Astronet > Populyarnaya biblioteka himicheskih elementov

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Populyarnaya biblioteka himicheskih elementov

<< Zhelezo | Oglavlenie | Nikel' >>

Neskol'ko sot let nazad nemeckaya provinciya Saksoniya byla krupnym po togdashnim vremenam centrom dobychi serebra, medi i drugih cvetnyh metallov. V tamoshnih rudnikah sluchalos' nahodit' rudu, kotoraya po vsem vneshnim priznakam kazalas' serebryanoi, no pri plavke poluchit' iz nee dragocennyi metall ne udavalos'. Huzhe togo, pri obzhige takoi rudy vydelyalsya yadovityi gaz, otravlyavshii rabochih. Saksoncy ob'yasnyali eti nepriyatnosti vmeshatel'stvom nechistoi sily, kovarnogo podzemnogo gnoma kobol'da. Ot nego zhe ishodili i drugie opasnosti, podkaraulivayushie rudokopov v podzemel'yah. V te vremena v Germanii dazhe chitali v cerkvah molitvy o spasenii gornyakov ot zlogo duha kobol'da... I so vremenem, kogda saksoncy nauchilis' otlichat' "nechistuyu" rudu ot serebryanoi, oni ee nazvali "kobol'd".

V 1735 g. shvedskii himik Georg Brandt vydelil iz etoi "nechistoi" rudy seryi so slabym rozovatym ottenkom neizvestnyi metall. Imya "kobol'd", ili "kobal't", sohranilos' i za nim.

Ot venecianskogo stekla do svetoforov

V dissertacii Brandta, posvyashennoi novomu metallu, govorilos', v chastnosti, o tom, chto iz metalla mozhno izgotavlivat' safru - krasku, pridayushuyu steklu glubokii i ochen' krasivyi sinii cvet. No eshe v Drevnem Egipte bylo izvestno sinee steklo, sdelannoe po tshatel'no skryvaemym receptam.

V srednie veka ni odno iz gosudarstv Evropy ne moglo sopernichat' v proizvodstve stekla s Venecianskoi respublikoi. Chtoby ogradit' sekrety varki cvetnyh stekol ot chuzhogo lyubopytstva, pravitel'stvo Venecii v XII v. special'nym ukazom perevelo vse stekol'nye fabriki na uedinennyi ostrov Murano. O tom, kakimi sposobami ohranyalis' tam sekrety proizvodstva, mozhno sostavit' sebe nekotoroe predstavlenie po takoi istorii. Odnazhdy s ostrova bezhal podmaster'e po imeni Dzhiordzhio Belerino, a vskore v odnom iz nemeckih gorodkov sgorela stekol'naya masterskaya. Ee vladelec - ego zvali Belerino - byl zakolot kinzhalom...

I vse-taki, nesmotrya na stol' zhestokie mery, sekrety varki cvetnogo stekla stali izvestny v drugih gosudarstvah. V 1520 g. Veidenhammer v Germanii nashel sposob prigotovleniya kraski dlya sinego stekla i po dorogoi cene stal prodavat' ee... venecianskomu pravitel'stvu! Eshe cherez 20 let bogemskii stekol'nyi master Shyurer tozhe stal delat' sinyuyu krasku iz kakoi-to rudy, izvestnoi emu odnomu. S ego pomosh'yu takuyu krasku stali izgotovlyat' i v Gollandii. Sovremenniki pisali, chto steklo okrashivaetsya "cafferom", no chto soboi predstavlyal etot produkt - nikto ne znal. Tol'ko cherez stoletie (v 1679 g.) izvestnyi himik Iogann Kunkel' podrobno opisal process polucheniya kraski, no ostavalos' neizvestnym, iz kakoi imenno rudy ee delayut, gde etu rudu iskat' i kakaya ee sostavnaya chast' obladaet krasyashim svoistvom.

Tol'ko posle issledovaniya Brandta bylo vyyasneno, chto safr, ili caffer, - produkt prokalivaniya rudy, bogatoi kobal'tom, soderzhit okisly kobal'ta i mnozhestvo okislov drugih metallov. Splavlennyi zatem s peskom i potashem caffer obrazovyval smal'tu, kotoraya i predstavlyala soboi krasku dlya stekla. Kobal'ta v smal'te soderzhalos' nemnogo - vsego 2...7%. No krasyashaya sposobnost' okisi kobal'ta okazalas' bol'shoi: uzhe 0,0001% ee v shihte pridaet steklu golubovatyi ottenok.

Steklodely srednih vekov pol'zovalis' svoistvami kobal'ta bessoznatel'no, otyskav ih chisto opytnym putem. Razumeetsya, eto ne mozhet dazhe v samoi maloi stepeni umalit' v nashih glazah zamechatel'noe iskusstvo etih truzhenikov.

Pomimo smal'ty, sushestvuyut i drugie kobal'tovye krasiteli: sinyaya alyuminievo-kobal'tovaya kraska - tenarova sin'; zelenaya - kombinaciya okislov kobal'ta, hroma, alyuminiya, magniya i drugih elementov. Kraski eti krasivy i dostatochno stoiki pri vysokoi temperature, no ne vsegda imeyut horoshuyu kroyushuyu sposobnost'. Znachenie ih gorazdo men'she, chem smal'ty. Zasluzhivaet vnimaniya drugoe: izmenchivost' okraski soedinenii kobal'ta.

