Металлы и человек - Васильев Михаил (лучшие книги без регистрации txt) 📗
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.
Но металл плодородия вряд ли обретет крылья.
Его свойства впервые описал получивший этот металл в чистом виде в 1807 году Г. Дэви. Калий очень мягок — еще мягче натрия. Его удельный вес крайне привлекателен — 0,86 г на куб. см, он легче натрия. Но и плавится он при еще более низкой температуре — 62 градусах и кипит всего при 760 градусах. Калий кажется по всем свойствам двойником натрия. Не зря до середины XVIII века путали их соединения. Но вот пары калия резко отличаются от паров натрия: они не пурпурнокрасные, а синевато-зеленые.
Химическая активность калия еще выше, чем у натрия. Он окисляется прямо во влажном воздухе, жадно поглощая из него влагу. Бурно реагирует с водой, выделяя водород. Киньте крупинку калия в тарелку с водой — и она начинает бегать, шипя, по ее поверхности. Миг, и над ней загорится яркий огонек — это вспыхивает выделяемый из разлагающейся воды водород. Калий соединяется буквально со всеми неметаллами.
Трудно ожидать от этого, еще более, чем натрий, неподходящего металла, что он обретет когда-нибудь крылья.
Мы говорили об основном применении соединений калия — для производства химических удобрений. Используют и его сплав с натрием, жидкий при обычных температурах, в различных термометрах. Вероятно, найдет себе применение радиоактивный изотоп кальция, которому геохимики приписывают очень значительное влияние на общую историю нашей планеты.
Спустимся еще на одну клетку-ступеньку в периодической таблице. В этой клетке, расположенной непосредственно под калием, мы найдем рубидий.
Этот металл открыли в 1861 году немецкие ученые Г. Кирхгоф и Р. Бунзен, открыли новым методом — спектральным анализом. Имя ему было дано за яркие темно-красные линии в спектре, благодаря которым его и обнаружили исследователи.
