Журнал «Открытия и гипотезы» - Открытия и гипотезы, 2015 №05

• Название: Открытия и гипотезы, 2015 №05
• Автор: Журнал «Открытия и гипотезы»
• Издательство: Интеллект Медиа
• Жанр: Научпоп
• Год: 2015

Научно-популярный журнал "Открытия и гипотезы" представляет свежий взгляд на самые главные загадки вселенной и человечества, его проблемы и открытия. Никогда еще наука не была такой интересной. Представлены теоретические и практические материалы.

---

Журнал «Открытия и гипотезы» Ежемесячный научно-популярный журнал № 5 (159) Май 2015

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ Пещера тростниковой флейты

На северо-западе Китая находится гора Гуанмин-шань, на южном склоне которой примостилась скала «Камышовая флейта». В этой скале есть уникальная пещера, называемая Пещерой Тростниковой Флейты. Свое название пещера получила из-за широко распространённого в этой местности тростника, из которого местные жители делали себе флейты.

Это наверное одна из самых красочных пещер мира, ведь мягкая неоновая подсветка делает и без того удивительный подземный мирок похожим на самую настоящую сказку.

Когда-то на этом месте был океан. Природные катаклизмы заставили воду уйти, подняв на поверхность фантастические горы с диковинными ущельями, расселинами, гротами и пещерами.

Пещера была обнаружена более 12 столетий назад, во время правления династии Тан. В наши дни она стала настоящей Меккой для туристов со всего мира.

ЗЕМНАЯ СОКРОВИЩНИЦА Дороже золота

С платиной, в отличие от золота и серебра, европейская цивилизация познакомилась довольно поздно. Первые упоминания об этом веществе можно найти в итальянских рукописях XVI века.

Платина — один из самых тяжёлых, редких и дорогих металлов. На сегодняшний день его цена приблизительно на 10 % выше чем цена золота. Правда, так высоко этот металл ценился не всегда. В Европе ничего не знали о платине до самого открытия Америки. Там же он был известен издавна. Индейские цивилизации (инки и чибча) добывали и использовали платину задолго до конкистадоров, открывших для себя вместе с американским континентом и новый металл. Причём европейцы далеко не сразу поняли, с чем имеют дело. Бывало даже, что добытчики считали белые крупицы платины «неспелым» золотом и, обнаружив их, бросали обратно «дозревать». Так что знакомство с платиной не задалось с самого начала.

Считается, что первым в литературе упомянул о платине итало-французский философ, филолог, естествоиспытатель и врач Скалигер в опубликованной в 1557 году книге «Экзотерические упражнения в 15 книгах», где он, полемизируя о понятии «металл», рассказал о некоем веществе из Гондураса, которое нельзя расплавить. Вероятно, этим веществом и была платина.

У платины множество замечательных свойств которые позже обеспечили её популярность. Но поначалу они не были оценены по достоинству Например, платина очень тугоплавка и почти не вступает в химические реакции. Поэтому её было сложно отделить от примесей. И пока «неприступность» платины считали недостатком, она ценилась невысоко, вдвое ниже серебра. Её даже назвали пренебрежительно: platina. С испанского это переводилось как «серебришко».

Затем оказалось, что, несмотря на свою тугоплавкость, «серебришко» отлично сплавляется с золотом, почти не меняя его плотности. Этим обстоятельством стали пользоваться предприимчивые фальшивомонетчики, выдавая за чистое золото его сплав с платиной. Поскольку платина тогда была дешева, мошенничество оказалось очень выгодным. Вскоре распространение подделок достигло таких масштабов, что престиж испанских монет катастрофически упал. Пришлось испанскому королю Филиппу V в 1735 году издать специальный указ против платины. Он состоял в следующем:

1) Впредь ввозить платину в Испанию запрещалось.

2) На разработках россыпей повелевалось отделять платину от золота и топить в местной реке.

3) Ту платину, что уже ввезли в Испанию, следовало прилюдно затопить в море.

Закон был отменён только через сорок лет, когда мадридские власти приказали доставлять платину в Испанию, чтобы самим фальсифицировать золотые и серебряные монеты. В 1820 году в Европу было доставлено от 3 до 7 тонн платины. Здесь с нею познакомились алхимики, считавшие самым тяжелым металлом золото. Необычайно плотная платина оказалась тяжелее золота, поэтому алхимики посчитали ее непригодным металлом и наделили адскими чертами.