Chudesa prevrasheniya krasok izvestny eshe s XVI stoletiya. Professor Bazel'skogo universiteta himik i vrach Paracel's pokazyval napisannuyu im samim kartinu. Ona izobrazhala zimnii peizazh - derev'ya i prigorki, pokrytye snegom. Dav zritelyam nasmotret'sya, professor slegka podogreval kartinu, i pryamo na glazah u vseh zimnii landshaft smenyalsya letnim: derev'ya odevalis' listvoi, na prigorkah zelenela trava. Eto proizvodilo vpechatlenie chuda.

Dlya sovremennogo himika istoriya s kartinoi Paracel'sa vyglyadit dovol'no prosto. Takoi effekt mogli dat', v chastnosti, kobal'tovye kraski. Hloristyi kobal't, k kotoromu dobavleno sootvetstvuyushee kolichestvo hloristogo nikelya, pochti bescveten. No pri nagrevanii eti soli teryayut kristallizacionnuyu vodu, i cvet ih menyaetsya.

V 1737 g. odin francuzskii himik otkryl svoistvo kobal'tovyh solei okrashivat'sya pod deistviem tepla i ispol'zoval ih v kachestve simpaticheskih chernil. Napisannoe imi na bumage stanovitsya vidimym tol'ko posle togo, kak bumagu nagreyut. Seichas eta osobennost' solei kobal'ta imeet prakticheskoe znachenie v laboratornoi tehnike: rastvorom kobal'tovyh solei metyat farforovye tigli. Posle progreva takaya metka chetko vystupaet na beloi poverhnosti farfora.

Okraska stekol soedineniyami kobal'ta imeet nemalovazhnoe znachenie i v nashe vremya, hotya sushestvuyut bolee deshevye krasiteli.

Dlya tehnicheskih celei chasto nuzhny stekla, pogloshayushie i propuskayushie luchi opredelennogo cveta. Takie stekla neobhodimy v fotografii, signalizacii, kolorimetricheskom analize i drugih sluchayah. Smal'toi v nashe vremya ne pol'zuyutsya, a upotreblyayut neposredstvenno okis' kobal'ta, kotoruyu vvodyat v sostav shihty, zagruzhaemoi v steklovarennuyu pech'.

Stekla, primenyaemye dlya signal'nyh ognei, dolzhny davat' rezkii, otchetlivyi svet. Nuzhno isklyuchit' vozmozhnost' oshibochnogo vospriyatiya signala dazhe v usloviyah plohoi vidimosti, dazhe pri bol'shih skorostyah transporta i nesovershenstve chelovecheskogo zreniya. A dlya etogo neobhodimo, chtoby stekla svetovyh signal'nyh ustroistv propuskali tol'ko svet volny tochno opredelennoi dliny.

U stekol, okrashennyh okis'yu kobal'ta, net sopernikov po prozrachnosti, a dobavka v takoe steklo nichtozhnyh kolichestv okisi medi pridaet emu sposobnost' zaderzhivat' nekotorye luchi krasnoi i fioletovoi chasti spektra. Dlya fotohimicheskih issledovanii byvayut nuzhny stekla, sovershenno ne propuskayushie zheltyh i oranzhevyh luchei. Etomu usloviyu otvechayut kobal'to-rubinovye stekla: na okrashennoe kobal'tom sinee steklo nakladyvaetsya nagretoe steklo, okrashennoe v krasnyi cvet soedineniyami medi, - tak nazyvaemyi mednyi rubin. Horosho izvestno primenenie okisi kobal'ta dlya pridaniya krasivogo, ochen' ustoichivogo temno-sinego cveta farforovym i emalirovannym izdeliyam.

Kobal't - legiruyushii metall

V 1912 g. o kobal'te pisali: "Do nastoyashego vremeni metallicheskii kobal't s tochki zreniya potrebleniya ne predstavlyaet interesa. Byli popytki vvesti kobal't v zhelezo i prigotovit' special'nye stali, no poslednie ne nashli eshe nikakogo primeneniya". Deistvitel'no, v nachale nashego veka pervye popytki ispol'zovat' kobal't v metallurgii byli neudachnymi. Bylo izvestno, chto hrom, vol'fram, vanadii pridayut stali vysokuyu tverdost' i iznosoustoichivost' pri povyshennyh temperaturah. Snachala sozdalos' vpechatlenie, chto kobal't dlya etoi celi ne goditsya - stal' ploho zakalivalas', tochnee, zakalka pronikala v izdelie na ochen' nebol'shuyu glubinu. Vol'fram, hrom i vanadii, soedinyayas' s rastvorennym v stali uglerodom, obrazuyut tverdye karbidy, kobal't zhe, kak okazalos', sposobstvuet vydeleniyu ugleroda v vide grafita. Stal' pri etom obogashaetsya nesvyazannym uglerodom i stanovitsya hrupkoi. V dal'neishem eto oslozhnenie bylo ustraneno: dobavka v kobal'tovuyu stal' nebol'shogo kolichestva hroma predotvrashaet grafitizaciyu; takaya stal' horosho zakalyaetsya.

