Металлы и человек - Михаил Васильев

Первое из них — изготовление легкоплавких сплавов. Обычно в их состав, кроме висмута, входят свинец, олово, кадмий, индий. Один из сплавов, состоящий из этих элементов, плавится при температуре всего в 47 градусов. Уже на дне стакана горячего чая можно расплавить этот сплав.

Такие сплавы применяются в автоматических системах огнетушения. Части труб, краны водопроводной системы в помещениях, где требуется автоматическое огнетушение, делаются из легкоплавкого сплава. В случае повышения температуры в этом помещении сплав плавится, струи воды вырываются навстречу пламени — они заливают помещение, ликвидируя пожар.

Такие сплавы применяются и в качестве аварийных клапанов паросиловых установок. Вырастает температура пара, газа или перегретой жидкости выше допустимого предела— и плавится сделанная из легкоплавкого кадмиевого сплава пробка или стенка. Авария всего устройства предотвращена.

Первый пенсионер среди металлов.

Другой сплав, содержащий одну часть висмута и четыре части ртути, обладает удивительной способностью прилипать к самым различным веществам. Отлично прилипает он и к стеклу, поэтому его применяют в качестве серебрителя стеклянных поверхностей.

Применяют сплавы висмута и в качестве припаев, в частности если надо спаять стекло и металл. Делают из сплавов висмута и художественные отливки, он входит в состав типографских шрифтов.

Вот сколько применений находит немудрящий висмут.

Впрочем, мы не рассказали об еще одном. Висмут обладает уникальной способностью чрезвычайно сильно изменять свое электрическое сопротивление под влиянием температуры и изменения напряженности окружающего магнитного поля. Этим его свойством пользуются для измерения напряженности магнитного поля. Прибор для этой цели называется висмутовой спиралью.

Находят себе применение — главным образом в медицине, косметике и стеклоделии — многие соединения висмута.

Топливо этого гиганта — металл уран. Мирный атом служит людям.

И, наконец, свинец — последний этап всех трех линий ядерных превращений: и той, в начале которой лежит уран-238, и той, родоначальником которой является уран-235, и той, истоком которой служит торий. Причем каждая из этих линий завершается собственным изотопом свинца, так что можно определить, в результате какого процесса возникла та или иная его крупинка.

Свинец — тяжелый, мягкий, непрочный металл, поверхность которого можно поцарапать прямо ногтем, — видели все. Всем известно, что он легкоплавок — его можно расплавить на огне костра, для этого нужна температура всего в 327 градусов. При 1700 градусах свинец кипит. Удельный вес свинца— 11,3 г на куб. см.

Свинец служит человеку со времен глубочайшей древности. К третьему тысячелетию до нашей эры относится начало выплавки этого металла. Из него изготовляли трубы водопроводов, кровельные листы, сосуды, метательные снаряды. После изобретения огнестрельного оружия свинец стал классическим материалом для литья пуль, дроби. А развитие химической промышленности принесло ему новую кучу обязанностей. Способностью свинца сопротивляться разъедающему действию ряда кислот воспользовались для защиты металлов. Многие детали химической аппаратуры заводов, производящих серную кислоту, сделаны либо из свинца, либо покрыты свинцом.

Много свинца идет в настоящее время на производство аккумуляторов, кабелей — связи и силовых, закапываемых в землю. И здесь оказываются особенно полезными свойства свинца: пластичность, которая позволяет легко изгибать кабель, устойчивость против коррозии. Немало этого металла идет и на производство различных свинцовых сплавов.

Свинец оказался одним из самых «непрозрачных» для различных видов радиоактивного излучения металлов. Поэтому из него делают экраны, защищающие людей. В свинцовой груше скрывается крупинка радиоактивного кобальта, используемого для лечения рака. Свинцовые передники надевают люди, много работающие с рентгеновскими лучами.

Используется свинец в военном деле и сегодня. Свинцовой остается пуля, свинцовой остается и картечь.

Важные и нужные работы выполняет свинец, и поэтому все растет его производство. В капиталистических странах в 1952 году добыча свинца составила 1600 тысяч тонн, в 1958 году— 1930 тысяч тонн. И нет пока, несмотря на некоторые колебания, тенденций к сокращению производства этого металла-работяги.

Свинец — надежный страж.