Её, правда, уже использовали в химии: изготовленные из платины приборы и посуда не разрушаются в тех химических передрягах, через которые им по долгу службы приходится проходить. Кроме того, выяснилось, что платина в разы ускоряет некоторые реакции, сама при этом не расходуясь (такие вещества называют катализаторами). Но для такого применения много платины не требовалось, и месторождений Америки вполне хватало.

Ситуация изменилась после 1819 года, когда платину обнаружили на Урале. Её там оказалось так много, что в течение столетия добыча платины в уральских горах превысила сорокакратно добычу во всём остальном мире. Платину буквально некуда было девать, и, начиная с 1828 года, было решено использовать её как материал для монет. Однако человечество мало-помалу находило новые неожиданные применения платины, и её цена росла. В результате в 1845 году платиновые монеты перестали чеканить и срочно изъяли из обращения.

Такая парадоксальная ситуация неоднократно случалась в истории. Например, в США запрещено переплавлять одно- и пятицентовые монеты, стоящие меньше потраченного на них металла.

Платина является одним из самых редких металлов: её среднее содержание в земной коре составляет 5-10-7% по массе.

В чистом виде она не встречается. Даже так называемая самородная платина является сплавом, содержащим до 20 процентов железа, а также иридий, палладий, родий, осмий, реже медь и никель.

Платина — серовато-белый пластичный металл, температуры плавления и кипения — 1768,3 °C и 3825 °C соответственно, удельное электрическое сопротивление — 1.07∙10-7 Ом∙м (при (0 °C). Платина — один из самых тяжёлых (плотность 21,09–21,45 г/см3) металлов. То есть кубик со стороной десять сантиметров будет весить около 21 килограмма.

Каталитический конвертер в разрезе. Видна густота пористой структуры.

Платиновые ювелирные изделия, как правило, содержат 95 % чистой платины, тогда как золото 750 пробы содержат лишь 75 % чистого золота.

Так выглядят пробы платиновых изделий.

Природная платина встречается в виде смеси из шести изотопов. Один из них слабо радиоактивен (период полураспада 6,5∙1011 лет). Это совершенно безвредный уровень. Предсказывается существование очень слабой радиоактивности ещё двух природных изотопов платины, однако пока экспериментально эти распады не зарегистрированы.

Основная часть месторождений платины (более 90 %) заключена в недрах пяти стран.

К этим странам относятся ЮАР, США, Россия, Зимбабве, Китай.

Самородную платину добывают на приисках, менее богаты рассыпные месторождения платины. Сегодня платину получают в основном из концентрата платиновых металлов. Концентрат растворяют в царской водке, после чего добавляют этанол и сахарный сироп. При этом иридий и палладий восстанавливаются. Последующим добавлением хлорида аммония выделяют гексахлороплатинат(IV) аммония. Высушенный осадок прокаливают при 800-1000 °C. Получаемую таким образом губчатую платину подвергают дальнейшей очистке повторным растворением в царской водке, осаждением и прокаливанием остатка. Затем очищенную губчатую платину переплавляют в слитки.

Применение

Чем же так ценна платина? Во-первых, как уже говорилось, она выдерживает экстремальные условия, в которых другие материалы плавятся, разъедаются, ржавеют.

Например, из кислот платину берёт только так называемая царская водка (смесь азотной и соляной кислоты), что в сочетании с тугоплавкостью делает её хорошим материалом для лабораторного оборудования. Золото и другие благородные металлы, кстати, тоже ценятся, в том числе из-за своей стойкости к окислению: они не теряют со временем своего благородного вида.

В наше время платина и её сплавы широко используются для производства ювелирных изделий. Ежегодно мировая ювелирная промышленность потребляет около 50 тонн платины. До 2001 года большая часть ювелирных изделий из платины потреблялась в Японии. С 2001 года на долю Китая приходится примерно 50 % мировых продаж.

Но не только в красоте дело, хотя французский король Людовик XVI некогда нарёк платину единственным металлом, подходящим королям. Гораздо важнее в современном мире то, что покрытые платиной электрические контакты не окисляются, обеспечивая надежную работу электрических схем. Есть и совсем неожиданные применения платины: так, например, её соединения используют в медицине, поскольку они убивают раковые клетки. Самое же распространенное сейчас использование этого металла — на это уходит около половины всей добываемой в мире платины — весьма далеко от ювелирной промышленности. А именно, платина помогает очищать выхлопные газы автомобилей. Мы уже говорили, что она может ускорять некоторые реакции. В машинах её сплав с иридием наносят на соты фильтра, называемого «каталитический конвертер-нейтрализатор». Проходя сквозь него, вредные вещества догорают при контакте с платиной, так что на выходе в основном остаются безвредные азот, вода и углекислый газ.