Краткая энциклопедия металлов

Краткая энциклопедия металлов

// Как появились и зачем нужны
Авторы: Алексей Паевский

Палладий

Порядковый номер в таблице Менделеева 46. Атомный вес 106,4.

В 1802 году немецкий астроном Генрих Ольберс открыл астероид и назвал его Палладой — в честь Афины Паллады (сейчас, после перевода Цереры в карликовые планеты, Паллада — самый крупный астероид). Годом позже англичанин Уильям Волластон растворил в царской водке платиновую руду и путём не очень длинной цепочки реакций выделил из неё новый химический элемент, металл. Видимо, Волластон уважал алхимическое соотнесение металлов и небесных тел и дал своему открытию имя «палладий».

Искать применение этому металлу пришлось достаточно долго. Спустя много лет после открытия выяснилось, что палладий — хороший катализатор реакций присоединения водорода в органической химии. Поэтому именно с использованием этого металла происходит больше всего реакций гидрогенизации жиров (так, например, получают маргарин).

А ещё палладий хорош в электронике, в конденсаторах... Впрочем, его не зря считают драгоценным металлом. У него есть уникальное качество: добавь одну сотую часть палладия в золото — и сплав поменяет цвет на серебристый. Так получают белое золото. Чеканят из него монеты. Нумизматы ценят такую редкость, как «олимпийские» двадцатипятирублёвки из палладия.

Где можно встретить: баллоны с водородом, маргарин, медицинские инструменты, монеты (с палладием), электронные платы, выхлопные трубы автомобилей, светло-золотые обручальные кольца.

Фото: Shutterstock

 

Платина

Порядковый номер в таблице Менделеева 78. Атомный вес 195,1.

Когда-то платина считалась ювелирным мусором — недаром её название в переводе означает «серебришко». Впрочем, это по-испански — ведь для европейской цивилизации его открыли конкистадоры. Они привозили платину из Америки, где её знали издревле, считая некачественным серебром.

В России с 1828 года из платины чеканили монеты достоинством в 3, 6 и 12 рублей. И это были не пробные экземпляры — полноценные монеты. Сейчас это украшение любой нумизматической коллекции.

Если не считать нумизматов и ювелиров, главные потребители платины — химики. Платина — прекрасный катализатор, как и многие металлы платиновой группы. Из платины даже химическую посуду делают.

А ещё соединения платины в своё время стали прорывом в борьбе с онкологическими заболеваниями. Именно препарат цисплатин (комплексный хлорид-аммиакат платины) стал первым эффективным противораковым препаратом.

Где можно встретить: банки с перекисью водорода, подводные лодки, автомобили, рюмки или бокалы со впаянной платиной, линзы микроскопов, оптоволокно.

Фото: wikimedia commons

 

Родий

Порядковый номер в таблице Менделеева 45. Атомный вес 102,9.

Какого цвета родий? Если у вас нет проблем с финансами, возьмите кусочек родия и растворите его в царской водке. Вы получите насыщенный красный цвет. Именно это сделал, по-видимому, британец Уильям Волластон в 1803 году, открыв родий (а заодно, как мы уже знаем, и палладий — тоже с помощью царской водки).

Как и любой платиновый металл, родий — прекрасный катализатор. Для промышленного получения азотной кислоты из аммиака и воздуха ему до сих пор не нашли замены.

Используется родий и для производства жидкокристаллических экранов, для зеркал, которые работают с мощными лазерами; родием покрывают ювелирные изделия (странно, да, для металла платиновой группы?). Даже в атомной промышленности родий нашёл себе применение: из него делают детекторы для измерения нейтронного потока.

Кстати, цена 1 грамма родия в 7 раз выше, чем золота.

Где можно встретить: фтороводородные лазеры, спектрометры, ЖК-экраны, емкости с азотной кислотой, уксусная кислота.

Фото: Shutterstock

 

Иридий

Порядковый номер в таблице Менделеева 77. Атомный вес 192,2.

Один из двух самых тяжёлых металлов на Земле (плотность иридия в 22 раза выше плотности воды). Его тоже можно было бы считать цветным элементом, если бы не одна проблема: соли иридия окрашены во все цвета радуги… Наверное, вы уже догадались? Да-да, открывший его в 1803 году одновременно с осмием английский химик Смитсон Теннант вспомнил, что древнегреческое iris означает «радуга».

Иридия на земле очень немного. В год его производят по всему миру всего около трёх тонн. Впрочем, в геологических отложениях есть один слой, в котором содержание иридия резко повышено. Это свидетельство падения астероида, погубившего динозавров.

Несмотря на столь малую добычу, применение иридия весьма разнообразно. Как и из рутения, из иридия делают наконечники перьевых ручек, из сплава платины и иридия изготовлен эталон килограмма. Сплав иридия с гафнием — материал для топливных баков космических аппаратов, а иридиево-платиново-медные свечи зажигания для автомобильных двигателей служат дольше всего — полтораста тысяч километров пробега.

