Таинственность очевидного

Эпохи металлические

Факт непреложный. Из минерального фундамента планеты мы извлекаем все то, что позволило сконструировать и создать современный промышленный мир. Сначала была каменная эпоха. Орудия труда люди изготавливали из обломков камня. Минули тысячелетия. Люди научились различать особенно полезные камни, дробить и плавить их. Наступили медная и бронзовая эпохи. Серпы, стремена, мечи, колеса и прекрасные статуэтки начали изготавливать из сплавов меди и олова. Нам кажется, что бронзовая эпоха минула давным-давно. Однако начищенные до солнечного блеска бронзовые пушки еще палили при Полтавской битве. Из бронзы были отлиты колокола, сзывавшие русских людей на защиту Родины. Бронза донесла до нас великие творения зодчих и ваятелей. Прекрасный «Медный всадник» — символ Ленинграда — на самом деле бронзовый. Затем на смену бронзовой пришла железная эпоха.

Ну, а в какую эпоху живем мы? Наверное, в эпоху освоения редких и рассеянных металлов, создания сложных сплавов и искусственных материалов, в том числе на минеральной основе.

Этот вывод общий. А в частности, в каждой ушедшей эпохе закладывались начала современного. Такова закономерность развития научно-технического прогресса. Однако в те времена она подчас воспринималась как исключительность. Судите сами.

Однажды к римскому императору Тиберию пришел незнакомец. Он преподнес ему чашу из блестящего серебристого и очень легкого металла.

«Из чего ты ее сделал?» — спросил Тиберий. «Из глины», — ответил незнакомец. «Из глины? — удивился император. — Но ведь она встречается повсюду!» И приказал казнить умельца, уничтожить его мастерскую. Дабы это неожиданное изобретение не обесценило драгоценные металлы римской казны.

Когда такое случилось? В далекой древности. Вероятно, речь шла об алюминии. А потом это открытие кануло в лету.

В III веке н. э. китайцы с почестями похоронили своего полководца Чжоу Чжу. Положили его в гробницу, украшенную рельефным металлическим орнаментом. Когда современные исследователи изучили состав древнего сплава, в нем оказалось 85 % алюминия, 10 %' меди и 5 % магния. Кто научил китайцев мастерству создания таких сплавов?

В средние века просвещенные европейцы добрались через океан к неизвестному континенту. Это была Америка. Правитель ацтеков Монтесума отправил в дар испанскому королю отличные зеркала из платины. Но, как мы знаем, чтобы выплавить платину нужны специальные высокотемпературные металлургические печи. Значит, ацтеки уже умели делать то, что мы считаем достижением XX столетия.

Между тем образованные европейцы в то время лишь начинали проникать в тайны состава и будущих возможностей пород. Под закопченными каменными сводами своих лабораторий алхимики колдовали в одиночку, растирая в ступках, дробя и плавя различные минеральные вещества. Разделяли и соединяли их. Нередко гибли от неожиданных взрывов и отравлений. И все-таки искали пути искусственного получения золота, алмазов…

Но вернемся к исторической судьбе алюминия — металла будущего. В прошлом веке император Франции Луи Наполеон III впервые увидел металл, похожий на серебро. Не долго думая, он приказал обеспечить свою армию алюминиевыми касками, флягами и украшениями. Однако западноевропейская промышленность не смогла выполнить заказ, да и денег на него у императора не хватило бы. Алюминий в те времена ценился, как золото. Пришлось ограничиться изготовлением кирас только для личной охраны императора.

Ныне алюминий сравнительно дешев. Практически каждого можно обеспечить алюминиевой флягой или кастрюлей. Мы выплавляем металл с помощью электричества. Сто, тем более тысячу лет назад люди об этом не знали. Так в прошлом высвечиваются и гаснут искры будущего. Были неудачники-алхимики, одиночки-первооткрыватели. Наряду с безрезультатными опытами были и удачи, находки. Но время для их реализации еще не пришло.

Самые первые

Сказано это более 2000 лет назад:

Все-таки в употребление вошла раньше медь, чем железо, Так как была она мягче, притом изобильней гораздо.

Поэт и философ Древнего Рима Лукреций Кар был прав. Его слова — историческое подтверждение тому, что все течет — все изменяется.

Ныне медь довольно дефицитный металл. Железо и его сплавы приобрели массовое распространение. А было время, когда за каменной эпохой наступила первая металлическая. Она начиналась с мягкого, гибкого металла красного цвета. Подобно золоту и серебру, медь, хотя и редко, встречается в самородках. Может быть, это и помогло ей стать материалом для первых орудий труда. 2300000 каменных глыб для великой пирамиды Хеопса обрабатывали именно медным инструментом.

Медь называли по-разному. Древние римляне присвоили ей имя «купрум» в память об острове Кипр, где добывали много медной руды. Русские называли «сми-дой». Наверное, отсюда и произошло слово «медь».

До сих пор не известно, кто первым нашел месторождения меди в России. Тут пользовались ею издавна. В XV веке в Москве работала «пушечная изба», изготавливая для русских воинов бронзовые орудия. Но почему-то уральский заводчик Никита Демидов утверждал в надписи на медном столе, отправленном в музей Нижнего Тагила: «Сия первая в России медь отыскана в Сибири… Никитою Демидовичем Демидовым по грамотам великого Государя Императора Петра Первого в 1702, 1706 и 1709 гг., а из сей первовыплавленной меди зделан оный стол в 1715 г.».

Чисто медная эпоха продолжалась около 1000 лет. И только греки ускорили приход бронзовой эпохи. Получилось так, что там, где греческие рудокопы добывали медную руду, в земле залегал «оловянный камень». Наверное, смесь руд однажды заложили в плавильную печь и получили новый сплав. Его достоинства были несомненны. Во-первых, температура плавления почти на 100 °C ниже (не 1083, как у меди, а 960 °C). Во-вторых, бронза тверже и имеет большую плотность. Вот так люди случайно научились получать первые металлические сплавы, сумели изготавливать из них материалы с необходимыми свойствами.

Большинству известно: бронза — сплав олова с медью. В самом деле это не так. Теперь бронзами называют многие медные сплавы. Есть алюминиевые, свинцовые, цинковые и даже кремнистые бронзы.

Существует множество видов и латуни. Это также различные сплавы меди. Отличаются они от бронзы количеством добавок того или иного металла. Ну и, конечно, своими особыми свойствами.

Соединения меди находят во многих горных породах: 200 минералов могут быть названы медными. Внушительное число. И все же такого металла в земной коре в 1000 раз меньше, чем алюминия, и в 600 раз меньше, чем железа. Не так много осталось на Земле ранее открытых месторождений со значительным содержанием меди в руде. Ныне ее добывают даже из отходов горных предприятий. А крупные самородки, положившие начало развитию использования ковкого металла, теперь чаще можно встретить в музеях.

В одном из музейных залов Ленинградского горного института лежит огромная 840-килограммовая металлическая плита. Не выплавляли ее в печах. Но она содержит более 99 % чистой меди. Вот такой сюрприз привезли очень давно в город на Неве с «вновь открытых рудников, принадлежавших А. и Н. Поповым в Области Сибирских киргизов, в Вознесенском руднике Каркаралинского округа». Этот самородок, добытый в 1857 году, смогли увидеть многие. Он неоднократно демонстрировался на всемирных выставках. Теперь в районе бывших примитивных рудников выросли предприятия цветной металлургии в Джезказгане и Балхаше.

Удобный, но коварный

«Двадцать четыре солдатика были совершенно одинаковые, а двадцать пятый солдатик был одноногий. Его отливали последним, и олова немного не хватило». Наверное, вам помнятся эти строки из прекрасной сказки Ганса Христиана Андерсена о стойком оловянном солдатике. К сожалению, олова не хватает не только для оловянных солдатиков. Руды мягкого и легкоплавкого металла находят нечасто. Есть в Латинской Америке государство — Боливия. Оно одно из немногих в мире славится богатыми оловорудными залежами. Но и там уже смотрят на отвалы рудников как на источник извлечения олова, которое осталось после первичного получения его из богатых руд. Новое открытие подобных кладов ныне считают событием.

Почти 1/3 ценного металла «добывают» сейчас из использованных промышленных изделий. Например, из консервных банок. 2000 жестяных банок, покрытых тонкой оловянной пленкой для защиты от коррозии, могут заменить 1 тонну руды. Правда, такая добыча не похожа ни на горные разработки, ни на металлургический процесс. Тут главенствуют различные химические реакции. С помощью хлора олово преобразуется в дымящуюся жидкость, стекает с жести, а потом его снова превращают в твердый металл. Вот вам один из примеров рационального использования ценных ресурсов. Необходимость заставляет, а развитие науки позволяет человеку создавать искусственный кругооборот металлов, экономя труд и дефицитное сырье. Тем более такое, как оловянное.