Teper' kobal't, kak i vol'fram, nezamenim v metalloobrabotke - on sluzhit vazhneishei sostavnoi chast'yu instrumental'nyh bystrorezhushih stalei. Vot, naprimer, rezul'tat sravnitel'nyh ispytanii treh rezcov. V stali, iz kotoroi oni byli izgotovleny, uglerod, hrom, vanadii, vol'fram i molibden soderzhalis' v odinakovyh kolichestvah, razlichie bylo lish' v soderzhanii kobal'ta. V pervoi, vanadievoi, stali kobal'ta sovsem ne bylo, vo vtoroi, kobal'tovoi, ego bylo 6%, a v tret'ei, superkobal'tovoi, - 18%. Vo vseh treh opytah rezcom tochili stal'noi cilindr. Tolshina snimaemoi struzhki byla odinakovoi - 20 mm, skorost' rezaniya tozhe - 14 m/min.

Chto zhe pokazal eksperiment? Vanadievyi rezec zatupilsya, proidya 7 m, kobal'tovyi - 10 m, a rezec iz superkobal'tovoi stali proshel 1000 m i ostalsya v horoshem sostoyanii! Takim obrazom, dlya rezkogo povysheniya iznosoustoichivosti i rezhushih svoistv stali kobal't dolzhen vhodit' v ee sostav v znachitel'nyh kolichestvah.

V 1907 g. v promyshlennosti poyavilis' tverdye splavy, ne soderzhashie zheleza, - stellity (ot latinskogo slova stella - zvezda). Odin iz luchshih stellitov soderzhal bol'she 50% kobal'ta. I v tverdyh splavah, kotorye v nashe vremya stali vazhneishim materialom dlya metallorezhushih instrumentov, kobal't igraet ne poslednyuyu rol'. Karbid vol'frama ili titana - osnovnoi komponent tverdogo splava - spekaetsya v smesi s poroshkom metallicheskogo kobal'ta. Kobal't soedinyaet zerna karbidov i pridaet vsemu splavu bol'shuyu vyazkost', umen'shaet ego chuvstvitel'nost' k tolchkam i udaram.

Tverdye splavy mogut sluzhit' ne tol'ko dlya izgotovleniya rezhushih instrumentov. Inogda prihoditsya navarivat' tverdyi splav na poverhnost' detalei, podvergayushihsya sil'nomu iznosu pri rabote mashiny. Takoi splav na kobal'tovoi osnove mozhet povysit' srok sluzhby stal'noi detali v 4...8 raz.

Magnitnye svoistva

Sposobnost' sohranyat' magnitnye svoistva posle odnokratnogo namagnichivaniya svoistvenna lish' nemnogim metallam, v tom chisle i kobal'tu. K stalyam i splavam, iz kotoryh izgotovlyayut magnity, pred'yavlyayut ochen' vazhnoe tehnicheskoe trebovanie: oni dolzhny obladat' bol'shoi koercitivnoi siloi, inache - soprotivleniem razmagnichivaniyu. Magnity dolzhny byt' ustoichivy i po otnosheniyu k temperaturnym vozdeistviyam, k vibracii (chto osobenno vazhno v motorah), legko poddavat'sya mehanicheskoi obrabotke.

Pod deistviem tepla namagnichennyi metall teryaet ferromagnitnye svoistva. Temperatura, pri kotoroi eto proishodit (tochka Kyuri), raznaya: dlya zheleza - eto 769^oC, dlya nikelya - vsego 358^oC, a dlya kobal'ta dostigaet 1121^oC. Eshe v 1917 g. v Yaponii byl zapatentovan sostav stali s uluchshennymi magnitnymi svoistvami. Glavnym komponentom novoi stali, poluchivshei nazvanie yaponskoi, byl kobal't v ochen' bol'shom kolichestve - do 60%. Vol'fram, molibden ili hrom pridayut magnitnoi stali vysokuyu tverdost', a kobal't povyshaet ee koercitivnuyu silu v 3,5 raza. Magnity iz takoi stali poluchayutsya v 3...4 raza koroche i kompaktnee. I eshe odno vazhnoe svoistvo: esli vol'framovaya stal' teryaet pod deistviem vibracii svoi magnitnye svoistva pochti na tret', to kobal'tovye - vsego na 2...3,5%.

V sovremennoi tehnike, osobenno v avtomatike, magnitnye ustroistva primenyayutsya bukval'no na kazhdom shagu. Luchshie magnitnye materialy - eto kobal'tovye stali i splavy. Kstati, svoistvo kobal'ta ne razmagnichivat'sya pod deistviem vibracii i vysokih temperatur imeet nemalovazhnoe znachenie i dlya raketnoi i kosmicheskoi tehniki.

Sovremennye trebovaniya k postoyannym magnitam chrezvychaino raznoobrazny. I odno iz glavnyh - eto minimal'nyi ves pri maksimal'noi "sile". V poslednie desyatiletiya byli izobreteny takie magnity. Eto splavy, nazvannye "magniko" i "al'niko" - po nachal'nym bukvam nazvanii metallov, iz kotoryh oni sostoyat: pervyi iz magniya, nikelya i kobal'ta, vtoroi - iz alyuminiya, nikelya i kobal'ta. V takih magnitah sovsem net zheleza - metalla, samo nazvanie kotorogo my privykli so shkol'noi skam'i schitat' neotdelimym ot ferromagnetizma. Svoistva etih splavov kazhutsya neobychainymi: magnit vesom 100...200 g uderzhivaet gruz v 20...30 kg! Ochen' sil'nye postoyannye magnity poluchayutsya takzhe iz intermetallicheskih soedinenii kobal'ta s nekotorymi redkozemel'nymi elementami (naprimer, SmCo₅ i dr.).

