Реферати українською » Биология и химия » Ренійський - Секрет старих відвалів


Реферат Ренійський - Секрет старих відвалів

Страница 1 из 2 | Следующая страница

С.І. Венецкий

Наприкінці 20-х ХХ століття велика зарубіжна фірма звернулася до директора однієї з заводів кольорових металів у Сибіру з вигідним, начебто, пропозицією: продати їй за досить суму відвали порожній породи, нагромаджені близько заводський території.

"Недарма, має бути, іноземці зацікавилися відходами виробництва", - подумали працівники заводу. Про те, що фірму діяла, так би мовити, не користі, а лише обуреваемая бажанням поліпшити фінансове становище радянського підприємства, зрозуміло, неможливо було мови. Отже, потрібно було знайти, де секрет. І заводські хіміки заходилися докладно вивчати старі відвали. А незабаром усе зрозуміли: виявилося, що "порожня" порода містила рідкісний метал реній, відкритий кілька років до подій. Оскільки світова продукція ренію вимірювалося тоді буквально грамами, ціна нею була воістину фантастичною. Це не дивно, що представники зарубіжної фірма готові були йти розщедритися, аби отримати дорогоцінні відвали. Але їх великому невдоволенню угоду з зовсім зрозумілих причин все-таки відбулося.

Що ж являє собою реній і що була викликана підвищений інтерес щодо нього? Пріоритет відкриття цієї металу належить німецьким ученим подружжю Иде і Вальтеру Ноддак, але вони було чимало попередників, прагнули прискорити торжества щодо нового елемента. Річ у тім, що ще 1871 року Д. І. Менделєєв передбачив, що у природі "зобов'язані" існувати два хімічних аналога марганцю, які у періодичної системі повинні розташовуватися під нею, займаючи порожні тоді клітини № 43 і 75. Менделєєв умовно назвав ці елементи эка-марганцем і дви-марганцем.

Претендентів на що з'явилися вакансії виявився більш аніж досить. Історія хімії знає безліч повідомлень про відкриття нових елементів, котрі після ретельної перевірки доводилося "закривати". І так було і з аналогами марганцю. У ролі першовідкривачів цих загадкових незнайомців хотів би були виступити багато хіміки різних країн, але "відкритим" ними елементам (ильмению, дэвию, люцию, ниппонию) судилося лише потрапити до історію науки, але з заповнити вакансії періодичної таблиці.

Щоправда, них - дэвий, відкритий 1877 року російським ученим З. Керном і названий на вшанування знаменитого англійського хіміка Р. Деві, давав реакцію, що у час використав аналітичної хімії визначення ренію. Можливо, Керну у самому справі довелося тримати до рук крупинки темно-серебристого металу, те, що через півстоліття офіційно побачив світ під назвою реній? Але хіба що не пішли у клітинах №43 і 75 продовжували стовбичити сумні питальні знаки.

Період невідомості тривав до того часу, поки пошуки невловимих елементів не включилися німецькі хіміки Вальтер Ноддак і Іда Такке, які, певне, вирішили, робота піде успішніше, якщо вони скріплять свою наукову союз що й шлюбними узами.

Першим об'єктом їх досліджень, розпочатих у 1922 року, стала платинова руда, проте експериментувати із нею була досить накладно, й ученим було переключитися на матеріали "простіше". До того ж теоретичні роботи, які паралельно з експериментами вели дружини, переконували в тому, що, найімовірніше, шукані елементи № 43 і 75 ховаються у природі в мінералах типу колумбитов.

З іншого боку, теорія дозволила ученим розрахувати та приблизне вміст у земної корі цих які чинять спротив відкриттю елементів: виявилося, що у кожний їхній атом припадають мільярди атомів б інших представників хімічного світу. Чи варто у своїй дивуватися, що це довго порожніли "квартири" № 43 і 75, які майбутні мешканці тим часом водили носа не одне покоління хіміків?

Експерименти подружжя Ноддак вражали своєю розмахом: протягом року ці фірми, користуючись розробленим незадовго доти рентгеноспектральным методом, "промацали" 1600 земних мінералів і 60 прибульців з космосу - метеоритів. Титанический працю увінчався успіхом: в 1925 року вчені оголосили у тому, що знайшли у колумбите дві нові елемента - мазурий (№ 43) і реній (№ 75). Але оголосити про відкриття - ще все. Потрібно зуміти довести це тим, хто поставить під народження нових елементів.

Однією з таких учених, які засумнівалися у цьому, що настав, нарешті, час цього разу місце знаків питання експортувати таблицю Д. І. Менделєєва символи Ма і Re, був відомий німецький хімік Вільгельм Прандтль. Великий теоретик і блискучий експериментатор, він розпочав жорстоку дискусію з дружинами Ноддак.