Достоинства олова оценили еще в доисторические времена. Температуры 232 °C достаточно, чтобы выплавить металл. Сделать это можно с помощью любой печки. Обыкновенный молоток расплющит слиток. Так легко обрабатывать большинство известных металлов нельзя. Может быть, поэтому наряду с золотой и серебряной посудой в музеях можно увидеть вроде бы совсем не блестящую — оловянную. Для древних умельцев олово было благодатным материалом.

Странный это металл. Один из самых мягких среди других, но названный «твердым». Научное название «станум» произошло от санскритского «ста» — твердый. Олово — весьма многолико. Есть его разновидность, которая, вопреки известным свойствам, при высокой температуре становится хрупкой и рассыпается в порошок. Да и наиболее известное нам серое олово тоже не без сюрпризов.

Теперь-то мы знаем, что при температуре минус 39 °C оно может превратиться в порошок. Египтяне, римляне и греки с подобными явлениями не сталкивались. Ведь они жили в странах с теплым климатом.

Древние придумали для нас различные названия этого коварного металла, связанные с его добычей и использованием. Тут и «касситерит» — наиболее известный оловянный минерал. Почти 3000 лет назад финикяне привозили его с Касситеридов. Так назывались когда-то Британские острова. Это и бронза, которую раньше доставляли в Европу через итальянский порт Бриндизи.

А вот понятие «оловянная чума» появилось позднее. Болезни металла изучили детально наши современники. Они поняли, что соединения олова с цинком и алюминием помогают ему превращаться на морозе в порошок. Зато висмут, свинец и сурьма укрепляют его «здоровье», сохраняют в прежнем виде.

Об олове можно рассказать многое. Различные его сплавы используют для создания художественных произведений, в радиотехнике, в легкой и других отраслях промышленности, в медицине. Металл соединяют и с неметаллами. Так называемое «сусальное золото», которым можно «золотить» дерево и гипс, в самом деле — химическое соединение олова с серой, входящее в состав красок, имитирующих позолоту. Многие органические вещества, содержащие ценный металл, широко используются в микробиологической и химической промышленности.

А вот оловянных солдатиков сейчас почти не делают. Предпочитают для их изготовления алюминиевые сплавы или заменители — пластмассы.

Лично известен

«Важнейшее из всех видов сырья, сыгравших революционную роль в истории», — говорил о железе Фридрих Энгельс.

Его история начиналась многие тысячелетия назад. Наши далекие предки поклонялись железным пришельцам из космоса — метеоритам. Однако не замечали, что на их собственной планете железо есть повсюду. И не только в виде руды. У острова Диско, который расположен неподалеку от берегов Гренландии, найдены железные глыбы. Из них прямо без переплавки можно ковать различные изделия. Самородное железо находили и в других местах. Случаются и совсем редкостные находки. Геолог А. А. Иностранцев в 1905 году обнаружил на дальневосточном острове Русский самородный чугун. Возник он при контакте раскаленного углерода с рудой.

Правда, такие земные самородки по своему составу отличаются от посланцев Вселенной железных метеоритов. Те содержат много никеля, а земные больше мягких металлов. Может быть, поэтому поплатились своей жизнью лучшие оружейники бухарского эмира. Приказ властителя: выковать меч из куска метеоритного железа — они не выполнили. Нагревая, как было принято издревле, металл, оружейники не догадывались, что никелистый сплав при этом становится более хрупким. Космический самородок нужно было ковать холодным.

Железный век начался в IX–VII столетиях до н. э. и продолжается почти три тысячелетия. Может быть, теперь и наступает его закат, но не по объемам производства. Просто в последние десятилетия все шире используют различные сплавы металлов и их заменители. Нынче железо стоит дешево. Зато у древнего племени хеттов оно ценилось более чем в 6000 раз дороже меди, в 1000 раз дороже серебра и почти в 160 раз дороже золота. Сейчас такое кажется невероятным. Но в те отдаленные времена железный век только зарождался. Шла переоценка ценностей. Происходило примерно то же, что и с алюминием в начале прошлого века. Был очень дорог, а теперь стал гораздо дешевле.

Железа довольно много на нашей планете. Почти 1/20 массы земной коры. Это — миллиарды тонн. 9/10 всех используемых нами металлических изделий — сплавы на основе железа. Когда-то его называли «жалжа», что в переводе с древнего санскритского языка значит «металл, руда».

Бесполезно перечислять железорудные месторождения мира. Их тысячи. Сотни таких залежей и в нашей стране. Курская магнитная аномалия, Криворожский бассейн на Украине, месторождения Урала, Сибири, Казахстана… В целом железной рудой мир обеспечен пока в достатке. Но необходимо все-таки рационально использовать эти клады.

Многие находящиеся на поверхности богатые залежи железа, например Уральских гор, уже разработаны. Добраться до руд КМА, добыть их гораздо труднее. Все чаще новые месторождения содержат металла в 2–3 раза меньше, чем разработанные раньше. А значит, требуется к ним новый технологический подход.

Наши предки получали железо примитивным способом. Устраивали на склонах оврагов печи, похожие на трубы. В них сжигали древесный уголь, заложив предварительно в печи руду. Получали металл вместе со шлаком. Молотом ковали, одновременно отбивая куски шлака. Затем создали домницы. В них с помощью мехов накачивали воздух, чтобы усилить горение. Потом усовершенствовали процесс дутья, перешли на каменный уголь, кокс, а теперь и на дешевый природный газ. Научились получать и сталь. Этот процесс заключен в выжигании и выдувании из чугуна ненужных примесей. Позже создали мартены, конверторы, электроплавильные печи. Тут везде присутствовал огонь.

В последние годы зарождается и беспламенная металлургия. Раздробленная руда обдувается в специальных установках горячим газом. Он «отбирает» из нее все ненужные примеси, оставляя металл. Причем состав конечного продукта можно регулировать, изменяя состояние горячего газового потока.

Когда-то Плиний Старший писал: «Железные рудо-копи доставляют человеку превосходнейшее и зловреднейшее орудие. Ибо сим орудием прорезываем мы землю… обрабатываем плодовитые сады и, обрезая дикие лозы с виноградом, понуждаем их каждый год юнеть. Сим орудием выстраиваем домы, разбиваем камни и употребляем железо на все подобные надобности. Но тем же железом производим брани, битвы и грабежи…».

Да, оно может использоваться повсюду. Черный металл поистине готов выполнять для людей черную работу: в станках и машинах, в водопроводных трубах и железобетонных конструкциях. Труднее ответить на вопрос, где созидательное железо совсем не нужно. Впрочем, железо, разрушающее города и убивающее жизнь, должно поскорее исчезнуть из производства.

Странный двойник железа

По внешнему виду он похож на железо. Однако его мало кто видел. В чистом виде марганец не встречают и почти не используют. Видимо, действуя в полном согласии с природными свойствами очень неустойчивого, а точнее, активного металла, люди нашли ему лучшее применение. Как правило, в химических соединениях или для создания их.

Почти в каждой стране можно встретить марганцевые руды. Очень много их на дне океанов; 2/3 всех известных запасов этого природного сокровища спрятано в недрах нашей страны. В трудные годы после Великой Октябрьской социалистической революции экспорт марганца позволил закупить много необходимых товаров и оборудования, ускоривших становление народного хозяйства.

Современная металлургия не может выдавать качественные металлы без марганцевых добавок в сырье. Благодаря своей химической активности, марганец как бы извлекает из других металлов то, что ухудшает их свойства, например серу и кислород. Марганец тверже железа. Его основная руда — пиролюзит, наоборот, довольно мягкая. Потому, что помимо металла, составляющего более половины, остальное в основном отдано кислороду и воде.

Мы знаем, что железо обладает магнитными свойствами. Похожий на него марганец — немагнитен. В древности не умели различать эти родственные металлы, просто выделяли магнитный и немагнитный железняк. Второй чаще всего был марганцевой рудой. Причину различия видели в том, что она якобы «женского пола», поэтому и немагнитна. По крайней мере так писал в I веке н. э. Плиний Старший. Сегодня даже это свойство марганца ученые сумели изменить. Когда его сплавляют с другими немагнитными металлами, в частности с медью и оловом, сплав приобретает магнитные свойства.