Где можно встретить: автомобили, топливные баки космических аппаратов, перья дорогих ручек, падающий метеорит, эталон килограмма.

Изображение: creative commons

 

Рутений

Порядковый номер в таблице Менделеева 44. Атомный вес 101,1.

Рутений — самый патриотичный химический элемент таблицы Менделеева. Был обнаружен в 1844 году профессором Казанского университета с весьма русскими именем-фамилией-отчеством Карл Карлович Клаус (впрочем, он действительно практически всю жизнь прожил у нас). Назван в честь страны-открывательницы: Ruthenia по-латыни Россия.

Некоторые авторы книг по химии называют рутений «самым бесполезным элементом». А порой и вредным, хотя и благородным. Отчасти это правда: образующийся при радиоактивном распаде рутений накапливается в ядерных реакторах, и вычистить его оттуда очень трудно (вот уж воистину «бойся сбывшейся мечты», ведь именно об этом думали алхимики — как превратить неблагородный металл в благородный).

Однако есть от рутения и польза. Во-первых, он значительно увеличивает износостойкость электрических контактов для слабого тока. Лучше сплава рутения с платиной пока ничего не придумали. Во-вторых, тысячная доля рутения сильно повышает коррозионную устойчивость титана. Что тоже очень важно.

Но, пожалуй, самое изящное применение рутению нашла компания «Паркер». Знаменитые ручки с золотым пером хороши, но золото — материал слишком мягкий. И руководитель компании Кеннет Паркер предложил покрывать кончик пера самой статусной ручки в мире рутением, который до 1940-х годов практически не находил себе применения. С 1944 года все ручки «Паркер» выпускались с рутениевым покрытием.

Впрочем, это ещё и прекрасный катализатор: именно рутений катализирует очистку воды на Международной космической станции. И именно его соединения способны связывать атмосферный азот при комнатной температуре.

Кроме того, у рутения есть два удивительных свойства. Во-первых, он может образовывать соединения в девяти валентных состояниях: от нуля (да-да!) до восьми. А во-вторых, судя по всему, только этот элемент из всех платиновых металлов можно обнаружить в сколь-нибудь определяемых количествах в человеческом организме. Правда, пока непонятно, зачем он там нужен.

Где можно встретить: Международная космическая станция, опилки, аммиак, синильная кислота.

Фото: wikimedia commons

 

Золото

Порядковый номер в таблице Менделеева 79. Атомный вес 196,9.

Золото — один из химических элементов, которые мы знаем с древности. И потому не можем сказать, когда оно было открыто и в честь чего названо. Впрочем, лингвисты утверждают, что слова «жёлтый», «зелёный» и «зола» однокоренные со словом «золото». Так что ещё тогда было понятно: деньги — зола.

Если говорить о применении золота, то, конечно, речь пойдёт о национальных золотых запасах. Золото — это деньги. Когда Мефистофель поёт: «Люди гибнут за металл», то подразумевает явно не литий или цинк. Но это самое, пожалуй, скучное его применение, ведь оно известно даже детсадовцу. Впрочем, как и ювелирное (хотя что красиво, то красиво).

Первое неденежное применение золоту человек тоже придумал в древности. Дело в том, что золото — самый пластичный, самый ковкий металл. Поэтому из него можно делать очень тонкие листы, расковывая металл в тончайшую фольгу в специальных пергаменных книгах. Так получали сусальное золото, которым золотили главы храмов и поверхность скульптур. И смотрится богато, и стоит сравнительно недорого. Как пример достаточно древнего использования золота можно вспомнить и его стоматологическое применение.

В современной промышленности этот благородный металл используется прежде всего в электронике. Лучше золотых контактов придумать что-то очень сложно. А ещё золото — это оболочка нейтронной бомбы, препарат золота лечит артрит… Ну и если кто не знает, это пищевая добавка E175. Краситель, конечно же.

Где можно встретить: оконное стекло, коллайдер NICA, любые позолоченные контакты и схемы.

Изображение: Shutterstock

 

Серебро

Порядковый номер в таблице Менделеева 47. Атомный вес 107,8.

Происхождение этого слова ещё более запутанно, чем «золота». Можно остановиться, к примеру, на анатолийском корне со значением «блестящий».

Действительно, ведь не всё то золото, что блестит. Есть ещё и серебро.

Опять же с древности и до середины XX века из серебра чеканили монеты. Даже в СССР первые монеты были серебряными. Да и сейчас юбилейные, памятные и инвестиционные монеты делают в том числе из серебра.

Конечно же, этот металл используется в электротехнике — в первую очередь для контактов. Аккумуляторы, конденсаторы тоже порой не обходятся без серебра.