Kobal't i zhivaya priroda

Prezhde chem rasskazyvat' o tom, pochemu kobal'tom interesuyutsya ne tol'ko inzhenery, no i agronomy, i mediki, neskol'ko slov ob odnoi ne sovsem obychnoi sluzhbe elementa N 27. Eshe vo vremya pervoi mirovoi voiny, kogda militaristy delali pervye popytki primeneniya otravlyayushih veshestv, voznikla neobhodimost' naiti veshestva, pogloshayushie ugarnyi gaz. Eto bylo nuzhno eshe i potomu, chto splosh' i ryadom proishodili sluchai otravleniya orudiinoi prislugi ugarnym gazom, vydelyaemym pri strel'be.

V konce koncov, byla sostavlena massa iz okislov marganca, medi, serebra, kobal'ta, nazvannaya gopkalitom, zashishayushaya ot ugarnogo gaza, kotoryi v ee prisutstvii okislyaetsya uzhe pri komnatnoi temperature i prevrashaetsya v netoksichnuyu uglekislotu. Gopkalit - eto katalizator; on tol'ko sposobstvuet reakcii okisleniya 2CO + O₂ $\to$ 2CO₂, ne vhodya v sostav konechnyh produktov.

A teper' - o kobal'te v zhivoi prirode.

V nekotoryh raionah raznyh stran, v tom chisle i nashei, pechal'noi izvestnost'yu pol'zovalos' zabolevanie skota, inogda nazyvaemoe suhotkoi. Zhivotnye teryali appetit i hudeli, ih sherst' perestavala blestet', slizistye obolochki stanovilis' blednymi. Rezko padalo kolichestvo krasnyh krovyanyh telec (eritrocitov) v krovi, rezko snizhalos' soderzhanie gemoglobina. Vozbuditelya bolezni naiti ne mogli, odnako ee rasprostranennost' sozdavala polnoe vpechatlenie epizootii. V Avstrii i Shvecii neizvestnuyu bolezn' nazyvali bolotnoi, kustarnikovoi, pribrezhnoi. Esli v raion, porazhennyi bolezn'yu, zavozili zdorovyh zhivotnyh, to cherez god-dva oni tozhe zabolevali. No i to zhe vremya skot, vyvezennyi iz raiona "epidemii", ne zarazhal obshayushihsya s nim zhivotnyh i sam vskore vyzdoravlival. Tak bylo i v Novoi Zelandii, i v Avstralii, i v Anglii, i v drugih stranah. Eto obstoyatel'stvo zastavilo iskat' prichinu bolezni v korme. I kogda posle kropotlivyh issledovanii ona byla, nakonec, ustanovlena, bolezn' poluchila nazvanie, tochno opredelyayushee etu prichinu, - akobal'toz...

Stalkivalis' s akobal'tozom, s otsutstviem (ili nedostatkom) kobal'ta v organizme, i nashi uchenye.

Odnazhdy v Akademiyu nauk Latviiskoi SSR prishlo pis'mo, gde soobshalos', chto v raione odnogo iz bolot nepodaleku ot Rigi skot porazhen suhotkoi, no u lesnika, zhivushego tam zhe, vse korovy upitanny i dayut mnogo moloka. K lesniku otpravilsya professor Ya.M. Berzin'. Okazalos', chto ran'she korovy lesnika tozhe boleli, no potom on stal dobavlyat' im v korm melassu (kormovuyu patoku - othod saharnogo zavoda), i zhivotnye vyzdoroveli. Issledovanie pokazalo, chto v kilogramme patoki soderzhitsya 1,5 mg kobal'ta. Eto gorazdo bol'she, chem v rasteniyah, rastushih na bolotistyh pochvah. Seriya opytov na bol'nyh suhotkoi baranah rasseyala vse somneniya otsutstvie mikrokolichestv kobal'ta v pishe - vot prichina strashnoi bolezni. V nastoyashee vremya na zavodah Leningrada i Rigi dlya dobavok v korm skotu izgotovlyayut special'nye tabletki, predohranyayushie ot zabolevaniya suhotkoi v teh raionah, gde kolichestvo mikroelementa kobal'ta v pochvah nedostatochno dlya polnocennogo pitaniya zhivotnyh.

Izvestno, chto chelovecheskomu organizmu neobhodimo zhelezo: ono vhodit v sostav gemoglobina krovi, s pomosh'yu kotorogo organizm usvaivaet kislorod pri dyhanii. Izvestno takzhe, chto zelenym rasteniyam nuzhen magnii, tak kak on vhodit v sostav hlorofilla. A kobal't - kakuyu rol' igraet on v organizme?

Est' i takaya bolezn' - zlokachestvennoe malokrovie. Rezko umen'shaetsya chislo eritrocitov, snizhaetsya gemoglobin... Razvitie bolezni vedet k smerti. V poiskah sredstva ot etogo neduga vrachi obnaruzhili, chto syraya pechen', upotreblyaemaya v pishu, zaderzhivaet razvitie malokroviya. Posle mnogoletnih issledovanii iz pecheni udalos' vydelit' veshestvo, sposobstvuyushee poyavleniyu krasnyh krovyanyh sharikov. Eshe vosem' let potrebovalos' dlya togo, chtoby vyyasnit' ego himicheskoe stroenie. Za etu rabotu angliiskoi issledovatel'nice Doroti Kroufut-Hodzhkin prisuzhdena v 1964 g. Nobelevskaya premiya po himii. Veshestvo eto poluchilo nazvanie vitamina B₁₂. Ono soderzhit 4% kobal'ta.

