Читаем Металл Века онлайн бесплатно

Стремительно развивается научно-технический прогресс в наш бурный век. И многим своим завоеваниям обязан он тем, что люди научились получать великолепные конструкционные материалы, среди которых одно из первых мест занимает титан.

Первыми металлами, которые стали использовать люди, были золото, серебро и медь. Эти материалы встречаются в самородном состоянии и отличаются своим внешним видом от обычных камней. Из них сразу же, без обработки, можно делать вещи. Но заменить кремень или нефрит они не могли, так как были слишком мягкими для того, чтобы из них можно было сделать нож, топор и молот. К тому же самородки встречаются очень редко. Поэтому из металлов сначала изготовляли только украшения и предметы домашнего обихода.

Потом, очевидно, люди заметили, что если в костер случайно попадали хрупкие зеленые камни (медный колчедан), то они превращались в медь. И тогда наши предки стали искать зеленые камни и намеренно класть в костер, чтобы получить больше меди.

Так, по всей вероятности, родилась металлургия — искусство извлечения металлов из руд. Произошло это около шести тысяч лет назад. Вскоре люди научились выплавлять серебро, олово, свинец.

Хотя добывать медь было сравнительно легко и она хорошо обрабатывалась, изделия из нее для работы не годились — меди недоставало твердости. А твердость имела решающее значение. Сплав меди с оловом — бронза — оказался тверже, прочнее, чем каждый из этих металлов в отдельности. И бронза пришла на смену камню. Наступил бронзовый век. Он продолжался около двух тысячелетий.

Во втором тысячелетии до нашей эры открыли способ извлечения железа из руды, и сначала в странах Древнего Востока, а затем и в других наступает последний период первобытной эпохи — железный век.

Обладая полезными свойствами, железо вместе с тем было недорогим металлом, что выгодно отличало его от меди и бронзы. Неудивительно, что сравнительно быстро железо сделалось главным материалом в военной технике того времени, общественном производстве, в быту. Железные орудия труда намного ускоряли и облегчали расчистку лесов под пашни, способствовали развитию полеводства и различных ремесел.

Однако дерево и камень долго не уступали места металлам. Еще двести лет тому назад они безраздельно господствовали в строительстве, из дерева в основном строили суда. Только с развитием крупного машинного производства металлы становятся важнейшими конструкционными материалами, без которых немыслимы современная жизнь и культура.

Вплоть до XVIII века людям были знакомы лишь семь металлов: золото, серебро, медь, олово, железо, свинец и ртуть. Но затем начинается бурный расцвет химии и металлургии. Развитие металлургии идет параллельно с развитием техники, промышленного производства. Появляются все новые виды стали и чугуна, цинк, никель, хром, целая группа драгоценных и тугоплавких металлов. Благодаря развитию электротехники своеобразную "эпоху возрождения” переживает медь.

Значение металлов в человеческом обществе все более возрастает. Переворот в технике происходит с интенсивным развитием алюминиевой и магниевой промышленности. В последние десятилетия человечество получило в свое распоряжение группы редких металлов. И вот уже в наши дни, в самые последние годы на авансцену истории "поднимается” новый промышленный металл — титан.

Титан — распространенное многозначное слово. С детства наслышаны мы о титанах — легендарных героях-гигантах, один из которых, по имени Прометей, подарил людям огонь, научил их ремеслам и жестоко поплатился за это.

Титанами называют людей, обладающих колоссальной творческой энергией, подвижников, борцов. Получил имя Титан и самый большой спутник планеты Сатурн. Но чаще всего, пожалуй, словом ”титан" называют большой кипятильник.

И, может быть, не все знают, что есть еще одно значение слова ”титан” — химический элемент, металл и что в этом значении слово с каждым годом становится все более распространенным. Это говорит о том, что растет популярность и самого металла, расширяется его применение в народном хозяйстве.

Титан с большим правом, чем алюминий, можно назвать металлом нашего века, точнее — второй его половины, так как этот новый конструкционный материал впервые стали производить и использовать только в пятидесятые годы. Впрочем, титан называют металлом XX века. И как много значений у слова "титан”, так много эпитетов и наименований у самого металла. "Вечный”, "парадоксальный”, "металл сверхзвуковых скоростей”, ”металл будущего” — вот только некоторые из них.

Почему же столько имен у титана? Отчего только совсем недавно стали использовать материал, открытый еще в XVIII веке? Что он собой представляет, каковы его свойства, как его получают и где применяют? Об этом и рассказывает книга.