Еще древние стеклодувы заметили, что добавка марганцевой руды осветляет стекло. Отсюда и произошло, вероятно, название металла. Греческое слово «манганеза» значит очищать. Когда вы пользуетесь марганцовкой, то можете заметить, что ее раствор быстро меняет цвет, светлеет, особенно при нагреве.

С химическими соединениями металла можно проделывать и любопытные фокусы. Растворив в воде пиролюзит, селитру и едкий калий, получим раствор зеленого цвета. Постепенно цвет его сам по себе становится синим, фиолетовым, малиновым… Затем на дно выпадает бурый осадок. Но стоит взболтать раствор — и все повторится сначала.

Такое этот металл. На первый взгляд двойник железа, а по свойствам совсем не похож на него, хотя зачастую используется вместе с ним.

Металлическая жидкость

Твердое состояние — свойство почти любого металла, но только не этого. Он — жидкий. Правда, 1 литр его весит больше 13 килограммов. Твердость — свойство и воды при температуре чуть ниже 0 °C. А вот этому металлу, чтобы стать твердым, необходим жестокий мороз— около минус 39 °C. Тогда он похож на свинец. В отличие от других металлов плавить его не нужно. При температуре 357 °C он может превращаться в пар, причем довольно ядовитый. Этот металл — ртуть — все мы видим под стеклом термометра. Когда термометр разбивается, десятки юрких блестящих горошин разбегаются в разные стороны. Изредка в таком виде можно найти в земле и самородную ртуть. И совсем непохожа на нее красная руда — киноварь.

Очень давно на территории нашей страны добывали ртуть. В Средней Азии, в районе Ферганской долины, древние мастера разрабатывали «Великий рудник» — Хайдаркан. В XIX столетии в Донбассе начали добывать жидкий металл на Никитовском месторождении. Спустились в шахту глубже и… обнаружили древние выработки, увидели каменные молотки древних горняков.

В далекой древности ртуть использовали в лекарском деле. В ней растворяли твердые металлы, например золото. Так делали амальгамы для покрытия разных изделий, в том числе зеркал. И теперь ртуть нужна медикам, химикам и приборостроителям, она применяется даже при изготовлении войлока.

Очень мало жидкого металла в недрах, но он может создавать крупные скопления. Самые большие ртутные кладовые мира в Испании. Здесь собрано около 3/4 всех мировых запасов ртути. А самому известному испанскому руднику Альмаден больше 2000 лет. Прекрасные пурпурные краски и позолота, которые употребляли древние римляне и греки, включали в себя альмаденскую ртуть.

Алхимики средневековья считали, что все металлы Земли произошли из нее. Казалось, стоит добавить в ртуть «нечто» новое, она превратится в другой металл, а может быть, и золото. Но каково это «нечто»? Никто не ведал. Были убеждены, будто бы оно спрятано в главных элементах природы: огне, воздухе, воде и земле. Теперь-то мы знаем, насколько сложен состав таких элементов. В одном алхимики не ошиблись. Действительно, ртуть — чудесный металл и его можно использовать для тысяч целей. Правда, с осторожностью. Капелька ртути в неосторожных руках опасна. В свое время ее жертвой стали многие алхимики.

Плюмбум

В глубокой древности египтяне знали секрет получения золота из руды. Другим народам он был неизвестен. Многие погибли, но тайну «священного искусства» не выдали. Прошли годы, секрет открылся. Оказывается, египтяне обрабатывали руду расплавленным свинцом. В этом расплаве благородные металлы растворялись. Потом горячий раствор нагревали еще сильнее. И тогда свинцовый расплав окислялся. Соединившись с кислородом, превращался в окись. Так древние умельцы извлекали из горных пород золото.

Впрочем, тайна заключалась не в этом. Она была «спрятана» в сосудах, в которых прогревали смесь свинца с рудой. Их делали из костяной золы. Именно зола и впитывала окись свинца с другими примесями, оставляя на дне сосуда золото.

Сейчас людям известны многие краски. Среди них есть особо ценные: свинцовые белила и сурик. Белую краску из свинцовых соединений умели делать тысячи лет назад. Она помогла случайно открыть и красную краску. История сохранила для нас такое исключительно интересное событие.

На острове Родос, в Средиземном море, изготовляли в то время очень дорогие свинцовые белила. На кораблях отправляли их в другие страны. Однажды в греческом порту Пирей с нетерпением ожидал эту краску знаменитый художник Никий. Корабль подошел к берегу, но случайно загорелся. Пожар погубил драгоценный груз. Когда огонь залили, несчастный художник кинулся на обгоревшую палубу. Может быть, не все погибло? В углу трюма он нашел обуглившиеся сверху бочки с белилами. Их открыли. Краска уцелела, однако стала ярко-красной. Так люди догадались, каким способом можно приготовить сурик.

Многие знают, какую важную роль играет свинец в электротехнике. Свинцовые аккумуляторы — наиболее распространенные источники электричества там, где нельзя получить ток от электросети. Менее известны способности металла по сверхпроводимости электрического тока в сжиженном газе — гелии. С этим свойством связаны и необыкновенные «чудеса».

Разве можно представить, чтобы металл висел в воздухе совсем без опоры? Да. Только в случае, если его поместить над свинцовой пластинкой, лежащей в жидком гелии. Суть этого явления объяснима. Намагниченный металл — источник силового поля. Когда его перемещают в пространстве, он по действию напоминает электродвигатель, создающий вокруг себя вихревые электрические токи. Они достигают сверхпроводящего электрический ток свинца, возбуждают в нем магнитные силы обратного знака. Разнополюсные силы как бы отталкиваются друг от друга. Тогда магнитик и зависает в воздухе.

О применении свинца можно сказать многое. Он пригоден для изготовления оружия — пуль, снарядов, но он и лечит (например, уже в древней медицине применяли свинцовые примочки), защищает от радиоактивных излучений. Рентгеновские аппараты и даже машины, которые могут войти в опасную зону после ядерного взрыва, имеют свинцовую броню. Добавки свинцовых соединений в бензин предохраняют двигатели от детонации.

Хрустальные вазы очень красивы потому, что стекло содержит примесь окиси этого металла. Он не боится таких опасных кислот, как серная или соляная. Однако легко растворяется в слабых муравьиной и уксусной. Свинец используют в различных сплавах и для изготовления пломб, что созвучно, кстати, его научному имени— «плюмбум».

С особыми свойствами

Пять тысяч лет назад процветал город Вавилон. О нем мы знаем из истории. Жители Вавилона делали чудесные сосуды, применяя для этого самый хрупкий металл — сурьму. Ведь ее легко растолочь в порошок. Прошло около 4,5 тыс. лет. И вот однажды немецкий монах-алхимик накормил сурьмяным порошком свиней. Затем снова и снова. Свиньи стали жирными. «Пусть поправляются и монахи», — решил этот алхимик. Святая братия наелась гречневой каши с сурьмой, а на следующее утро все сорок монахов отправились на тот свет. Может быть, поэтому и назвали главную сурьмяную руду антимонитом, т. е. против монахов. Сурьмы в ней около 2/3, остальное — сера. Такова одна из исторических легенд, знакомящая нас с особыми свойствами сурьмы и с происхождением ее названия.

Геологи могут не согласиться с этим преданием, полагая, что название руды произошло от греческого слова «антимоний» — цветок. Действительно, главная руда представлена в виде красивых игольчатых кристаллов, напоминающих цветочные лепестки. Лингвисты тоже могут высказать свое мнение по поводу происхождения названия этого металла. Турецкое слово «сюрме» переводится как натирание или чернение бровей. Сурьмой, как известно, сурьмились восточные красавицы и римские матроны.

Сурьму долгое время вообще не считали металлом. Ведь основные качества металлов — ковкость и прочность — у нее отсутствуют. Следы сурьмы можно найти во многих минералах. Встречают их в воде, даже в метеоритах. Зато сурьмяных месторождений в мире немного. Может быть, поэтому и используют металл не столь часто.

Один из наиболее известных путей применения сурьмы — типографское дело. Об этом писал еще в средние века немецкий ученый Георг Агрикола: «Если путем сплавления определенная порция сурьмы прибавляется к свинцу, получается типографский сплав, из которого изготовляется шрифт, применяемый теми, кто печатает книги».

В этом тоже ее необычность. В отличие от других металлов, она, подобно воде, расширяется при охлаждении, т. е. при затвердевании. Формы для букв плотно заполняются.

Сурьмяные сплавы обладают свойствами полупроводников. А сам металл может легко растворить в себе почти все другие металлы. Из сурьмы делают краски, используют ее в медицине, в химической промышленности, в фотографии.

