Занимательная геохимия. Химия земли: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Магний — очень распространенный в земной коре металл, он встречается всюду. Подобно железу, он легко образует месторождения. В больших количествах магний содержится в морской воде, в соленых озерах, например у крымских берегов в водах Сиваша.

Главная руда магния — карналлит (двойная хлористая соль калия и магния), и наш Советский Союз исключительно богат им. Крупные запасы его в Соликамском месторождении лежат пластами под землей на глубине 100–200 м от поверхности. Карналлит рвут аммоналом, рубят отбойными молотками в шахтах и поднимают на поверхность.

Здесь еще нужно с ним много повозиться, чтобы отделить магний от хлора, с которым он тесно связан. Для этого карналлит надо расплавить и пропустить через него постоянный ток. Электричество разорвет связь между магнием и хлором, и белый металл живыми струйками польется в изложницы.

Сейчас пришло время добывать магний и из морской воды, в которой 3,5 % солей, и из них одна десятая часть магния. Таким образом, один кубометр морской воды содержит 3,5 кг металлического магния.

Добыча его очень проста: фильтрованная морская вода наливается в чаны, куда подсыпается гашеная известь, и тогда, в виде мути, выпадает гидрат окиси магния. Его отстаивают, а воду сливают. Осадок сушат на фильтрах, нейтрализуют соляной кислотой и окончательно обезвоживают. Полученный хлористый магний идет на электролиз в плавленом виде, примерно при 700°, как и карналлит. Вот и весь процесс.

Но магний не только строительный металл. Его способность гореть, развивая при этом огромную температуру, до 3500°, тоже не забыта техникой. Магний — важная составная часть в специальных бронзах. Магнеалюминиевая пыль — самая сильная смесь для зажигательных бомб. Магний очень нужен промышленности, и ему предстоит блестящее будущее.

Но вернемся к самолетам. Есть и еще «летающий» металл, к освоению которого самолетостроители сейчас только приступают. Это бериллий. Его удельный вес 1,82, но он устойчивее и «крепче» магния.

Сплавы бериллия превосходят по качествам все сплавы, до сих пор применяемые в самолетостроении. Инструменты из этих сплавов работают без шума и не дают искр.

Бериллий повышает качества магниевых сплавов, сообщая им особую прочность и неокисляемость. Незначительная присадка бериллия к магнию устраняет необходимость защищать металлический магний от окисления при разливке.

Но встает вопрос: а нет ли сплавов еще более легких?

Вспомним о металле литии. Ведь его удельный вес 0,53, то есть как у пробки. А между тем, прибавленный в небольших количествах к сплавам алюминия и магния, он придает им особую твердость.

К сожалению, еще не найдено стойких сплавов с большим количеством лития. Но искать их стоит, так как литий — распространенный металл, его в земной коре столько же, сколько цинка, и он встречается в значительных количествах в некоторых месторождениях в виде минералов сподумена и литиевых слюд.

Следовательно, если бы, например, сплавы лития с бериллием оказались подходящими, литий можно добыть в достаточных количествах. Но работы по изучению литиевых сплавов еще не увенчались успехом, — это является задачей сегодняшнего дня.

Литий встречается в минеральных водах, и врачи приписывают водам, богатым литием (как, например, воды Виши во Франции), особо целебные свойства. Но все же наиболее заманчивой является перспектива получения легкого, прочного и неокисляющегося металла для самолетов.

Легкие металлы и сплавы, однако, еще далеко не заменили в настоящее время черные металлы — железо, сталь и их сплавы ни в транспорте, ни во многих других видах промышленности. Поговорим об этих «старичках», которые, однако, еще очень бодры, крепки и дают все новые сплавы отличных качеств.

Если учесть все сложные, так называемые легированные, стали, то мы увидим, что они состоят из ряда близких между собой металлов — железа, титана, никеля, кобальта, хрома, ванадия, марганца, молибдена и вольфрама. Все эти сплавы в основе своей — «стали», то есть состоят из углеродистого железа, качества которого существенно улучшены «легированием», или прибавкой редкого металла.