Takim obrazom, vyyasnena osnovnaya rol' solei kobal'ta dlya zhivogo organizma - oni uchastvuyut v sinteze vitamina B₁₂. V poslednie gody etot vitamin stal privychnym v medicinskoi praktike lechebnym sredstvom, kotoroe vvodyat v myshcy bol'nogo, v ch'em organizme po toi ili inoi prichine ne hvataet kobal'ta.

I eshe odna sluzhba kobal'ta v medicine - eto lechenie zlokachestvennyh opuholei radioaktivnym izlucheniem. Seichas vo vsem mire dlya oblucheniya porazhennyh rakom tkanei primenyayut (v teh sluchayah, kogda takoe lechenie voobshe vozmozhno) radioaktivnyi izotop kobal'ta - ⁶⁰So, dayushii naibolee odnorodnoe izluchenie.

V apparate dlya oblucheniya glubokozalegayushih zlokachestvennyh opuholei, "kobal'tovoi pushke" GUT-400 (gamma-ustanovka terapevticheskaya), kolichestvo kobal'ta-60 sootvetstvuet po svoei aktivnosti 400 g radiya. Eto ochen' bol'shaya velichina, takogo kolichestva radiya net ni v odnoi laboratorii. No imenno vysokaya aktivnost' pozvolyaet predprinimat' popytki lecheniya opuholei, raspolozhennyh v glubine organizma bol'nogo.

Radioaktivnyi kobal't ispol'zuetsya ne tol'ko v lechebnyh celyah. Ustanovki, podobnye medicinskoi "pushke", primenyayut v promyshlennosti dlya kontrolya urovnya rastvorov v apparatah, rabotayushih pri vysokih temperaturah i davleniyah, i vo mnogih drugih sluchayah.

Kobal't v kosmose

Rasskazyvaya o tom ili inom metalle, nel'zya ne upomyanut' o tom, kakoe on imeet otnoshenie k sverhskorostnym, vysotnym i kosmicheskim poletam. V etih otraslyah tehniki k primenyaemym materialam pred'yavlyayut vysochaishie trebovaniya. Prihoditsya schitat'sya ne tol'ko s prochnost'yu, vesom i drugimi "obydennymi" velichinami. Nuzhno uchityvat' usloviya: razryazhennost' atmosfery i kosmicheskii vakuum, a s drugoi storony, sil'nyi aerodinamicheskii razogrev, vozmozhnost' rezkih temperaturnyh perepadov, teplovyh udarov.

Kazalos' by, "sverhskorostnye" konstrukcii nuzhno delat' iz naibolee tugoplavkih materialov, takih, kak vol'fram, molibden, tantal. Eti metally, konechno, igrayut vidnuyu rol', no ne sleduet zabyvat', chto i u nih est' nedostatki, ogranichivayushie vozmozhnosti primeneniya. Pri vysokih temperaturah oni sravnitel'no legko okislyayutsya. Obrabotka ih zatrudnitel'na. Nakonec, oni dorogi. Poetomu ih primenyayut, kogda drugimi materialami nel'zya oboitis', a vo mnogih uzlah vmesto nih rabotayut splavy na nikelevoi ili kobal'tovoi osnove.

Samoe shirokoe primenenie v aviacionnoi i kosmicheskoi tehnike poluchili splavy na osnove nikelya. Kogda odnogo izvestnogo metalloveda sprosili, kak on sozdaet vysokotemperaturnye splavy, on otvetil: "Ya prosto zamenyayu v stalyah zhelezo na nikel'".

V teh zhe celyah primenyayut splavy na osnove kobal'ta. Bol'shaya rasprostranennost' nikelevyh splavov ob'yasnyaetsya v osnovnom ih bol'shei izuchennost'yu i men'shei stoimost'yu. Ekspluatacionnye zhe svoistva splavov na osnove nikelya i kobal'ta prakticheski identichny. No "mehanizmy prochnosti" raznye. Vysokaya prochnost' nikelevyh splavov s titanom i alyuminiem ob'yasnyaetsya obrazovaniem fazy-uprochnitelya sostava Ni₃Al(Ti); chem bol'she v splave titana i alyuminiya, tem vyshe ego mehanicheskie svoistva. No pri vysokih temperaturah ekspluatacii chasticy fazy-uprochnitelya perehodyat v rastvor, i togda splav dovol'no bystro razuprochnyaetsya.

Kobal'tovye zhe splavy svoei zharoprochnost'yu obyazany obrazovaniyu tugoplavkih karbidov. Eti karbidy ne rastvoryayutsya v tverdom rastvore. Oni obladayut i maloi diffuzionnoi podvizhnost'yu. Pravda, preimushestva takih splavov pered nikelevymi proyavlyayutsya lish' pri temperaturah ot 1038^oC i vyshe. Poslednee ne dolzhno smushat': izvestno, chto chem vyshe temperatura, razvivayushayasya v dvigatele, tem bol'she ego effektivnost'. Kobal'tovye splavy horoshi imenno dlya naibolee effektivnyh vysokotemperaturnyh dvigatelei.

V konstrukciyah aviacionnyh turbin primenyayut kobal'tovye splavy, kotorye soderzhat ot 20 do 27% hroma. Etim dostigaetsya vysokaya "okalinostoikost'" materiala, pozvolyayushaya obhodit'sya bez zashitnyh pokrytii. Hrom, kstati, edinstvennyi element, uvelichivayushii stoikost' kobal'ta protiv okisleniya i odnovremenno ego prochnost' pri vysokoi temperature.