Необычными свойствами обладает и другой металл, к сожалению, такой же редкий, как и сурьма, хотя и рассеянный во многих породах. В слове «висмут» раскрывается его цвет. Название пришло к нам из древнего немецкого выражения «белый металл». Миллионные доли — таково содержание висмута в земной коре. И все-таки иногда находят его в самородках. Он плавится при температуре 271 °C. Но стоит соединить висмут с оловом или свинцом — сплав начнет «таять» и под лучами жаркого солнца. Ему будет достаточно 45 °C. Такие сплавы висмута лучше всего подходят для приборов-сторожей, т. е. там, где нужно предупредить о повышении температуры, например в автоматических огнетушителях.

Висмутовые соединения широко применяют главным образом в металлургии, медицине, химической промышленности, в ядерной технике и электронике. Слово «широко» совсем не подразумевает понятия «много». По прогнозам на 2000 год во всем мире будут получать каких-нибудь 5000–6000 тонн висмута. Месторождений самородного висмута практически нет. И в то же время его можно добывать из многих рудных залежей, а так же получать из отходов металлургических заводов и металлического лома. Так и делают, хотя концентрация металла там зачастую измеряется сотыми долями процента.

«Белый налет»

«Белый налет» — вполне удачное название. Таков перевод на русский язык латинского слова «цинкум». Но привыкать к этому названию мы начали только в XX веке. Раньше этот металл имел много имен: спелтер, тутия, шпатур и т. д. Конечно, в этих названиях можно было запутаться, но применяли металл в основном для одной цели: оцинкования изделий из других металлов. Их окунали в расплавленный цинк или распыляли его из специального пистолета. Изделия можно и обсыпать цинковой пылью, затем выдержать в нагреваемом барабане. Все это нетрудно сделать потому, что цинк легко плавится: при температуре 419,5 °C.

«Белый налет» создан природой для защиты других металлов. В отличие от хрома и никеля, цинк, разрушаясь, защищает материалы от коррозии. Пока не исчезнет с поверхности «белый налет», оцинкованное железное ведро не потечет. Дело в том, что железо с цинком в присутствии влаги образуют микрогальванопару. В ней цинк — анод. Электрохимическая коррозия прежде всего будет воздействовать на анод. Происходит примерно такой же процесс, как и в электрической батарейке.

История открытия и использования цинка уходит в глубь тысячелетий. Его сплавы были известны около 3,5 тыс. лет назад, например латунь — сплав меди и цинка. Тогда, естественно, о цинке ничего не знали. Просто нашли однажды камень, назвали его «кадмея». В присутствии меди и горящего угля он помогал выплавлять светлую латунь.

Дата получения собственно цинка в виде металла нам не известна. По крайней мере под названием «фальшивого серебра» или «тутии» его производили в странах Востока еще до нашей эры.

Геологи до сих пор не находили собственно цинковых руд. Чаще всего этот элемент хранится в недрах в сообществе с другими металлами. Однако цинковых минералов мы знаем много. Это цинковая обманка, или сфалерит, — соединение металла с серой. Минерал действительно «обманный». Разные примеси окрашивают его в различные цвета.

В Сибири широко распространен маленький пугливый зверек — бурундук. У него серо-полосатая окраска шерсти. Там же, в Восточном Забайкалье, нашли бурундучную руду — смесь цинковой обманки и бурого шпата.

Прочность и блеск

Тот, кто посещал Выставку достижений народного хозяйства СССР, наверняка видел при входе большую скульптуру В. И. Мухиной «Рабочий и колхозница». Поставлена она здесь в 30-е годы и сделана из «нержавейки», в которой почти 1/5 часть составляет замечательный металл. Если перевести на русский язык его греческое имя «хрома» (chroma), то получится «краска». Это одно из научных недоразумений. Оно связано с историей открытия металла.

Действительно, различные соединения хрома дают хорошие краски, но не в них главное. Получилось так, что французский химик Луи Никола Воклен, открывший в 1797 году новый химический элемент, не смог сразу придумать ему названия. Друзья помогли в этом, увидев, какиё~прекрасные цвета дают соединения хрома.

Если говорить об открытии этого металла, то тут первенство принадлежит России. Профессор химии из Петербурга И. Г. Леман увлекался геологией. В 1766 году побывал он на Урале, в окрестностях Екатеринбурга (ныне Свердловск). Нашел там красный и очень тяжелый минерал, ранее неизвестный науке. Леман назвал его «сибирским красным свинцом». Однако изучить его детально не смог. Минерал послали в Париж в Королевскую Академию наук. Там в течение 30 лет не могли выяснить состав удивительного камня, пока Воклен…, но о нем вы уже знаете. Теперь такой минерал называют крокоитом.

Открыты и изучены десятки минеральных соединений хрома. Мы знаем, что в земной коре его достаточно. Но природа и тут распорядилась по-своему. Промышленных месторождений столь необходимого природного элемента немного. Они встречаются реже, чем залежи редких металлов. Поэтому развитые капиталистические страны вынуждены покупать хром в государствах Азии и Африки, где найдены богатейшие его залежи.

В этом отношении нашей Родине повезло. Ее недра хранят месторождения руд, содержащих хром. Например, руды Орско-Халиловского месторождения на Урале содержат железо, хром и никель. Те компоненты, на основе которых получают знаменитую нержавеющую сталь.

Добавки хрома к металлам придают им прочность и коррозионную стойкость. Кирпичи, из которых сложены мартеновские печи, содержат хром. Пружины, инструменты и шарикоподшипники благодаря его присутствию приобретают отличные качества. Даже сапоги, называемые хромовыми, красивы потому, что для дубления кожи используют соли хрома.

Сегодня каждый имеет в личной собственности хотя бы немного этого металла. Например, изящный футляр ручных часов. Его хромируют. Поэтому любому из нас нетрудно оценить достоинства полезного дара недр, спрятанного внутри внешне непримечательных горных пород.

Исключительные качества

В немецкой мифологии есть фантастическая царица эльфов — Титания. Вот отсюда и пришло к людям название химического элемента — титан. Такое имя ему придумал немецкий химик М. Клапрот в 1795 году. Правда, есть мнение, что он совсем не думал о царице эльфов, а вспомнил о сыновьях древнегреческой богини земли Геи. Их звали титанами. Во всяком случае, название вполне удачное. Вероятно, поэтому и выбрали для этого металла имя «титан», а не «менакин», которое предложил четырьмя годами раньше англичанин Уильям Грегор. В науке так бывает. Одно и то же открывают разные исследователи, но слава достается не первооткрывателю.

Титана в недрах много. И все-таки его можно считать редким металлом. Слишком рассеян он в горных породах и лишь иногда образует крупные скопления.

Нам известны десятки титановых минералов. Однако важнейшие — ильменит, рутил и сфен.

В древнейших внедрениях магмы рождался он. Поэтому и месторождения его чаще всего открывают там, где залегают очень древние породы.

Легкость, тугоплавкость, коррозионная стойкость в воздухе и воде да еще прекрасная податливость при обработке создали славу металлу. Скорости самолетов в 2–3 раза выше сверхзвуковой можно достигнуть, применив титан. Изделия из титановых сплавов по коррозионной стойкости в десятки раз превышают изделия из нержавеющей стали. Величественная стела в честь покорителей космоса облицована титановыми листами. Она воздвигнута в 1964 году невдалеке от входа на Выставку достижений народного хозяйства СССР в Москве.

«Ложная медь»

Вы увлекаетесь старинными книгами? Именно они наглядно отражают истину, что сегодняшняя оценка природных ресурсов — далеко не окончательная. Завтрашний день потребует переоценки.

В 1796 году известный английский ученый У. Никольсон опубликовал в Лондоне солидный труд «Основания химии». Там написано: «Это металлическое вещество не нашло каких-либо применений…». Речь шла о никеле.

Минули десятилетия. Русский химик Д. И. Менделеев написал сочинение «Основы химии» [СПб, 1869 г.]. Там другой вывод: «Если открыты будут богатые месторождения никеля, то этому металлу предстоит обширное практическое применение как в чистом состоянии, так и в форме сплавов».

Ну, а если говорить о 80-х годах нашего века, то достаточно отметить: ежегодно публикуется около 1000 научных статей об этом металле и его соединениях. Почти в каждой публикации есть что-то новое о практической полезности чудесного элемента нашей планеты. Да и не только нашей.