Идя по пути замены части железа редкими металлами, технологи пришли к сплавам, в которых уже нет железа. Таков, например, стеллит, состоящий из вольфрама, хрома и кобальта. Этот сплав явился родоначальником широко известных теперь сверхтвердых сплавов, принесших в технику невиданные скорости резания металла — сначала 70–80, а теперь и сотни метров в минуту.

Вольфрам породил сверхтвердые сплавы и мощную технику резания металлов. Вольфрам и молибден дали сотни новых марок сталей, небывалых по прочности, жароупорных, броневых, рессорных, снарядных, бронебойных и тому подобных.

Нет, пожалуй, ни одной отрасли техники, в которую не проникало бы коренных изменений в связи с раскрытием свойств таких редких металлов, как вольфрам, молибден и другие.

Впрочем, название «редкие» — для них уже пережиток. Если учесть их содержание в земной коре, то молибдена в два, а вольфрама даже в семь раз больше, чем свинца. Какие же они редкие! А в промышленности они тоже уже становятся обычными, и их добыча сильно растет, догоняя добычу других, обычных, «нередких» металлов.

Стальные сплавы с молибденом применяются для изготовления орудийных стволов и лафетов. Марганцево-молибденовая сталь применяется как материал для брони и бронебойных снарядов.

Конструкторы автомобилей и самолетов предъявляют три основных требования к металлу: максимальная упругость, большая вязкость, высокое сопротивление длительным сотрясениям и частым ударам. Рост потребления молибдена за последние годы как раз и объясняется широким применением его в валах, шатунах, опорных механизмах, авиамоторах, трубах, особенно в соединении с хромом и никелем.

Другой вид использования молибдена — высококачественное литье из серого чугуна. Ничтожная прибавка в 0,25 % молибдена повышает физические свойства чугуна, в частности сопротивление на изгиб и на растяжение, а также твердость.

Вольфрам и молибден в виде тонкой проволоки используются в значительном количестве в электротехнике для вакуумных ламп. Из вольфрама готовят нити накаливания ламп. Температура плавления вольфрама 3380°, наивысшая из температур плавления металлов. Только углерод, один-единственный элемент, плавится при еще более высокой температуре — при 3500°. К вольфраму близки по температуре плавления два элемента: тантал (3000°) и рений (3170°). Из молибдена, температура плавления которого 2625°, делают крючочки, поддерживающие раскаленный вольфрамовый волосок в электрических лампах.

Мы видим, что мало открыть элемент, — его надо изучить, открыть в нем то качество, которое особенно ценно в изделиях, и тогда элемент как бы вторично открывается и делается полезным и необходимым. Вот, например, вольфрамовые контакты в автомобильных моторах, где тонкая, в десятую миллиметра, пластиночка из вольфрама обеспечивает электрический контакт в прерывателе, работая безотказно сотни часов.

Разве не поучителен также пример с ниобием? Ниобий считался бесполезным элементом, «загрязняющим» тантал, с которым он обычно вместе встречается. Но когда открыли, что сталь с примесью ниобия — великолепный сварочный материал для электросварки стальных изделий, дающий небывалую прочность шва, то ниобий стал так же нужен, как тантал.

Вовлечение все новых элементов в промышленность, конечно, далеко не кончено, да и никогда не будет кончено, так как поступательное движение технического прогресса безгранично. И химикам и геохимикам здесь принадлежит почетная роль.

Но каково же, однако, влияние технического прогресса на Землю, которая является поставщиком всех веществ, необходимых технике? Человек по-своему стремится перекроить земную кору, черпает из нее все, что ему нужно, не думая о том, что то, что он берет, уже невозвратно. Не истощает ли человек Землю?

Вот вопросы, которые приходят в голову, когда мы следим за общим развитием человечества на Земле. И есть еще одно обстоятельство, которое побуждает поставить этот вопрос: это все увеличивающиеся количества полезных продуктов, извлекаемых ежегодно из земных недр.

Мне вспоминается рассказ одного инженера, побывавшего на горных разработках. Он остановился в домике около большой горы из магнезита, а через две-три недели горы уже не было: она была свезена на цементный завод.