Рассказы о металлах

Cl

Ar

Mn

Fe

Co

Ni

Br

Kr

« МЕДНЫЙ ДЬЯВОЛ »

Мечта прабабушек. - Древний китайский сплав. - Происки злого духа. - Не из робкого десятка. - Энергичный француз. - Находка в Канаде. - Золотая медаль Ржешотарского. - «Рабочий и колхозница». - «Эпидемия» и ее «вирус». - Кто виновен в смерти императора? - «Диверсия» на флоте. - 3000 в работе. - Незабываемое прошлое. - Веселый блеск. - «Слоеная» монета. - Перламутровый жир. - Бритва летит на Луну. - Как избавиться от насморка? - «Семейственность» и хлопоты. - Тесные связи. - Никелированная планета. - Фокстерьер ищет руду. - «Мамонт-взрыв». - Достаньте звезду. - Смелые проекты. - Восторжествует ли справедливость?

Должно быть, не всем женщинам известно, что в далекие времена их прабабушки - тогда еще юные и прелестные - нежно любили никель, и металл щедро платил им тем же: у одной он томно лежал на груди, другой тайно и страстно сжимал руку, а у третьей, превратившись в диадему, украшал пушистые волосы.

Да-да, не удивляйтесь: еще в начале прошлого века никель считался драгоценным металлом. Добыча его была связана с большими трудностями, и те крохотные количества никеля, которые удавалось получить, попадали в руки к ювелирам. Но инженеры и не проявляли к этому металлу никакого интереса, поскольку не могли тогда еще найти ему применения.

Знакомство человека с никелем состоялось, по-видимому, еще много столетий назад. Древние китайцы, например, еще во II веке до н. э. выплавляли сплав никеля с медью и цинком - «пакфонг», который пользовался спросом в различных странах. Попадал он и в Бактрию - государство, расположенное на месте современных среднеазиатских республик. Бактрийцы же изготовляли из этого сплава монеты. Одна из таких монет, выпущенная в 235 году до н. э., хранится в Британском музее в Лондоне.

Как элемент никель был открыт в 1751 году шведским химиком Кронстедтом, который обнаружил его в минерале никелине. Но тогда этот минерал назывался иначе - купферникель («медный дьявол»). Дело в том, что еще в средние века саксонские рудокопы часто встречали минерал красноватого цвета. Из-за своей окраски камень был ошибочно принят ими за медную руду. Долго пытались металлурги выплавить из этой «медной руды» медь, но шансов на успех у них было едва ли больше, чем у алхимиков, надеявшихся при помощи «философского камня» получить золото из мочи животных.

«В чем же причина неудач?» - ломали голову саксонцы. Наконец, кого-то из них осенило: конечно же, все это происки Ника - злого духа гор, который прочно «окопался» в бесовском камне и не желает отдавать ни единой унции меди из своих «сбережений».

Возможно, ученым мужам средневековья удалось в дальнейшем научно обосновать эту смелую гипотезу. Во всяком случае, попыток получить из красноватого минерала медь больше уже не предпринимали. А чтобы и впредь никто не соблазнился этой пустой затеей, минерал решено было назвать «медным дьяволом».

Кронстедт, вероятно, не был суеверным.

Не убоявшись «дьявола», он сумел все-таки получить из купферникеля металл, но не медь, а какой-то новый элемент, который он и нарек никелем.

Прошло еще полвека, и немецкому химику Рихтеру удалось выделить из руды относительно чистый никель - серебристо-белый металл, с едва уловимым коричневым оттенком, очень ковкий и тягучий. Но о производстве никеля в промышленных масштабах тогда еще не было и речи.

В 1865 году крупные месторождения никелевых руд были обнаружены в Новой Каледонии. Начальником горного департамента этой французской колонии незадолго до описываемых событий был назначен Жюль Гарнье, обладавший исключительной энергией и глубокими знаниями. Он тотчас развил бурную деятельность, надеясь найти на острове полезные ископаемые. Вскоре его поиски увенчались успехом: недра острова оказались богатыми никелем. В честь энергичного француза новокаледонский никельсодержащий минерал назвали гарниеритом.

Спустя почти два десятилетия в Канаде при прокладке Тихоокеанской железной дороги рабочие натолкнулись на громадные залежи медноникелевых руд.

Эти два открытия послужили мощным толчком к освоению промышленной добычи никеля. Приблизительно в те же годы было открыто и важное свойство этого элемента - улучшать качество стали. Правда, еще в 1820 году знаменитый английский ученый Майкл Фарадей провел несколько опытов по выплавке сталей, содержащих никель, но тогда они не смогли заинтересовать металлургов.

В конце прошлого века Обуховский завод (в Петербурге) получил ответственное задание военно-морского ведомства - освоить производство высококачественной корабельной брони. К этому времени флот Англии и Франции уже был «одет» в новую броню из никелевой стали, получившей высокую оценку специалистов.

Созданием новой отечественной брони занялся замечательный русский металлург и металловед А. А. Ржешотарский. Напряженная работа вскоре была успешно завершена. Обуховский завод начал выпускать отличную десятидюймовую броню из никелевой стали. Эта броня по качеству не уступала зарубежной, но Ржешотарский решил пойти дальше. Вскоре он разработал новую технологию получения брони: поверхностный слой металла начали подвергать цементации - насыщать ее углеродом. Таким путем удалось получить броню исключительной прочности и вязкости с повышенной твердостью поверхностного слоя. С ней уже было трудно конкурировать даже броневым плитам французского концерна «Шнейдер-Крезо», продукция которого до появления брони Ржешотарского считалась эталоном.

Военно-морское ведомство наградило талантливого инженера золотой медалью, а по его технологии начали выпускать броню и на других заводах.

В наши дни никелевую сталь используют в мирных целях. Из нее изготовляют хирургические инструменты, детали химической аппаратуры, предметы домашнего обихода.

Кто не знает великолепную скульптуру В. И. Мухиной «Рабочий и колхозница»? Величественный 24-метровый монумент, который украшал Советский павильон на Международной выставке в Париже, был выполнен из нержавеющей стали, содержащей около 10% никеля. Сегодня она величественно возвышается у входа на Выставку достижений народного хозяйства в Москве.

Не менее важное «занятие» никеля - создание разнообразных сплавов с другими металлами. Еще в начале XIX века металлургов и химиков охватила «эпидемия» поисков нового сплава, способного полностью заменить серебро для изготовления посуды и столовых приборов. В роли «вируса» выступила солидная премия, обещанная тому счастливцу, который сможет создать такой сплав. Вот тогда-то и вспомнили о древнем китайском сплаве. Почти одновременно различным ученым, взявшим за основу состав пакфонга, удалось получить медноникелевые сплавы, весьма сходные с серебром. Один из сплавов был назван «аргентан» («подобный серебру»), другой - «нейзильбер» («новое серебро»). Спустя некоторое время появились мельхиор, альфенид и другие заменители серебра, в состав которых непременно входил никель.

Никелевые сплавы быстро завоевали популярность и вошли в обиход. Однако в 1916 году на долю одного из них - нейзильбера - выпали крупные «неприятности». Австрийский император Франц-Иосиф, пользовавшийся сервизом из этого сплава, внезапно заболел и умер. Отчего? Подозрение пало на «новое серебро» - на посуду из него был наложен запрет. Тщательные исследования позволили полностью реабилитировать ни в чем не повинный сплав. А умер император не так уж и неожиданно: ему было отроду «всего-навсего» 86 лет.

Для сплавов никеля находились все новые и новые дела. Вр время первой мировой войны наблюдались случаи, когда боевые корабли, не принимавшие участия в баталиях, тем не менее вынуждены были на длительный срок становиться в док для ремонта. Причиной выхода кораблей из строя была «диверсионная» деятельность морской воды, которая буквально съедала медноцинковые трубки конденсаторов корабельных котлов. Пришлось срочно искать более подходящий материал для злополучных трубок.

Пока ученые занимались поисками, война успела кончиться, но вопрос не был снят с повестки дня. Лишь в 1926 году удалось создать медноникелевый сплав, которому не была противопоказана морская служба. Спустя три года все французские корабли, а затем и флоты других держав обзавелись новыми конденсаторными трубками. Теперь моряки могли быть твердо уверены, что злополучные трубки уже не подведут их в трудную минуту.

Сейчас число никелевых сплавов, находящих широкое применение в технике, в быту, в ювелирном деле, превысило 3000!

Монель-металл, например, успешно трудится в химическом машиностроении, в судостроении. Нихромовые спирали используют в нагревательных приборах, в электропечах сопротивления. Нейзильбер принимает участие в конструировании различных приборов и аппаратов. В точной механике для изготовления калибров и эталонов применяют инвар - сплав с очень малым коэффициентом расширения: при нагреве от 0 до 40°С его объем увеличивается всего на одну миллионную долю по сравнению с первоначальным. Платинит служит заменителем дорогостоящей платины в тех случаях, когда нужно впаять металл в стекло (шприцы, электролампы и т. п.). Упругий сплав элинвар - отличный материал для пружин, в частности часовых. Высокими магнитными свойствами обладают такие сплавы, как мишима, альнико, альни. Пермаллой после специальной термомеханической обработки приобретает необычайно большую магнитную проницаемость, легко намагничивается и размагничивается даже в слабых полях. Этот сплав находит применение в телефонии и радиотехнике. Для изготовления термопар используют хромель и алюмель. Из сплава на основе никеля (до 75%) выполнены турбинные лопатки воздушного лайнера «Ту-104».

Несколько лет назад ученые создали новый сплав - никоси, названный так по первым слогам входящих в него компонентов: 94% никеля, 4% кобальта и 2% кремния («силиция»). Испытания показали, что никоси поможет создать мощные источники ультразвука.

Но, пожалуй, наибольший интерес в научном и промышленном мире вызвал сплав никеля (55%) с титаном - нитинол. Он был создан в одной из лабораторий США еще в начале 60-х годов, но свой «талант» раскрыл не сразу. Достаточно легкий, прочный и пластичный, коррозионностойкий, он считался неплохим сплавом и не более. Однако его создатели продолжали проводить с ним различные эксперименты, и вдруг сплав проявил совершенно уникальную способность - «помнить» свое прошлое. Произошло это во время одного из многочисленных опытов. Нитиноловую спираль после определенной обработки нагрели до 150°С и охладили, а затем к ней подвесили груз, который растянул ее и превратил в совершенно ровную проволоку. Чудеса начались, когда эту проволоку опять нагрели (до 95°С): на глазах изумленных исследователей она превратилась в ...спираль.

Эксперимент ставили снова и снова, придавая металлу все более сложные формы, но он продолжал демонстрировать блестящую «память», невозмутимо принимая свой первоначальный облик. Проволоку, например, согнули таким образом, что она образовала слово «нитинол», затем нагрели, охладили и деформировали до неузнаваемости, но стоило пропустить через эту проволочную путаницу сильный электрический импульс, мгновенно разогревший ее, и взорам ученых вновь предстало название сплава.

Точное объяснение этого явления еще не найдено, зато применений предложено уже сотни. Из нитинола можно делать, в частности заклепки для соединения таких конструкций, к которым можно подобраться лишь с одной стороны. Металлу при этом предлагают «запомнить» форму обычной заклепки, а потом рабочий конец ее превращают в круглый стержень, который и вставляют в отверстие при низкой температуре. Теперь нужно слегка подогреть головку заклепки, и она тут же «вспомнит», что у нее было утолщение и с другой стороны. Такая заклепка крепит детали намертво.

Одна из американских фирм, связанная с космическими исследованиями, уже продемонстрировала антенну из нитинола, которая предназначена для искусственных спутников Земли. Свитая в плотный клубок, она во время запуска занимает немного места, «спрятавшись» в специальном углублении. Но в космосе, когда солнечные лучи нагревают сплав, антенна обретает нужную форму. Этот же принцип предлагается использовать для изготовления радиотелескопа с антенной диаметром более километра.

Никель прекрасно защищает металлы от окисления, придавая изделиям красивый внешний вид. Веселый блеск кастрюль, кофейников и самоваров - все это «проделки» никеля, тонким слоем которого покрыты многие предметы обихода.

Впервые попытку использовать этот металл в качестве покрытия предпринял в 1842 году немецкий ученый Бетгер. Однако ему не удалось добиться своей цели, так как никель, которым располагала в то время техника, содержал посторонние примеси, мешавшие гальваническим путем наносить покрытие. С тех пор гальванотехника шагнула далеко вперед. Тончайшая пленка никеля надежно охраняет сегодня железо, позволяя сберечь от коррозии огромные количества этого металла.

Никель помогает даже бороться против фальшивомонетчиков. Недавно во Франции была выпущена в обращение новая монета достоинством в 5 франков. Главное отличие ее от других монет заключается в том, что она «слоеная»: на немагнитную мельхиоровую основу нанесен слой никеля. Теперь владельцы торговых автоматов могут быть спокойны: пятифранковая монета обладает такими электромагнитными свойствами, что ее практически невозможно подменить каким-нибудь поддельным жетоном.

