Михаил Васильев - Металлы и человек

• Название: Металлы и человек
• Автор: Михаил Васильев
• Издательство: Советская Россия
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1962

Эта книга рассказывает о металлах. И о таких широкоизвестных, как железо, медь, алюминий, и о тех, даже названия которых приходилось слышать не всем: церий, гадолиний, тантал.

Вы сможете прочесть здесь и о волшебных свойствах юного соперника железа — титана, и об уране — новом топливе для электростанций, и о вольфраме — самом прочном и самом тугоплавком в семействе металлов. В общем — обо всех восьмидесяти металлах, которые существуют в природе.

Вместе с тем это книга и о человеке, о его великой власти над металлами. Ведь это человек превращает ржавые камни, руду в металлические изделия.

Это он собрал, в иных случаях буквально по атому, первые крупинки редких и рассеянных элементов и открыл их удивительные свойства. Он облагородил металлы: сделал сталь нержавеющей, слабый алюминий — прочным, желтое золото — разнообразным по цвету. Это человек нашел металлам бесчисленное применение — для сооружений высотных зданий и газопроводов, космических ракет и вагонов метро, для сшивания кровеносных сосудов и превращения солнечных лучей в электрический ток…

Книга эта рассказывает и о борьбе советского народа за металл, о наиболее прогрессивных методах получения и обработки металлов, о важности их экономии и рационального использования.

Книга написана очень популярно. Она рассчитана на то, чтобы ее с пользой для себя прочитал каждый интересующийся современной наукой и техникой и перспективами их развития.

---

Гидрат лития является отличным раскислителем расплавленных металлов.

Едкий литий — соединение с кислородом и водородом — добавляют в электролит аккумуляторов. Это удлиняет срок их работы.

Смазки, в которые вводят некоторые соединения лития, меньше загустевают на морозе и разжижаются при повышении температуры. Они применяются в авиации.

Соли лития входят в состав специальных стекол, пропускающих ультрафиолетовые лучи. В стекле кинескопа вашего телевизора также содержится литий. Но главные применения лития все-таки впереди.

Что из того, что у чистого лития недостаточная прочность, высокая химическая активность, низкая температура плавления? И алюминий не рождается в электролитической ванне прочным, как сталь, и благородным, как платина. И прочность и устойчивость против химических воздействий придает ему человек, приспосабливая для своих целей. Сумеет он приспособить и литий.

Техника уже знает целый ряд сплавов лития, обладающих некоторыми совсем не плохими свойствами. Так, сплав с алюминием, содержащий 20 процентов лития, плавится только при температуре в 720 градусов. Совсем не плохо! Сплав с цинком, содержащий 18 процентов лития, плавится при 520 градусах. И так далее и так далее.

Вполне возможно, что будут найдены способы упрочить литий, сделать его более коррозионно устойчивым, сохранив драгоценную легкость, — в общем, превратить литий в крылатый металл, который с восторгом за его отличные качества примут конструкторы, который унесет человека и за пределы родной планеты.

Топливо межпланетных кораблей

Взгляните на чертеж космической ракеты: вся она по существу состоит из одних баков с топливом — горючим и окислителем. Все остальное— пассажирские ли помещения космических лайнеров близкого будущего, помещения ли для автоматической аппаратуры сегодняшних лунных разведчиков, ракетные ли двигатели — занимает небольшое сравнительно место.

Много энергии надо затратить, чтобы разорвать оковы земного тяготения, чтобы прыгнуть с поверхности Земли в космический океан. Требующаяся энергия и содержится в топливе ракеты. Но так как химическое топливо недостаточно энергоемко — может выделить сравнительно мало энергии на единицу веса, — его и приходится загружать в ракету в столь огромных количествах.

Всю жизнь искал Константин Эдуардович Циолковский, человек, указавший людям ту дорогу в небо, по которой сейчас и развивается штурм Вселенной, наиболее энергоемкие топлива. Он остановился на смеси кислорода и водорода. Каждый килограмм этой смеси при полном сгорании выделяет свыше 3 тысяч больших калорий тепла.

Это кажется страшно много. Ведь смесь керосина с кислородом при сгорании выделяет всего 2200 калорий, а килограмм нитроглицерина, одного из сильнейших известных сегодня взрывчатых веществ, при взрыве выделяет всего 1480 калорий тепла.

Но и работающая на водороде и кислороде ракета получается громоздкой, тяжелой, неудобной. Ее приходится делать многоступенчатой. Нет, нужны лучшие топлива!

Конечно, в первую очередь приходит в голову идея использовать атомное горючее. И, конечно, работы в этом направлении ведутся во многих странах. Но создание атомных ракет наталкивается на целый ряд технических трудностей. И нельзя еще сказать, когда они будут преодолены.

А ведь еще в двадцатых годах этого века советский инженер Фридрих Артурович Цандер предложил использовать в качестве горючего для космических ракет некоторые металлы.

Какие же? Да, конечно, те, которые дают при сгорании максимальное количество тепла. А к ним относятся как раз наши крылатые металлы.