V laboratornyh usloviyah sopostavlyali svoistva nikelevyh i kobal'tovyh splavov pod deistviem peremennyh temperaturnyh nagruzok (teplovogo udara). Ispytaniya pokazali, chto kobal'tovye splavy bolee "udarostoiki". Ne udivitel'no poetomu, chto specialisty po kosmicheskoi tehnike vse bol'she vnimaniya udelyayut splavam elementa N 27.Eto, esli mozhno tak vyrazit'sya, interes s perspektivoi. Poprobuem ob'yasnit', chto eto znachit, hotya by na odnom primere.

Vse privychnee stanovyatsya polety cheloveka v kosmos. No poka na ekranah svoih televizorov my vidim lish' rakety, poluchayushie energiyu v rezul'tate reakcii okisleniya teh ili inyh topliv. Vryad li etot vid "energosnabzheniya" mozhno schitat' edinstvennym i na budushee. Podnimutsya rakety, tyagu kotoryh sozdadut inye sily. V processe razrabotki nahodyatsya elektrotermicheskie, plazmennye, ionnye rakety...

Vazhnoi sostavnoi chast'yu dvigatel'noi ustanovki lyuboi iz takih sistem stanet, po-vidimomu, elektrogenerator. Elektrogenerator bol'shoi moshnosti. No, kak my znaem, moshnye generatory i vesyat mnogo, i razmery imeyut solidnye. Kak takuyu mahinu pomestit' na "transportabel'noi ustanovke"? Ili - chto prakticheski bolee priemlemo - kak sdelat' dostatochno moshnyi i v to zhe vremya dostatochno legkii generator? Nuzhny optimal'nye konstrukcii i optimal'nye materialy dlya nih.

V razrabatyvaemyh proektah predusmotren, v chastnosti, atomnyi reaktor s utilizaciei tepla v parovoi turbine. Krutit' etu turbinu budet ne vodyanoi par, a rtutnyi (ili pary shelochnyh metallov). V trubchatom boilere teplo yadernoi reakcii isparit rtut'; rtutnyi par, proidya turbinu i sdelav svoe delo, poidet v kondensator, gde snova stanet zhidkost'yu, a zatem opyat', sovershaya krugovorot, otpravitsya v boiler.

Takie apparaty dolzhny rabotat' bez ostanovok, bez osmotra i kakogo-libo remonta ne menee 10 tys. chasov, t.e. bol'she goda. Sudya po publikaciyam, boilery eksperimental'nyh amerikanskih generatorov SNAP-2 i SNAP-8 sdelany iz kobal'tovyh splavov. Eti splavy primenili potomu, chto oni zharoprochny, ne podverzheny amal'gamacii (ne reagiruyut s rtut'yu), korrozionno-ustoichivy.

Delo est' i na Zemle...

My rasskazali daleko ne vo vseh oblastyah primeneniya kobal'ta. Sovershenno ne upomyanuli, naprimer, o tom, chto elektroliticheskie kobal'tovye pokrytiya vo mnogih otnosheniyah prevoshodyat nikelevye. Poluchit' kobal'tovoe pokrytie nuzhnoi tolshiny (prichem ravnomernoi tolshiny!) mozhno ne za chas, kak nikelevoe, a vsego za 4 minuty. Kobal'tovye pokrytiya bolee tverdy, poetomu zashitnyi sloi kobal'ta mozhno sdelat' ton'she, chem sootvetstvuyushii sloi nikelya.

Russkim uchenym Fedot'evym byl v svoe vremya issledovan kobal'tovyi splav (do 75% kobal'ta), prednaznachennyi dlya zameny platinovyh elektrodov gal'vanicheskih vann. Okazalos', chto etot splav ne tol'ko ne ustupaet dragocennomu metallu, no i prevoshodit ego po nerastvorimosti v krepkih kislotah, a obhoditsya nesravnenno deshevle.

My ne zamechaem, chto kobal't okruzhaet nas v nashei povsednevnoi zhizni, v bytu, konkretnee - v emalirovannyh kastryulyah, prichem ne tol'ko sinego cveta. Shiroko izvestnyi nyne process emalirovaniya zhesti rozhdalsya v mukah. Emal' nakladyvalas', no derzhalas' ploho i otskakivala ot osnovnogo metalla pri nagreve, tolchke, a to i bez vsyakih vidimyh prichin. Lish' togda, kogda stali nanosit' emal' v dva sloya (grunt i emal'), s soderzhaniem v pervom sloe vsego lish' 0,6% kobal'ta, pokrytie stalo uderzhivat'sya prochno. Ob'yasnyaetsya zhe eto tem, chto v processe nagreva okisly kobal'ta vosstanavlivayutsya zhelezom do metalla; etot kobal't pri dal'neishem nagreve diffundiruet v zhelezo, obrazuya s nim tverdyi splav. My skazali lish' o kastryule, a skol'ko emalirovannoi posudy ispol'zuetsya v medicine, farmacevticheskoi, himicheskoi promyshlennosti. I vezde kobal't, vsego lish' 0,6%.

