Рассказ о самых стойких - Локерман Аркадий Александрович (читаем книги .TXT) 📗
Вместе с платиной в каталитических нейтрализаторах применяют палладий и другие платиноиды. Надо отметить, что их роль в технике катализа велика и все возрастает. Если платина — универсальный катализатор, то платиноиды, продолжая спортивные сравнения, можно назвать чемпионами в отдельных категориях. Так, палладий — лучший ускоритель реакций соединения различных веществ с водородом, что объясняется уникальной его способностью удерживать этот газ. Осмий эффективнее, чем платина и другие катализаторы, ускоряет гидрогенизацию органических веществ. Рутениевые катализаторы используют для получения глицерина и других многоатомных спиртов из целлюлозы, а также для синтеза синильной кислоты. Иридий в сочетании с никелем лучше других действует при синтезе различных веществ из ацетилена и метана. Этот перечень можно продолжать долго.
Катализаторы, непосредственно не участвуя в реакциях, казалось бы, должны служить вечно, но это далеко не так, потери их при соприкосновении с другими реагентами велики, несмотря на все защитные меры.
В общем расходе платиновых металлов катализаторы составляют почти половину, и доля их растет, опережая все иные виды использования.
Незаменимая посуда. Платиновые сервизы давно уже заняли свое место в музеях, но иная посуда из этого металла — лабораторная, технологическая остается незаменимой. В длинном ее перечне на первом месте по значению вот уже два столетия стоят тигли. «Без них, — как отметил еще Ю. Либих в „Химических письмах“, — состав большинства минералов оставался бы неизвестен».
Сейчас даже трудно представить себе, как мизерны были знания о Земле до появления платиновых тиглей. В земной коре преобладают силикаты. Многие из них удается разложить, перевести в раствор только предварительно сплавив с содой или подвергнув длительной обработке плавиковой кислотой. Только платиновая посуда выдерживает необходимые для анализа силикатов температуры, воздействие паров фтора и других особо активных реагентов.
Применение платиновой посуды расширяло возможности познания, но сопровождалось быстрой гибелью драгоценных тиглей. Постепенно выявилось, что они не универсальны, в них нельзя плавить металлы или вещества, способные их выделять, так как при этом образуются сплавы с платиной. Запрет пришлось распространить на свободные бор, кремний, фосфор, а также на едкие щелочи, цианиды, сульфиды — все они сокращают срок жизни тиглей. К этому же приводит и неумелый нагрев, при очень высокой его температуре платина начинает поглощать углерод из пламени, становится ломкой. Опасно для нее и низкотемпературное, коптящее пламя. Должен быть тигель защищен и снаружи, только платиновая или кварцевая подставка для этого пригодны.
Добавки к платине иридия, родия, рутения в дальнейшем сделали лабораторную посуду более долговечной и универсальной, а теперь удалось создать сплавы которые не боятся лаже мышьяка, фосфора и других еще недавно «запретных» веществ.
Ни одна лаборатория не обходится без платиновой посуды, но куда больше ее на заводах, там можно увидеть платиновые тигли до 30 килограммов!
Уменьшить расход платины помогает платинирование — гальваническое нанесение тончайшего защитного слоя на химическую аппаратуру, что особенно существенно при крупных ее размерах (например, таких, как резервуары атомных реакторов).
По расходованию платины на посуду (это надо подчеркнуть, чтобы не спутать с иным использованием) сейчас на первом месте, по-видимому, стекольная промышленность.
Стекло, железо и бетон — важнейшие современные конструкционные материалы. В этой триаде стекло патриарх, его уже применяли, когда еще не знали железа, не говоря уж о бетоне.
