Михаил Васильев - Металлы и человек

Свинцовый сплав, содержащий 0,5 процента теллура, используют в сернокислотной промышленности для изготовления химической аппаратуры. Такой сплав работает почти вдвое дольше, чем чистый свинец. Добавка долей процента теллура к оловянистым баббитам значительно повышает их твердость, прочность, износоустойчивость. Применяется он и в ряде других случаев.

Мышьяк — сосед селена в периодической системе. Это элемент с достаточно давней биографией. Его соединениями пользовались для получения лекарств и красок еще древние греки; издавна на Руси они применялись для истребления крыс и мышей. И само русское название его происходит от слов «мышь» и «яд».

Мышьяк также может существовать в нескольких аллотропических формах. Наиболее часто встречается серый мышьяк — хрупкий, серо-стального цвета элемент. При атмосферном давлении мышьяк, нагретый до температуры около 600 градусов, испаряется не растворяясь. Только при повышенном давлении можно получить жидкий мышьяк.

Металлический мышьяк применяется в качестве добавок к сплавам свинца, идущим на изготовление дроби. Он входит и в состав некоторых баббитов. Примесь мышьяка к сталям и меди, идущей на электротехнические нужды, считается крайне вредной.

Широкое применение находят соединения мышьяка. Этим и определяется его довольно широкая добыча в целом ряде стран.

Д. И. Менделеев предсказал свойства германия за пятнадцать лет до его открытия в 1886 году немецким химиком А. Винклером. Впрочем, само название этого элемента говорит о национальной принадлежности его первооткрывателя.

Совсем недавно этот удивительный металл светло-серого цвета был почти бесполезным для человека. В настоящее время с ним связаны большие надежды человечества. Это один из важнейших элементов-полупроводников (об их применении мы уже говорили), и поэтому стремительно растет производство германия, причем особенное старание прилагают ученые и инженеры, чтобы получить сверхчистый германий.

Германий — очень рассеянный элемент. Он содержится почти во всех породах, включая граниты и габбро, но везде в ничтожных количествах. Несколько повышенное содержание его отмечается в пыли газогенераторных установок. Вот из них-то и добывают германий. Второй его источник— отходы цинкового производства.

Вследствие высокой хрупкости германий нельзя обрабатывать давлением. Поэтому тонкие пластинки этого металла получают, распиливая слиток алмазной пилой. Фасонные детали получают, плавя германий в графитовых тиглях требующейся формы. Температура плавления германия— 959 градусов, кипения — 2700 градусов.

Особенно широкое применение находит сверхчистый германий, но применяется он и в сплавах. Сплав германия с алюминием рекомендован для изготовления катодов радиоламп. Сплав с золотом используется для получения твердых покрытий на золоте. Покрытие получают простым погружением изделия в сплав, находящийся в жидком виде уже при

500 градусах. Примесь германия в магниевых сплавах делает их более прочными, стойкими против усталости и коррозии.

Таковы элементы, лежащие на границе между металлами и неметаллами.

В 1871 году великий русский ученый Д. И. Менделеев предсказал, что еще не открытый в то время металл «экаалюминий» должен был быть:

а) легкоплавким;

б) не окисляющимся на воздухе;

в) с удельным весом 5,9 г на куб. см;

г) разлагающим пары воды при красном калении.

Оказалось, что мягкий серебристо-белый металл галлий, открытый четыре года спустя, в 1875 году, французом Лекок де Буабодраном и названный им в честь своей родины галлием:

а) плавится при 30 градусах;

б) окисляется только при красном калении;

в) имеет удельный вес 5,9 г на куб. см;

г) при высокой температуре разлагает пары воды.

Жидкий галлий очень похож на ртуть. Он плавится прямо на ладони. Но он может оставаться жидким, как и всякая переохлажденная жидкость, при значительно более низкой температуре — до минус 40 градусов.

Галлий остается жидким в очень большом диапазоне температур — от 30 до 2200 градусов, поэтому его используют в термометрах, рассчитанных на измерение высоких температур. Вместо стекла для изготовления баллончика и капиллярной трубки в таких термометрах используют кварц, и прибор работает безотказно до температуры в 1300 градусов.

Используется галлий и в сплавах с висмутом, свинцом, кадмием, индием, оловом, таллием и т. д. Эти сплавы имеют низкие температуры плавления— в 16, 20, 45 градусов в зависимости от назначения.

Галлий — очень рассеянный элемент. Основной источник производства этого металла — отходы алюминиевого и цинкового производств.

Индий уже был известен химикам, когда мир поразило гениальное открытие Менделеева. Этот металл был открыт в 1863 году немецкими химиками Рейхом и Рихтером с помощью спектрального анализа. Название ему было дано по ярко-синей — цвета индиго — спектральной линии.

Он не будет наказан за свое любопытство.

Первооткрыватели индия определили его атомный вес — 75,6, однако с этим не согласился русский ученый. Он переправил эту цифру на 113. Дальнейшие исследования подтвердили правоту Менделеева. Это было одним из первых творческих применений открытой Менделеевым периодической системы элементов.

Индий — мягкий металл, похожий по многим своим свойствам на галлий, только температура плавления у него повыше— 155 градусов, а температура кипения пониже— 1450 градусов. На воздухе он устойчив, в воде медленно корродирует.

В последние десятилетия он начинает применяться все чаще. Производство его уже в 1942 году достигло 20 тонн (без СССР). Он используется для антикоррозионных покрытий высококачественных подшипников.

Можно изготовлять из индия и зеркала. Хотя этот металл и обладает меньшей, чем серебро, отражательной способностью, он, однако, не в пример серебру не тускнеет.

Мы уже говорили о легкоплавких сплавах, в состав которых входит и индий. Известен и его сплав с оловом (половина по весу — индий, половина— олово), применяемый в вакуумной промышленности, в лабораториях научно-исследовательских институтов. Этот сплав обладает редкой способностью смачивать стекло и поэтому применяется для спаивания стекол между собой или с металлами.

Добывают индий из отходов производства цинка и свинца.

Таллий, открытый в 1861 году англичанином У. Круксом, также получил имя по характерной для него зеленой линии спектра. Этот голубовато-серый металл, быстро тускнеющий на воздухе, более мягкий, чем свинец, также принадлежит к числу рассеянных элементов. Он ковок, имеет значительный удельный вес—11,85 г на куб. см, плавится при 303 градусах, кипит при 1457 градусах. Уже на воздухе он тускнеет, покрываясь черной окисной пленкой, а при нагревании сгорает, образуя бурые пары.