Ispol'zovanie kobal'ta, ego splavov i soedinenii shiritsya s kazhdym dnem. V poslednee vremya, naprimer, oni stali nuzhny dlya izgotovleniya ferritov, v proizvodstve "pechatnyh shem" v radiotehnicheskoi promyshlennosti, pri izgotovlenii kvantovyh generatorov i usilitelei. Eto metall s bol'shim nastoyashim i bol'shim budushim.

Nemnogo statistiki

Interesny cifry, kotorye dayut nekotoroe predstavlenie o tom, na chto rashoduetsya kobal't v promyshlenno-razvityh stranah Zapada. Vot svedeniya statistiki za poslednie gody (v%):

Magnitnye splavy	27
Zharoprochnye materialy	21,5
Kraski i laki	13
Iznosoustoichivye i korrozionnostoikie splavy dlya himicheskoi i metallurgicheskoi promyshlennosti	8,5
Keramika i emali	7
Splavy s nizkim koefficientom rasshireniya dlya kontrol'no-izmeritel'nyh priborov, splavy s nizkim modulem uprugosti dlya pruzhin i t.p.	7
Stali s vysokim predelom tekuchesti (v samoleto- i raketostroenii)	6,5
Poroshok metallicheskogo kobal'ta dlya izgotovleniya tverdyh splavov	4
Katalizatory v himicheskih proizvodstvah i mikroelementy v sel'skom hozyaistve (v zhivotnovodstve)	3
Bystrorezhushie stali	2,5

Privedennye cifry otnosyatsya k nachalu 70-h godov, no vryad li za poslednie gody zdes' chto-to sushestvenno izmenilos'. Ul'tranovyh oblastei primeneniya element N 27 v eti gody ne nashel. Izvestno, chto v 1975 g. v SShA spros na kobal't po sravneniyu s 1974 g. upal pochti na chetvert'. Vprochem, ekonomicheskii krizis otrazilsya podobnym obrazom na proizvodstve i potreblenii mnogih metallov.

V mire, po amerikanskim dannym, v 1975 g. bylo polucheno bolee 20 tys. t kobal'ta. Pered nachalom vtoroi mirovoi voiny proizvodstvo kobal'ta edva prevyshalo 3 tys. t. Krupneishii postavshik kobal'ta na mirovoi rynok - respublika Zair. Dostatochno bogaty kobal'tom nedra Kanady, SShA, Francii, Zambii. V Sovetskom Soyuze kobal'tovye rudy est' na Urale, v Kazahstane, v Vostochnoi Sibiri. Kobal'tsoderzhashie medno-nikelevye rudy est' na Kol'skom poluostrove i v raione Noril'ska.

Budushee, nado dumat', otkroet nam eshe ne odno cennoe svoistvo elementa N 27.

K voprosu ob imeni

Otnositel'no vredonosnosti sushestv, po imeni kotoryh poluchil svoe nazvanie kobal't, imeetsya mnenie, diametral'no protivopolozhnoe privedennomu v stat'e ob elemente N 27. Oznakom'tes' so sleduyushim dokumentom:

...Kobol'dam dobrym my rodnya;
Hirurgi gor, svoi trud cenya.
Sverlim my ih po mere sil, -
Puskaem krov' iz rudnyh zhil;
Metally grudoi kopim my.
I klichem laskovo iz t'my.
Chtob bodrost' putniku vdohnut':
"Schastlivyi put'! Schastlivyi put'!"

Eta vpolne polozhitel'naya sluzhebnaya harakteristika dana podzemnym gnomam dostatochno avtoritetnym znatokom nemeckogo srednevekov'ya - Iogannom Vol'fgangom Gete. Vy mozhete naiti ee vo vtoroi chasti "Fausta".

V grobnice Tutanhamona

Uzhe v glubokoi drevnosti lyudi umeli izgotovlyat' cvetnye stekla i smal'ty, v tom chisle i sinie. Ostatki posudy, mozaiki, ukrashenii iz sinego stekla, arheologi nahodyat vo mnogih centrah drevnih civilizacii.

Odnako v bol'shinstve sluchaev - ob etom neprelozhno svidetel'stvuyut rezul'taty himicheskogo analiza - eti stekla okrasheny soedineniyami medi, a ne kobal'ta. Naprimer, v grobnice egipetskogo faraona Tutanhamona bylo naideno mnozhestvo predmetov iz sinego stekla. No tol'ko odin iz nih okazalsya okrashennym kobal'tom, vse ostal'nye - med'yu.

Udivlyat'sya tut, razumeetsya, nechemu - mednye mineraly vstrechayutsya na nashei planete gorazdo chashe kobal'tovyh.

Uchitel' i uchenik

Georg Brandt, otkryvshii kobal't, nachal zanimat'sya himiei chut' li ne s detstva, pomogaya svoemu otcu - snachala aptekaryu, a zatem upravlyayushemu metallurgicheskimi predpriyatiyami - stavit' opyty.

Svoi studencheskie gody Brandt provel v gollandskom gorode Leidene. Zdes' on izuchal medicinu i himiyu pod rukovodstvom znamenitogo himika, botanika i vracha Germana Burgave.

Burgave pervym sredi uchenyh primenil v svoih issledovaniyah lupu i termometr. Ego lekcii pol'zovalis' shirochaishei populyarnost'yu - na nih byval dazhe russkii car' Petr I. Nemalo sdelal Burgave dlya togo, chtoby oprovergnut' razlichnye domysly alhimikov, v etom on proyavlyal redkostnoe uporstvo. Naprimer, zhelaya dokazat', chto vopreki utverzhdeniyam alhimikov rtut' pri dlitel'nom nagrevanii ne prevrashaetsya v tverdoe telo, Burgave nagreval rtut' v zamknutom sosude v techenie... 15 let.

