От водорода до …? - Таубе Петр Рейнгольдович - Страница 33

Титан легко поддается механической обработке. Он хорошо куется, легко прокатывается в листы, ленты и даже фольгу. Будучи немного тяжелее алюминия, но в 6 раз прочнее его, титан — будущий соперник алюминия.

Сочетание легкости с большой механической прочностью, тугоплавкостью и трудной окисляемостью делает титан ценнейшим строительным материалом новейшей техники. Поэтому титан и получаемые на его основе сплавы идут на изготовление лопаток газовых турбин, фюзеляжей и кабин высотных самолетов, дисков компрессоров, защитной брони, жаропрочной химической аппаратуры, режущих инструментов и многого другого.

Преодоление «звукового» и «теплового» барьеров в скоростной авиации, а также «подъем потолка» реактивных самолетов был бы невозможным без титана и его сплавов. Несомненно, что в технике ближайшего будущего титану будет принадлежать ведущее место.

Как ни печально, но картины признанных мастеров кисти прошлых веков постепенно теряют свои художественные качества. Виновник этого — свинец. При писании картин почти всегда употреблялись свинцовые белила, а они изменяются от времени. От действия сероводорода, почти всегда в незначительных количествах содержащегося в воздухе жилых помещений, свинцовые белила темнеют. Это еще полбеды: потемневшую картину можно просветлить путем обработки (протирания) перекисью водорода. Есть у свинцовых белил другой неустранимый недостаток — частичная потеря кроющей способности. Потеря кроющей силы свинцовых белил объясняется образованием в краске полупрозрачного соединения (свинцового мыла). Оно возникает в результате реакции между водной окисью свинца, входящей в состав белил, и кислотами, находящимися в связующих краску маслах и лаках. Этот недостаток свинцовых белил отразился в большей или меньшей степени на всех произведениях старых мастеров (Караваджо, Рибейры, Пуссена и др.). Свинцовые белила в живописи сейчас уступили место титановым. Кроющая способность титановых белил в два раза выше свинцовых, они не ядовиты и не темнеют от сероводорода. Основой титановых белил является чистая двуокись титана, порошок удивительной белизны. В электрической печи можно получить искусственным путем прозрачные кристаллы двуокиси титана. Они имеют показатель преломления (2,7) больше, чем у алмаза (2,4), и могут поэтому служить для имитации драгоценных камней, более красивых, чем лучшие бриллианты.

Надевая рубашку из искусственного шелка, имейте в виду, что в нем есть двуокись титана, которая придает ткани матовый оттенок. Эмали, глазури, тугоплавкие стекла также содержат этот окисел. Некоторые соединения титана нашли применение в радиотехнике, так как обладают по сравнению с природными материалами огромной диэлектрической постоянной.

Автомобильный металл

Известный «автомобильный король» Форд сказал: «Если бы не было ванадия, — не было бы автомобиля». Незначительная добавка (0,2 %) ванадия к обычной стали сообщает ей целый ряд ценных свойств: увеличивается ее упругость, прочность на истирание и сопротивление разрыву, что особенно важно для таких ответственных частей автомобиля, как рессоры, оси, валы, шестерни. Из ванадиевой стали изготовляют автомобильные моторы, паровозные цилиндры, тормозные колодки. Если бы не ванадиевая сталь, автомобиль весил бы в два раза больше, в два раза увеличился бы расход горючего, износ покрышек, сократился срок службы дорожного покрытия. Поэтому ванадий образно и называют «автомобильным металлом».

В технике строительства мелких морских кораблей, гидросамолетов, глиссеров нашел применение сплав, имеющий звучное название «ванадал», который состоит из алюминия и ванадия и обладает не только высокими механическими свойствами, но и отличной устойчивостью против разрушающего действия морской воды.

