Читать книгу «Рассказы о металлах» онлайн.
Естественно, что выбор ракетного топлива представляет собой проблему исключительной важности. Пока наиболее эффективным горючим считается керосин (да-да, добрый старый керосин!), окисляемый жидким кислородом. Теплотворность этого топлива составляет 2300 килокалорий на килограмм. (Для сравнения укажем, что при взрыве 1 килограмма нитроглицерина - одного из сильнейших взрывчатых веществ - выделяется лишь 1480 килокалорий тепла.)
Отличные перспективы может иметь применение металлического горючего. Теорию и методику использования металлов в качестве топлива для ракетных двигателей впервые разработали еще несколько десятилетий назад замечательные советские ученые Ю. В. Кондратюк и Ф. А. Цандер. Одним из наиболее подходящих для этой цели металлов является литий. При сгорании 1 килограмма этого металла выделяется 10270 килокалорий! Большей теплотворностью может похвастать лишь бериллий. В США опубликованы патенты на твердое ракетное топливо, содержащее 51 - 68% металлического лития.
Любопытно, что в процессе работы ракетных двигателей литий выступает против... лития. Являясь компонентом горючего, он позволяет развивать колоссальные температуры, а обладающие высокой термостойкостью и жароупорностью литиевые керамические материалы (например, ступалит), используемые как покрытия сопел и камер сгорания, предохраняют их от разрушительного действия лития-горючего.
В наши дни техника располагает большим количеством разнообразных синтетических материалов - полимеров, с успехом заменяющих сталь, латунь, стекло. Но у технологов подчас возникают большие трудности, когда при изготовлении некоторых изделий им необходимо соединить полимеры между собой или с другими материалами. Так, новый фторсодержащий полимер тефлон - идеальное антикоррозийное покрытие - до последнего времени не находил практического применения из-за того, что плохо склеивался с металлом.
Недавно советскими учеными была разработана оригинальная технология ядерной сварки полимеров с различными материалами. На свариваемые поверхности наносят небольшие количества соёдинений лития или бора, которые и служат своеобразным «ядерным клеем». При облучении этих слоев нейтронами возникают ядерные реакции, сопровождающиеся значительным выделением энергии, благодаря чему на очень короткое время (менее десятимиллиардной доли секунды) в материалах появляются микроучастки с температурой в сотни и даже тысячи градусов. Но и за эти мгновения молекулы пограничных слоев успевают перемешаться, а иногда и образовывать между собой новые химические связи - происходит ядерная сварка.
Как правило, элементы, располагающиеся в левом верхнем углу таблицы Д. И. Менделеева, широко распространены в природе. Но, в отличие от большинства своих соседей - натрия, калия, магния, кальция, алюминия, которыми богата наша планета, литий - сравнительно редкий элемент. На его долю приходится лишь 0,0065% земной коры. В природе встречается около 20 минералов, содержащих этот ценный элемент. Основное природное соединение лития - сподумен. Кристаллы этого минерала, по форме напоминающие железнодорожные шпалы или стволы деревьев, порой достигают гигантских размеров: в Южной Дакоте (США) был найден кристалл длиной более 15 метров; вес его измерялся десятками тонн. В американских месторождениях были обнаружены очень красивые изумрудно-зеленые и розово-фиолетовые разновидности сподумена - полудрагоценные минералы гидденит и кунцит.
Большое значение как сырье для производства лития могут иметь гранитные пегматиты, запасы которых практически неисчерпаемы. Подсчитано, что в одном кубическом километре гранита заключено 112 тысяч тонн лития - это в 30 раз больше, чем добывается сегодня во всех капиталистических странах. Бок о бок с литием в гранитных кладовых хранятся ниобий, тантал, цирконий, торий, уран, неодим, цезий, церий, празеодим и многие другие редкие элементы. Но как заставить гранит поделиться с человеком своими богатствами?
Сегодня ученые заняты поисками, и безусловно им удастся создать такие методы, которые, подобно сказочным словам «Сезам! Отворись!», позволят людям раскрыть гранитные кладовые.
Заканчивая рассказ о литии, поведаем об одной забавной истории, в которой этот элемент сыграл весьма важную роль. В 1891 году выпускник Гарвардского университета Роберт Вуд (впоследствии знаменитый американский физик) приехал в Балтимор, чтобы заниматься химией у известного профессора А. Ремсена. Поселившись в университетском пансионе, Вуд вскоре прослышал от живших там студентов, что хозяйка, якобы, частенько готовит утреннее жаркое из... остатков вчерашнего обеда, собранных с тарелок. Но как это доказать?
Вуд, большой любитель находить для любой задачи оригинальное и вместе с тем простое решение, не изменил себе и на этот раз. В один из дней, когда на обед был подан бифштекс, Роб (как называли ученого в те времена), оставив на тарелке несколько больших кусков мяса, посыпал их хлористым литием - совершенно безвредным веществом, похожим по виду и вкусу на обыкновенную поваренную соль. На следующий день кусочки жареного мяса, поданного студентам на завтрак, были «преданы сожжению» перед щелью спектроскопа. Красная линия спектра, присущая литию, поставила точку над i: чрезмерно «экономная» хозяйка пансиона была разоблачена. А сам Вуд много лет спустя с удовольствием вспоминал о своем «следственном» эксперименте.
H
Li
Be
B
С
Na
Mg
Al
Si
МЕТАЛЛ КОСМИЧЕСКОГО ВЕКА
Сказки превращаются в быль. - Изумрудные копи царицы Клеопатры. - Хобби римского императора. - «Он зелен, чист, весел и нежен...» - Сокровища мексиканских могил. - Тайна инков. - Внезапная ревизия. - Уникальный камень возвращается в Россию. - «Зеленое утро и кровавый вечер». - Джильда ищет бериллий. - «Раненый» экспонат. - Сенсационное сообщение Воклена. - «Возмутитель, спокойствия». - Тяжкое обвинение. - «Приговор» пересмотрен. - В космос! - Странный заказ. - Взрыва не будет. - Союз легчайших. - Важное открытие. - Нейтроны замедляют бег. - Звук бьет рекорды. - Атомная «игла».
Бериллий - один из самых замечательных элементов, огромного теоретического и практического значения.
...Овладение воздухом, смелые полеты самолетов и стратостатов невозможны без легких металлов; и мы уже предвидим, что в помощь современным металлам авиации - алюминию и магнию - придет и бериллий.
И тогда наши самолеты будут летать со скоростью в тысячи километров в час.
За бериллием будущее!
Геохимики, ищите новые месторождения. Химики, научитесь отделять этот легкий металл от его спутника - алюминия. Технологи, сделайте легчайшие сплавы, не тонущие в воде, твердые, как сталь, упругие, как резина, прочные, как платина, и вечные, как самоцвет...
Может быть, сейчас эти слова кажутся сказкой. Но как много сказок на наших глазах превратилось в быль, влилось в наш простой домашний обиход, а мы забываем, что еще 20 лет тому назад наши радио и звуковое кино звучали фантастической сказкой».