Впервые люди познакомились с никелем, когда он «упал с неба». Железо-никелевые метеориты хранятся во многих музеях мира. Никелевые сплавы использовали издавна, но ничего на знали о самом металле. Древние китайцы выплавляли фальшивое серебро — пектхонг (или «пекфонг»). Его секрет раскрыли в Германии лишь в прошлом веке. Прекрасны изделия из нейзильбера («нового серебра») и мельхиора — тоже никелевых сплавов. Спрятан никель в монетах. За долгие десятилетия их отчеканили столько, что, если собрать в столбик, он достиг бы Луны.

Зеркальный блеск этого металла нельзя сравнить с желтым отсветом естественного спутника Земли — Луны. Далекий лунный диск, скорее, похож на медную монету.

Однако в самом начале думали иначе. Шведский минералог и химик Аксель Фредерик Кронстедт назвал никель «ложной медью». Никелевая руда была похожа на медную. Кронстедт считал открытый им элемент полуметаллом. С 1751 года и вплоть до начала XIX века ученые отвергали открытие Кронстедта, полагая, что никель — простой сплав известных металлов с серой и мышьяком. Ученый умер, не узнав, сделал ли он большое открытие или ошибся.

Вообще с никелем из-за его природных свойств сначала было много недоразумений. В месторождениях он часто соседствует с железом, медью и другими металлами. Но стоит отделить его — опять может возникнуть путаница. У никеля много общего с кобальтом. Это родство проявляется не только в отдельных залежах, но, кажется, и во Вселенной. Железо-никелевые метеориты почти на 9/10 состоят из железа, остальное достается никелю и в небольшой степени кобальту. Некоторые геологи предполагают, что и ядро нашей планеты имеет подобный состав. Если так, то запасы внутриземного никеля можно оценить огромной цифрой: 17-1019 тонн. В миллионы раз больше, чем ресурсы разведанных месторождений.

От горного духа

Сначала виновником зла считали горный дух. Кто, кроме него, мог так подшучивать над горняками? В Саксонии издавна добывали медную и серебряную руды. Иногда из нее вместо метала при обжиге выделялся ядовитый газ. В чем причина? «Это шутки горного духа Кобольда», — говорили горняки.

Был ли очень вредным этот мифический дух? Теперь ответ на этот вопрос нужно искать в истории религиозных предрассудков. А вот имя Кобольда принесло много хорошего людям и, вероятно, даст еще больше в будущем. Кобальтом назвали металл, примеси которого мешали горнякам из Саксонии выплавлять медь. Ныне такие примеси позволяют получать прекрасные сплавы для изготовления резцов, магнитных и жаропрочных материалов. Соединения металла необходимы химической промышленности, сельскому хозяйству, для изготовления керамики, эмалей и красок.

Кстати, если говорить о красках, то и тут кобальт сначала проявлял себя неуловимо. В гробнице египетского фараона Тутанхамона нашли стекло, окрашенное в синий цвет. Рецепты изготовления цветного стекла тогда тщательно скрывались. И Венецианская республика, славившаяся своими изделиями из цветного стекла, следовала по тому же пути. За раскрытие тайн красок мастерам грозила смерть. Позже богемский умелец Шюрер научился получать синюю краску из никому, кроме него, не известной руды. Окрашенное этой краской стекло называли «цафером». Откуда мастер добывал сырье? Что с ним делал? Этого не знал никто. Вот и получалось: кобальтовой синью пользовались издавна, однако не думали, что цвет дает металл. Лишь в 1735 году шведский химик Георг Брандт, открыв кобальт, сумел объяснить и тайну знаменитой краски.

Значит, таинственный природный элемент давно приносил людям пользу. Несмотря на это, даже в первой трети нашего века ученые продолжали отмечать в своих трудах: «До настоящего времени металлический кобальт с точки зрения потребления не представляет интереса». Именно с точки зрения разностороннего использования такой редкий металл, встречающийся во многих рудах в виде примеси, сейчас особенно ценен. Поэтому, скорее, можно согласиться с земляком немецких горняков— великим поэтом Вольфгангом Гете:

… Кобальдам добрым мы родня,

Хирурги гор, свой труд ценя,

Сверлим мы их по мере сил.

Пускаем кровь из рудных жил.

Металлы грудой копим мы.

Да, металл, получивший свое название по имени горного духа, делает и будет делать много доброго для людей, овладевающих секретами его использования.

Открытый в сплаве

Итак, деловая любознательность или промышленный шпионаж? Наверное, и то и другое не было чуждо Генри Форду — автомобильному королю Америки…

В начале XX века он только начинал. Генри Форд приехал в Англию на автомобильные гонки. Где гонки, там и катастрофы. Вдребезги разбилась французская машина. Форд не замедлил подобрать осколок двигателя. Затем передал его в свою лабораторию. Легкий и в то же время твердый с хорошей вязкостью металл содержал ванадий. Вскоре качественная ванадиевая сталь появилась в автомобилях Форда. А потом он с гордостью заявил: «Если бы не было ванадия, то не было бы моего автомобиля».

Действительно, стоит добавить немного этого металла в сталь — ее упругость и прочность резко повысятся. Дополнительная прибавка хрома превращает обычную сталь в броневую. Подобные сплавы необходимы почти повсюду. Собственно и сам ванадий был открыт в сплаве. Притом неожиданно.

Швеция и сейчас славится качественной металлургией. Это объясняется не только мастерством металлургов, но и составом шведской руды, богатые залежи которой разведали еще в начале прошлого века. Шведы выплавляли железо в доменных печах. В одних случаях получали хрупкий металл, в других — весьма ковкий. Сначала полагали, что «виноваты» домны — по-разному плавят. Однако отладить их работу не смогли. Решили обратиться к химику Нильсу Сефстрёму. В шлаке плавильных печей он обнаружил черный порошок. Предположил, что причина в нем. По имени древнескандинавской богини красоты Ванадис назвал порошок «ванадием». Было это в 1830 году. Сефстрём опубликовал сообщение о ванадиевом порошке. Минуло еще 39 лет, прежде чем порошок сумели превратить в ковкий металл светло-серого цвета, который в 1,5 раза легче железа.

В перипетиях с открытием этого металла заложены не только случайности, но и природные закономерности. Земные недра богаты ванадием. Его больше, чем хрома, никеля, меди, свинца и цинка. Однако залежи собственно ванадиевых руд почти не встречаются. Его чаще всего добывают попутно из железных, свинцово-цинковых руд и других залежей. Имеется он и в нефти. Например, зола венесуэльского «черного золота» на 1/10 насыщена ванадием.

Есть он и в некоторых железорудных месторождениях Урала. Железа в них не очень много. Вроде бы можно считать руды бедными. Сначала сомневались: «Стоит ли осваивать залежи Качканара»? Теперь сомнения отпали. Наличие в руде ванадия стало главной ценностью.

Когда-то из подобных горных пород выплавляли одно железо, ковкий металл и другие полезные элементы выбрасывали в отходы. Теперь они превратились в полезные ископаемые, лежащие рядом с металлургическими заводами. Один из примеров добычи ванадия таким образом подал сам первооткрыватель черного порошка Сефстрём, когда искал причину «плохой» работы шведских домен.

Непохожие близнецы

Вначале их приняли за одно и то же. Причина в том, что минералы, содержащие эти металлы, во многом почти близнецы. Довольно мягкие, серебристо-серые, они, как графит, могли оставлять след на бумаге. Речь идет о свинцовом и молибденовом блеске. И только в 1778 году шведский химик Карл Шееле сумел открыть новый элемент, названный молибденом, что в переводе с греческого означает «свинец». Выходит, что, если не в свойствах, то в названии, двойственность сохраняется.

В конце прошлого века молибден вошел в металлургию. Добавки его улучшают сталь: придают ей прочность и упругость. Он помог раскрыть и древнюю тайну острых самурайских мечей, которые никогда не тупились. Русский ученый-металлург П. П. Аносов обнаружил в стали, из которой ковались эти мечи, молибден.

Обычно он встречается совместно с другими ценными металлами. Молибден относят к редким элементам земной коры.

Близок к нему по своим свойствам вольфрам. Он может прятаться в гранитах, в жилах кварца, в оловянных рудах и просто в речных россыпях. Выбирает для себя подчас совсем необычные места. Его нашли в соленых водах озера Сёрлс, которое находится в США. Этот металл долго препятствовал своему открытию. Узнали о нем в 1781 году. Сумели выплавить в чистом виде спустя 69 лет. Он плавится при температуре 3410–3460 °C. Тугоплавкость металла — великое достоинство. Но долгое время оно было и помехой. Это свойство запечатлено даже в названии металла. Он встречается в оловянной руде. Получить из такой руды много олова нелегко. Тугоплавкий металл как бы съедает своего соседа, переводя его в пену расплавленных шлаков. Вот и прозвали его за это «волчьей пеной». Так можно расшифровать немецкие слова «вольф» — волк и «рам» — пена.