Семь металлов древности, а также сера и углерод — вот и все элементы, с которыми человечество познакомилось за многие тысячелетия своего существования вплоть до XIII века нашей эры. Восемь веков назад начался период алхимии. Он продолжался пятьсот лет, и за эти пять веков в качестве побочных продуктов алхимических поисков и при переработке руд металлургами было выделено еще пять химических элементов: мышьяк, сурьма, цинк, висмут, фосфор. В первой половине XVIII века были открыты платина, кобальт и никель. Таким образом, еще двести с небольшим лет назад людям были известны всего 17 химических элементов.

Со второй половины XVIII века начала формироваться современная химия. На смену алхимикам, пытавшимся искусственно получить золото, пришли химики-аналитики. Многовековой застой в химии кончился. За несколько десятилетий были исследованы сотни ранее неизвестных соединений, открыты многие химические элементы. Поисками новых веществ занимались не только ученые-химики, но и многочисленные любители. Одним из таких любителей был английский священник Уильям Грегор.

Грегор родился в 1762 году в графстве Корнуэлл, окончил полный курс Оксфордского университета и, будучи еще студентом, обращал на себя внимание незаурядными и разносторонними способностями. Молодой человек увлекался музыкой и литературой, живописью и математикой. Но самым серьезным его увлечением была минералогия. В 1783 году он стал бакалавром искусств, а еще через шесть лет получил ученую степень магистра.

Внешне жизнь его нисколько не была выдающейся и если бы не занятия минералогией, никто бы сейчас и не помнил, что жил когда-то на свете такой человек.

В своих записках об открытиях и свойствах новых минералов, о их химических свойствах выдающийся шведский ученый

Якоб Берцелиус неоднократно упоминал Грегора, называя его ^знаменитым минералогом”. Но был ли Грегор по-настоящему знаменит? Да и был ли он минералогом в самом точном значении этого слова? Вряд ли можно ответить на эти вопросы утвердительно.

Конечно, у Грегора имелась неплохо оборудованная лаборатория, поиску и анализу минералов он отдавал много времени и энергии (он стал со временем одним из создателей Геологического общества Корнуэлла и активнейшим членом этой организации) , но все это было занятием для души, своеобразным видом отдыха, то есть тем, что мы называем сейчас словом ”хобби”. И вполне вероятно, что на этом поприще, во время досуга святой отец мог бы и не добиться успехов. Но ему повезло.

Однажды, исследуя окрестности прихода, в долине Менакин Уильям Грегор нашел любопытный песок. Песок был черный, как антрацит, притягивался магнитом, между его черными крупицами находилось небольшое количество обычного песка — мелкого, грязно-белого.

Придя к себе в лабораторию, Грегор первым делом растворил пробу найденного песка в соляной кислоте и тогда стало ясно, почему крупицы притягивались магнитом: они почти наполовину состояли из соединений железа. Остаток пробы Грегор поместил в серную кислоту и все вещество, кроме незначительного количества кремнезема, растворилось. Нагревание раствора привело к образованию мутноватой, напоминающей молоко суспензии, которая не стала прозрачной и после добавления значительного количества кислоты. После упаривания раствора на дне сосуда остался белый порошок.

Поначалу Грегор решил, что это особый вид извести. Но, оказалось, это была не известь. Порошок, подвергавшийся прокаливанию, желтел, а если при этом добавляли активированный древесный уголь, то он приобретал голубой цвет. Исследования порошка привели Грегора к выводу, что это соединение представляет собой оксид неизвестного металла.

У молодого священника был приятель, некто Хавкинс, занимавшийся минералогией профессионально. Грегор и сообщил ему о своем открытии. Хавкинс, ознакомившись с материала

-ми опытов, подтвердил, что Уильяму Грегору действительно удалось открыть новый химический элемент, и посоветовал передать в "Физический журнал” статью о результатах анализа темного магнитного железняка. Грегор так и сделал. И его сообщение вскоре увидело свет. Было это в 1791 году.

Минерал, обнаруженный Грегором, по имени местности, где он впервые был найден, вскоре назвали менаканитом, а белый оксид нового элемента получил название — менакин. Не получил имени только новый металл.

Известный немецкий химик, член Берлинской Академии наук Мартин Генрих Клапрот познакомился со статьей Грегора в том же 1791 году. Публикация не произвела на него особого впечатления. Новый металл? Что же в этом особенного? Тогда новые элементы открывали один за другим едва ли не каждый год. Правда, нередко случалось, что открытия на поверку оказывались мнимыми, но многие исследователи в самом деле обнаруживали новые вещества.

Сам Мартин Клапрот, например, двумя годами раньше открыл уран и цирконий, а незадолго до этого были открыты теллур, молибден, марганец, барий, вольфрам. В то время Клапрот не был еще иностранным почетным членом Академии наук в Петербурге и профессором Берлинского университета, однако уже был достаточно авторитетным ученым.

