В 1863 году немецкие химики Рейх и Рихтер проанализировали минерал цинковую обманку. Искали они линии таллия, но не нашли. Зато нашли новую линию в спектре, которая ранее нигде не встречалась. Эта линия соответствовала синему цвету. Он очень похож на цвет индиго. Так был открыт индий.
Данный элемент — это металл серебристо-белого цвета, блестящий на свету. Из-за его мягкости и высокой пластичности индий является самым хилым металлом. Он в 20 раз мягче чистого золота. Но есть парадоксальный факт: если добавить немного индия в свинец, то такой сплав будет тверже, чем чистый свинец. Недостаточная твердость и излишняя мягкость закрыли дорогу к применению во многих областях.
Индий применяется в полупроводниковой промышленности. На его основе был создан прибор для того, чтобы все видеть в темноте, то есть тепловизор. Затем он стал широко применяться для производства ЖК экранов. Также он используется в качестве примеси к германию и кремнию. Некоторые его соединения являются люминофорами. Изотопы 111In и 113mIn применяются в качестве радиофарм препаратов. Серебряные зеркала с индиевым покрытием гораздо медленнее тускнеют со временем.
Олово. Металл, который болеет
Данный элемент известен человечеству очень давно, а его сплав с медью — бронза, это первый сплав, созданный человеком. Еще сами египтяне использовали данный сплав для производства различной утвари. Основной минерал олова — касситерит (SnO2). Он получил свое название из-за месторождения. Его добывали на Британских островах, которые назывались Касситеридами. Само же название элемента означает стойкий, прочный.
Олово является нетоксичным веществом, поэтому применяется в качестве коррозионностойкого покрытия либо в чистом виде, либо в виде сплавов с другими металлами. Для пищевой промышленности изготавливаются банки из белой жести (луженое оловом железо). Радиолюбители сразу вспомнят, что они работают с оловом и используют его в качестве припоя для электроники.
Часто олово применяется в виде сплавов с разными металлами, например с медью (бронза), медью и цинком, медью и сурьмой (баббит), с цинком (упаковочная фольга) и в виде оловянно-свинцовых и оловянно-цинковых припоев. Также олово нашло свое применение в виде интерметаллического соединения Nb3Sn, которое применяется в качестве сверхпроводящих проводов.
Некоторые соединения олова применяются в качестве красок. Каждый автолюбитель может найти сплав олова со свинцом в своем автомобиле. Он используется в аккумуляторе в виде электрода (анода). Сульфид олова (SnS2) применяют для золочения дерева и гипсовых фигур. Это конечно не золото, но тоже блестит. Многие оловоорганические соединения токсичны. Из них делали инсектициды (яды для насекомых). Некоторые из них использовали в качестве краски. Ими красят подводные части кораблей, чтобы они не обрастали моллюсками.
Олово имеет такое свойство, что при охлаждении ниже 13,2 °C, оно из белого олова превращается в серое. При этом нарушается кристаллическая структура. Олово трескается и превращается в порошок. Данное свойство сгубило не один десяток людей. Например в экспедиции исследователя Роберта Скотта, которая направлялась на южный полюс, произошла катастрофа. Топливо вытекло из железных сосудов сквозь швы, пропаянные оловом.
Превращение белого олова в серое называют «оловянной чумой». От нее пострадало не мало оловянных солдатиков. Часть историков считает, что одна из причин поражения Наполеона в России в 1812 г. — это сильные морозы, из-за которых оловянные пуговицы на мундирах солдат превратились в порошок. Также существует легенда, что «оловянная чума» в запасниках петербургского музея Александра Суворова уничтожила множество ценных фигурок, превратив их в труху. По легенде в подвале лопнули зимой батареи отопления и фигурки замерзли. Однако основная причина — банальное воровство. А на олово любой может спихнуть вину.
Таллий. Не искали, но нашли
Английский ученый Уильям Крукс занимался исследованием пыли, образующейся на серно-кислотном производстве. Искал он в ней селен и теллур. Анализ проводил самым современным на то время методом, при помощи спектрального анализа. Полученный спектр показал то, чего не ожидали. В нем была новая светло-зеленая линия, которая не принадлежала ни одному известному на то время химическому элементу. Был сделан вывод, что открыт новый химический элемент. С латыни таллий переводится как «распускающаяся ветка». Спектральная линия цвета молодой листвы стала причиной такого названия.
В земной коре таллия больше, чем золота, серебра или ртути. Основной минерал таллия — лорандит (TlAsS2), однако он не представляет промышленной ценности. Таллий получают попутно при переработке других руд, как побочный продукт получения других веществ.
Таллий содержится в табаке, шпинате, древесине бука, винограде, свекле и других растениях. Правда добывать из них таллий точно не выгодно. Из животных таллий больше всего содержат медузы, актинии, морские звезды.
