Григорий Николаев - Металл Века

МЕТАЛЛ ВЕКА

ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ

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.

Часть I. ИСТОРИЯ ТИТАНА

Глава 1. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕМЕНТА

ХОББИ СВЯЩЕННИКА

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.

ЭТО НЕ ИЗВЕСТЬ!

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