С этим металлом знаком каждый. Кто не видел нить накаливания электролампы? Она из вольфрама. Лазерные аппараты видели пока немногие. И там необходим вольфрам.

Двуединые

Сын всемогущего Зевса, царь фригийский Тантал был любимцем богов. Хитрый и коварный, он решил проверить, так ли боги всевидящи, как об этом говорят. И вот на пиру он приказал подать им блюдо, приготовленное из тела убитого своего любимого сына Пелопса. Боги не притронулись к пище. Разгневанные, они обрекли Тантала на мучения в преисподней. Стоит он там по горло в воде, у самых губ его плещется она — чистая, прозрачная, чуть наклониться и… Но нет! Не может утолить жажду бывший любимец богов. Вода в миг исчезает, а потом снова появляется. И так все время. Он обречен на «танталовы муки». Именно за эти муки и назвал шведский химик А. Экеберг открытый им элемент — танталом. Ведь его окисел был тоже осужден на «неутолимую жажду». Он не растворялся в кислотах. К тому же долго не находил настоящего признания. И началось это с того, что открытие Экеберга опоздало.

Годом раньше, в 1801 году, английский химик Ч. Хат-чет обнаружил в минерале, найденном в Колумбии, дотоле неизвестный элемент и дал ему имя «Колумбии».

Ученые и не подозревали, что открыли одно и то же. Более 40 лет существовал двуликий элемент. Лишь в 1844 году немецкому химику Г. Розе удалось доказать, что в обоих случаях речь шла действительно о двух разных, но находящихся в смеси, металлах.

Старый элемент «тантал» и новый «Колумбии» содержали в себе попутчика. Ниобий — такое имя дал ему Г. Розе в честь дочери Тантала Ниобы.

Чистый тантал удалось получить лишь в 1903 году немецкому химику В. Больтону. Но на этом «танталовы муки» открытых металлов не закончились. В США до последних лет ниобий упорно называли и называют колумбием, его вообще долго не хотели признавать ценным и выбрасывали как вредную примесь руды. В чем дело?. Просто люди слишком мало знали о редких металлах. Только в последние годы сумели оценить их. На первый взгляд, оба металла ничем не примечательны. Ниобий — светло-серый. Тантал — чуть темнее, с синеватым оттенком. В обычных условиях они не выделяются среди других, зато в необычных ― это богатыри. И основной — ниобий. Тот самый, который еще в 30-х годах считался ненужной примесью танталовой руды.

Кому и где они так необходимы? Первое — в атомной энергетике. И прежде всего здесь нужен ниобий. Он тугоплавок, почти не изменяет своих первоначальных свойств при высоких температурах, а главное поглощает очень мало излучаемых частиц — нейтронов. Второе — в химической промышленности. Третье — в электронике, в фотографии, даже при изготовлении перьев для авторучек.

А где найти такие металлы? Ведь они редкие. Чаще всего их ищут в гранитных пегматитах и в россыпях, возникших от разрушения этих пород. Тантал и ниобий прячутся также в известняковых образованиях.

Энергетические элементы

Кто не знает английскую соль? Очень горькая, широко используется как слабительное средство. Впервые с ней познакомились в конце XVI века, когда стали выпаривать воду, вытекающую из недр вблизи города Эпсом. Английская соль была похожа на порошок, который в древности получали, прокаливая куски породы, близ греческого города Магнессии. Поэтому ей и дали такое имя — магнезия. А металл, найденный в этой соли, назвали магнием. Он серебристо-белый, очень легкий. Легче алюминия в 1,5 раза. И хотя плавится при температуре 651 °C, но может гореть лучше любых дров. Стали его применять там, где нужна яркая вспышка: в ракетах, в фотоделе, в зажигательных бомбах. В его свете можно загорать: выделяет ультрафиолетовые лучи. Магний хорош в легких сплавах, а они нужны повсюду.

Немало этого металла на Земле. В морской воде, в ископаемых солях, в осадочных породах — магнезитах и доломитах. Поэтому о самых больших его месторождениях говорить не приходится. В любом соленом море или озере можно добывать этот горючий металл.

Подобно магнию, и другой очень легкий металл встречается повсюду. Он есть в живых организмах, в растениях, в горных породах. В гранитных пегматитах минералы, содержащие литий, составляют иногда 1/4 часть всего массива. Но в отличие от магния литий причисляют к редким металлам. Добавим: он мягче воска, легче щепки, горит, как спичка. И вот представьте: именно такому мягкому, неустойчивому металлу дали имя, обозначающее в переводе с греческого «камень». Так назвал его шведский химик А. Арфедсон в 1817 году. Впрочем, ученый не догадывался, как будет выглядеть его открытие. Не знал он и об удивительных свойствах лития.

В 1855 году замечательному экспериментатору Р. Бунзену удалось получить из расплавленных хлоридов чистый металлический литий. Ему помог новый метод электролиза. И, конечно, чистый «камень» удивил Бунзена. Не понимали его странных свойств и другие исследователи. Кому нужен такой слабый металл? Металлургам — нет. Станкостроителям, автомобилестроителям — нет. Может быть, поэтому вплоть до 40-х годов нашего столетия литий оставался беспризорным. И вдруг обнаружилось, что он необходим всему человечеству. Производство термоядерной энергии тесно связано с литием, а она — энергия будущего.

Разве не мечта любого шофера получить вместо множества сортов смазки одну, универсальную? Вместо тяжелых бензиновых баков — капельку «высококалорийного» литиевого топлива. В металлургии этот элемент выполняет роль санитара-дегазатора. Поглощает вредные газы, которые ухудшают структуру металла. Литиевая эмаль — идеальное покрытие. Ее можно наносить на поверхность так же легко, как и краску. В телевизионных трубках, в рефлекторах, в прекрасных по качеству оптических стеклах — опять необходим литий. В наших домах может конденсировать воздух, в холодильниках поглощает влагу. А кому не памятен стук мела по школьной доске? Лишний, отвлекающий внимание. Ничтожная добавка металла в краску, покрывающую поверхность доски, и она станет «глухой». Стук исчезнет.

Сейчас мягкий литий «встает на твердые ноги». Приступают к широкой добыче и подчас совсем необычной. Его начинают усиленно добывать из… рассолов озер. Так, в Соединенных Штатах Америки, в Калифорнии, выкачивают из озера Сёрлс. Добывают литий и из пегматитов.

А теперь коротко о самом известном металле-топливе. В отличие от магния и лития, «зажечь» уран непросто. Но если он «загорится», то каждый грамм его вполне заменит три тонны угля. В истории названий он не новичок. Достаточно вспомнить, что в древних мифах присутствует бог неба — Уран.

Науке давно известен. Еще в первой половине прошлого века французский химик Э. М. Пелиго сумел получить металлический уран. Его соотечественник А. Беккерель в 1896 году именно в уране впервые открыл радиоактивные свойства. Об энергетической силе урана сегодня знает каждый школьник.

Известных месторождений этого металла в недрах немного. Но он присутствует в виде примеси в магматических и осадочных породах, даже в песке и угле. Уран есть и в соленых водах морей. К сожалению, повсюду в очень небольших количествах, как говорят, в рассеянном виде. И главная задача исследователей — найти лучшие способы извлечения его из недр планеты.

Рассеянные и необычные

Напрасно искать их клады. Они распылены среди горных пород. Поэтому и называют эти металлы рассеянными. Есть среди них недотроги. Вроде цезия. Стоит взять в руки — начнет плавиться. Положить в воду — взорвется. На воздухе — мгновенно воспламенится. И все-таки этот недотрога очень нужен людям. Например, для приборов — интроскопов, просвечивающих оптически непрозрачные тела.

Почти такими же свойствами обладает его собрат — рубидий. Недалеко от них ушел и галлий. Правда, он странный металл: плавится в руках, а чтобы закипеть, требует температуры больше 2000 °C. Это первый химический элемент, который был открыт по предсказанию великого русского химика Д. И. Менделеева.

Рений — среди рассеянных металлов принадлежит к тяжеловесам и не поддающимся плавлению при температуре даже более 3000 °C. Он очень похож на платину и необходим для изготовления электронных приборов, а его сплавы используют в авиационной и космической технике.