Сплав таллия с ртутью не замерзает до –60 °C. Он нашел свое применение в качестве термометра, работающий в условиях крайнего севера. Радиоактивный изотоп 204Tl является чистым бета-излучателем. Его используют в приборах для измерения толщины покрытий и тонкостенных изделий. Также его используют для снятия статического электричества с готовой продукции в бумажной промышленности.
Свинец. Элемент, а не животное
Кто назвал свинец свинцом, никто не знает. Также неизвестно, что означает это слово. Свинец очень мягок и легкоплавок. Он легко куется и прокатывается. Эти свойства определили области его применения. Несмотря на то, что он тяжелый, из него делали медальоны, статуэтки. Сплавы свинца, олова и сурьмы применяли для изготовления типографских шрифтов. Римляне делали из него трубы для водопроводов. Из-за своей мягкости свинец легко подвержен внешним деформациям. Нет никакой сложности, чтобы получить на нем оттиск. Поэтому из него делали печати. Затем его стали использовать для изготовления пломб, чтобы опечатывать сейфы, склады. Само слово «пломба» произошло от латинского названия «plumbum».
Свинец стоек к 80 % серной кислоты и к действию соляной кислоты. Однако его легко разъедает слабая уксусная кислота. Долгое время свинец применялся в сернокислотной промышленности в качестве облицовочного материала для оборудования.
Про свинцовые белила наверняка слышал каждый. Это соль свинца 2PbCO3×Pb(OH)2. Она применяется в составе лакокрасочных покрытий, которые стойки к действию света и воздуха. Но такие краски токсичны. Поэтому свинцовые белила применяют только для наружной окраски судов. Самый популярный пигмент — сурик (Pb3O4) имеет ярко-красный цвет. Им красили подводные части кораблей.
Свинец — это последний элемент таблицы Менделеева, у которого есть стабильные изотопы. У всех последующих элементов все изотопы радиоактивны.
Попадая в организм человека, как и любой тяжелый металл, вызывает отравления. Особенно опасно воздействие свинца на детей: при длительном воздействии он вызывает умственную отсталость и хронические заболевания мозга. Однако хлорид свинца применяют для приготовления мазей при обработке опухолей. Врачи рентген кабинетов носят свинцовые фартуки, защищающие от рентгеновского излучения.
Висмут. Последний из Могикан
История открытия висмута достаточно сложна. Он известен людям со Средних веков, тогда его часто путали с оловом, свинцом и сурьмой. Георгий Агрикола — крупнейший минералог своего времени (он жил в XVI веке) впервые описал получение этого металла. То, что висмут является самостоятельным химическим элементом, поняли только в XVIII веке, а символом элемент обязан Берцелиусу.
Висмут является редким элементом. В среднем его содержание в тонне земной коры не превысит 0,2 грамма, а это меньше, чем, например, серебра.
Основным потребителем висмута является металлургия. Если легировать алюминий или сплавы очень небольшими количествами висмута, можно добиться того, что их будет гораздо легче обрабатывать. Сплавы висмута с марганцем и хромом применяют для изготовления долговечных постоянных магнитов. Интересно, что находясь по соседству с такими страшными с биологической точки зрения элементами, как полоний и свинец, висмут практически безвреден для организма человека. Поэтому перламутровая губная помада, изготовленная на основе солей висмута, не представляет угрозы вашему здоровью.
Помимо всего прочего, соединения висмута обладают ярко выраженными антибактериальными свойствами. Из-за этого их используют в медицине. Например, всем хорошо известная бактерия Helicobacter pylori, вызывающая гастрит, а впоследствии язву желудка, успешно уничтожается соединениями висмута.
Любителям рыбалки висмут тоже полезен. Так как он обладает сходной плотностью со свинцом, но безопасен для человека, грузила для удочек начинают изготавливать из висмута, а не только из свинца.
Наконец, нельзя не упомянуть красивейшие кристаллы оксида висмута Bi2O3, которые активно используется при изготовлении украшений.
104–116. Наука и только
Про данные элементы (резерфордий, дубний, сиборгий, борий, хассий, мейтнерий, дармштадтий, рентгений, копернеций, нихоний, флеровий, московий, ливерморий) сложно что-то рассказать. Причина проста: все они получены человеком на ускорителях частиц и в природе пока не встречались. Это исключительно рукотворные элементы. Многие из них получены в количестве всего десятка тысяч штук. А этого очень мало для химического анализа. К тому же их время жизни очень мало. Раз и нет больше атомов этих элементов, так как они распались. Про их химические и физические свойства можно только догадываться. Но все догадки основаны на периодическом законе, на котором строится вся таблица Менделеева. Исследования и практические подтверждения догадок ведутся учеными в настоящее время. И если вы прочтете главу про актиноиды, то вы даже догадаетесь, в каких лабораториях мира ведутся эти исследования. Надеемся, что на наше время выпадут открытия, связанные с этими элементами.