Клапрот был сторонником воззрений великого французского химика Антуана Лавуазье, внесшего большой вклад в химию как в науку, основанную на точных измерениях, начало которой положил Михаил Васильевич Ломоносов.

Руководствуясь законом сохранения массы, открытым Ломоносовым, Лавуазье впервые правильно объяснил явление горения как процесс соединения вещества с кислородом и целым рядом работ опроверг ошибочную теорию флогистона.

Как и у каждого незаурядного человека, у Лавуазье было много противников и немало сторонников. Положения французского химика поддержали многие ученые в разных странах, в том числе и Мартин Клапрот, способствовавший распространению этих воззрений в Германии.

Но, разделяя взгляды великого химика на процессы превращений веществ, Клапрот в корне не соглашался в проектом новой химической номенклатуры, предложенным Лавуазье и другими французскими химиками. Создатели номенклатуры предложили называть элементы, основываясь на свойствах веществ. Для большинства известных в то время элементов предложено было оставить прежние названия, только в наименованиях трех из них решено было отразить основные химические свойства.

Кислород был назван оксигеном (родящим воздух), водород — гидрогеном (родящим воду), а слово ”азот” означало ” безжизненность” газа. Но уже тогда было очевидно, что азот далеко не безжизненный элемент. А что можно было сказать о названиях, даваемых впервые открытым химическим элементам? Требовалось быть по меньшей мере пророком, чтобы предвосхитить основные их свойства и отразить в наименовании . . .

Принцип, предложенный французской химической школой, подвергся резкой и справедливой критике. Клапрот тоже критиковал этот принцип.

Проект новой химической номенклатуры был завершен в 1787 году, а когда два года спустя Клапрот открыл новые элементы, он дал им наименования, основанные на совершенно иных принципах, чем предлагали французские химики.

Один из открытых им элементов Клапрот назвал ураном, так как исследование этого металла почти совпало с открытием планеты Уран. По старой, идущей еще от алхимиков,традиции каждой из планет небесной сферы соответствовал определенный металл. Немецкий химик помнил об этой традиции и, не мудрствуя лукаво, последовал ей.

С цирконием дело обстояло иначе. На Цейлоне был давно известен как драгоценный камень минерал гиацинт. В XVIII веке гиацинту дали минералогическое название "циркон”. Обнаружив в этом камне соединение нового элемента, Клапрот назвал металл по имени минерала, в котором он был найден, то есть цирконием.

В 1795 году, анализируя минерал, известный в то время как "красный венгерский шерл”, Клапрот выделил из него оксид неизвестного элемента. Предстояло назвать новый металл. Клапрот по этому поводу писал следующее: ”Для вновь открываемого элемента трудно подобрать название, указывающее на его свойства, и я нахожу, что лучше всего подбирать такие названия, которые бы ничего не говорили о свойствах и не давали бы таким образом повода для превратных толкований. В связи с этим мне захотелось для данной металлической субстанции подобрать, так же, как и для Урана, имя из мифологии; поэтому я называю новый металлический осадок титаном — в честь древних обитателей земли”.

Догадываясь, что титан и элемент, обнаруженный Грегором, один и тот же металл, Клапрот провел сравнительный анализ красного венгерского шерла и менаканита. Из минерала, открытого английским священником, немецкий химик выделил точно такой же металлический белый оксид, какой недавно получил при анализе венгерского шерла. Плотности обоих веществ оказались одинаковыми, и Мартин Клапрот признал приоритет Уильяма Грегора в открытии нового элемента. Но "крестным отцом” титана все же был признан Клапрот.

Немецкий ученый назвал новый химический элемент титаном, как он полагал, временно. Но это название прижилось. Давно уже нет в помине ни "менакина", ни "менаканита”, ни "красного венгерского шерла”: все эти вещества носят другие названия. А имя ”титан” осталось. Красивое и величественное, оно уводит нас в древнегреческую мифологию.

. . . Все произошло из вечного источника жизни — безграничного Хаоса. Из Хаоса возникли и сама Земля — богиня Гея, и Тартар — подземная бездна, черная и ужасная. Из Хаоса же появилась и Любовь — Эрос, неодолимая, всепобеждающая. И когда родилась Любовь, начал* создаваться мир.

Богиня Гея родила Урана — огромное Небо, раскинувшееся над нею. Уран стал владыкой мира и Гею он взял себе в жены. Но дети у них рождались уродами. Сначала это были три великана. Пять-десять голов у каждого из них и сто рук.