересная особенность рения: до начала 1960-х годов предполагалось, что связь максимальной кратности, которая может возникнуть между двумя атомами, – связь тройная, однако в 1964 году Альберт Коттон обнаружил, что в анионе [Re2Cl8]2– атомы рения связаны четырёхкратной связью (Inorg. Chem., 1965, 4 (3): Р. 330–333). Внимание учёных привлекает и еще одно соединение рения с галогеном – дибромид рения, который по твердости сравним с алмазом, но в отличие от алмазоподобных материалов для его получения не нужно высокое давление.

Металлический рений используется в изготовлении сплавов особого назначения или, будучи сплавленным с платиной, может использоваться в химической переработке нефтяного сырья и получения бензинов с высоким октановым числом. Катализаторы на основе металлического рения устойчивы к действию обычных «каталитических ядов» – фосфора и серы, поэтому рений становится всё более востребованным для производства катализаторов в химической промышленности.

76. Осмий

Даже первооткрыватель осмия относился к своему открытию без должного уважения. Возможно, отчасти из-за того, что впервые выделивший этот металл английский химик Смитсон Теннант уже успел выяснить, что алмаз является всего лишь формой углерода, и жизнь уже подготовила его к тому, что за блеском и роскошью зачастую могут стоять совершенно обыденные вещи. Возможно, изучая осадок, оставшийся после растворения платины в царской водке, он обратил меньшее внимание