Два «неразлучника» — теллур и селен. Их назвали так, потому что они всегда вместе, подобно Земле и Луне. Ведь Земля по-латински — Теллус, а Луна по-гречески — Селена. Они очень ядовиты. По свойствам мало похожи на металлы. Однако могут, как все металлические вещества, хотя и плохо, проводить электрический ток. Их используют в электротехнике, фотоделе, стекольной промышленности.

Попутчиком цинковой руды является кадмий. Слово «кадмейя» греческое и переводится на русский язык как «цинковая руда». С помощью стержней из этого металла регулируют работу атомных реакторов. Он используется для антикоррозионных и декоративных покрытий. Сульфид кадмия — краска для живописи.

Его обычный сосед в руде — индий. Нет покрытий для зеркал и рефлекторов лучше, чем из этого очень мягкого металла. Правда, за год во всем мире добывают всего несколько тонн индия.

«Обманным» металлом можно назвать таллий. Он похож на свинец. В различных соединениях приобретает свойства то серебра, то натрия.

Незаменим в современной радиотехнике германий. Из него делают крохотные небьющиеся полупроводниковые «лампы». В специальных аппаратах он может летом охлаждать квартиру, зимой обогревать ее. Открытие германия еще в 1871 году предсказывал Д. И. Менделеев. Через 15 лет, в 1886 году, этот элемент действительно открыли в Германии.

Из каких же пород можно добывать эти странные металлы?

Цезий и рубидий в основном из калийных солей и пегматитов. Галлий получают из алюминиевых руд. Рений из месторождений, где есть молибден. Кадмий и индий извлекают даже из металлургической пыли и газа, остающихся при выплавке цинка и свинца. Германий есть в железных рудах и в угле. В полиметаллических подземных кладовых нередко прячутся селен и теллур.

Собственных месторождений рассеянных элементов нет. Зато они могут быть постоянными попутчиками в других полезных ископаемых.

В драгоценных камнях

Изумруды! Зеленые, голубые. Кто не слышал об их красоте? Но не каждый знает, что драгоценными они стали благодаря присутствию в них примесей бериллия. Его название происходит от латинского «бериллиум» — блестящий.

Академик А. Е. Ферсман называл бериллий материалом будущего. Действительно, легкость, прочность и теплостойкость сочетаются в одном металле. Бериллий вдвое легче алюминия и гораздо прочнее лучших сортов сталей. Не случайно на американских космических кораблях его использовали для теплозащитного покрытия. Геологи предполагают заключить в теплоизолирующий футляр из окиси бериллия миниатюрный атомный реактор — бур. Проплавляя недра, такой бур может углубиться на десятки километров в толщу земной коры. Вроде бы немного в ней рассеяно этого природного химического элемента. В тонне — единицы граммов, однако это вдвое больше, чем свинца.

Бериллий спасает от высокой температуры, и в то же время он может сам стать отличной добавкой в ракетное топливо: при горении выделяет огромное количество тепла.

Есть у него не только достоинства, но и недостатки. Довольно хрупок, ядовит и пока дорог.

А теперь о гиацинте. Это не цветок. Это драгоценный камень. Называют его и «оранжевым цирконом». Откуда произошло это название? До сих пор неясно. Может быть, от арабского «заргун», что значит золотистый? По крайней мере, об этом не задумывался знаменитый химик И. Берцелиус. Он просто назвал цирконием новый элемент, полученный им в 1824 году. Так узнали еще об одном редком металле. Циркония в природе не меньше, чем меди. Почему же он редкий? Потому, что нет у него собственных месторождений, подобно медным. Его в очень малых количествах можно найти почти в любых породах.

Внешне он похож на сталь. Не боится и высоких температур. Сейчас резко возрастают скорости машин. Быстрее работают станки, стремительнее летают самолеты. Все это вызывает перегрев материалов. Разве легко обойтись при этом без циркония? Необходим он и для ядерных реакторов.

На первой американской атомной подводной лодке «Наутилус» был установлен реактор из циркония. Его рудой может быть и пляжный песок. Именно из прибрежно-морских россыпей сейчас добывают больше всего циркониевых минералов. В них прячется и другой редкий металл — гафний. Тоже очень жаропрочный.

Конечно, в драгоценных камнях есть и другие металлы. Но среди них бериллий и цирконий занимают особое место.

Самые благородные

Когда-то здесь росли пальмы, цвели магнолии. По тропическим лесам Чукотки бродил Золотой олень. Затем подули холодные ветры, на материк с севера надвинулись льды. Цветы магнолий осыпались, вымерзли пальмы. Вместо них выросли карликовые деревца и лишайники. Пришлось Золотому оленю спрятаться в скованную морозом землю. Был он огромный. Поэтому оказались его голова на Аляске, передние ноги на Чукотке, а задние на Колыме.

Такова древняя легенда северных народов. Но… не лишена она и геологического смысла. Действительно, в свое время здесь росли пальмы, благоухали магнолии. Именно в этих землях нашли золото.

Наверное, никто и никогда не узнает имен первооткрывателей благородных металлов. Человечество пользовалось ими с незапамятных времен. Письменности, а тем более геологов тогда не было. Но находили золотые и серебряные самородки.

Не узнать нам, откуда пришли названия этих металлов. Не только разведчики недр и археологи, но и языковеды об этом лишь строят догадки. Одни считают, что слово «золото» придумали древние звездочеты. Оно родилось от сравнения с ослепительным богом Солнцем. Другие утверждают — просто возникло от понятия «желтый».

Еще сложнее обстоит дело с серебром. О золоте и меди сообщают древнеегипетские папирусы, настенные надписи и клинописные таблички стран Ближнего Востока. О белом мягком металле таких сведений почти нет. В чем дело? Может быть, в том, что в Древнем Египте его называли «нуб хэдж» — «белое золото»? Далекие наши предки, наверное, рассматривали этот дар недр как нечто взаимосвязанное, единое. Хотя это лишь предположение.

Где была страна Салибе, о которой упоминает Гомер? Считается, что немецкое слово «зильбер» произошло от названия этой страны. Действительно, в Германии давно добывали серебряные руды. Но, по крайней мере, никому не удалось доказать, что со времен Гомера.

Есть в Греции свинцовый рудник Лаурион. Там также издревле добывали серебро и называли его «аргирон», т. е. блестящий. Не отсюда ли пришло к химикам латинское название серебра «аргентум»? А М. В. Ломоносов в труде «Первые основания металлургии или рудных дел» писал: «Серебро от химиков называется Луною и имеет знак серпа».

Как видите, благородные металлы таят еще много неясного, даже легендарного, в самых своих истоках. Раскрыть их — значит познать историю развития экономики далеких эпох, выяснить начала древнего рудного дела.

В чем же достоинства драгоценных металлов? Золото блестит, мягкое. Оно не ржавеет. Встречается часто в виде самородков. В то же время известны и золотоносные конгломераты, которые наполовину могут состоять из железа, меди, никеля и других металлов.

Серебро во многом похоже на своего «собрата». Только цвет иной, да самородки покрупнее встречаются. Среди них есть рекордсмены (до 10 тонн), а масса золотых гигантов во много раз меньше. В общем-то достоинства не слишком выдающиеся. Современная промышленность требует гораздо большего.

Имеется у благородных металлов, пожалуй, самый дорогой соперник — платина. Она серовато-белая, по своим свойствам близка к золоту. Не случайно ею пользовались в средние века испанские фальшивомонетчики. Тогда не догадывались о ее ценности. Вот и добавляли в сплав золота никому не нужный отброс. Когда об этом узнало правительство Испании, оно приказало «пресечь зло» и утопить запасы платины в море.

Откуда пошло ее название, это уже не тайна. В XVII веке испанские завоеватели покорили страну ацтеков. Один из отрядов Ф. Кортеса остановился на маленькой речушке Платино-дель-Пинто в Колумбии. Здесь и нашли самородки металла. В 1901 г. добыли только 201 килограмм платины. А теперь добыча ее измеряется десятками тонн в год.

Драгоценные металлы используются в технике крайне редко. Золото и отчасти серебро исторически стали средством международного платежа. К их условной цене приравнивают стоимость и товаров, и бумажных денег.

Из этих металлов чеканят монеты и медали. Одно время в Древней Руси вместо денег носили с собой серебряные бруски. Если товар был дешевле целого бруска, от него отрубали определенную часть. Отсюда родилось всем знакомое слово «рубль».

Самые дорогие

Сначала он занимался врачебной практикой в рабочих районах Лондона. Однако скоро понял: его лекарства мало помогают больным, бессильны против голода, хронических и профессиональных заболеваний. Тогда занялся ювелирным делом. Мастерская Уильяма Волластона стала процветать. Ведь он не просто обрабатывал драгоценные металлы. В этом деле мастер проявил себя прекрасным исследователем. Платина, с которой он работал, была «загрязнена» примесью золота, ртути и… Теперь пора перейти к научному детективу.