Ті, у своє чергу, готові були йти за будь-яку ціну захищати свій престиж. Зрештою "сутичка", над перебігом якої з інтересом стежив науковий світ, закінчилася внічию: переконливих доказів щодо мазурия дружини Ноддак не змогли, зате реній на цей момент існував не тільки на рентгеноспектрограммах: в 1926 року виділили 2 міліграма нового металу, через рік -120 міліграмів!

Та й роботи інших учених - англійця Ф. Лоринга, чехів І. Друце, Я. Гейровского і У. Долейжека (вони незалежно від чоловіків Ноддак, але кілька місяців пізніше елемент № 75 в марганцевих рудах) - свідчили у тому, що знайшовся істинний власник відповідного "апартаменту" періодичної таблиці.

Ренійський виявився практично "останніх з могікан" - елементів, виявлених у природних матеріалах. Надалі вдалося заповнити ще кілька залишалися порожніми клітин періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва, та їх мешканці були вже отримані штучно - з допомогою ядерних реакцій. Першим у тому числі судилося стати колишньому мазурию - елементу № 43, який відкрили їх у 1937 року італійські вчені Еге. Сегре і Ко. Перьє назвали технецием (що грецькою означає "штучний").

Але повернімося до ренію. Своїм ім'ям метал зобов'язаний річці Рейн. Рейнская область - батьківщина Іди Ноддак; тут і сам реній спершу вийшов друком. (Зауважимо, що жодної іншу річку нашої планети хіміки і фізики не надали такої високої честі.) Промислового виробництва нового металу розгорнулося на початку 1930-х років Німеччини, де знайшли молибденовые руди з великим змістом ренію - 100 грамів на тонну. Усього одна пучка на гору руди, але для ренію і цю концентрацію вважатимуться надзвичайно високої: бо його середнє вміст у земної корі кілька десятків тисяч разів нижче. Мало знайдеться елементів, що зустрічаються у природі ще рідше, ніж реній.

Поширеність хімічних елементів часто для наочності зображують як піраміди. Її широке підставу становлять кисень, кремній, алюміній, залізо, кальцій, на які багата Земля, а реній розташований у "піднебессі" - на вістрі вершини.

Як думав академік А. Є. Ферсман, для ренію характерно "тяжіння" до тих зонам земної кулі, які прилягають для її ядру. Можливо, згодом геологи зуміють поринути у надра нашої планети й газети усього світу опублікують сенсаційне повідомлення про відкриття там багатющого рениевого родовища... У 1930 року світова продукція ренію було якихось... 3 грама (зате кожен із грамів коштував ні, ні много-40 тисяч марок!). Але вже через десять років однієї Німеччини отримали приблизно 200 кілограмів цього металу.

З того часу інтерес до ренію зростає як з води. Ця людина виявилась однією з важких металів - хіба що втричі важче заліза. Тільки осмій, іридій і платина за щільністю трохи перевершують реній. Характерна його риса - надзвичайна тугоплавкость: по температурі плавлення (3180 °З) він поступається лише вольфрамові. А температура його кипіння настільки висока, що досі пір її вдалося визначити із великим рівнем точності. І лише сказати, що вона близька до 6000°С (лише вольфрам кипить приблизно за такої ж температурі). Ще одна важлива властивість цього металу - високе электросопротивление. Так само цікаві і хімічні властивості ренію. Жоден інший елемент періодичної системи неспроможна похвалитися тим, що, подібно ренію, має вісім різних окидов. Крім цього "октету" оксидів, де валентність ренію змінюється від 8 до 1, він - єдиний серед усіх металів - здатний утворити іони (звані "ренид-ионы"), у яких метал негативно одновалентен. Ренійський дуже стійкий надворі: при кімнатної температурі його поверхня залишається блискучої десятки років. У цьому з ним можуть конкурувати, мабуть, лише золото, платина та інші представники "шляхетного сімейства".

Якщо оцінити все метали з погляду їх коррозионной стійкості, то цієї "табелі про ранги" ренію з права має бути надано одне з почесних місць. Адже самі "злі" кислоты-плавиковая, соляна, сірчана - нездатна з нею впоратися, хоча перед азотної кислотою він пасує.

Як бачите, властивості ренію досить різноманітні. Многогранна і у сучасній техніці. Мабуть, найважливішу роль реній грає у створенні різних кислотоупорных і жароміцних сплавів. Техніка ХХ століття пред'являє конструкційним матеріалам дедалі жорсткіші вимоги. Можливо, старому Хоттабычу щоб одержати сплаву із будь-якими заданими властивостями довелося б лише вирвати два-три волоска зі свого бороди. Ученим ж, не які мають задарма чарівництва, доводиться цього довгі роки, та й "витрата" волосся у своїй інколи буває значно вища.