Самое большое количество тепла выделяет при сгорании бериллий: 1 кг этого металла выделяет при соединении с кислородом 15 050 калорий!

На втором месте оказывается литий. Он при аналогичных условиях выделяет 10 270 калорий.

На третьем среди металлов — алюминий. Теплота образования его окисла — 7041 калория.

…Может быть, не только крылья самолетов и корпусы космических ракет будущего будут делать из сплавов бериллия и лития. Может быть, и в соплах их ракетных двигателей будет рокотать пламя сгорающих бериллия и лития…

Не этим ли металлам суждено быть первыми помощниками человека в завоевании Вселенной?

Поиски возможных соперников

Рассказывают, на спортивном празднике в Ташкенте лет пятнадцать-двадцать назад был такой случай.

Шли соревнования по метанию диска. Чемпионы республики, мастера спорта, напрягая все силы, помноженные на высочайшую технику, старались забросить диск как можно дальше. Каждый десяток сантиметров был большим достижением, а лишние полметра стадион приветствовал грохотом восторженных рукоплесканий.

И тогда с трибун сошел широкоплечий парень, одетый в костюм чабана. Ничто не выявляло в нем спортсмена. Он сбросил халат и остался в яркой шелковой рубахе.

— Дайте я попробую, — попросил он диск у судейского столика.

Вероятно, смеха ради, диск ему дали. Он взял его очень неумело — явно первый раз в жизни. Потом приспособился, взмахнул рукой, и спортивный снаряд со свистом взлетел в прозрачную голубизну неба. Затаив дыхание, следил за его полетом стадион. Словно одной грудью ахнул он, когда диск упал дальше самых дальних отметок соревнования.

Говорят, из паренька получился мастер спорта, который многократно защищал потом честь страны на международных соревнованиях.

А тогда это был неожиданный соперник, которого не могли принять во внимание самые изощренные знатоки спорта.

Ну, а мы, рассматривая претендентов на звание крылатого металла, не проглядели возможного победителя в этом соревновании? Какие еще металлы могут претендовать на это место?

Они все сосредоточены в левой части периодической системы элементов.

К литию снизу примыкает клетка, в которой прописан щелочной металл натрий. Он был впервые получен электролизом английским химиком Г. Дэви в 1807 году.

Натрия очень много в земной коре — около 2,64 процента по весу. Огромные количества его растворены в морской воде. Обыкновенная поваренная соль — это соединение натрия и хлора. Значит, это не редкий металл и в случае нужды можно организовать его добычу в любых практически мыслимых масштабах.

Натрий — очень мягкий и легкоплавкий металл. Его можно резать ножом, как сыр, а на крышке кипящего чайника он уже плавится — для этого надо температуру в 98 градусов. При 883 градусах он кипит — над ним вздымаются пурпурно-красные облака пара.

Это уже очень неподходящие свойства для крылатого металла. Ведь он должен уметь выдерживать и значительные напряжения, причем не только статические, а внезапные удары и жестокую вибрацию. И, конечно, он должен быть более стойким к температурным воздействиям. Нельзя, чтобы металл самолета плавился от случайно упавшего на него окурка!

Удельный вес натрия очень невысок — всего 0,97 г на куб. см. Натрий плавает в воде. Это очень важное для крылатого металла свойство.

Может быть, возьмут хоть пассажиром?

Натрий чрезвычайно химически активный элемент. На воздухе он стремительно окисляется, поэтому его хранят только под слоем керосина. Он энергично взаимодействует и с водой. Непосредственно соединяется с серой, йодом, хлором…

Нет, трудно ожидать от этого металла, который только и думает, кажется, о том, как бы ему соединиться с каким-нибудь другим элементом, что из него будут строить крылья будущих ионолетов.

Хотя все бывает! Может быть, завтра найдут легирующую добавку, которая придаст натрию и жаропрочность и химическую стойкость. Может быть, новый вид термообработки позволит улучшить его конструкционные свойства. А пока он работает в меру своих возможностей.

Натрия добывают на земном шаре в год около 50 тысяч тонн. Этот металл идет в металлургию — как энергичный восстановитель для производства таких, например, металлов, как цирконий. Использует его и химическая промышленность. В частности, он участвует в производстве синтетического каучука. Значительное количество натрия перерабатывается и на его соединения — цианистый натрий, перекись натрия и т. д.

Следующий возможный претендент в крылатые металлы — калий.

Этого металла также очень много в природе. Земная кора содержит по весу 2,6 процента калия. Он входит в состав многих горных пород, растворен в морской воде, содержится в живых организмах. Гигантские водоросли макроцистис содержат калий в огромных количествах — до 3 процентов.

«Основой жизни растений» назван калий академиком А. Е. Ферсманом.

Отсюда одно из важнейших применений калия — для производства удобрений. Калий — металл плодородия. Наша страна обладает грандиознейшими залежами калийных солей. Их открыл в начале нашего века Н. С. Курнаков. И ныне 90 процентов всех добываемых солей калия используется в качестве удобрения.