Ученые и инженеры давно обратили внимание на каталитические способности никеля. Еще в 90-х годах прошлого столетия французские химики Сабатье и Сендерен увлеклись проблемой получения так называемых «отвержденных» жиров из жидких растительных масел. Они установили, что для этого к молекуле растительного масла нужно присоединить определенное количество водорода. Но вот беда: установить-то ученые установили, а присоединить им никак не удавалось. Сначала они пытались просто пропускать водород через жир - газ не желал вступать с ним во взаимодействие. Пробовали вводить различные добавки - безуспешно. Лишь когда в качестве катализатора химики применили мельчайший порошок никеля, цель была достигнута. Полученный при этом отвержденный жир нашел применение в производстве маргарина, который был назван так за сходство, хотя и весьма отдаленное, с перламутром (по-латыни «маргарос» - перламутр).

Из соединений никеля важное значение имеет его окись, используемая для изготовления щелочных железоникелевых аккумуляторов. Эти аккумуляторы, правда, уступают свинцовым по величине электродвижущей силы, но зато выгодно отличаются от них меньшим весом, более продолжительным сроком работы, простотой в обращении.

Недавно одна из фирм США сконструировала бритву с турболучевым приводом. Три батареи, состоящие из соединений никеля и кадмия, сообщают бритве нужную энергию. Как утверждает американская печать, новинкой заинтересовалось Управление по космонавтике: предполагалось, что космонавты возьмут эту бритву в экспедицию на Луну.

Долгие годы врачи не могли выяснить причину аллергических заболеваний, число которых в последнее время возросло во всем мире. Совсем недавно молдавским медикам удалось установить, что в крови больных бронхиальной астмой, гайморитом и насморком, содержится в несколько раз больше никеля и свинца, чем в крови здоровых людей, в то время как содержание других микроэлементов примерно одинаково. Это интересное открытие позволит врачам объяснить механизм возникновения аллергических заболеваний, облегчит их диагностику и поможет найти новые, более эффективные способы лечения.

В Периодической системе никель расположен рядом с железом и кобальтом. Будучи во многом сходными, эти элементы образуют так называемую триаду. Любопытно, что из 104 известных в настоящее время элементов при обычных условиях лишь члены железной триады обладают ферромагнитными свойствами. Эта «семейственность доставляет много хлопот металлургам: отделить никель от кобальта - задача не из легких. Да и другая соседка никеля по таблице элементов - медь - тоже очень неохотно расстается с ним. В природе же и кобальт, и медь, как правило, сопутствуют никелю. Разделение этих элементов - очень сложный многостадийный процесс. Именно по этой причине никель считается одним из наиболее дорогих и дефицитных промышленных металлов.

В земной коре содержится 0,008% никеля. Не думайте, что это мало. Общее количество никеля оценивается приблизительно в 10¹⁵ тонн. Предположим, кому-нибудь пришла в голову мысль никелировать нашу планету. Хватит ли для этого земных запасов? Несложный расчет показывает, что не только хватит, но еще и останется примерно на ...20 тысяч (!) таких же «шариков». Вот вам и 0,008%! А ведь земная кора - это только «скорлупка», под которой находятся гораздо более плотные слои, гдесодержание никеля, по мнению ученых, значительно выше.

Любопытно, что в некоторых случаях геологи, занятые поисками полезных ископаемых, прибегают к помощи ...собак. Уже несколько лет ученые Института геологии Карельского филиала Академии наук СССР совместно с работниками Института минералогии проводят успешные эксперименты по обучению четвероногих рудознатцев. Две овчарки, фокстерьер и спаниэль, как чуткие приборы, реагируют на руды многих металлов, в том числе и никеля, залегающие на глубине нескольких метров.

Сейчас Зевс, Ирбит, Дик, Пират тл их многочисленные преемники «работают» в геологических партиях, помогая устанавливать точные места для бурения скважин.

«Не слишком ли примитивен для XX века этот способ?» - подумает, быть может, кое-кто из читателей. Не торопитесь с выводами: дело в том, что в условиях северных болот геологам искать руду трудно, да и обходится это недешево. Четвероногие же друзья обладают «повышенной проходимостью» и проникают в такие места, которые недоступны для человека. Радиус действия живого «прибора» в десятки раз больше, чем у обычных физических приборов, применяемых для поиска полезных ископаемых. У собак есть еще одно достоинство: чтобы «осмотреть» 20 ящиков с образцами, им нужно лишь несколько секунд, тогда как даже опытному геологу для этого потребуются сутки.

Опытом советских ученых по использованию собак для геологоразведочных работ воспользовались канадцы. В полицейском управлении Ванкувера отобрали трех немецких овчарок, обучили их новой «профессии» и отправили в «командировку» на поиск месторождений полезных ископаемых. Под руководством опытных геологов собаки только за сезон открыли несколько перспективных залежей никеля и меди.

Канаде принадлежит ведущая роль в добыче никелевых руд среди капиталистических стран. Несколько лет назад вблизи озера Онтарио, где находится одно из основных канадских месторождений, был произведен, пожалуй, самый грандиозный за последние годы промышленный взрыв. Подготовка к нему длилась больше года. В скалах было проделано 17 тысяч шпуров, общая длина которых составила несколько десятков километров. В шпуры заложили колоссальное количество взрывчатки - железнодорожный эшелон из 30 вагонов! «Мамонт-взрыв» - так назвали его канадцы - поднял в воздух полтора миллиона тонн скальных пород и три с половиной миллиона тонн никелевой руды. Совсем недавно крупные залежи никеля были обнаружены вблизи канадского озера Манитоба. Эта «находка» сделана с помощью приборов, которые вели наблюдения за нашей планетой с одного из ее искусственных спутников.

В конце 1969 года на Лондонской бирже поднялся невиданный бум: курс акций, выпущенных акционерным обществом «Посейдон», то резко возрастал, то стремительно падал вслед за сообщениями, поступавшими из далекой Австралии. Общество «Посейдон» было создано вскоре после того, как в прибрежных песках этого континента удалось обнаружить в заметных количествах никель. О результатах дальнейших изысканий геологов немедленно становилось известно в Лондоне. Сначала появились сведения об очень высоком содержании никеля - курс акций тотчас же заметно подскочил. Затем передали, что произошла ошибка в 10 раз (не там оказалась запятая) - через несколько минут акции «Посейдона» начали продавать чуть ли не за бесценок. Но вот новое сообщение с телетайпной ленты: первоначальные данные о высокой концентрации никеля верны - снова цены на акции взвинчиваются до предела. Видимо, кое-кто неплохо погрел на этом руки, а «эпицентр» никелевого бума переместился теперь непосредственно в Австралию, где несколько десятков горнопромышленных компаний ведут ожесточенную борьбу за право эксплуатации найденных месторождений.

В отличие от Земли, где никель встречается лишь совместно с другими элементами, многие небесные тела располагают чистым никелем. Если бы вам удалось достать с неба звезду, вы возможно нашли бы на ней изотоп никеля - никель-80 (на Земле этот элемент существует в виде пяти более легких изотопов). Удельный вес земного никеля - 8,9 грамма на кубический сантиметр. На звездах, где плотность материи очень велика (например, на «белых карликах»), 1 кубический сантиметр никеля весит тонны! Интересно, что средняя плотность Вселенной меньше 10^-29 граммов на кубический сантиметр. При такой плотности земной шар весил бы всего 10 миллиграммов!

В довольно больших количествах космический никель попадает на нашу планету. По подсчетам советских ученых, ежегодно на каждый квадратный километр Мирового океана падает в виде метеоритов до 250 граммов никеля. Казалось бы, не так уж много. Но ведь океан имеет солидный возраст, солидные размеры, а значит, и солидные накопления. Последние данные, полученные с помощью искусственных спутников, показали, что всего земная атмосфера поглощает ежегодно свыше миллиона тонн межпланетной пыли (причем во время метеоритных ливней этот «слой пыли» возрастает в сотни раз), а как известно, содержание никеля в ней весьма высокое.

Любопытны проекты пополнения земных запасов никеля за счет небесных тел. В межпланетном пространстве «разгуливают» десятки тысяч так называемых малых планет - астероидов, состоящих главным образом из железа и никеля. Орбиты вращения некоторых из них проходят сравнительно недалеко от орбиты Земли, и иногда астероиды оказываются на довольно близком расстоянии от нашей планеты. По мнению ряда ученых, теоретически возможно, используя ракетную технику, доставить астероид на околоземную орбиту, а затем развернуть на нем добычу железа и никеля. Один из проектов предусматривает засылку на астероид специальных автоматических устройств, которые с помощью солнечных печей будут переплавлять астероидное вещество в слитки весом в миллионы тонн. Ракеты доставят эти слитки на околоземную орбиту, и останется лишь благополучно спустить металл на поверхность Земли. Но как? Предлагается, например, расплавлять его на орбите и вводить в него газ, а полученные пеноблоки металла приводнять затем в океан, где они будут плавать в ожидании транспортных судов, которые доставят их на прибрежные металлургические заводы. По подсчетам специалистов, каждый кубический километр астероидного вещества при нынешних нормах потребления никеля обеспечит Землю этим металлом примерно на 1250 лет.

Смелые проекты, не правда ли? Но разве еще совсем недавно визит человека на Луну не воспринимался даже многими учеными лишь как дерзновенный полет фантазии?

...Наш рассказ о никеле - металле, названном в честь злого духа гор, подошел к концу. Быть может, когда-нибудь справедливость восторжествует, и никель будут называть «добрым волшебником». Но впрочем, так ли уж важно, какое имя носит металл? Главное, что он приносит людям огромную пользу.

Cu

Zn

Ga

Ge

Rb

Sr

Y

Zr

Ag

Cd

In

Sn

ДРЕВНЕЙШИЙ И ЗАСЛУЖЕННЫЙ

Сокровища седого Урала. - Наследство синантропов. - «Великолепная семерка». - Каменный век сходит со сцены. - На строительстве пирамиды Хеопса. - Лучший подарок женщине. - Жрецы-алхимики. - Заклинания против «язв». - Победный щит Ахилла. - Чудо света в утиль-сырье? - Пивной бар в голове. - «Возьми сыр козий...» - Круги под глазами. - «Пушечная изба». - Купола храма Василия Блаженного. - Удачная «командировка». - Церковь расстается с колоколами. - Ход конем. - «Медный бунт». - Необычный аукцион. - Проделки медной руды. - Голубая кровь? - Карпов нужно беречь. - «Антиакулин». - Гномы за работой. - Фиалки предпочитают цинк.

Несметные сокровища волшебных камней-самоцветов таят в себе недра седого Урала. Но, пожалуй, ни с одним из них не связано столько легенд и сказаний, как с малахитом. Воспетый Бажовым, этот чудесный зеленый камень с неповторимым узором золотые руки мастеров-камнерезов превращали в изумительные по красоте изделия. Издавна их охотно вывозили за границу русские и иностранные купцы.

Быть может, не все знают, что малахит является одним из минералов меди - металла, с которым неразрывно связана вся история цивилизации.

Вы помните, какую ужасную картину разорения нарисовал академик

А. Е. Ферсман, чтобы показать, как туго пришлось бы человеку без железа? Ну, а если вдруг завтра исчезнет на земле медь - что будет тогда? Ведь медь, подобно железу, встречается на каждом шагу, являясь одним из важнейших металлов.

По общему объему мирового производства и потребления медь прочно занимает среди металлов третье место, уступая лишь таким «китам», как железо и алюминий. И все же наш современник, видимо, смог бы пережить потерю меди: XX век избаловал человечество различными металлами с самыми удивительными и разнообразными свойствами. А вот нашим пещерным предкам пришлось бы несладко: для них медь была единственным практически доступным металлом, из которого они изготовляли все свое немудреное оружие, орудия труда и предметы обихода. Правда, в их распоряжении был еще такой материал, как камень, но уже тогда было ясно, насколько он уступает металлу, а каменные орудия, доставшиеся в наследство от синантропов и неандертальцев, считались примитивной, морально устаревшей техникой, пригодной лишь для музеев.

Медь вместе с золотом, серебром, железом, оловом, свинцом и ртутью входит в «великолепную семерку» металлов, известных людям с древнейших времен: полагают, что человек знаком с медью приблизительно 10 тысячелетий. И если поначалу это знакомство было «шапочным», то уже через 2 - 3 тысячелетия (срок весьма небольшой для истории) медь прочно вошла в жизнь первобытных людей, вытеснив из употребления камень: каменный век сдал полномочия веку медному.

Почему именно медь стала первым металлом, оказавшимся в руках человека? Почему ей суждено было сыграть столь важную роль в развитии человеческого общества?

Из семи доисторических металлов лишь три - золото, серебро и медь - встречаются на Земле в самородном состоянии, т. е. в виде кусков металла, причем иногда очень больших (самый крупный из когда-либо найденных самородков меди весил 420 тонн). Но золото и серебро попадались нашим предкам столь редко, что найти широкое применение эти металлы не могли. Медь же достаточно распространена в природе, и, кроме того, она обладает хорошей ковкостью, сравнительно легко обрабатывается. Именно поэтому человек и взял в руки медное орудие. И хотя оно было не таким твердым, как камень, срок его службы оказывался значительно большим, поскольку затупившееся острие можно было опять заточить и использовать орудие снова и снова.