Нужно заметить, что ежегодно на земном шаре добывается не более 5 тыс. т ванадия, т. е. всего лишь в 5 раз больше, чем золота. Между тем на земле ванадия сравнительно много, он составляет 0,005 % от общего числа атомов земной коры, что при переводе в тонны дает грандиозное количество. Ванадий входит в состав более пятидесяти минералов, обнаружен даже в составе метеоритов, но … богатые месторождения его минералов встречаются весьма редко. Ванадий — элемент, рассеянный повсюду, поэтому руды, содержащие всего один процент ванадия, считаются чрезвычайно богатыми. Для промышленного получения ванадия используют и такие руды, в которых ванадия всего 0,1 %.

В земной коре ванадия больше, чем таких распространенных металлов, как цинк, медь, олово, свинец. Если посмотреть на карту крупных промышленных месторождений ванадия, то бросается в глаза, что многие из них — Колорадо (минерал карнотит), Перу (минерал патронит), юго-запад Африки — находятся в районах с сухим и жарким климатом. В СССР главным источником получения ванадия служат железные и полиметаллические руды (руды, содержащие несколько металлов).

Каждому понятно, что когда есть возможность без ущерба для производства заменить драгоценные металлы более доступным и дешевым материалом, ее немедленно используют. Поэтому, как только в Одесском химическом институте была установлена возможность замены в производстве серной кислоты платинированного асбеста (асбест с нанесенным на него порошком платины) окислом ванадия, на наших заводах сразу же приступили к внедрению изобретения в производство. Впервые такая замена была осуществлена еще в предвоенные годы на одном из заводов Донбасса. Ныне большинство заводов мира в производстве серной кислоты применяют в качестве катализатора не платину, а соединения ванадия. Помимо сернокислотной промышленности, соединения ванадия применяются в резиновой, стекольной и керамической промышленностях.

Ванадий — элемент современной техники, находит широкое применение в настоящем, но еще шире он и его соединения будут использоваться в будущем.

История открытия ванадия началась в 1801 г., когда мексиканский минералог Дель-Рио обнаружил неизвестный элемент в одной из мексиканских железных руд.

Спустя 30 лет швед Н. Сефстрем «открыл» ванадий второй раз в шведских железных рудах. В свободном состоянии ванадий выделен в 1867 г. английским химиком Г. Роско. Название элемента произошло от имени древнегерманской богини любви Ванадис. Чувства этой богини, по мифологическим сказаниям, отличались необыкновенным постоянством, и в этом смысле ванадий оправдывает свое название. Пружинные стали, содержащие этот металл, обладают стойкими свойствами.

Ванадий — серый, блестящий, не окисляющийся на воздухе металл, сравнительно легкий (пл. 6) и тугоплавкий (температура плавления 1735 °C). Ванадий малоактивен, однако в порошкообразном состоянии и при нагревании энергично соединяется с кислородом, серой, хлором. Некоторые растения и животные, например асцидии, голотурии и др., извлекают ванадий из окружающей среды и накапливают его в виде гемованадина в кровяных тельцах — ванадоцитах (до 15 % в золе). По-видимому, ванадиевые соединения у этих организмов принимают участие в окислительно-восстановительных процессах, в дыхании и кровотворении. Наличие ванадия в золе нефтей, образовавшихся из останков животных и растений, свидетельствует о том, что он для отдельных видов растений и животных, живших в минувшие геологические эпохи, играл, по-видимому, большую роль в процессах жизнедеятельности, подобно железу для современных животных.

На современные животные организмы растворимые соединения ванадия действуют как сильные яды, однако опыты введения в пищу некоторым животным (свиньям, быкам и др.) незначительных количеств соединений ванадия привели к неожиданным результатам: наблюдалось повышение аппетита и необычайное ожирение животных.

При туберкулезе часто наблюдается истощение организма; с давних пор при лечении «чахотки» старались у больных сохранить аппетит, давая им различную пищу с большим содержанием жиров. Поэтому способность соединений ванадия возбуждать аппетит и создавать повышенный запас жиров пытались использовать при лечении некоторых видов туберкулеза легких. В настоящее время в связи с открытием эффективных средств борьбы с этим заболеванием соединения ванадия для этих целей в медицине не применяются.