Можна цілком обгрунтовано сказати, що відтоді, як творці сплавів взяли на озброєння реній, вони змогли домогтися чималих успіхів. Принаймні жароміцні сплави цього металу з вольфрам і танталом встигли здобути визнання конструкторів. Ще б пак: мало якому матеріалу під силу зберігати при "пекельних" температурах- до 3000 °С!-ценные механічні властивості, а рениевых сплавів - це проблема.

Особливу увагу металознавців викликає "рениевый эффект"-благотворное вплив ренію на властивості вольфраму і молібдену. Річ у тім, що це тугоплавкі метали, що не бояться високих температур, а й непохитно переносять у своїй значні навантаження, у звичайних обставинах (що вже казати навіть про легкому морозі) поводяться вельми капризно: вони тендітні і південь від удару можуть розлетітися на шматочки, як скло. Але виявилося, що у поєднані із ренієм вольфрам і молібден утворюють міцні сплави, зберігають пластичність навіть за низьких температурах.

Природа "рениевого ефекту" ще досить вивчена. Як гадають учені, суть його у чому. У процесі виробництва, у вольфрам і молібден іноді проникає "инфекция"-углерод. Бо у твердому стані ці метали не розчиняють вуглець, йому щось залишається, як розміститися як найтонших карбидных плівок на межі кристалів. Саме це плівки і роблять метал тендітним. У ренію ж із вуглецем інші "взаємовідносини": якщо його додати вольфрамові чи молибдену, йому вдається видалити вуглець з прикордонних ділянок та перекласти на твердий розчин, де той практично нешкідливий. Нині вже для тендітності у металу немає підстав і він працює цілком пластичним. Саме тому з сплавів вольфраму і молібдену з ренієм можна виготовити фольгу чи дріт у кілька разів тонше за людську волосину.

Для надточних навігаційних приладів, якими сповна користуються космонавти, льотчики, моряки, необхідні звані торсионы-тончайшие (діаметром аж кілька десятків мікрон!), але дивовижно міцні металеві нитки. Кращим матеріалом їм вважається молибденорениевый сплав (50% ренію). Оцінити його міцність можна за такому факту: зволікання потім із нього перерізом один квадратний міліметр здатна витримати навантаження на кілька сотень кілограмів!

Сьогодні важко знайти в землі куточок, куди би проникло ще електрику. У в промисловості й сільське господарство, на транспорті, і у побуті постійно трудиться незліченну число електроприладів. Безліч приладів - це безліч вимикачів, безліч контактів. Працюючи вимикача у ньому іноді проскакує крихітна іскорка, яку слід вважати невинною: повільно, але вірно вона руйнує електричний контакт, але це призводить до непередбачуваної втрати електроенергії.

Який мізерною була це втрата, але помножена на мільярди контактів, вона стає величезної. Особливо важливим є забезпечити стійкість контактів у випадках, що вони працюють у умовах підвищеного температури чи вологості, де ймовірність їх руйнації зростає. Саме тому вчені постійно шукають дедалі більше стійкі - міцні і тугоплавкі - матеріали виготовлення контактів.

Тривалий час цієї мети не безуспішні застосовували вольфрам. Коли ж відомими характеристики ренію, з'ясувалося, що рениевые контакти краще вольфрамових. Приміром, вольфрамовые контакти витримували спільне "наступ" тропічної корозії і вібрації лише кілька діб, та був повністю з ладу; рениевые ж контакти успішно працюють у такі умови місяці і роки.

І де напастись стільки ренію, щоб задовольнити їм електротехнічну промисловість? Досліди показали, зовсім необов'язково робити контакт з чистої ренію. Досить додати вольфрамові трохи цього металу, і ефект буде майже хоча б. Зате витрати ренію скоротяться в багато разів: одного кілограма його вистачає упродовж десятків тисяч контактів.

Одне з вольфраморениевых сплавів, що випускає нашої промисловістю, вже знайшов застосування більш ніж 50 электровакуумных приладах. Використання цієї статті в катодному вузлі электроннолучевой трубки підвищило його довговічність до 16 тисяч годин. Це означає, що й екран телевізора світиться в будинках у в середньому у чотири години на день, його катодний вузол зможе бездоганно працювати щонайменше 12 років.

Чудові властивості виявили й інші сплави ренію - з ніобієм, нікелем, хромом, палладієм. Навіть невеликі добавки ренію підвищують, наприклад, температуру плавлення хромоникелевого сплаву приблизно 200-250 градусів. Широким діапазоном властивостей рениевых сплавів пояснюється і розмаїття сфер їх застосування: від високочутливих термопар, які бояться спекотних обіймів розплавленої стали, до кінчиків вічних пір'їн, опор компасных стрілок та інших деталей, які мають довгий час зберігати велику твердість, міцність, зносостійкість.

Кількість сплавів ренію коїться з іншими металами стає дедалі більше, причому сьогодні у доборі "партнерів" йому значну допомогу металловедам надає електронна обчислювальної техніки. З допомогою ЕОМ вже передбачити властивості багатьох подвійних

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація