Керамика — в ней тоже нашли использование редкоземельные элементы. Сульфид церия применяется для изготовления специальных тиглей, выдерживающих температуру до 1800 градусов.
Смесь окислов лантаноидов представляет собой великолепный абразивный материал для полировки стекла и называется полиритом. Полирит обладает полирующей способностью в два раза большей, чем даже лучшие из известных ранее подобных материалов. Кроме того, применение полирита значительно увеличивает скорость полировки.
Электротехника, радиотехника, электроника!
И здесь редкоземельные элементы почувствовали себя «как дома». Фториды церия используются для изготовления электродов дуговых ламп и прожекторов. Стоит добавить к нихромовой проволоке бытовых нагревательных приборов совсем немного редкоземельных металлов, как срок ее службы значительно удлиняется. В электронных лампах лантаноиды прекрасные геттеры — поглотители газов. Вездесущая окись церия в смеси с окисью титана — великолепный диэлектрик, а в сочетании с окисью стронция используется для приготовления новых, так называемых радиокерамических материалов.
Редкоземельные элементы «на хорошем счету» в текстильной и кожевенной промышленности. Соли церия нужны для окраски кожи, как протрава для ализариновых красителей. Соли лантаноидов придают водонепроницаемость текстильным изделиям и техническим тканям и делают их стойкими к воздействию растворов и паров кислот.
Наконец, в сельском хозяйстве соли некоторых редкоземельных элементов применяются для борьбы с вредными насекомыми и как микроудобрения.
Доброе слово о лантаноидах скажут и врачи. Известно много лекарств, содержащих редкоземельные элементы и применяющихся для лечения туберкулеза, экземы, ревматизма. Некоторые редкоземельные соли препятствуют свертыванию крови, что делает их ценными для ее консервации.
Все это далеко не полный перечень добрых дел, которые «вершат» редкоземельные элементы.
Но мы немного продолжим его. Пусть эти сферы применения лантаноидов еще не вышли из стен лаборатории, но они весьма интересны.
Мы имеем в виду уникальные магнитные свойства редкоземельных элементов, особенно диспрозия. Мы предлагаем вниманию читателя довольно обычные ныне соли — сульфат или хлорид гадолиния. Эти соединения, оказывается, можно использовать для… получения сверхнизких температур. Соли гадолиния очень сильно парамагнитны. Если их поместить в изолированное пространство, наполненное гелием, и подвести магнитное поле, то они нагреваются. Гелий поглощает тепло и откачивается, магнитное поле отключается. Теперь соль охлаждается до температуры ниже начальной. Цикл повторяется много раз. Так может быть достигнута температура, очень близкая к абсолютному нулю.
Наконец, развитие ядерной техники открыло лантаноидам новые области использования. Самарий, европий и гадолиний отличаются весьма высокой способностью к поглощению нейтронов и поэтому используются как материалы регулирующих стержней в ядерных реакторах.
Благородные металлы
В богатом и разнообразном царстве металлов есть одна замечательная плеяда, с которой тесно связана не только история химии, но и вся история человечества. Представители этой плеяды расположены в двух отдельных группах периодической системы элементов Д. И. Менделеева: первой и восьмой. Дистанция, как видно, огромного размера: ведь принадлежность к разным группам свидетельствует о различии в коренных химических свойствах. И все-таки наши металлы удивительно сходны — все они являются благородными.
С незапамятных времен притягивала человеческий взор редкая красота этого единственного в своем роде металла. Его лучезарный блеск невольно приводил на память жаркое сияние солнца. Недаром алхимики приписывали ему магическую взаимосвязь с нашим дневным светилом. От латинского названия солнечного металла «Aurum» происходит имя «Аврора», означающее «заря».
Безусловно, люди ценят золото не только за красоту. Попробуйте сыскать другой металл, столь же ковкий и тягучий. Умение выделывать из золота чрезвычайно тонкие листки было известно еще нашим далеким предкам. Если помните, о нем упоминает автор «Одиссеи» Гомер, а древнеримский историк Гай Плиний Младший уже довольно точно сообщает, что унция (31,1 грамма) золота дает 750 квадратных листов в 4 пальца шириною.
Любопытно отметить, что золото, перед тем как стать предметом роскоши, шло наряду с медью на изготовление оружия и домашней утвари. Археологические раскопки датских курганов показали, что в древности люди экономили не на золоте, а на более редком железе. Да это и понятно. «Золото было в сущности первым металлом, который открыл человек», — говорил Карл Маркс в своей работе «К критике политической экономии». Лишь после того как были найдены другие металлы и появились способы их обработки, золото получило власть, стало сильным. И уже гораздо позднее оно выступило в роли денег.
Но только ли физические свойства способствовали превращению золота в драгоценный металл?