В третьем тысячелетии до н. э. в Египте было сооружено одно из семи чудес света - пирамида Хеопса. Эта величественная гробница фараона сложена из 2 миллионов 300 тысяч каменных глыб весом по 2,5 тонны, и каждая из них была добыта и обработана медным инструментом.

Постепенно человек научился добывать медь из руд. Особой известностью пользовались медные рудники острова Кипр, которому, как полагают, медь и обязана своим латинским названием «купрум». Русское же слово «медь», по мнению некоторых исследователей, происходит от слова «смида» - так древние племена, населявшие европейскую часть территории нашей страны, называли вообще металл.

Еще позднее был получен замечательный сплав меди с оловом. Бронзовый век, пришедший на смену медному, - это целая эпоха в развитии мировой культуры на нашей планете. Однако долгое время из бронзы изготовляли лишь предметы роскоши, украшения. И если в Древнем Египте была развита реклама, то, должно быть, на людных перекрестках торговцы драгоценностями устанавливали папирусные щиты, утверждавшие, что бронзовое зеркало - лучший подарок женщине.

Слово «бронза» произошло от названия небольшого итальянского городка Бриндизи, стоявшего на берегу Адриатического моря. Этот торговый порт славился своими бронзовыми изделиями. Латинское «Эс Брундуси» («медь из Бриндизи») и легло в основу названия сплава.

Египетские жрецы были, пожалуй, первыми в истории науки алхимиками: в рукописях, найденных при раскопках одной из гробниц в Фивах, содержались секреты «получения» золота из меди. Оказывается, стоило лишь добавить к меди цинк, как она превращалась в «золото» (сплав этих элементов - латунь действительно напоминает золото). Правда, у такого «золота» был недостаток: на его поверхности появлялись зеленоватые «язвы» и «сыпь» (в отличие от золота латунь окислялась). Чтобы устранить это «заболевание», по мнению жрецов, требовались усердные молитвы и надежные заклинания.

Медь и бронза были известны не только египтянам, но и индусам, ассирийцам, римлянам, грекам. Гомер описывает в «Илиаде», как античный бог кузнец Гефест выковывает из меди победный щит герою Троянской войны Ахиллу: «Сам он в огонь распыхавшийся медь некрушимую ввергнул...».

С давних пор медь и бронза пришлись по душе ваятелям и чеканщикам. Уже в V веке до н. э. люди научились отливать бронзовые статуи. Некоторые из них отличались гигантскими размерами. В начале III века до н. э. был создан, например, Колосс Родосский - достопримечательность древнего порта Родоса на побережье Эгейского моря. Колосс Родосский - 32-метровая статуя бога Солнца Гелиоса, - считавшийся, как и пирамида Хеопса, одним из семи чудес света, возвышался над входом во внутреннюю гавань порта. Даже самые крупные суда свободно проходили под ним с развернутыми парусами. К сожалению, грандиозное творение древнего скульптора Хареса просуществовало лишь немногим более полувека: во время землетрясения статуя разрушилась и была затем продана сирийцам как металлолом. Поговаривают, будто бы власти острова Родос, чтобы привлечь туристов, намерены восстановить в своей гавани это чудо света. Правда, воскресший Колосс Родосский будет уже выполнен из алюминия. По проекту внутри его головы разместится... пивной бар.

Большими мастерами в области бронзового литья были японцы. Гигантская фигура Будды в храме Тодайдзи, созданная в VIII веке, весит более 400 тонн. Чтобы отлить такую статую, требовалось поистине выдающееся мастерство.

До наших дней дошли уникальные скульптуры из бронзы, выполненные мцого веков назад, - Марк Аврелий, Дискобол, Спящий сатир и другие. Все это свидетельствует о том, что бронза играла важную роль в искусстве древнего мира. Да и в дальнейшем этот сплав служил одним из основных материалов ваятелей. Вспомните хотя бы знаменитого «Медного всадника» - бессмертное творение французского скульптора Фальконе.

С давних времен были известны не только сама медь или ее сплавы, но и другие соединения этого элемента. Английский химик Г. Дэви, производя химические анализы древних фресок, обнаружил в них уксуснокислую медь в виде ярко-зеленой краски, носившей в старину название «яр-медянки». Рецепт приготовления ее в Древней Руси, например, был несложен: «Возьми сыр козий, да меду пресного, да положи в медный сосуд и наклади туда меди и покрой медью. Запечатай крышку тестом и поставь на печь на две недели». И все дела! Яр-медянка была найдена и в живописи терм (бань) римского императора Тита, в стенных фресках Помпеи.

Среди товаров, которыми торговали в далекие времена александрийские купцы, большой популярностью пользовалась «медная зелень». С помощью этой краски модницы подводили зеленые круги под глазами - тогда это считалось проявлением хорошего вкуса. Впрочем, история повторяется, и уже сегодня такой «грим» снова вошел в моду.

На территории нашей страны медные рудники появились приблизительно за два тысячелетия до н. э. При раскопках в Закавказье, Сибири, на Алтае были найдены медные ножи, наконечники стрел, бронзовые щиты, шлемы и другие предметы, относящиеся к VIII - VI векам до н. э. Первые же попытки организовать промышленную выплавку меди относятся лишь к началу XIII века, когда на севере страны (примерно в районе теперешней Архангельской области) было открыто Цильменское месторождение «медяной руды».

В начале XVI века в Москве уже давали продукцию такие «оборонные предприятия», как «Пушечная изба», и «Пушечный двор», где отливались бронзовые орудия разных калибров. В отливке орудий русские мастера достигли совершенства. Шедевром литейного искусства по сей день считается 40-тонная Царь-пушка, отлитая из бронзы в 1586 году Андреем Чоховым. Другой замечательный памятник техники - бронзовый Царьколокол весом более 200 тонн - был отлит в 1735 году мастерами отцом и сыном Маториными и предназначался для колокольни Ивана Великого. Кстати, купол этого великолепного памятника архитектуры XVI века покрыт позолоченными листами из чистой меди. Медными листами покрыта и южная дверь Успенского собора - главного храма Древней Руси.

Во время реконструкции храма Василия Блаженного в Москве намечено заменить железные купола медными, точно сохранив их первоначальную форму и размеры. Эта замена вызвана тем, что за время существования храма в столице заметно изменился микроклимат и железные купола постепенно ржавеют.

Испытывая недостаток в меди, Россия вынуждена была постоянно вести поиски новых месторождений. В середине XVII века «для сыску медныя руды» в Олонецкий уезд был направлен купец Семен Гаврилов. Поездка оказалась удачной: руды действительно нашлись. Сохранился датированный 1673 годом документ, согласно которому олонецкий воевода должен был очистить дорогу от рудника до завода длиной в полторы версты. Несколько раньше, в 1652 году, казанский воевода сообщил царю, что медной руды «сыскано много и заводы... к медному делу заводим».

И все же меди не хватало. Особенно остро дефицит меди сказался во время войны со шведами (любопытно, что на протяжении всей войны Россия покупала медь и железо в... Швеции).

В бою под Нарвой в 1700 году шведы нанесли русским войскам тяжелое поражение. Петр I, понимая необходимость создания мощной артиллерии, наряду с увеличением выплавки меди, принимает решение о реквизиции у церкви бронзовых колоколов и других изделий. Несмотря на возражения церковников, Петр пускает всю бронзу на военные цели.

Полтавский бой подтвердил мудрость Петра: шведские войска, располагавшие лишь четырьмя орудиями, были сокрушены огнем 72 русских бронзовых пушек. Разгром шведов имел важнейшее значение для последующего развития русской экономики.

После победы под Полтавой Петр I проводит еще одну реформу. Развивавшаяся внутренняя торговля требовала дешевого денежного материала, способного вытеснить серебро, которое в качестве валютного металла было необходимо для внешней торговли. И снова в ход идут колокола: теперь их переливают уже не на пушки, а в медную монету.

Позднее, в 1763 году, на Алтае был открыт новый монетный двор - Колыванский, чеканивший медные монеты достоинством в 1, 5 и 10 копеек. По ободку их шла надпись: «Сибирская монета». Уже к 1781 году было выпущено монет почти на 4 миллиона рублей.

В последующие годы производство меди в стране продолжает развиваться. Десятки медеплавильных заводов возникают на Урале, на Алтае. К концу XIX века медь выплавляли уже на Кавказе и в Казахстане.

К этому же времени относится и возникновение металлургии меди на Крайнем Севере (в бывшей Енисейской губернии). В 1919 году геолог Н. Н. Урванцев обнаружил в Норильске остатки медеплавильной печи. Выяснилось, что печь была сооружена в 1872 году, причем ее постройке предшествовали довольно интересные события.

О том, что на Таймыре есть медные руды, было тогда уже известно, но медеплавильная промышленность не могла развиваться из-за дороговизны строительных материалов, особенно кирпича. И вот в 1863 году купец Киприян Сотников решается на остроумный «ход конем». Он просит у губернатора позволения построить в селе Дудинка на собственные средства деревянную церковь. Разумеется, губернатор не мог отказать «рабу божьему» в этой священной просьбе - купцу было выдано соответствующее разрешение. Фокус же заключался в следующем. Губернаторской канцелярии не было известно, что в Дудинке уже существует церковь, притом каменная. Поэтому, быстро построив деревянную церковь, предприимчивый купец разбирает каменную и из «святых» кирпичей сооружает шахтную печь для выплавки меди - «прабабушку» современного гиганта цветной металлургии Норильского комбината, пущенного незадолго до Великой Отечественной войны.

К началу XX века почти 3/4 всей медной промышленности России находилось в руках иностранных капиталистов. В 1913 году было произведено лишь 17 тысяч тонн рафинированной меди. Это ни в коей мере не соответствовало потребностям страны.

Гражданская война и интервенция Антанты свели производство меди фактически к нулю. Многие медные рудники были разрушены или затоплены, заводы замерли: не было ни рабочей силы, ни материалов, ни топлива.

В эти тяжелые годы напомнил о себе один из бывших концессионеров крупный английскийпромышленник Лесли Уркварт. Он вызвался «помочь» нам в восстановлении богатейшего по тем временам Карабашского медного рудника, поставив при этом кабальные для нас условия. В. И. Ленин ответил ему категорическим отказом. Но желание Уркварта погреть руки на русской меди было велико. Зная, как богаты недра нашей земли, он обратился к Советскому правительству с новым «деловым» предложением: «Не дадите ли вы мне... возможность поковыряться в киргизской степи, около Балхаша и дальше? - писал он. - Раньше чем через 50, а может быть и 100 лет вы этими местами все равно не займетесь.»

Но руководители советской промышленности понимали, что такое «ковыряние» было бы прямым подкопом под экономику молодого государства, и Уркварту пришлось расстаться со своими заманчивыми идеями. Народ сам взялся за восстановление промышленности.

Для осуществления Ленинского плана ГОЭЛРО нужна была медь, много меди. 5 мая 1922 года дал первую продукцию восстановленный Калатинский (ныне Кировоградский) медеплавильный завод. Дату пуска этого предприятия можно с полным правом считать днем рождения советской цветной металлургии.

Вскоре дошла очередь и до Балхаша. Уже осенью 1928 года (а не через 50 и не 100 лет!) в этот район был направлен поисковый отряд. И вот у подножья горы Бентау-Ата, там, где так хотел «поковыряться» Уркварт, геологам удалось найти медь. Спустя некоторое время Председатель ВСНХ

В. В. Куйбышев докладывал делегатам XVI съезда партии: «Открыты совершенно новые меднорудные месторождения, в частности Коунрадское».

В 1932 году здесь было начато строительство «Медной Магнитки» - Балхашского горно-металлургического комбината. Стройка велась в исключительно тяжелых условиях. Нередко единственным видом транспорта служили караваны верблюдов, доставлявшие грузы за 400 километров. Но энтузиазм людей преодолевал все трудности и лишения. В 1938 году была получена первая медь Балхаша.

В годы первых пятилеток и в послевоенное время были сооружены многие другие медеплавильные предприятия. Сейчас медная промышленность - одна из ведущих отраслей советской цветной металлургии.

В каких же областях современной техники применяют медь - один из самых древних металлов, известных человеку?

Важнейшие свойства меди - ее отличная электропроводность и теплопроводность. Только один металл обладает еще более высокими показателями этих свойств - серебро. Но этот металл дорог и не может так широко применяться в технике. По способности проводить электрический ток медь в 5 раз превосходит железо, в 1,5 раза - алюминий, в 3 раза - цинк, в 35 раз - титан. Вот почему медь по праву называют главным металлом электротехники.

Медь можно встретить в трансформаторе и автомобильном двигателе, в телевизоре и радиоприемнике, в сложнейших электронных устройствах и металлообрабатывающих станках. Из нее изготовляют детали химической аппаратуры и инструмент для работы с взрывоопасными или легковоспламеняющимися веществами, где нельзя применять «искрометную» сталь.

Постоянно увеличивается число медных сплавов, используемых в различных отраслях промышленности. Если каких-нибудь 30 - 40 лет назад бронзой называли только сплавы меди с оловом, то сегодня уже известны алюминиевые, свинцовые, кремниевые, марганцевые, бериллиевые, кадмиевые, хромовые, циркониевые бронзы.

