От водорода до …? - Таубе Петр Рейнгольдович - Страница 54

Для ионных двигателей предлагают использовать цезий как рабочий материал.

Помощник врачей

Защитные стенки рентгеновских установок медицинского и научного назначения делают из кирпича, содержащего соединения бария. Прекрасный поглотитель рентгеновских лучей — барий применяется исключительно в виде соединений. Причиной тому — большая химическая активность. Полученный в свободном виде (1808 г. Дэви), барий представляет собой серебристо-белый, блестящий, мягкий, легко реагирующий с водой и загорающийся от удара на воздухе металл.

Желудочно-кишечные заболевания приводят иногда больных в кабинет врача-рентгенолога. Для точного распознавания характера болезни при рентгеновских исследованиях желудка больному внутрь вводят бариевую «кашу», состоящую из сернокислого бария. Сернокислый барий без всяких осложнений вводится внутрь в количестве от 50 до 100 г. Являясь нерастворимым, он не усваивается организмом (между прочим, все растворимые соли бария очень ядовиты!). Сернокислый барий задерживает рентгеновские лучи в значительно большей степени, чем мягкие ткани организма. Это позволяет рентгенологам при заполнении бариевой «кашей» полых органов определять в них наличие анатомических изменений.

Привычное слово «магнит» в нашем сознании связано с представлением о металлической пластинке, изогнутой подковой, концы которой окрашены в синий и красный цвет и обозначены буквами «S» (зюйд — юг) и «N» (норд — север). Сейчас, однако, уже освоено производство керамических магнитов. Для получения одного из них берут смесь порошков окиси бария и железа и спекают в сильном магнитном поле под прессом. При спекании образуется феррат бария, обладающий магнитными свойствами.

Сернокислый барий используется как наполнитель и утяжелитель при производстве бумаги. Очень много сернокислого бария в бумаге ценных сортов, используемой для печати облигаций, денежных знаков, документов. Безвредная белая краска «литопон» — смесь сернокислого бария с сернистым цинком под именем «белил» находит широкое применение в малярном деле. В дни народных праздников и больших гуляний, сопровождающихся устройством фейерверка, соли бария доставляют большое удовольствие не только детворе, но и взрослым. «Шутихи», «мельницы», «огненные колеса», «водопады», «драконы» — не перечислишь всех названий огненных картин с зелеными огнями. Пламя в зеленый цвет окрашивает азотнокислый барий.

Природа богата барием. На долю бария приходится 0,005 % от общего числа атомов земной коры. Сырьем для получения соединений бария служат минералы — тяжелый шпат (сернокислый барий) и витерит (углекислый барий). Тяжелый шпат имеет большую плотность (4,6). За эту «тяжесть» он называется в минералогии баритом. Название «барит» заимствовано от греческого слова «барюс», что значит «тяжелый». От этого слова произошли название металла и его химический знак.

«Родоначальник» большого семейства

Особое место среди химических элементов занимает это «семейство», связанное между собой исключительным сходством свойств. Их устаревшее название — редкоземельные элементы (РЗЭ). Интерес к ним значительно увеличился после того, как были пущены первые атомные реакторы, при работе которых в качестве побочных продуктов образуются эти элементы.

Современная техника расширяет круг элементов, применяемых в областях первостепенной важности. Это вызывает к ним повышенный интерес. Редкие и редкоземельные элементы в 50 раз повысили стоимость самолетов новых конструкций. Так, стоимость одного фунта (400 г) веса некоторых американских бомбардировщиков составляет 568 долларов, в то время как один фунт золота стоит 560 долларов. Бомбардировщики — из чистого золота, а ракеты — из платины, ибо ракета типа Атласс стоит 35 миллионов долларов — это цена трех тысяч квартир со всеми удобствами!

Заметим, что не так уж много известно об этих элементах. Впрочем, разве только о них? О первых водолазных приспособлениях мы находим указания у Геродота, Аристотеля и Плутарха, но глубина в 923 м была достигнута лишь в 1934 г. Достижение этой глубины связано с именем профессора Огюста Пикара, выдающегося физика, ставшего синонимом романтики и приключений. 23 января 1960 г. его сын погрузился в Марианскую впадину — самое глубокое место на Земле — и достиг глубины 11 500 м. А многое ли узнали? Познан ли океан? На бакинском газоконденсатном месторождении Зыря будет заложена самая глубокая в Европе и Азии скважина глубиной в 7 тыс. м. Изучена ли земная оболочка?

Поэтому, когда мы говорим об ограниченном применении некоторых РЗЭ, причина кроется и в их малой изученности.

А теперь о «родоначальнике» семейства — лантане.

От пытливых химиков этот элемент очень долго скрывался, за что и получил название лантан («лантано» по-гречески «скрываюсь», «таюсь»). Он был открыт шведским химиком Мозандером в 1839 г. Более сотни лет лантан представлял собой труднодоступный элемент не только для промышленности, но и для химической лаборатории. В чистом виде лантан (и его соединения) был получен лишь после того, как в практику лабораторий и промышленных предприятий прочно вошел так называемый хроматографический анализ, разработанный русским ученым М. С. Цветом в 1903 г.

Сущность этого метода в самых общих чертах состоит в следующем. Через трубку, наполненную неокрашенным порошкообразным или мелкозернистым веществом, обладающим способностью удерживать (адсорбировать) на своей поверхности частицы других веществ, пропускается испытуемый раствор.

Вещества, входящие в смесь, в зависимости от степени их адсорбции на поверхности поглотителя (адсорбента) будут располагаться на разных уровнях его высоты в трубке (колонке). Если раствор состоит из смеси окрашенных веществ (с такими растворами работал в свое время М. С. Цвет), то они, благодаря различной их адсорбируемости, удерживаются в различных частях адсорбента, окрашивая его в соответствующий для данного вещества цвет.

Таким образом, разделяются составные части смеси. Масса адсорбента по всей его длине в трубке в соответствии с окраской удержанного вещества будет иметь различные цвета или различные оттенки одного и того же цвета (в зависимости от окрасок составных частей смеси). Полученная колонка окрашенного адсорбента называется хроматограммой (от греческого «хрома» — краска, цвет и «графо» — пишу). Для выделения составных частей смеси, колонку адсорбента осторожно извлекают из трубки и разделяют по зонам окраски. Состав каждой окрашенной зоны определяется обычными методами химического анализа. Вполне понятно, что анализ не представляет трудностей, когда в каждой зоне присутствует только одно вещество. Однако в большинстве случаев зоны окрашенного адсорбента не настолько резко отличаются друг от друга, чтобы их можно было легко разделить механически. Обычно зоны совмещаются и постепенно переходят одна в другую. В этих случаях трубку, содержащую адсорбент с удержанными на нем веществами, промывают специально подобранным растворителем, который по-разному относится к адсорбированным составным частям смеси. Такой прием извлечения адсорбированного вещества из адсорбента называется элюцией (от латинского «элюцио» — промывание). Элюция позволяет использовать не только различие в адсорбируемости составных частей смеси, но и в их растворимости.

Лантан и его соединения обнаруживают очень большое сходство с целым рядом других весьма похожих на лантан элементов. Шестьдесят с лишним лет назад В. Крукс, оценивая это сходство, сказал: «Химически они так сходны между собою, что требуется наивысшее искусство химика, чтобы хоть сколько-нибудь разделить их; они изучены еще так неполно, что даже число их неизвестно». Теперь число «родственников» лантана известно. Их — 14. От лантана, как наиболее хорошо изученного, все они объединяются в одну группу, в одну клеточку системы Менделеева под именем семейства лантанидов.