Ляпис (нитрат серебра) — это и дезинфицирующее средство, и реагент для разгона облаков, а карбид серебра — замечательная взрывчатка для детонаторов. Ну и пищевая добавка E174. Серебро может использовать при украшении кондитерских изделий, в ликёрах и водках. Это добавка разрешена почти во всём мире, но избыток серебра в организме может вызвать болезнь под названием аргироз (правда, съесть столько дорогого металла не так-то просто).

Где можно встретить: дорогие зеркала, автомобиль, в котором астронавты ездили по Луне, солнечные панели, ноутбуки, мобильные телефоны.

Изображение: Shutterstock

 

Никель

Порядковый номер в таблице Менделеева 28. Атомный вес 58,7.

Про никель у нас есть отдельная большая статья, но мы всё равно укажем, что название металл получил в честь Старого Ника — духа, «кравшего» медь у горняков.

Никель заменил серебро в монете, дав название американскому пятицентовику; из никелевых сплавов делают лопатки турбин реактивных двигателей. Среди других областей применения — никель-кадмиевые аккумуляторы, брекет-системы, протезирование, обмотки струн для музыкальных инструментов.

Где можно встретить: струны для гитары, электровозы, пылесосы iRobot.

Изображение: Shutterstock

 

Медь

Порядковый номер в таблице Менделеева 29. Атомный вес 63,5.

Латинское название Cuprum не случайно напоминает слово «Кипр» — там этот металл добывали ещё с незапамятных времён. Русское название «медь» есть во всех славянских языках и упоминается в самых древних источниках. Тем не менее о происхождении слова лингвисты всё ещё спорят, а чаще даже не берутся предполагать.

Бронзовый век был бы невозможен без меди. Как и «Медный всадник» Пушкина, и «Медной горы хозяйка» Бажова. А без другого медного сплава — латуни — не было бы медных духовых инструментов. Медь — это и медный купорос, которым травят садовых вредителей, и малахит, и провода, и медные трубы. То есть трубки и трубы для систем охлаждения, водопровода, газоснабжения, тормозных систем в автомобиле. Медь идеально отдаёт тепло, поэтому её много в радиаторах и теплообменниках; медь — это колокола и пушки, самолёты, ибо в самом «крылатом» сплаве дюралюминии больше 4% меди.

Где можно встретить: компьютерные кулеры, лазеры на парах меди, дверные ручки, шпингалеты...

Изображение: Shutterstock

 

Кобальт

Порядковый номер в таблице Менделеева 27. Атомный вес 58,9.

Кобальт — собрат никеля не только по тому, что образуется при огромных давлениях во время взрывов сверхновых, но и по названию. Оба металла получили имена в честь горных демонов. Кобольд — горный гном. Средневековые норвежские горняки, обжигая кобальтосодержащую серебряную руду, иногда получали сильное отравление оксидами мышьяка. Считалось, что металлургов губит этот самый дух. И когда в 1735 году швед Георг Брандт сумел-таки выделить из руды новый металл, он недолго думал, как его назвать. Кстати, кобальт стал первым металлом, имеющим точную дату открытия (но не первым химическим элементом: в 1669 году другой Брандт, Хенниг, открыл фосфор).

Областей применения кобальта множество. Например, он лежит в основе красок, которые люди используют чуть ли не со времён Древнего Египта. Даже те, кто учился рисованию только в школе, помнят «кобальтовый синий» в составе акварельного набора. Этот металл применяют при создании постоянных магнитов и для улучшения жаропрочности стали, кобальтат лития — прекрасный электрод для литий-ионных аккумуляторов, кобальтовые сплавы — отличный материал для резцов, фрез и свёрл. Помните, у Гребенщикова «есть люди, разгрызающие кобальтовый сплав»? Это очень крутые люди, должно быть. А,  может, в их организме просто не хватает кобальта? Витамин В12 — цианокобаламин — по своей структуре чем-то похож и на гемоглобин, и на хлорофилл, однако в центре органической молекулы витамина — ион кобальта. Нехватка этого витамина может вызвать некоторые вида анемий и другие проблемы.

Однако едва ли не важнейшее применение кобальту нашли совсем недавно. Впрочем, там используется не совсем тот металл, который добывают в рудниках. Дело в том, что руда состоит из единственного стабильного изотопа 59Сo. Если его облучать в реакторе нейтронами, то получится радиоактивный изотоп 60Сo, идеальный источник гамма-излучения. При помощи этого изотопа можно искать дефекты в металле, а можно лечить опухоли глубоко в мозгу. Слышали про гамма-нож? Кусочки радиоактивного кобальта помещают в так называемые направляющие трубки. Из каждой исходит неопасное для мозга количество излучения, но все эти лучи пересекаются в одной точке — опухоли — и уничтожают её.

Где можно встретить: сверла по металлу, пчелиные улья, смальта или просто мозаика с большим количеством синего.

Фото: Shutterstock

 

 

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №10 (12) за октябрь 2015 г.