Из алюминиевой бронзы (сплав меди примерно с 5% алюминия) делают, в частности, медные монеты. Впервые на Руси медные монеты были введены в середине XVII века. Это событие привело в Москве к восстанию (1662 год), вошедшему в историю под названием «Медного бунта». Непосредственным поводом к восстанию послужила замена серебряных денег медными, что вызвало повышение цен на хлеб и другие продукты. Измученный длительной войной с Польшей и Швецией, испытывавший крайнюю нужду из-за частых неурожаев и больших налогов народ восстал. Но царь сумел подавить «Медный бунт» и жестоко расправился с восставшими: несколько сот человек было убито, повешено, утоплено, несколько тысяч арестовано, более тысячи сослано в Сибирь и Астрахань.

Первые советские монеты появились вскоре после революции. В 1920 году в Хорезме, за два года до возобновления деятельности Монетного двора в Ленинграде, по постановлению Совета Народных назиров (комиссаров) Хорезмской народной советской республики начали чеканить медные монеты достоинством в 20, 25, 100 и 500 рублей. Эти монеты с надписями на русском и узбекском языках прекратили хождение лишь после выпуска советских общегосударственных знаков.

Как ни парадоксально, иногда медные монеты оказываются намного дороже золотых. Несколько лет назад в Лондоне происходил необычный аукцион, на котором продавался лишь один предмет - медная монета достоинством всего в 1 пенни. Но присутствовавшие в зале знали, что этому потускневшему кружочку металла отнюдь не «грош цена».

В 1933 году монетный двор в Англии отчеканил всего шесть таких монет, причем пять из них хранятся в английском казначействе и Британском национальном музее, а шестая оставалась эти годы в частных коллекциях. Новому обладателю ее пришлось выложить на аукционе кругленькую сумму, более чем в 600 тысяч раз превышавшую номинальную стоимость монеты - 2600 фунтов стерлингов.

Большую группу сплавов на основе меди составляют латуни, в которых как уже говорилось, вторым основным компонентом служит цинк. Добавки других элементов позволяют получать латуни с самыми разнообразными свойствами.

В последнее время в некоторых областях техники медь и ее сплавы заменяют другими металлами, прежде всего алюминием. В США, например, алюминий полностью вытеснил медь в высоковольтных линиях электропередач. Можно предположить, что в ближайшие годы успешно конкурировать с медью будут изделия из пластических масс.

Тенденция к замене меди во многом объясняется относительным дефицитом этого металла. Вот почему большое значение уделяется открытию и разработке новых месторождений медной руды. Совсем недавно было обнаружено уникальное Удоканское месторождение меди. По разведанным запасам эта крупнейшая в стране кладовая меди превосходит богатства другого значительного месторождения Джезказганского (в Казахстане). Залежи полиметаллических руд, в состав которых, наряду с другими ценными элементами, входит и медь, найдены даже за полярным кругом, в районе Талнаха.

Не так давно медная руда стала... виновником аварии, которую потерпело норвежское грузовое судно «Анатина». Трюмы теплохода, направлявшегося к берегам Японии, были заполнены медным концентратом. Внезапно прозвучал сигнал тревоги: судно дало течь. Оказалось, что коварную шутку с моряками сыграл их груз: медь, содержащаяся в концентрате, образовала со стальным корпусом «Анатины» неплохую гальваническую пару, а испарения морской воды послужили электролитом. Возникший гальванический ток разъел обшивку судна до такой степени, что в ней появились пробоины, куда и хлынула океанская вода.

Представляет интерес еще одна сторона деятельности меди, но уже не как металла. Она принадлежит к числу так называемых биоэлементов, необходимых для нормального развития растений и животных. В ее «обязанности» входит ускорение химических процессов, протекающих внутри клеток.

При отсутствии или недостатке меди в растительных тканях уменьшается содержание хлорофилла, листья желтеют, растение перестает плодоносить и может погибнуть. Не случайно, медный купорос широко применяют в сельском хозяйстве.

Из представителей животного мира наибольшие количества меди содержат осьминоги, каракатицы, устрицы и некоторые другие моллюски. В крови ракообразных и головоногих медь, входящая в состав их дыхательного пигмента - гемоцианина (0,33 - 0,38%), - играет ту же роль, что железо в крови других животных. Соединяясь с кислородом воздуха, гемоцианин синеет (потому-то у улиток и «голубая кровь»), а отдавая кислород тканям, - обесцвечивается. У животных, стоящих на более высокой ступени развития, и у человека медь содержится главным образом в печени. Ежедневная потребность человеческого организма - примерно 0,005 грамма этого элемента. При недостаточном поступлении меди с пищей у человека развивается малокровие, появляется слабость.

Должно быть, поэтому многие народы приписывают меди целебные свойства. Непальцы, например, считают медь священным металлом, который способствует сосредоточению мыслей, улучшает пищеварение и лечит желудочно-кишечные заболевания (больным дают пить воду из стакана, в котором лежат несколько медных монет). Один из самых больших и красивых непальских храмов носит название «Медный».

Польские ученые установили, что в тех водоемах, где присутствует медь, карпы отличаются крупными габаритами. В прудах или озерах, где меди нет, быстро развивается грибок, который поражает карпов.

Если карпы неравнодушны к меди, то более солидные обитатели подводного мира - акулы - терпеть не могут этот элемент, точнее его серное соединение - сульфат меди. Широкие эксперименты по проверке этого антиакульего препарата были проведены в США в начале второй мировой войны, когда от торпед и бомб тонуло немало кораблей и нужда в надежном средстве защиты от акул была велика.

В решении этой проблемы приняли участие многие ученые и охотники на акул. Кстати, не остался в стороне и Эрнест Хемингуэй - он показал места, где сам не раз охотился на морских хищниц.

Успех экспериментов превзошел все ожидания: акулы с жадностью хватали приманки без сульфата меди и «за версту» обходили контрольные приманки с препаратом.

В действенности «антиакулина» поначалу усомнились австралийские специалисты. «Для наших акул (а австралийские хищницы считаются самыми кровожадными), - иронизировали они, - это вроде порошка от головной боли.

Он послужит лишь острой приправой к жаркому». Однако когда в знаменитом Акульем заливе, у западного побережья Австралии, препарат был испробован, его эффективность превысила 95%.

С биологическими процессами связан и один из способов добычи меди. Еще в начале нашего века в Америке были закрыты медные рудники в штате Юта: решив, что запасы руды уже исчерпаны, хозяева рудников затопили их водой. Когда спустя два года воду откачали, в ней оказалось 12 тысяч тонн меди. Подобный случай произошел и в Мексике, где из заброшенных рудников, на которые все махнули рукой, только за один год было «вычерпано» 10 тысяч тонн меди.

Откуда же берется эта медь? Ученым удалось найти ответ. Среди многочисленных видов бактерий есть такие, для которых любимым лакомством служат сернистые соединения некоторых металлов. Поскольку медь в природе обычно связана с серой, эти бактерии неравнодушны к медным рудам. Окисляя нерастворимые в воде сульфиды меди, микробы превращают их в легко растворимые соединения, причем процесс протекает рчень быстро. Так, если при обычном химическом окислении за 24 дня из халькопирита (одного из медных минералов) выщелачивается лишь 5% меди, то в опытах с участием бактерий за 4 дня удалось извлечь 80% этого элемента. Как видите, сравнение технико-экономических показателей явно в пользу микротружеников. Оговоримся, что в описанном случае им были созданы практически идеальные условия для работы: температура среды колебалась от 30 до 35°С, минерал был измельчен и постоянно перемешивался с раствором. Но есть немало экспериментальных данных, свидетельствующих о неприхотливости бактерий: они охотно занимались любимым делом даже в суровых условиях Севера, например, на Кольском полуострове.

Особенно полезно участие бактерий на завершающей стадии эксплуатации рудников: ведь в выработанных месторождениях, как правило, еще остается от 5 до 20% руды. Но добыча этих остатков не оправдывается экономически, а подчас и вовсе невозможна. А вот бактериям ничего не стоит добраться до медных кладбищ и подобрать все крохи «с барского стола».

Микроорганизмы можно использовать и для переработки отвалов. На мексиканском месторождении Кананеа возле шахт скопились огромные отвалы породы - около 40 миллионов тонн. И хотя содержание меди в них было ничтожным (0,2%), их попробовали орошать шахтной водой, которая затем стекала в подземные резервуары. Из каждого литра этой воды удалось извлечь по 3 грамма меди. Всего же только за месяц «из ничего» было добыто 650 тонн металла.

Бактерии «зачислены в штат» некоторых горнорудных предприятий и в нашей стране. Первая опытная установка по бактериальному выщелачиванию меди начала действовать еще в 1964 году на одном из крупнейших рудников Урала - Дегтярском. Здесь около отработанных карьеров и в отвалах обогатительной фабрики за много лет образовалось новое «месторождение» бедной медной руды. Ее-то и отдали во власть микроорганизмов. На их трудолюбие жаловаться не приходилось: дополнительно была добыта не одна тонна ценного металла. Сейчас в Дегтярске сооружена уже промышленная установка. Массовое «оформление» бактерий на работу происходит и на других предприятиях Урала и Казахстана.

Исследования, проведенные в Институте микробиологии Академии наук СССР, показали, что вкусы промышленных бактерий довольно разнообразны: помимо меди, с их помощью можно извлекать из земных недр железо, цинк, никель, кобальт, титан, алюминий и многие другие элементы, в том числе такие ценные, как уран, золото, германий, рений. Несколько лет назад ученые института доказали возможность получения путем бактериального выщелачивания редких металлов галлия, индия и таллия.

Биометаллургические процессы весьма перспективны. Уже сейчас подземное выщелачивание - самый дешевый способ получения меди: не нужно держать под землей шахтеров, отпадает необходимость в заводах по обжигу и обогащению медной руды. Всю эту сложную работу охотно выполняют миллиарды крохотных «металлургов», которые, словно сказочные гномы, днем и ночью без устали «трудятся», помогая людям получать нужный металл.

Известный советский ученый академик А. А. Имшенский писал несколько лет назад: «Огромную роль играют микроорганизмы в круговороте веществ в природе. Развитые в свое время В. И. Вернадским идеи геомикробиологии находят уже сейчас практическое применение. Известно, что микробы виновны в образовании ряда рудных ископаемых. Еще Петр I приказал на севере нашей страны добывать со дна озер знаменитую «копеечную» руду для производства пушек. Ее создали микробы. ...В ближайшее время в промышленности начнут широко применяться микробы как активные «производители» ценных металлов. Каких-нибудь двадцать лет тому назад это казалось фантастическим, а сегодня люди научились направлять и интенсифицировать деятельность этих невидимых «металлургов». Сейчас в ряде мест земного шара, закачивая в уже брошенные (в связи с истощением) шахты воду, насыщенную микроорганизмами, получают уран, медь, германий и другие металлы в промышленных масштабах. Нет сомнения, что использование микробов в гидрометаллургии сделает ее одной из ведущих отраслей промышленности конца нашего столетия. Культуры микробов, окисляющие соединения серы и других элементов, явятся одним из наиболее совершенных и дешевых металлургических «агентов», да к тому же это производство легко полностью автом атизировать ».

В последнее время все более прочным становится союз геологии и ботаники - так называемая индикационная геоботаника. Еще в «Уральских сказах» П. Бажов писал о волшебных цветах и «разрыв-траве», открывающих людям кладовые золота, железа, меди. Корни многих растений, уходя в глубь земли, вытягивают из нее, словно насосы, растворы различных веществ. И если поблизости располагаются запасы какоголибо металла, содержание его в корнях, стеблях, листьях окажется явно выше нормы. При этом у каждого растения есть свое «лакомое блюдо»: кукуруза и жимолость неравнодушны к золоту, фиалки предпочитают цинк, полыни по вкусу марганец, сосна «питает слабость» к бериллию. Повышенное содержание в растении того или иного элемента служит сигналом для геологических поисков, которые довольно часто завершаются открытием месторождений. Так, с помощью зеленых друзей найдены залежи меди в Казахстане и Туве.

...Давно стал достоянием истории медный век, но человек не расстается с медью - своим старым и преданным другом.

Ti

V

Cr

Mn

Ge

As

Se

Br

Zr

Nb

Mo

Tc

«ОДЕЖДА» УРАНОВЫХ СТЕРЖНЕЙ

Мартин Клапрот совершает открытие. - Что вам приснилось? - Библейское предание. - «Ищу работу». - Постоянный спутник. - Серьезные разногласия. - Потери в кислоте. - Многогранная деятельность. - Не опасаясь перегрева. - В поисках призвания. - Судьбы «братьев». - «Посторонним вход воспрещен». - Реактор «Наутилуса». - Заслуги и грехи. - Проблема за проблемой. - Богатства в отвалах. - На океанском берегу. - Побочные «профессии». - Лампа Нернста. - Что происходит в Монлуи? - «Столица солнца». - Явное недоразумение.

В 1789 году немецкий химик член Берлинской Академии наук Мартин Генрих Клапрот, анализируя одну из разновидностей минерала циркона, обнаружил новый элемент, который он назвал цирконием. Благодаря красивой окраске - золотистой, оранжевой, розовой - циркон еще в эпоху Александра Македонского считался драгоценным камнем. Название минерала происходит, по-видимому, от арабского слова «царгун» - золотистый.

Циркон (в литературе встречаются и другие названия этого минерала: гиацинт, яцинт, яргон, джаргон) использовали в старину не только как украшение, но и как амулет, который «сердце обвеселит, и кручину и неподобные мысли отгоняет, разум и честь умножает». Один из древнерусских эскулапов с профессиональной осведомленностью утверждал в своем труде о медицине, что тот, «кто яхонт червленный при себе носит, снов страшных и лихих не увидит, скрепит сердце свое и в людях честен будет».

В свободном виде цирконий впервые был выделен в 1824 году шведским химиком Иенсом Берцелиусом. Однако получить чистый цирконий в те времена не представлялось возможным, и физические свойства этого металла долгое время не были изучены. В течение десятков лет цирконий, подобно многим другим ценнейшим металлам, не мог найти себе занятие «по душе», в то время как такие металлы, как железо, медь, свинец, умели показать товар лицом и потому не страдали от отсутствия предложений.

Только в начале нашего века ученым удалось получить свободный от примесей цирконий и тщательно исследовать свойства этого металла. Оказалось, что у него есть постоянный спутник - гафний. Более 130 лет химики не замечали, что гафний присутствует (причем иногда в довольно больших количествах) в цирконии. Объясняется это сходством их химических свойств. Впрочем, по некоторым вопросам у этих элементов имеются серьезные «разногласия», но об этом будет рассказано несколько ниже.

Чистый цирконий - внешне похожий на сталь, но более прочный металл, обладающий высокой пластичностью. Одно из замечательных свойств циркония - его исключительная стойкость ко многим агрессивным средам. По антикоррозийным качествам цирконий превосходит такие стойкие металлы, как ниобий и титан. Нержавеющая сталь теряет в пятипроцентной соляной кислоте при 60°С примерно 2,6 миллиметра в год, титан - около 1 миллиметра, а цирконий - в 1000 раз меньше. Особенно велико сопротивление циркония действию щелочей; в этом отношении ему уступает даже тантал,

Яхонтом на Руси называли многие драгоценные камни, в том числе и цейлонский гиацинт которыйпо праву снискал себе репутацию выдающегося борца с коррозией. Благодаря своей высокой коррозионной стойкости цирконий нашел применение в столь ответственной области медицины, как нейрохирургия. Из сплавов циркония изготовляют кровеостанавливающие зажимы, хирургический инструмент, а в ряде случаев даже нити для наложения швов при операциях мозга.

После того как ученые заметили, что добавки циркония к стали значительно улучшают многие ее свойства, цирконий был возведен в ранг ценного легирующего элемента. Деятельность циркония на этом поприще многогранна: он повышает твердость и прочность стали, улучшает ее обрабатываемость, прокаливаем ость, свариваемость, благоприятно влияет на жидкотекучесть стали, измельчает содержащиеся в ней сульфиды, делает структуру металла мелкозернистой.

При введении циркония в конструкционную сталь заметно возрастает ее окалиностойкость: потери в весе стали марок 40 - 45, в которой содержится 0,16 - 0,37% циркония, после трехчасовой выдержки при 820°С примерно в 6 - 7 раз меньше, чем той же стали, но не легированной цирконием.

Цирконий значительно повышает и коррозионную стойкость конструкционных сталей. Так, после трехмесячного пребывания в воде стали марки 201 потеря в весе в пересчете на 1 квадратный метр составила 16,3 грамма, в то время как образец той же стали, но с добавкой 0,19% циркония, «похудел» лишь на 7,6 грамма.

Циркониевую сталь можно нагревать до достаточно высоких температур, не опасаясь перегрева. Это позволяет интенсифицировать процессы ковки, штамповки, термообработки, цементации металла.

Плотная мелкозернистая структура и высокая прочность циркониевой стали в сочетании с хорошей жидкотекучестью позволяют изготовлять из нее отливки с более тонкими стенками, чем из обычной стали. Например, из стали 40Х с цирконием были отлиты опытные тонкостенные детали со стенками толщиной 2 миллиметра; толщина стенок этих деталей из стали 40Х, не содержащей циркония, составляла не менее 5 - 6 миллиметров.

Цирконий оказался хорошим союзником и для многих цветных металлов. Добавка этого элемента к меди резко увеличивает ее прочность, почти не снижая электропроводности. Высокой прочностью и электропроводностью обладает меднокадмиевый сплав с 0,35% циркония. Введение циркония в алюминиевые сплавы заметно повышает их прочность, пластичность, сопротивление коррозии, теплостойкость. Прочность магниевоцинковых сплавов при добавке 0,6 - 0,7% циркония возрастает примерно вдвое. Коррозионная стойкость сплава титана с 14% циркония в пятипроцентной соляной кислоте при 100°С в 70 раз выше, чем у технически чистого титана. Добавка 5% циркония к молибдену заметно повышает твердость этого металла. Цирконий вводят в марганцовистую латунь, в алюминиевые, никелевые, свинцовые бронзы.

И все же, как ни важна и почетна роль легирующего элемента для сталей и сплавов, она не могла удовлетворить цирконий. Он продолжал искать и нашел свое настоящее призвание. Но прежде чем рассказать об этом, вернемся к его колыбели - в химическую лабораторию Мартина Клапрота.

Дело в том, что в 1789 году Клапрот открыл не только цирконий, но и еще один замечательный элемент, которому суждено было сыграть выдающуюся роль в науке и технике XX века. Этим элементом был уран. Ни сам Клапрот, ни кто-либо другой не могли тогда предвидеть, как сложатся судьбы «братьев» - циркония и урана. Пути их разошлись надолго: в течение полутора веков ничто не связывало эти элементы. И только в наши дни после долгой разлуки они встретились вновь. Сначала об этом знали лишь очень немногие ученые и инженеры, работавшие в области ядерной энергетики, куда, как известно, «посторонним вход воспрещен». Встреча состоялась в атомных реакторах, где уран использовали как ядерное топливо, а цирконий должен был служить оболочкой для урановых стержней. Впрочем, точности ради, отметим, что еще за несколько лет до этого американские ученые попробовали применять цирконий в качестве материала для ядерного реактора, который был установлен на первой атомной подводной лодке США «Наутилус». Однако вскоре выяснилось, что из циркония выгоднее делать не стационарные детали активной зоны реактора, а оболочки топливных элементов. Вот тогда-то уран и попал в «объятия» циркония.

Выбор на цирконий пал не случайно: физикам было известно, что он в отличие от многих других металлов, легко пропускает нейтроны («нейтронная прозрачность»), а именно таким свойством должен обладать материал для корпусов урановых стержней. Правда, некоторые металлы - магний, алюминий, олово - в этом отношении сходны с цирконием, но они легкоплавки и нежаропрочны.

Цирконию же. который плавится лишь при 1850°С, тепловые нагрузки ядерной энергетики вполне по плечу.

Однако и у циркония есть кое-какие «грешки», которые могли бы помешать ему работать в этой ответственной области. Дело в том, что «прозрачен» для нейтронов только цирконий высокой степени чистоты. Вот тут-то и приходится снова вспомнить о гафнии - металле, который по химическим свойствам может быть назван «близнецом» циркония. Но «взгляды» на нейтроны у них оказались противоположными: гафний с жадностью поглощает нейтроны (в 500 - 600 раз сильнее, чем цирконий). Более того, примеси гафния даже в гомеопатических дозах способны испортить «кровь» цирконию и лишить его нейтронной прозрачности. Технические условия на цирконий так называемой «реакторной чистоты» допускают присутствие в нем не больше 0,02% гафния. Но и такие «крохи» довольно существенно - в шесть с половиной раз - снижают нейтронную прозрачность циркония.

Поскольку в природе эти металлы обычно находятся вместе, получить полностью свободный от гафния цирконий - задача колоссальной трудности. И тем не менее химикам и металлургам пришлось взяться за эту проблему, так как атомная промышленность крайне нуждалась в конструкционном материале.

Когда задача была решена, на повестку дня встала другая: требовалось добиться того, чтобы при изготовлении конструкций из чистейшего циркония в процессе сварки в него не попадали «чужеродные атомы», которые могли бы оказаться непреодолимой преградой на пути нейтронов и тем самым свести на нет все достоинства этого металла. К тому же сварку нужно было проводить таким образом, чтобы не нарушить однородность металла: сварочный шов должен обладать теми же свойствами, что и свариваемый материал. На помощь был призван электронный луч. Чистота и точность электроннолучевой сварки позволили решить и эту проблему - цирконий стал «одеждой» урановых стержней.

Именно тогда и произошел резкий скачок в производстве этого металла: только за десятилетие - с 1949 по 1959 год - мировое производство циркония возросло в 1000 раз! В ход пошли большие скопления цирконовых песков, которые раньше служили отходами при добыче других ископаемых. Так, в Калифорнии, при добыче золота драгами в руслах древних рек вместе с золотом на промывку поднимали значительное количество циркона, но из-за отсутствия спроса его сбрасывали в отвалы. На побережье в штате Орегон (США) в годы войны добывали хромит и попутно получали некоторое количество циркона, который не интересовал тогда промышленность и потому не вывозила с места добычи. Когда же вскоре после войны начался циркониевый бум, все эти отвалы оказались «лакомым кусочком».

Сейчас крупные месторождения этого ценного элемента разрабатывают в США, Австралии, Бразилии, Индии, странах Западной Африки. Отличной рудой циркония часто служат прибрежные пески. В Австралии, например, цирконовые россыпи простираются почти на 150 километров вдоль океанского побережья. Значительными запасами циркониевого сырья располагает и Советский Союз.

Потребность в цирконии растет из года в год, так как этот материал приобретает все новые «специальности». Его свойство в нагретом состоянии жадно поглощать газы используют в электровакуумной технике, в радиотехнике. Из смеси порошка металлического циркония с горючими соединениями изготовляют осветительные ракеты, дающие большое количество света. Циркониевая фольга при горении дает в полтора раза больше света, чем алюминиевая, потребляя при этом такое же количество кислорода. «Вспышки» с циркониевым заполнением удобны тем, что занимают совсем мало места - они могут быть величиной с наперсток. К циркониевым сплавам все внимательнее присматриваются конструкторы ракетной техники: вполне возможно, что из жаропрочных сплавов этого элемента будут выполнены передние кромки космических кораблей, совершающих регулярные рейсы в просторах вселенной.

Дождевые плащи обязаны своей влагонепроницаемостью солям циркония, которые входят в состав особой эмульсии для пропитки тканей. Соли циркония применяют также для изготовления цветных типографских красок, специальных лаков, пластических масс. В качестве катализатора соединения циркония используют при производстве высокооктанового моторного топлива. Сернокислые соединения этого элемента славятся отличными дубильными свойствами.

Весьма интересное применение нашел тетрахлорид циркония. Электропроводность пластинки из этого вещества меняется в зависимости от давления, которое на нее действует. Это свойство и было использовано в конструкции универсального манометра - прибора для измерения давлений. При малейшем изменении давления изменяется и сила тока в цепи прибора, шкала которого отградуирована в единицах давления. Эти манометры очень чувствительны: с их помощью можно определять давление от стотысячных долей атмосферы до тысяч атмосфер.

Для многих радиотехнических приборов - ультразвуковых генераторов, стабилизаторов частоты и других - нужны пьезокристаллы. В некоторых случаях им приходится работать при повышенных температурах. С этой точки зрения несомненный интерес представляют кристаллы цирконата свинца, которые практически не меняют своих пьезоэлектрических свойств до 300°С.

Рассказывая о цирконии, нельзя не упомянуть о его двуокиси - одном из самых тугоплавких веществ природы: температура плавления ее - около 2700°С. Двуокись циркония широко используют при получении высокоогнеупорных изделий, жаростойких эмалей, тугоплавких стекол. Еще более тугоплавкий материал - борид этого металла. Из него изготовляют чехлы для термопар, которые могут находиться в расплавленном чугуне непрерывно в течение 10 - 15 часов, а в жидкой стали 2 - 3 часа (кварцевые чехлы выдерживают лишь одно-два погружения не более чем на 20 - 25 секунд).

Двуокись циркония обладает интересным свойством: сильно нагретая, она излучает свет настолько интенсивно, что может быть использована в осветительной технике. Это свойство подметил еще в конце прошлого века известный немецкий физик Вальтер Герман Нернст. В сконструированной им лампе (вошедшей в историю техники как «лампа Нернста») стержни накаливания были изготовлены из двуокиси циркония. В лабораторных опытах это вещество и сейчас иногда применяют в качестве источника света.

Французские ученые используют двуокись циркония как исходный материал для получения этого металла с помощью солнечной энергии. В Монлуи - крепости, построенной в XVII веке в Восточных Пиренеях на высоте 1500 метров над уровнем моря, находится солнечная печь, спроектированная и эксплуатируемая группой исследователей под руководством профессора Феликса Тромба. На состоявшемся в Монлуи симпозиуме по использованию солнечной энергии участникам было продемонстрировано действие этой печи.

«Медленно, почти незаметно, специальная платформа поднимает горстку белого порошка к фокусу большого параболического зеркала. Вот платформа достигла фокуса и перед глазами ученых и инженеров вспыхнуло ослепительно яркое белое пламя.

Белый порошок - это окись циркония... Помещенный в фокус параболического зеркала, где температура концентрированных солнечных лучей достигает 3000°С, порошок расплавился. Возникшую при этом вспышку можно наблюдать только через темные стекла. И маленькая кучка раскаленного вещества, лежащего на платформе, напоминала извергающийся вулкан какой-то далекой геологической эры».

Так описывает процесс получения «солнечного» циркония один из участников симпозиума. Специальный солнечный отражатель, состоящий из множества отдельных зеркал и достигающий 12 метров в поперечнике, с помощью фотоэлементов автоматически вращается вслед за Солнцем. Отраженные им лучи отбрасываются на большое параболическое зеркало диаметром 10 метров. Тепловая мощность этого зеркала, которое концентрирует солнечные лучи в жерле печи, эквивалентна 75 киловаттам.

В десяти километрах от Монлуи, в маленькой горной деревушке Одейо, сооружена еще одна солнечная печь - крупнейшая в мире. Тех, кто приезжает в «столицу солнца» (так местные жители с гордостью стали именовать Одейо), встречает необычный пейзаж, похожий на декорации для съемок научно-фантастического фильма. Рядом со старинной остроконечной церковкой возвышается ультрасовременное многоэтажное здание - Лаборатория солнечной энергии. Весь северный фасад его представляет собой огромное параболическое зеркало, диаметр которого равен примерно 50 метрам. На противоположном склоне горы рядами размещены десятки зеркал довольно внушительных размеров - гелиостаты. Солнечные лучи, пойманные гелиостатами, направляются сначала на параболическое зеркало, а оттуда, собранные в пучок, попадают в плавильную печь, где создается температура 3500°С.

Печь в Одейо может производить почти 2,5 тонны циркония в день (дневная производительность печи в Монлуи составляет лишь 60 килограммов). Тепло, развиваемое солнечным «зайчиком» в жерле печи, эквивалентно 1000 киловаттам электрической энергии.

Главное достоинство солнечных печей заключается в том, что в процессе плавки в металл не попадают ненужные примеси - им неоткуда взяться. Поэтому получаемые здесь металлы и сплавы характеризуются высокой чистотой и пользуются постоянным спросом. Есть и еще один весомый аргумент в пользу такого способа плавки: с Солнцем не нужно расплачиваться за используемую энергию - щедрое светило безвозмездно отдает ее людям.

В заключение остановимся на одном недоразумении. Земная кора содержит больше циркония, чем, например, меди, никеля, свинца или цинка. Тем не менее, в отличие от этих металлов, цирконий называют редким. Когда-то это объяснялось большой рассеянностью циркониевых руд, трудностью извлечения циркония, да еще и тем, что в технике этот металл был действительно «редким гостем». Теперь же, когда производство циркония с каждым годом стремительно растет и он находит все новые и новые области применения, термин «редкий» для него уже теряет свой смысл. Но прошлое есть прошлое, и на вопрос о происхождении цирконий вправе с гордостью отвечать: «Из редких»...

Ti

V

Cr

Mn

Ge

As

Se

Br

Zr

Nb

Mo

Tc

СОРОК ПЕРВЫЙ

Где вы прописаны? - Без эксцессов. - Соседи заинтригованы. - Посылка с берегов Колумбии. - 150 лет спустя. - Два открытия. - «Учинить ему новый допрос...» - В честь богини печали. - «Колумбисты» примиряются с судьбой. - Водой не разольешь. - Овчинка стоит выделки. - Нет худа без добра. - Признание. - Важные дела. - Выручает пустота. - Мороз не страшен. - Ошибка фирмы «Вестингхауз». - Без всякого сопротивления. - Соперник циркония. - В борьбе с газом. - «Ответственный медицинский работник». - «Валютные операции». - Предсказание сбывается.

К середине прошлого века было открыто уже несколько десятков химических элементов. Но, увы, они не имели тогда ни «собственного угла», ни «постоянной прописки». И лишь в 1869 году, когда Дмитрий Иванович Менделеев построил величественное здание своей Периодической системы, все открытые к тому времени элементы обрели, наконец, пристанище.

При распределении жилой площади заслуги будущих жильцов перед наукой и техникой, а также стаж работы во внимание не принимались. Учитывались только личные качества (в первую очередь атомный вес), наклонности, сходство с ближайшими соседями. Большую роль при этом играли и связи (разумеется, химические). Во избежание возможных неурядиц жильцов с разными характерами и взглядами на жизнь размещали как можно дальше друг от друга.

В пятом подъезде (т. е. в пятой группе) на пятом этаже (точнее, в пятом периоде, в шестом ряду) в квартире № 41 поселился жилец с красивым именем - Ниобий. Кто он такой? Откуда родом?

...В середине XVII века в бассейне реки Колумбии (Северная Америка) был найден тяжелый черный минерал с золотистыми прожилками слюды. Вместе с другими камнями, собранными в различных частях Нового Света, этот минерал (названный впоследствии колумбитом) был отправлен в Англию в Британский музей. Без малого 150 лет пролежал камень под стеклом на стенде музея, числясь в списке экспонатов образцом железной руды. Но вот в 1801 году известный уже в то время химик Чарльз Хетчет заинтересовался этим красивым минералом. Анализ показал, что в камне действительно содержались железо, марганец, кислород, но наряду с ними имелся и какой-то незнакомый элемент, образующий вещество со свойствами кислотного окисла. Новый элемент Хетчет назвал колумбием.

Спустя год, в 1802 году, шведский ученый Андрес Экеберг в некоторых скандинавских минералах нашел еще один новый элемент, названный им в честь мифологического героя танталом. Название, по-видимому, символизировало те трудности («муки Тантала»), которые испытывали химики, пытаясь растворить окисел нового элемента в кислотах. Свойства тантала и Колумбия оказались совершенно идентичными, и многие ученые, в том -числе знаменитый химик Йёнс Якоб Берцелиус, решили, что имеют дело не с двумя различными элементами, а с одним и тем же - танталом.

В дальнейшем Берцелиус усомнился в правильности такой точки зрения. В письме к своему ученику немецкому химику Фридриху Вёлеру он писал: «Посылаю тебе обратно твой X, который я вопрошал, как мог, но от которого я получил уклончивые ответы. «Ты титан?» - спрашивал я. Он отвечал: «Вёлер же тебе сказал, что я не титан». Я также установил это.

«Ты цирконий?» - «Нет, - отвечал он. - Я же растворяюсь в соде, чего не делает цирконовая земля». - «Ты олово?» - «Я содержу олово, но очень мало». - «Ты тантал?» - «Я с ним родствен, - отвечал он. - Но я постепенно растворяюсь в едком кали и осаждаюсь из него желто-коричневым». - «Ну что же ты за дьявольская вещь?» - спросил я. Тогда мне показалось, что он ответил: «Мне не дали имени». Между прочим, я не вполне уверен, действительно ли я это слышал, потому что он был справа от меня, а я очень плохо слышу на правое ухо. Так как твой слух лучше моего, то я тебе шлю этого сорванца назад, чтобы учинить ему новый допрос ..».

Но и Вёлеру не удалось разобраться во взаимоотношениях элементов, открытых Хетчетом и Экебергом. Лишь в 1844 году немецкий химик Генрих Розе доказал, что минерал колумбит содержит два различных элемента - тантал и колумбий, которому

Розе дал новое имя - «ниобий» (по древнегреческой мифологии богиня печали и страданий Ниоба - дочь Тантала). Однако в некоторых странах (США, Англии) долго сохранялось первоначальное название элемента - колумбий, - и только в 1950 году Международный союз чистой и прикладной химии (ЮПАК) решил Покончить с этой «разноголосицей» и предложил химикам всего мира именовать этот элемент ниобием.

Первое время американские и английские химики пытались добиться отмены этого решения, которое казалось им несправедливым, но «приговор» ЮПАК был окончательным и обжалованию не подлежал. Пришлось «колумбистам» примириться с этим ударом судьбы, а в химической литературе США и Англии появился новый символ «Nb».

Совместное «проживание» ниобия и тантала в природе, обусловленное их чрезвычайным химическим сходством, долгое время тормозило развитие промышленности этих металлов. Лишь в 1866 году швейцарский химик Жан Шарль Галиссар дс Мариньяк сумел разработать первый промышленный способ разделения химических «близнецов». Он воспользовался различной растворимостью некоторых соединений этих металлов: комплексный фторид тантала не растворяется в воде, аналогичное соединение ниобия достаточно хорошо растворимо в ней. В усовершенствованном виде способ Мариньяка применяли до недавнего времени, однако в последние годы на смену ему пришли новые более эффективные способы - избирательная экстракция, ионный обмен, ректификация галогенидов и др.

В конце XIX века французский химик Анри Муассан получил чистый ниобий электротермическим путем, восстанавливая окись ниобия углеродом в электропечи.

В наши дни производство металлического ниобия представляет собой сложный многостадийный процесс. Сначала ниобиевую руду обогащают.

Полученный концентрат сплавляют с различными плавнями (едким натром, гидросульфитом или содой), затем выщелачивают, в результате чего выпадает нерастворимый осадок гидроокиси ниобия и тантала. Теперь необходимо их разделить. Продуктом разделения может быть либо пятиокись ниобия, либо его хлорид. Восстановлением этих соединений при высокой температуре удается получить порошкообразный ниобий, который нужно превратить в компактный металл, пригодный для обработки.

Это достигается следующим образом. Из порошка под большим давлением прессуют так называемые штабики (заготовки) прямоугольного или квадратного сечения. Штабики спекают в вакууме в несколько этапов, причем на заключительной стадии температура достигает 2350°С. В дальнейшем ниобий поступает в дуговую вакуумную печь, где и завершается весь цикл превращения ниобиевой руды в металл.

Несколько лет назад промышленность освоила электроннолучевую плавку ниобия, исключающую такие трудоемкие промежуточные операции, как прессование и спекание. При этом способе на порошкообразный ниобий направляют мощный поток электронов. Порошок начинает плавиться, и капли металла падают на ниобиевый слиток, который по мере проплавления порошка растет и постепенно выводится из рабочей камеры.

Как видите, ниобий проходит длинный путь, прежде чем руда становится металлом. И все же овчинка стоит выделки: сегодня ниобий очень нужен промышленности. А начинал он свою «трудовую деятельность» в... отвалах. Как это ни парадоксально, но в те времена его считали лишь вредной примесью к олову и при добыче этого металла громадные количества ниобия выбрасывали на свалку. Та же участь постигла его и тогда, когда промышленный мир заинтересовался танталом, а к ниобию еще оставался равнодушным: при переработке танталовых руд ниобиевая «пустая» порода шла в отвал. Но нет худа без добра, и впоследствии, когда ниобий был по достоинству оценен человеком, эти отходы производства превратились в богатейшие «месторождения» ниобиевых руд.

После того как в 1907 году немецкому химику фон Болтону удалось получить этот металл в компактном виде, ниобий, подобно многим другим своим тугоплавким «собратьям», попробовал свои силы в производстве электроламп в качестве материала для нитей накаливания. Но, как известно, прижился здесь только вольфрам, а всем остальным пришлось искать удачи на другом поприще.

К 1925 году относятся первые попытки использовать ниобий в качестве легирующего элемента: в США были проведены исследования по замене им вольфрама, содержащегося в быстрорежущей стали. Эти опыты оказались неудачными, но важно было другое: ниобий попал в поле зрения металлургов.

В 1930 году общий мировой запас изделий из ниобия (листов, проволоки ит. д.) составлял всего... 10 килограммов. Но вскоре пришло признание, а вместе с ним резко возросло и производство этого металла. Ниобий сумел доказать, что он с полным правом может быть назван «витамином» стали. Присадка его к хромистой стали улучшала ее пластичность, увеличивала коррозионную стойкость. Было установлено, что введение в нержавеющую стчль ниобия (до 1%) предотвращает выделение карбидов хрома по границам зерен и, следовательно, устраняет межкристаллитную коррозию. Добавка его к конструкционным сталям значительно повышает сопротивление удару при пониженных температурах; сталь приобретает способность легко выдерживать переменные нагрузки, что имеет большое значение, например, в авиастроении.

Важную роль было суждено сыграть ниобию в сварочном деле. До тех пор, пока сварке подвергали лишь обычные стали, никаких трудностей этот процесс не представлял. Но когда сварщикам пришлось иметь дело со специальными легированными сталями сложного химического состава, например, с нержавеющей, оказалось, что сварной шов теряет многие ценные свойства, которыми обладает свариваемый металл. Как улучшить качество шва? Пробовали изменить конструкцию сварочного аппарата - не помогло. Меняли состав электродов - безуспешно. Пытались вести сварку в атмосфере инертных газов - никакого эффекта. Вот тут-то на помощь пришел ниобий. Сталь, в которую был введен этот элемент, можно было сваривать, не беспокоясь о качестве шва: он ни в чем не уступал соседним слоям металла, не подвергавшимся сварке.

