Сергей Венецкий - Рассказы о металлах [4-е изд.]

Мифологический сын Зевса фригийский царь Тантал, слывший любимцем богов, удостоился великой чести: он был допущен к их собраниям и трапезам, обычно проходившим на священной горе Олимп. Но Тантал начал злоупотреблять столь высоким доверием. Сначала он разгласил некоторые тайные решения, принятые олимпийцами. Затем в разгар божественного ужина похитил со стола нектар и амброзию. Скрепя сердце боги сделали вид, что не заметили этих грехов. Но однажды Тантал проявил неслыханную жестокость и к тому же явное непочтение к богам: пригласив их к себе на пиршество, подал мясное блюдо, приготовленное из тела убитого им накануне собственного сына Пелопса. Этого разгневанные властелины неба уже не могли простить и решили обречь Тантала на вечные муки жажды, голода и страха.

С тех пор стоит он в преисподней по горло в прозрачной воде. Под тяжестью созревших плодов склоняются к нему ветви деревьев. Когда томимый жаждой Тантал открывает уста, чтобы напиться, вода уходит от его губ. Стоит ему протянуть руку к сочным плодам, ветер поднимает ветвь, и обессилевший от голода грешник не может ее достать. А над его головой нависла скала, грозя вот-вот обрушиться.

Так мифы древней Греции повествуют о "муках Тантала".

Должно быть, не раз пришлось шведскому химику Андресу Густаву Экебергу вспомнить о мучениях этого мифологического страдальца, когда он безуспешно пытался растворить в кислотах открытую им в 1802 году в одном из скандинавских Минералов новую "землю". Столько раз, казалось, ученый был близок к цели, но выделить из "земли" новый металл ему так и не удалось. В конце концов он вынужден был отказаться от этой затеи, но, видимо, в память о своих мучениях решил назвать новичка "танталом".

Спустя некоторое время выяснилось, что у тантала есть близнец, который, правда, появился на свет годом раньше, но почти не отличался от него по свойствам. Этим близнецом был Колумбии, открытый в 1801 году англичанином Чарльзом Хатчетом. Их поразительное сходство ввело в заблуждение многих химиков. После долгих споров они пришли к ошибочному выводу, что речь идет об одном и том же элементе — тантале.

Заблуждаться ученым суждено было более сорока лет. Лишь в 1844 году немецкому химику Генриху Розе удалось внести ясность в этот запутанный вопрос и доказать, что Колумбии, как и тантал, имеет полное право претендовать на индивидуальное место под Солнцем. А уж поскольку налицо были родственные связи этих элементов. Розе дал Колумбию новое имя — ниобий, которое подчеркивало их семейственность (мифологическая богиня Ниоба — дочь Тантала).

С тех пор тантал и ниобий шагают рука об руку по жизненному пути. А путь этот был тернистым…

На протяжении многих десятилетий промышленный мир не проявлял к танталу никакого интереса. Да, собственно говоря, тантала, как такового, попросту и не существовало: ведь в чистом компактном виде тантал удалось получить лишь после того, как он отпраздновал столетие со дня своего рождения. Это произошло в самом начале нашего века — в 1903 году. И тогда же, т. е. на 101-м году жизни, он получил наконец приглашение на работу: узнав, что этот металл обладает весьма тугоплавким характером, ученые решили использовать его для нитей электроламп. Не имея других предложений, тантал вынужден был дать согласие, хотя чувствовал, что это не его призвание.

И, действительно, суровые законы конкурентной борьбы, царящие в мире металлов, вскоре лишили тантал работы. На это теплое местечко был взят другой металл — вольфрам, который оказался еще более тугоплавким.

Снова потянулись годы вынужденного безделья. На "бирже труда" котировались лишь те металлы, которые либо были давно известны, либо успели представить свои отличные характеристики, заверенные физиками, химиками и другими учеными. Тантал в то время имел мало знакомств в мире науки и техники и вынужден был сидеть сложа руки. Но удача все же пришла: в 1922 году он был успешно применен в выпрямителях тока, а спустя год — в радиолампах. Тогда же началась разработка промышленных методов получения этого металла.

Любопытно, что первый промышленный штабик тантала (полуфабрикат, подвергаемый дальнейшей обработке), который был получен в 1922 году, не превышал по величине спичечную головку. В последнее время на танталовых заводах рождаются штабики иногда в тысячу раз крупнее первенца.

Тантал — редкий металл: в земной коре на его долю приходится лишь 0,0002 %. Однако минералов, содержащих этот элемент, в природе насчитывается более 130 (как правило, тантал в них неразлучен с ниобием). До второй мировой войны добыча тантало-ниобиевых руд была невелика, однако уже к концу войны она возросла в несколько раз. Повышенный интерес к танталу объясняется просто: к этому времени науке стали известны многие его ценные свойства, которые не могли оставить равнодушными представителей различных областей техники и других сфер человеческой деятельности.

Что же представляет собой тантал? Это тяжелый светло-серый металл со слегка синеватым отливом. По тугоплавкости (температура плавления около 3000 °C) он уступает лишь вольфраму и рению. Высокая прочность и твердость сочетаются в нем с отличными пластическими характеристиками. Чистый тантал хорошо поддается механической обработке, легко штампуется, раскатывается в тончайшие листы (толщиной в сотые доли миллиметра) и проволоку. Но несомненно самым важным свойством тантала является исключительная химическая стойкость — в этом отношении он уступает только благородным металлам, да и то не во всех случаях. Тантал не растворяется даже в таких грозных химических агрессорах, как царская водка и концентрированная азотная кислота. При 200 °C в 70 %-ной азотной кислоте тантал вовсе не подвергается коррозии; в серной кислоте при 150 °C коррозии также не наблюдается, а при 200 °C металл корродирует лишь на 0,006 миллиметра в год. Это делает тантал ценным конструкционным материалом для химической промышленности.

Танталовую аппаратуру применяют при производстве многих кислот (соляной, серной, азотной, фосфорной, уксусной), пероксида водорода, брома, хрома. На одном из предприятий, использующих газообразный хлористый водород, детали из нержавеющей стали выходили из строя уже через два месяца. Но как только сталь была заменена танталом, даже самые тонкие детали (толщиной 0,3–0,5 миллиметра) оказались практически вечными: срок службы их увеличился до двадцати лет. Лишь плавиковая кислота вправе утверждать, что перед ней пасует сам тантал.