Prouchivshis' v Leidene 3 goda, Brandt napravilsya v Reims, gde poluchil diplom doktora mediciny, zatem v Garc dlya izucheniya gornogo dela i metallurgii. Tol'ko posle etogo on vernulsya v Shveciyu.

Vazhneishie svoi issledovaniya Brandt provel i laboratorii Monetnogo dvora. (Mezhdu prochim, i v Rossii odna iz pervyh himicheskih laboratorii nahodilas' pri Monetnom dvore.) Brandt izuchal mysh'yak i ego soedineniya, sodu i povarennuyu sol'; organizoval proizvodstvo shvedskoi latuni na baze mestnogo cinka. No naibol'shuyu slavu Brandtu prineslo, konechno, otkrytie kobal'ta.

Iz dnevnika pervootkryvatelya

"Tak zhe, kak est' shest' vidov metallov, est' - ya dokazal eto dostovernymi eksperimentami... - shest' vidov polumetallov... Ya imel schast'e byt' pervootkryvatelem novogo polumetalla, nazvannogo kobal't regulus, kotoryi ranee putali s vismutom..."

Kommentarii k dnevniku

Ves'ma garmonichnaya shema Brandta - shest' metallov i shest' polumetallov - prosushestvovala nedolgo. Cherez 10 let posle togo, kak on sdelal procitirovannuyu vyshe zapis' v dnevnike, ego kollega po laboratorii Monetnogo dvora Aksel' Frederik Kronstedt otkryl sleduyushii novyi element - nikel', narushiv tem samym priyatnuyu, no iskusstvennuyu garmoniyu.

Upomyanutye Brandtom shest' metallov - eto zoloto, serebro, med', zhelezo, olovo, svinec. A shest' "polumetallov" - rtut', vismut, cink, sur'ma, kobal't, mysh'yak. Pod polumetallami uchenyi ponimal veshestva, po vneshnemu vidu i vesu podobnye metallam, no v otlichie ot nih ne poddayushiesya kovke.

"Kobal't regulus" - eto korolek kobal'ta, t.e. chistyi metallicheskii kobal't. Brandt upotrebil etot termin, chtoby otlichit' metallicheskii kobal't ot kobal'ta-minerala.

Chto takoe uchenyi

Kogda Georg Brandt umer, vydayushiisya shvedskii estestvoispytatel' Karl Linnei skazal: "Korol' mozhet poteryat' svoyu armiyu, - no ne proidet i goda, kak on poluchit novuyu, niskol'ko ne huzhe. Korol' mozhet poteryat' svoi flot, - no ne proidet i dvuh let, kak budet snaryazhen drugoi. No drugogo Brapdta korolyu pe poluchit' za vse vremya prebyvaniya na prestole".

Chtoby polnost'yu ocenit' znachenie etih slov, nado vspomnit', chto kak raz na gody zhizni Brandta prihoditsya krushenie voennogo mogushestva Shvecii. Emu bylo 15 let, kogda proizoshla Poltavskaya bitva.

Element ili ne element?

Ne nado dumat', chto poluchenie Brandtom metallicheskogo kobal'ta idi, skazhem, Kronstedtom metallicheskogo nikelya srazu ubedilo vseh v tom, chto otkryty deistvitel'no elementarnye veshestva. Ob elementarnoi prirode kobal'ta himiki sporili eshe ochen' dolgo. Odni dokazyvali, chto kobal't sostoit iz medi, zheleza i "osoboi zemli", drugie uveryali, budto on ne chto inoe, kak soedinenie zheleza s mysh'yakom. Tochnyi metod polucheniya metallicheskogo kobal'ta iz rud opublikoval v 1781 g. francuzskii himik Make. Posle etogo uzhe nikto ne pokushalsya na elementarnuyu prirodu kobal'ta.

Foreli tozhe nuzhen kobal't

Veroyatno, ne vse znayut, chto rybu, vyrashivaemuyu v prudah, naprimer karpov, nuzhno kormit', inache razvedenie ee budet prosto nevygodnym. Raciony "ryb'ego pitaniya" mogut byt' samymi razlichnymi, odni iz nih dayut bol'shii effekt, drugie men'shii. No v lyubom sluchae dobavlenie v korm mikroelementov, v chastnosti kobal'ta, privodit k porazitel'nym rezul'tatam.

V dvuh prudah rybnogo hozyaistva "Niva" Voronezhskoi oblasti karpam-dvuhletkam stali davat' hloristyi kobal't - po 0,08 mg v sutki na kilogramm zhivogo vesa ryby. K koncu otkorma eti karpy vesili v srednem 530 g, a kontrol'nye, ne poluchavshie kobal'ta, v teh zhe usloviyah - tol'ko 450 g. Eshe poleznee okazalsya kobal't dlya karpov-trehletok. V Sinyuhinskom rybopitomnike Krasnodarskogo kraya raznica v vese opytnyh i kontrol'nyh ryb sostavila 170 g; zatraty korma na kilogramm prirosta byli pochti vdvoe men'she. Ochen' polezen kobal't i foreli, etoi poistine carskoi rybe. Poluchaya ego, s vitaminom B₁₂, ona luchshe usvaivaet korm, bystree rastet, men'she boleet i horosho perenosit zimovku.