Однажды уважаемый в Лондоне торговец минералами мистер Форстер получил анонимную посылку с просьбой продать кому-нибудь небольшое количество вновь открытого металла палладия. Форстер взялся за это. Ему, действительно, понравился маленький красивый слиток. Но такое оповещение об открытии нового металла не доставило удовольствия английским ученым. Химик Ричард Ченевикс решил купить неизвестный металл. Не пожалел больших денег с одной целью: исследовать слиток и разоблачить мошенника. Что и сделал. На заседании научного королевского общества и в печати сообщил: новоявленная драгоценность — обыкновенный сплав платины с ртутью.

Казалось бы, можно успокоиться. Однако споры не затихли. Таинственный слиток по-прежнему волновал умы ученых. Сам ученый секретарь общества старательно поддерживал дискуссию, вместо того чтобы вести себя сдержанно… В конце концов в 1805 году он признался, что все это затеял умышленно, чтобы пошутить. Ученого секретаря звали Уильямом Волластонош. Так стало известно об авторе открытия, поколебавшем научный авторитет некоторых самонадеянных исследователей. Выходит, не случайно легкий и серебристый палладий был назван в честь богини мудрости Афины Пал-лады.

Мы знаем: он очень красив. Но главное в другом его удивительном свойстве. В природе нет таких материалов, которые могли бы впитывать в себя водород в объеме, в 850 раз превышающем объем самого металла. А палладий на это способен. Он очень широко применяется в химической промышленности.

Месторождения палладия нам практически не известны. Где же тогда его найти? Чаще всего среди других руд, например сульфидных, медно-никелевых. Туристы, посещающие Кубу, могут познакомиться с белым золотом. Это настоящее золото, светлый цвет его объясняется небольшой примесью палладия. Его находят и среди алмазных россыпей. Встречается он почти во всех метеоритах.

Нужно сказать, что У. Волластону повезло в изучении платины. В ней он обнаружил и другой интересный металл. Чтобы изготовить из него небольшую ступку, необходимо переработать десятки тысяч тонн руды. Зачем такая ступка? Она предназначалась для измельчения родия, из которого была сделана. Цена ступки сравнима со стоимостью всего предприятия, где пользовались этой единственной в своем роде лабораторной посудой. Это факт современный. А вот исторический.

В начале прошлого века на Урале стали осваивать месторождение самородной платины. Ее привозили в Петербург и перерабатывали в чистый металл. К 1843 году на Монетном дворе накопилось около полутора тонн отходов платинового производства. Чтобы избавиться от них, отдали почти бесплатно за границу. Отдали вместе с самыми драгоценными редкими металлами: родием, осмием, иридием и палладием. Если бы тогда знать, что знаем мы о них сейчас…

Добыча сверхдрагоценных металлов совсем непохожа на традиционную. Очень дорогую самородную платину закладывают в фарфоровые котлы, при нагревании обрабатывают ее смесью азотной и серной кислот — «царской водкой» — и растворяют. Из раствора с помощью различных химических веществ, а также упаривания и осаждения выделяют новые металлы. Можно, конечно, использовать и другие способы.

С каждым годом растет спрос на платиновые металлы. Но счет добычи пока ведется на граммы и килограммы.

Редкие «земли»

«…Было море ошибок, и истина в нем тонула». Не поэт, не философ, а представитель точных наук французский химик Жорж Урбен решился на такое высказывание о редких «землях».

Почему назвали их «землями», притом редкими? В самом деле это — металлы. Может быть, по оттенкам они чем-то и напоминают почву, но не более. В целом же, скорее, можно сравнить с железом и серебром. Ну, а редкие?

В земной коре их общее количество превышает известные нам запасы свинца, олова, вольфрама, ртути, золота и серебра. Геологи нашли сотни редкоземельных минералов. Знаменитые апатиты Кольского полуострова почти 3 % своей массы отдали редким «землям». Присутствуют они в почвах, в животных и растениях, в лунном грунте, обнаружены в спектрах далеких звезд Вселенной. Нам известно около 70 металлов, которые спрятаны в горных породах. Добрая четверть из них— редкоземельные.

Впрочем, так можно говорить в наши дни. А в начале века, в 1900 году, вряд ли кто, кроме специалистов, обращал внимание на три маленьких металлических кубика. Их демонстрировали в Париже на всемирной промышленной выставке. Это были первые из семейства редкоземельных: лантан, церий и неодим. Их многочисленных «братьев» такими, какими они есть в действительности, удалось увидеть значительно позже.

Не зря самый главный редкоземельный металл назван лантаном, что в переводе с греческого значит «скрываюсь». Впервые познакомились с ним в 1839 году, затем в течение десятилетий не могли получить в чистом виде. Что делать с металлом и его семейством не знали. Применяли только в зажигалках. Родственники лантана — церий, празеодим — использовались там же.

Для окрашивания или обесцвечивания стекла пригодился неодим. В 1938 году в нем впервые обнаружили следы другого редкоземельного металла — прометия. Он обладает радиоактивными свойствами.

Есть среди редкоземельных металлов и самарий. В середине прошлого столетия на Алтае и Урале работал горным инженером некто В. Е. Самарский-Быховец. Однажды рабочие принесли ему неизвестный черный минерал. В 1879 году из этого минерала выделили новый металл, именуемый самарием.

Мы говорим «редкоземельные элементы». А вот европия в земной коре больше, чем золота. Но мало кому посчастливилось пока увидеть европий. Еще недавно он стоил почти в 300 раз дороже золота.

Или гадолиний. Его почти столько же, сколько и свинца. Только он рассеян повсюду. Подобно свинцу, он может служить противорадиоактивной броней. Притом легкой и очень тонкой.

Среди редкоземельных — три «родственника», обнаруженные в минерале, найденном в 1788 году вблизи шведского селения Иттербю. Чтобы не путать, им дали имена: иттербий, тербий и эрбий.

Очень труднодоступным оказался диспрозий. Его так и назвали, использовав греческое определение «диспрозитос». Получить другой металл — гольмий — еще сложнее. Не зря он знаменит своей дороговизной. Ценится в несколько сотен раз дороже золота. Не менее дорогой и тулий. Или лютеций, о котором вообще пока мало известно.

Вроде бы с металлами люди имеют дело не первое тысячелетие. Давно пора было бы разобраться. Но только не с «редкими землями». Они, как перо жар-птицы, за семью замками, которые может открыть наука, да и то в строго определенное время.

Когда-то Жоржу Урбену, чтобы получить сравнительно чистый тулий, пришлось сделать более 10000 сложных химических опытов. Многие годы тратили опытнейшие исследователи в надежде увидеть не ложный, а реальный редкоземельный металл. И, казалось, видели… Поэтому в начале нашего века сумели «открыть» их около 100, а затем большинство из них закрыли. Просто ошибались. Вылавливали в море химических соединений не ту капельку. Но и это имело смысл. Химическая восприимчивость таких элементов — стремление как бы впитывать в себя другие соединения — позволяет с их помощью извлекать из минеральных веществ нужное или ненужное. Устойчивость при высоких температурах — отличная возможность для создания ранее неизвестных по свойствам сплавов. Нержавеющие стали, содержащие хром и никель, довольно хрупки, небольшое количество редкоземельного металла превращает их в вязкий материал. Соединив церий с железом, получим сплав, который самовоспламенится в воздухе. Хороши легкие и прочные магниевые сплавы. Только плохо выдерживают повышенные температуры. «Редкие земли» помогают им стать более жаропрочными. Ученые считают, что использование в металлургии таких металлов в качестве небольших добавок приведет к промышленной революции.

Становятся очень прозрачными от добавок редкоземельных элементов стекла. Эти металлы служат и для регулирования ядерных процессов. Их радиоактивные изотопы можно использовать для изготовления микробатарей. Такие атомные батарейки размером с обычную канцелярскую кнопку служат в течение нескольких лет. В общем, это — действительно материалы будущего.

Много неизведанного и полезного таят в себе такие необычные металлы. Через «море ошибок» идут исследователи, открывая их тайны. И труд этот, быть может, создает основы для наступления новой минеральной эпохи в использовании богатств недр, когда главным станет не количество добытых горных пород, а качество извлечения из них отдельных химических элементов. Ведь почти любой камень — источник металлов и неметаллов. Только их нужно уметь отделить друг от друга, выявить особо ценные свойства и, конечно, разумно использовать.