До последнего времени большие трудности возникали при необходимости получить прочное соединение тугоплавких металлов, например, ниобия с молибденом. Выручила... пустота. Оказалось, что в вакууме температура плавления многих веществ значительно ниже, чем в обычных условиях. Ученые не замедлили воспользоваться этим обстоятельством, чтобы преодолеть «барьер несовместимости»: сварка тугоплавких металлов в вакууме дала отличные результаты.

Как легирующий элемент ниобий широко известен в цветной металлургии. Так, алюминий, легко растворяющийся в щелочах, не реагирует с ними, если в него ввести всего 0,05% ниобия. Медь и ее сплавы при добавке этого элемента приобретают твердость, титан, молибден и цирконий становится более прочным и жаростойким. При низких температурах многие сплавы и стали хрупки, как стекло. Оказалось, что ниобий в состоянии избавить их от этого недостатка. Добавка всего 0,7% ниобия позволяет металлу сохранять свою прочность даже при восьмидесятиградусных морозах. Это качество особенно важно для деталей реактивных самолетов, летающих на больших высотах.

Сам ниобий «охотно» вступает в союз с другими элементами. Когда американская фирма «Вестингхауз» выпустила партию якобы сверхчистого ниобия, заказчики были весьма удивлены, что он не плавится при температурах выше 2500°С, хотя температура плавления чистого ниобия 2468°С. Лабораторный анализ помог установить, что в этом «сверхчистом» ниобии содержались небольшие количества циркония. Так был открыт сверхжаростойкий ниобиевоциркониевый сплав.

Ряд ценных качеств придают ниобию и добавки других металлов. Вольфрам и молибден повышают теплостойкость металлического ниобия, алюминий делает его прочнее, медь значительно улучшает его электропроводность. Чистый ниобий проводит электрический ток в восемь, раз хуже, чем медь. Сплав же ниобия с 20% меди обладает высокой электропроводностью и при этом он вдвое прочнее и тверже чистой меди. В союзе с танталом ниобий способен противостоять серной и соляной кислотам даже при 100°С.

Ниобий - незаменимая составная часть сплавов для рабочих лопаток турбин реактивных двигателей, где металл должен сохранять свою прочность при высоких температурах. Из ниобийсодержащих сплавов и чистого ниобия изготовлены некоторые детали сверхзвуковых самолетов, космических ракет, искусственных спутников Земли.

Еще каких-нибудь несколько лет назад явлением сверхпроводимости интересовались только физики. Сейчас сверхпроводимость уже перешагнула границы лабораторий и начинает вторгаться в технику, где для ее практического применения открываются широкие перспективы. В чем же сущность этого явления?

Более полувека назад было обнаружено, что при очень низких температурах в некоторых металлах, сплавах и химических соединениях ток начинает протекать без всяких потерь - сопротивление исчезает. Но для этого металл нужно охладить почти до абсолютного нуля, т. е. - 273°С. Из всех известных науке материалов наиболее высокой (если только здесь уместен этот термин), а значит, и наиболее легко достижимой температурой перехода в сверхпроводящее состояние (18°К, или - 255°С) характеризуется станнид ниобия - соединение ниобия с оловом. Сверхпроводящие магнитные катушки, изготовленные из сплавов этих элементов, создают колоссальные магнитные поля. Магнит диаметром 16 сантиметров и высотой 11 сантиметров, в котором обмоткой служит лента из такого сплава, способен создать поле напряженностью в 100 тысяч эрстед (для сравнения укажем, что напряженность магнитного поля Земли составляет всего несколько эрстед).

Ниобий широко используют в технике и в чистом виде. Исключительно высокая коррозионная стойкость этого металла обусловила его применение в химическом машиностроении. Интересно, что при изготовлении аппаратуры и трубопроводов солянокислотного производства ниобий не только служит конструкционным материалом, но и играет при этом роль катализатора, давая возможность получить более концентрированную кислоту. Каталитические способности ниобия используют и в других процессах, например, при синтезе спирта из бутадиена.

Весьма почетна и служба ниобия в атомных реакторах, где он трудится бок о бок с цирконием, порой вполне успешно конкурируя с ним. Подобно цирконию, ниобий обладает нейтронной прозрачностью (т. е. способностью пропускать нейтроны) и наряду с этим очень высокой температурой плавления, значительной жаростойкостью, колоссальным сопротивлением химическим воздействиям, отличными механическими свойствами. Кроме того, ниобий почти не взаимодействует с расплавленными щелочными металлами. Жидкие натрий и калий, применяемые в качестве теплоносителей в ядерных реакторах некоторых типов, могут свободно циркулировать по ниобиевым трубам, не причиняя им никакого вреда. Для ниобия характерна невысокая искусственная (наведенная) радиоактивность, поэтому из него можно делать контейнеры для хранения радиоактивных отходов или установки по их использованию.

Следует упомянуть еще об одном интересном свойстве этого металла: он отличный газопоглотитель. Так, при обычной температуре в 1 грамме ниобия может быть растворено более 100 кубических сантиметров водорода; даже при 500°С растворимость водорода в ниобии составляет около 75 кубических сантиметров на грамм. Это свойство металла используют в производстве высоковакуумных электронных ламп. При откачивании ламп в них все же остается некоторое количество газов, мешающих работе. Ниобий, нанесенный на детали ламп, как губка, поглощает эти газы, обеспечивая тем самым весьма высокий вакуум. Детали электронных ламп, изготовленные из ниобия, более экономичны, чем танталовые или вольфрамовые, и служат гораздо дольше. Так, срок службы мощных генераторных ламп с ниобиевым катодом достигает 10 ООО часов.

Как и тантал, ниобий совершенно не вызывает раздражения тканей человеческого тела, срастается с ними и остается инертным даже после длительного воздействия жидкой среды организма. Благодаря этим свойствам ниобий обратил на себя внимание хирургов и теперь с полным правом может считать себя «ответственным медицинским работником».

В последнее время поговаривают, что ниобий решил всерьез заняться «валютными операциями». Дело в том, что в связи с нехваткой серебра американские финансисты предполагают для изготовления металлических денег использовать вместо него ниобий, поскольку стоимость ниобия примерно соответствует стоимости серебра.

Если проследить по различным литературным источникам за данными о содержании ниобия в земной коре, то окажется, что на протяжении последних нескольких десятков лет оно постоянно... возрастает. Разумеется, фактические запасы этого металла на нашей планете остаются практически постоянными, а вот число разведанных месторождений его все время увеличивается. В последние годы новые значительные залежи ниобиевых руд обнаружены в Африке. Самый крупный поставщик концентратов ниобия на мировой рынок - Нигерия, где расположены громадные скопления колумбита.

В нашей стране подлинной кладовой полезных ископаемых по праву считается Кольский полуостров. Веками земли этого края слыли бесплодными и бесполезными, хотя еще в 1763 году М. В. Ломоносов предсказывал: «По многим доказательствам заключаю, что и в северных земных недрах пространно и богато царствует натура и берега Белого моря должны быть не скудны минералами». За годы Советской власти здесь открыто множество важных месторождений, найдены десятки ценных минералов, в том числе лопарит, содержащий до 8% ниобия. Любопытно, что этот минерал, обнаруженный замечательным исследователем Кольского полуострова А. Е. Ферсманом в Хибинских массивах, ни в каких других местах Земли не встречается.

...Вот вы и познакомились с жильцом квартиры № 41, на дверях которой висит табличка с надписью «Ниобий».

Ti

V

Cr

Mn

Ge

As

Se

Br

Zr

Nb

Mo

Tc

СОЮЗНИК ЖЕЛЕЗА

Без приправ не обойтись! - Под чужим именем. - Ошибка древних греков. - В знак протеста. - «Небоскреб» в 1600 этажей. - Авария на ровном месте. - Мечта парикмахеров. - Опора для вольфрамовой нити. - «Принимаю нагрузку на себя...». - Стекло меняет свой цвет. - Верные друзья. - Тайна самурайских мечей. - Танк становится неуязвимым. - Лезвие бритвы. - «Родственные души». - Мороз не страшен. - «Запчасти» человека. - Любимец бобов. - На чем основан «Союз рыжих»? - Непрошенные гости. - Скромное место. - «Военный» металл. - Высоко в горах. - Миллионы метров. - Где ключи от «сундуков»?

Чтобы приготовить вкусное блюдо, кулинар добавляет к нему различные специи. Чтобы выплавить сталь с ценными свойствами, сталевар вводит в нее различные легирующие элементы..

У каждой приправы своя цель. Одни улучшают вкусовые качества кушанья, другие делают его ароматным и аппетитным, третьи придают ему остроту, четвертые... Трудно сосчитать все назначения специй. Но еще труднее перечислить все те замечательные свойства, которые приобретает сталь при добавке хрома, титана, никеля, вольфрама, молибдена, ванадия, циркония и других элементов.

Одному из верных союзников железа - молибдену - и посвящен этот рассказ.

...Молибден был открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле. Название элемента происходит от греческого слова «молибдос». В том, что новорожденный был окрещен греческим именем, нет ничего удивительного - многие химики, перед тем как наречь открытые ими элементы, заглядывали в греческие «святцы». Удивительно другое: в переводе на русский язык «молибдос» означает... «свинец». Что же заставило этот элемент «скрываться» под чужим именем? Почему именно свинцу молибден обязан своим названием?

Ларчик открывается просто. Дело в том, что еще древним грекам был известен минерал свинца галенит, который они называли «молибдена». В природе существует другой минерал - молибденит, как две капли воды похожий на галенит. Это сходство и ввело греков в заблуждение: они считали, что имеют дело с одним и тем же минералом - молибденой. Такого же мнения придерживались химики других стран. И потому, когда Шееле обнаружил в этом минерале не известный ранее элемент, ученый без долгих размышлений и колебаний назвал новичка молибденом.

В 1783 году шведскому химику Гьельму удалось выделить элемент в виде металлического порошка, который, однако, был загрязнен карбидами. Чтобы получить чистый молибден, понадобилось еще целое столетие.

Подобно многим своим «собратьям» по Периодической системе, молибден совершенно нетерпимо относится к посторонним примесям и, словно в знак протеста, в корне меняет свойства. Тысячные и даже десятитысячные доли процента кислорода или азота придают молибдену большую хрупкость. Вот почему во многих руководствах по химии, изданных в начале XX века, утверждалось, что молибден почти не поддается механической обработке.

На самом же деле, чистый молибден, несмотря на высокую твердость, - достаточно пластичный материал, который сравнительно легко прокатывается и куется.

Первая запись в «трудовой книжке» молибдена появилась несколько столетий назад, когда минералмолибденит начали использовать в качестве грифелей. (Любопытно, что по-гречески карандаш и сейчас называется «молибдос».) Как и графит, молибденит состоит из множества чешуек, размеры которых настолько малы, что если уложить их одна на другую, то высота «небоскреба» из 1600 этажей-чешуек окажется равной... 1 микрону. Именно благодаря этим чешуйкам молибденит «умеет» писать и рисовать: на бумаге он оставляет зеленовато-серый след.

В наши дни уже не встретишь молибденитовых грифелей: карандашной промышленностью монопольно завладел графит. Но дисульфид молибдена (химическое название молибденита) нашел себе другое применение. Впрочем, прежде чем рассказать об этом, поведаем вам небольшую историю.

Случилось это несколько лет назад. На Симферопольском шоссе проходили испытания опытной партии автомобилей «Запорожец». Все шло благополучно, но вдруг на полном ходу одна из машин перевернулась на совершенно ровном месте. К счастью, сидевшие в машине люди отделались, как говорится, легким испугом. Причина аварии была загадкой до тех пор, пока машину не разобрали «по косточкам». Выяснилось, что одна из шестерен коробки передач, которая должна была свободно вращаться на стальной втулке, намертво приварилась к ней. Разумеется, такой «тормоз» сработал мгновенно.

Чтобы подобные аварии не повторялись в дальнейшем, нужно было подобрать подходящую смазку. Вот тут и вспомнили о молибдените, вернее, о его способности расслаиваться на отдельные микроскопические чешуйки. Они-то и должны были послужить надежной смазкой для трущихся деталей коробки передач.

Стоит на мгновенье опустить стальную деталь в жидкость, содержащую лишь 2% дисульфида молибдена, и поверхность детали покрывается тонким слоем отличной твердой смазки. Однако у такой смазки есть коварный враг - высокая температура. При нагреве дисульфид молибдена начинает превращаться в молибденовый ангидрид, который, хоть и не причиняет вреда поверхностям деталей, но и не обладает, к сожалению, смазочными свойствами. Как же избежать этого?

Оказалось, что перед нанесением дисульфидного слоя деталь необходимо обработать в горячей фосфатной ванне. В этом случае частицы дисульфида проникают в мельчайшие поры фосфатного покрытия и на поверхности детали образуется тончайшая смазочная пленка, которая способна выдерживать колоссальные нагрузки - несколько тонн на квадратный сантиметр. Втулки, покрытые этой пленкой, испытывали при тяжелейших режимах работы - и ни одного случая сварки. С тех пор «Запорожцы» исколесили нашу страну вдоль и поперек, но злополучный узел передач не подводил больше ни разу.