С веками стекло — строительное, тарное, художественное, лабораторное использовалось все шире и разнообразнее. Достижения нашего времени заключаются не столько в расширении ассортимента, сколько в механизации производства, применении различных стеклоформирующих машин, положивших конец господству стеклодувной трубки, изобретенной еще до новой эры. Благодаря этому появилась возможность производить стеклянное волокно-тончайшие нити, внешне похоже на шелковые, но не сопоставимые с ними по своим свойствам. Они обладают высокой химической, термической и механической стойкостью, не пропускают ток, прозрачны и способны образовывать единое целое со многими другими материалами, особенно с синтетическими смолами. Поэтому современную технику уже невозможно представить себе без стеклопластиков, различных электроизоляционных материалов, фильтров и многих других изделий, основу которых составляют стеклянные волокна. У них мало конкурентов и по качеству и — что очень существенно — по стоимости.
Стеклянные нити получают продавливанием расплава сквозь мельчайшие отверстия фильеров. Казалось бы, дело простое, если не учитывать, что необходимы нити толщиной 3-10 микрометров. Еще недавно такие нити удавалось создавать только жукам-шелкопрядам!
Получение обычного стекла ведут при температуре лишь незначительно превышающей 1000 °C, и уже тогда расплав становится агрессивным, он корродирует все, с чем соприкасается. А для получения тончайших нитей, необходимых для стекловолокна, оптимальным является температурный интервал 1200–1450 °C. Кремнекислый расплав при таком нагреве становится яростным агрессором, лучшие легированные стали, из которых пробовали изготовлять стеклоплавильные сосуды, выдерживают лишь десятки часов работы и то при температуре, не превышающей 1300 °C.
Уровень тепловых напряжений в стеклоплавильных сосудах так высок, что не выдержали экзамена и все известные керамические и металлокерамические материалы.
Единственной и незаменимой на протяжении истории получения стекловолокна, насчитывающей уже половину века, остается платина с небольшой (7-10 процентов) добавкой родия.
Этот сплав выдерживает тысячи часов нагрева до 1450 °C, резкие смены температуры, он стоек против коррозии и других невзгод. Потери платины за счет возгонки и растворения в стекломассе составляют около 200 граммов на тонну стекловолокна, казалось бы, немного, но если учесть быстрый рост объемов производства и цены на платину, станет понятным, почему патентуются все новые специализированные сплавы, в которых платину пытаются заменить золотом, палладием, еще чем-либо. Пока достигнуты успехи лишь в комбинировании различных сплавов, применяют, например, «тройные» фильерные пластины: внутренний слой, прилегающий к расплаву, делают из чистой платины (она эластична и предохраняет от трещин), средний слой-жаропрочный, платинородийиридиевый и наружный — золотой, оптимальный для формовки стекловолокна.
Потребление стекла в развитых странах уже составляет более 30 килограммов в год на каждого человека и быстро возрастает, особенно за счет стекловолокна. Таким же темпом увеличивается производство искусственных волокон из полиамидных смол. Их выдавливают сквозь тысячи тончайших отверстий, которые должны неизменно сохранять свои размеры и форму в трудных условиях работы. Поэтому, несмотря на все меры экономии, расход платиноидов на жаростойкие изделия лишь возрастает.
Все больше требуется платиновой посуды и для таких сравнительно холодных процессов, как создание сверхчистых веществ. Известно, что даже один «чужеродный» атом на миллион нарушает полупроводниковые свойства кристаллов. Для того чтобы посуда не стала источником инфекции, применяют платину, чистота которой определяется двумя девятками до запятой и тремя девятками после (кстати говоря, получение такой сверхчистой платины — одно из замечательных технических достижений наших дней).
Судьбы эталонов. Метрическая система мер и ее эталоны были созданы с девизом «на все времена, для всех народов». Он осуществился лишь в отношении системы, но не ее эталонов. Система действительно стала интернациональной и на все времена. А у ее эталонов судьба иная. Первые эталоны, изготовленные из платины в 1795 году, были в 20-х годах XIX века заменены платино-иридиевыми. Этот сплав (9Pt1Ir) поныне считается самым неизменным, не стареющим. Тем не менее и эти эталоны устарели, так сказать, морально.