Если железная крыша не покрашена, она довольно скоро покроется бурыми пятнами ржавчины. Оцинкованное ведро служит дольше, чем луженое медное, однако и на нем беспощадные зубы времени рано или поздно оставляют следы в виде беловатого налета окиси. То же самое явление, называемое коррозией, происходит с большинством металлов во влажной атмосфере. Но сколько бы лет ни пролежало на воздухе золото, оно не заржавеет, не потеряет своего чудного блеска. В течение шести столетий ярко горел на солнце позолоченный купол собора Ивана Великого в Московском Кремле.
Золото неприступно для окислителей не только при обычных условиях. На сильном жару, даже в расплавленном состоянии, — а золото плавится при температуре 1063 °C, — оно не уступает атакам кислорода.
Самые агрессивные кислоты не способны нарушить олимпийское спокойствие царя металлов. Исключение составляет смесь 3 частей соляной и 1 части азотной кислоты. Она относительно легко растворяет золото и поэтому называется «царской водкой».
Среди других растворителей можно упомянуть только две смеси кислот: серной и марганцевой, серной и азотной, а также горячую селеновую кислоту. Вот и все. Что же касается щелочей, то они ни при каких обстоятельствах не разъедают золото. Именно эту химическую «леность» подразумевает химик, когда называет золото благородным металлом.
Вещества, которые прямо взаимодействуют с золотом, могут быть перечислены по пальцам. Да они и не встречаются, как правило, в обыденной жизни человека. Например, галогены. Когда крупинка золота попадает в хлорную воду, она через некоторое время исчезает. Выпарьте раствор досуха, и вы увидите на дне чашки зеленые кристаллики. Это хлорное золото. Та же соль получится, если в банку, заполненную газообразным хлором, внести тонкий золотой листочек. И хотя золото без труда соединяется в присутствии влаги с элементарными хлором, бромом и йодом, его еще легче выделить из образовавшихся солей. Склянка с раствором хлорного золота при стоянии на свету через некоторое время покрывается изнутри тонким налетом драгоценного металла. Процесс ускоряется добавлением восстановителя, скажем железного купороса. Золото тотчас же начнет выпадать в виде темно-бурого порошка. После прокаливания порошкообразное золото обретет свой первоначальный цвет.
Еще легче соединяется золото со ртутью. Стоит только капельке ртути попасть на золотую вещь, как на блестящей желтой поверхности тут же появится тусклое серое пятно. Это амальгама — сплав золота со ртутью.
Добыча золота облегчается тем, что из-за своей химической инертности оно встречается на Земле, как правило, только в самородном состоянии. Нередко попадаются самородки весом в десятки килограммов. Золото есть и в морской воде, но уже в виде солей. Каждые 20 тонн воды в полярных морях содержат около 1 миллиграмма золота. Если разделить все золото, содержащееся в Мировом океане, поровну между жителями нашей планеты, то на каждого придется по 35 тонн! В микроскопических количествах золото обнаружено также в тканях и крови живых организмов.
Таким образом, золото рассеяно в земной коре и морской воде. Золотые залежи Земли еще далеко не исчерпаны, хотя человек на протяжении тысячелетий по крупинке собрал целые горы золота. Куда оно идет? Неужели только лежит мертвым грузом в виде сокровищ или служит материалом для изготовления украшений? Разве не существует иных путей его применения?
В наши дни золото успешно применяется в медицине, особенно в зубоврачебной технике. Соединения золота повышают защитные свойства организма, и этим пользуются при лечении туберкулеза. Радиоактивные изотопы золота приходят на помощь врачу в борьбе со злокачественными опухолями мозга.
Металлическое золото — самый мягкий из благородных металлов. Это и его плюс и минус. Оно очень легко стирается. Например, во времена, когда имела хождение золотая монета, каждые сто лет пропадало около одной пятой драгоценного металла вследствие истирания и утраты. Это побудило людей брать не чистое золото, а его сплавы с различными металлами.
Примесь постороннего металла в золоте называется лигатурой, а содержание золота в 1000 частей сплава — пробой. Если в сплаве не более 6 процентов лигатуры, то есть проба золота не ниже 940, золото называется червонным. Обычно в качестве лигатуры берут медь, иногда серебро, платину и другие металлы. В таком виде золото идет на изготовление химической аппаратуры, применяется в электротехнике.
Специалисты, занимающиеся приготовлением золотых сплавов, рассказывают, что жидкое золото представляет необыкновенно впечатляющую картину. Вы видите перед собой ослепительно яркую жидкость, испускающую какие-то странные зеленоватые лучи с синим оттенком. Над поверхностью расплава поднимается призрачная зеленоватая дымка — это пары золота. Зловещий блеск трудно выдержать и минуту, а между тем необычайная красота зрелища приковывает к себе взгляд. Когда вы, наконец, отрываете глаза от расплавленного металла, у вас перед глазами повсюду стоят алые круги, будто пятна крови. Блеск и кровь — разве это не символично? Это словно напоминание о бесчисленных трагических эпизодах, связанных с многовековой эпопеей золота, царя металлов.