Созданием смазочной пленки не исчерпывается благотворное влияние дисульфида молибдена на стальную поверхность: если обработать молибденитом режущий инструмент, то он станет более стойким, более долговечным. Когда об этом чудесном свойстве молибденита узнали парикмахеры, они с завидной оперативностью поспешили внедрить его в практику.

Но вернемся к молибдену. Благодаря тугоплавкости и низкому коэффициенту теплового расширения этот металл широко применяют в электротехнике, радиоэлектронике, технике высоких температур. Крючки, на которых подвешена вольфрамовая нить в обыкновенной электрической лампочке, сделаны из молибдена. Из него же изготовляют многие детали радиоламп, рентгеновских трубок. Молибденовые спирали служат нагревателями в мощных вакуумных электропечах сопротивления, где развиваются весьма высокие температуры.

Очень ценные материалы получены в Институте проблем материаловедения АН УССР. Основой их служат пластичные металлы (алюминий, медь, никель, кобальт, титан и др.), а высокопрочные металлы, такие как вольфрам или молибден, используемые в виде нитей, играют роль арматуры, принимая на себя главную растягивающую нагрузку. Прочность, например, никеля и кобальта, армированных вольфрамовой и молибденовой проволокой, повышается почти в три раза. Титан, армированный молибденом, имеет прочность, вдвое большую, чем тот же металл в обычном состоянии.

Несколько лет назад в США было создано оригинальное стекло, изменяющее свой цвет в зависимости от... времени дня. Под действием солнечного света стекло становится синим, а с наступлением темноты - вновь прозрачным. Этот эффект обусловлен добавками молибдена, который либо вводят в расплавленное стекло, либо в виде тонкой прозрачной пленки вклеивают между двумя слоями стекла.

Разнообразное применение нашли соединения молибдена. Благодаря ему эмали приобретают высокую кроющую способность. Молибденовые красители используют в производстве керамики и пластических масс, в кожевенной, меховой и текстильной промышленности. Трехокись молибдена служит катализатором при крекинге нефти и других химических процессах.

Как видите, работы у молибдена хватает. А ведь мы пока говорили лишь о побочных занятиях этого металла и ни словом не обмолвились о его важнейшей профессии. Помните, в начале очерка молибден был назван верным союзником железа? Вот об этой дружбе железа с молибденом мы и расскажем Подробнее - ведь свыше 90% добываемого на земле молибдена потребляет металлургия специальных сталей. В нашей стране сталь, содержащая молибден (3,7%), была выплавлена впервые в 1886 году на Путиловском заводе. Однако применение этого элемента для улучшения свойств стали имеет гораздо более древнюю историю.

Долгое время никто не мог раскрыть тайну большой остроты самурайских мечей. Многие поколения металлургов безуспешно пытались выплавить сталь, подобную той, из которой в далекие времена изготовляли холодное оружие в стране Восходящего Солнца. Первые удачные попытки разгадать эту тайну были сделаны великим металлургом П. П. Аносовым (1797 - 1851). В конце концов секрет удалось раскрыть: загадочная сталь, наряду с другими элементами, содержала молибден, который «ухитрялся» одновременно повышать и твердость, и вязкость металла, в то время как обычно увеличение твердости сопровождается ростом хрупкости.

Сочетание высокой твердости с вязкостью крайне необходимо для броневой стали. Броня первых англо-французских танков, появившихся в 1916 году на полях сражений мировой войны, была выполнена из твердой, но хрупкой марганцевой стали. Уры, этот массивный панцирь толщиной 75 миллиметров снаряды немецкой артиллерии прошивали, как масло. Но стоило добавить к стали лишь 1,5 - 2% молибдена, как танки оказались неуязвимыми несмотря на то, что толщина броневого листа была уменьшена втрое.

Чем же объяснить такое поистине чудодейственное перерождение брони? Дело в том, что молибден задерживает рост зерна в процессе кристаллизации стали и тем самым придает ей мелкую однородную структуру, обеспечивающую высокие свойства металла. Большинству легированных сталей присуща так называемая «хрупкость после отпуска». Стали же, содержащие молибден, не боятся этого «заболевания», благодаря чему их можно подвергать термической обработке, не опасаясь возникновения внутренних напряжений. Молибден заметно повышает прокаливаемость стали. Легированная этим элементом сталь характеризуется также значительной прочностью при высоких температурах и большим сопротивлением ползучести. Сходное влияние на свойства стали оказывает и вольфрам, но действие молибдена, например, на прочность металла значительно эффективнее: 0,3% молибдена могут заменить 1% вольфрама - металла более дефицитного.

Молибденовая сталь - это не только броня. Стволы орудий и ружей, детали самолетов и автомобилей, паровые котлы и турбины, режущие инструменты и бритвенные лезвия - все это молибденовая сталь. Благотворно влияет молибден и на свойства чугуна: повышается прочность металла, увеличивается его износостойкость.

Высокая легирующая способность молибдена обусловлена тем, что он имеет такую же кристаллическую решетку, как и железо. Радиусы их атомов также очень близки между собой. Ну, а «родственным душам» легко найти общий язык. Впрочем, молибден дружен не только с железом. Сплавы молибдена с хромом, кобальтом, никелем обладают отличной кислотоупорностью и применяются для производства химической аппаратуры. Для некоторых сплавов тех же элементов характерно большое сопротивление истиранию. Сплавы молибдена с вольфрамом могут заменять платину. Для изготовления электротехнических контактов используют сплавы этого элемента с медью и серебром.

В холодильной технике широко применяют сжиженные газы, в частности азот. Чтобы сохранить его в жидком состоянии, нужен ужасный мороз - почти 200 градусов ниже нуля.

При такой температуре обычная сталь становится хрупкой, как стекло. Контейнеры для хранения жидкого азота делают из особой хладостойкой стали, но и она долгое время «страдала» одним существенным недостатком: сварные швы на ней имели низкую прочность. Устранить этот недостаток помог молибден. Прежде в состав присадочных материалов, применяемых при сварке, входил хром, который как оказалось, приводил к растрескиванию кромок шва. Исследования позволили установить, что молибден, наоборот, предотвращает образование трещин. После многочисленных опытов был найден оптимальный состав присадки: она должна содержать 20% молибдена. А сварные швы теперь так же легко переносят двухсотградусный мороз, как и сама сталь.

Совсем недавно металлургам удалось создать замечательный сплав «комохром», состоящий из кобальта, молибдена и хрома. Этот сплав служит прекрасным материалом для «запчастей»... человека. Да-да, не удивляйтесь! Комохром совершенно безвреден для организма и поэтому весьма успешно применяется хирургами для замены поврежденных суставов.

Добросовестно и плодотворно трудится молибден и на сельскохозяйственной ниве. В 1965 году группе советских ученых была присуждена Ленинская премия за исследование биологической роли микроэлементов и применение их в сельском хозяйстве. Введенные в микроскопических количествах в почву или в пищу животных некоторые элементы буквально творят чудеса. Один из таких кудесников - молибден. Ничтожно малые дозы этого микроэлемента существенно повышают урожай многих культур, улучшают их качество. Особенно неравнодушны к молибдёну бобовые растения. Семена гороха, обработанные молибдатом аммония, дали на обычном поле урожай почти н?. треть выше обычного. Концентрируясь в клубеньках бобовых, молибден способствует усвоению ими атмосферного азота, крайне необходимого для развития растений. Благодаря молибдену возрастает содержание белковых веществ, хлорофилла и витаминов в растительных тканях. Интересно отметить, что на некоторые сорняки элемент действует губительным образом.

Любопытные исследования были проведены японскими учеными из университета в Осаке. Анализируя с помощью самых современных средств остатки сожженных волос, они пришли к выводу, что цвет волос зависит от наличия в них микродоз тех или иных металлов. Так, светлые волосы, например, оказались богаты никелем, золотистые - титаном. Если владельцы огненно-рыжей шевелюры недовольны ею, то все претензии они должны предъявлять молибдену: именно он, по мнению японских пигментологов, и придает волосам такую окраску. Стало быть, если бы действительно существовал разоблаченный Шерлоком Холмсом «Союз рыжих», то на его эмблеме с полным правом мог бы красоваться символ молибдена.

К сожалению, иногда этот элемент оказывается втянутым в дела, которые благотворными отнюдь не назовешь. О «негативной» стороне его деятельности рассказали исследования советских ученых, проведенные в одной дальней морской экспедиции.

В конце 1966 года от причалов Владивостока отошел «Михаил Ломоносов». Этот специальный научный корабль должен был обследовать различные участки мирового океана и определить степень зараженности их радиоактивными веществами. Не один месяц судно бороздило океан, и все это время на его борту, словно пограничники, несли «вахту» чуткие приборы - счетчики Гейгера, в любой момент готовые обнаружить появление радиоактивных гостей.

В один из дней корабль готовился пересечь экватор в самой пустынной части Тихого океана. Круглые сутки на палубе судна с большой скоростью вертелись лопасти вентилятора, заглатывая тысячи кубометров морского воздуха и направляя его в фильтры, которые могли задерживать пылинки размером даже в сотые доли микрона. Периодически фильтры вместе с накопившейся пылью сжигали и с помощью чувствительных приборов определяли радиоактивность образовавшегося пепла. Внезапно счетчики Гейгера «взволновались не на шутку»: в пепле оказались радиоактивные изотопы молибден-99 и неодим-147. Эти изотопы живут очень непродолжительное время. Так, период полураспада молибдена-99 всего 67 часов. Замерами и расчетами ученые установили точную дату появления «непрошенных гостей» - 28 декабря 1966 года. И действительно, как сообщило агентство Синьхуа, в этот день Китай испытывал свое ядерное оружие. За несколько суток ветер разнес образовавшиеся радиоактивные «осколки» на тысячи миль.

Справедливости ради, следует отметить, что в этой опасной игре с огнем молибден исполняет весьма скромную роль. В ближайшие же годы, как мы вправе надеяться, силы мира добьются полного запрещения ядерных испытаний - тогда он вовсе перестанет выступать в столь неблаговидном амплуа и будет заниматься лишь полезной для человека деятельностью. Ну, а в том, что молибден нужен людям для самых различных целей, а значит, и в достаточно больших количествах, вы уже убедились. Каковы же запасы этого элемента на нашей планете?

На долю молибдена приходится 0,0003% от всех атомов земной коры. По распространенности в природе он занимает в ряду элементов таблицы Д. И. Менделеева довольно скромное место - в четвертом десятке, однако месторождения этого металла встречаются во многих местах земного шара.

Если в начале нашего века добыча молибдена составляла всего несколько тонн, то уже в годы первой мировой войны производство этого металла возросло почти в 50 раз (броня-то ведь нужна была!). В послевоенный период добыча молибденовых руд резко упала, но затем, начиная примерно с 1925 года, наблюдался новый рост производства молибдена, достигший максимума (30 тысяч тонн) в 1943 году, т. е. во время второй мировой войны. Не случайно поэтому молибден иногда называют «военным» металлом.

На территории нашей страны крупное месторождение молибденовых руд было открыто на Северном Кавказе в 1934 году студенткой-геологом Верой Флёровой, нашедшей в ущелье реки Баксан молибденит. Это событие стало знаменательной вехой в истории отечественной редкометаллической промышленности. Через два года на месте находки уже строился крупный молибденовый рудник. К сожалению, Вере не суждено было увидеть, как здесь, высоко в горах, вырос город Тырныауз, который своим рождением был обязан ей - замечательной девушке, с детства мечтавшей найти волшебный камень: в 1936 году Вера трагически погибла в горах. Имя Веры Флёровой носят одна из площадей Тырныауза и пик, возвышающийся над городом. На одном из горных склонов, в стороне от шумных трасс, стоит скромный обелиск. Медленно и величаво проплывают над ним облака, а неподалеку по стальным канатам скользят вагонетки с волшебным камнем.

Молибденовые руды перерабатывают главным образом в ферромолибден, который и используют в металлургии качественных сталей и специальных сплавов. Первые промышленные опыты по получению ферромолибдена относятся к концу прошлого столетия. В 1890 году был разработан способ получения сплава восстановлением окислов молибдена. Но этими опытами практически и ограничилось производство ферромолибдена в царской России. В 1929 году С. С. Штейнберг и П. С. Кусакин силикотермическим методом выплавили сплав, содержащий 50 - 65% молибдена. Успешные опыты В. П. Елютина, проведенные в 1930 - 1931 годах, позволили в дальнейшем внедрить этот метод в металлургическую промышленность.

Но технике нужны не только молибденовые стали, но и изделия из чистого молибдена. А вот их-то долгое время и не удавалось изготовить. Но почему? Ведь сравнительно чистый порошок из этого металла научились получать давным-давно? Виной всему была тугоплавкость молибдена - она «не разрешала» превращать порошок в монолитный металл путем сплавления. Пришлось искать иные пути. В 1907 году в лабораторных условиях, впервые была получена молибденовая нить. Для этого порошок молибдена перемешали с клейким органическим веществом и приготовленную массу продавили через матричное отверстие. Образовавшуюся при этом клейкую нить поместили в атмосферу водорода и пропустили через нить электрический ток. Как и следовало ожидать, нить разогрелась, органическое вещество выгорело, а металл сумел проплавиться и осесть на проволоке (водород же пригодился для того, чтобы молибден при нагреве не окислился).