Сбылась мечта алхимиков

Один известный американский ученый как-то заметил, что, вероятно, самым изученным элементом на земле сейчас является плутоний, первые атомы которого были созданы в лаборатории в 1940 году и о самой возможности существования которого до этого ничего не было известно.

Да, вероятно, многие из читателей этой книги, изучавшие химию в довоенные годы, помнят периодическую систему элементов, обрывающуюся ураном. И, наверное, не мало кому мечталось найти ее продолжение.

Об этом мечтали не только школьники, но и убеленные сединами ученые. Не зря в научной печати на протяжении ряда десятилетий то тут, то там появлялись сообщения об открытии девяносто третьего элемента. Надо ли добавлять, что все эти находки тут же опровергались нередко самими «открывателями», впавшими в ошибку честными учеными.

Трансурановых элементов так и не нашли. Только следы первых двух — нептуния и плутония — удалось открыть в урановых рудах. Возможно в принципе существование где-то в рудах редкоземельных элементов кюрия — четвертого зауранового элемента. Его период полураспада достаточно велик, чтобы можно было не считать навсегда потерянной возможность обнаружить его редкие атомы современными методами сверхточного анализа. Но вряд ли это понадобится. Ведь и нептуний и плутоний искали тогда, когда еще не умели изготовлять эти элементы. А теперь плутоний изготовляют на специальных заводах килограммами. Изготовляют точно так же, как изготовляют на молокозаводах сыр, на химических — пластмассу, на текстильных — ткани. Ученые нашли способы осуществить мечту древних алхимиков о превращении элементов. Но на соответствующих заводах люди в белых, как у хирургов, халатах изготовляют не бесполезное и дешевое золото, а необычайно важный и несравненно более драгоценный металл плутоний.

В 1934 году известный итальянский физик Энрико Ферми подверг бомбардировке нейтронами уран. Проведя затем его тщательный анализ, он обнаружил новый элемент, по своим свойствам не похожий ни на один из известных. Ферми тогда же высказал предположение, что получен заурановый элемент. Однако уточнить положение этого элемента в периодической системе не удалось.

В 1939 году в продуктах деления взорвавшихся ядер урана обнаружили изотоп с продолжительностью жизни всего 2,3 дня. Дополнительные исследования этого изотопа позволили установить, что он принадлежит следующему за ураном элементу. Этот металл назвали нептунием — в соответствии с названием планеты, следующей за Ураном.

В 1940 году группа химиков Калифорнийского университета обнаружила следующий трансурановый элемент. По той же традиции он был назван плутонием.

В 1944 году были приготовлены искусственным путем еще два следующих за плутонием элемента. Поскольку возможности найти астрономические имена среди крупных планет солнечной системы были исчерпаны, ученые назвали их америцием и кюрием — в честь материка, на котором они были открыты, и ученых Пьера и Марии Кюри, открывших радиоактивные элементы.

Эти четыре элемента получены к настоящему времени в значительных количествах, выделены в виде чистых соединений. Особенно много получено плутония, который оказался ценным ядерным топливом и получение которого является наиболее легким.

Все последующие заурановые элементы были получены в очень небольших количествах, иногда измеряемых считанными атомами.

В 1949 году в Калифорнийском университете был создан пятый трансурановый элемент — берклий, а в 1950 году — шестой, калифорний. И тот и другой получили названия по территориальному признаку— городу и штату, в котором работали изготовившие его ученые.

В конце 1952 года во время испытания термоядерного оружия воздействию мгновенного, но чрезвычайно мощного потока нейтронов был подвергнут уран. В полученных продуктах ученые нашли два новых элемента — седьмой и восьмой. Их назвали эйнштейнием и фермием — в честь двух выдающихся ученых. Позже эти элементы были получены и другими путями.

В мае 1955 года американские физики А. Джиорсо, Б. Харвей, Г. Чоппин, С. Томпсон и Г. Сиборг изготовили еще один элемент. Это был уже сто первый элемент периодической системы элементов, совсем недавно обрывавшейся девяносто вторым знаком. Ученые назвали этот элемент менделевием — «в признание ведущей роли великого русского химика Дмитрия Менделеева, который первым использовал периодическую систему элементов для предсказания химических свойств еще не открытых элементов», — писали они.