От водорода до ?

Этот сильнейший восстановитель позволяет получать ниобий, вольфрам и другие металлы в чистом виде.

Подобно алюминию, церий на воздухе покрывается тонкой пленкой окисла, которая в известной мере защищает металл от дальнейшего окисления. Достаточно слабой кислоты, чтобы растворить эту пленку. Вместе с тем прокаленная двуокись церия совершенно нерастворима в кислотах, обладает большой твердостью и представляет прекрасный материал для шлифовки оптического стекла.

Полирит — порошок для полировки стекла — состоит почти наполовину из двуокиси церия. Вторую половину составляют окислы лантана, неодима и празеодима. Только за счет применения полирита производительность шлифовальных машин за последние пять лет увеличилась в два раза.

Двуокись церия применяется в стекольном производстве. Соединения церия применяются в фотографии, используются как катализаторы при переработке нефти, в производстве пластмасс, искусственных волокон, протравливании тканей, дублении кож и т. д.

Если десять лет назад о церии говорили как о металле зажигалок, то теперь — это металл реактивных двигателей, авиационных сплавов и даже зубных протезов. Условия, в которых работают лопасти турбин в реактивных двигателях, очень тяжелые. Огромные скорости вращения и чудовищные центробежные силы в сочетании с температурами в тысячи градусов на заре развития реактивных двигателей приводили к тому, что турбину меняли через каждые десять тысяч километров полета (Москва — Владивосток). Благодаря применению кобальтовых сплавов с добавкой церия «жизнь» турбин увеличена в десятки раз.

А вот еще один пример: легкий металл современной авиации — магний — легко воспламеняется, поэтому магниевые сплавы могут вспыхнуть при температуре выше 150 °C. Известно, что церий также легко воспламеняется (зажигалка), а сплав магния с добавкой церия имеет повышенную жаростойкость.

Как видите, простое сложение свойств и в этом случае — нелепость.

Несколько слов о зажигалках. Многим доводилось видеть или пользоваться этим несложным приспособлением для получения огня. Короткий поворот колесика с насечкой, и на фитиле затрепетало пламя горящего бензина. «Кто» зажег фитиль? Тот самый мишметалл, о котором уже упоминалось. Мишметалл состоит из церия, а также из железа и других элементов семейства лантанидов. Такой металл обладает пирофорными свойствами, т. е. при откалывании от него мельчайших осколков они самовоспламеняются на воздухе.

Следует отметить существование металлического церия в различных аллотропных формах.

Исключая лантан, церий из всей группы лантанидов обладает наиболее высокой температурой кипения (3600 °C).

А теперь о зубах, болезнях и … церии; протезы зубов изготавливают из нержавеющих сталей со структурой кристаллов аустенитного класса. Их получают путем добавки церия к хромоникелевой стали, которая, как известно, трудно обрабатывается. Благодаря церию эта сталь в руках протезиста бывает мягкой, как … медь до придания нужной формы, а после термообработки твердой, как … сталь. Соли церия помогают даже при морской болезни.

Зеленый близнец

Третий член семейства лантанидов был открыт в 1885 г. Ауэром и назван празеодимом. Соли празеодима светло-зеленого цвета. Отсюда, очевидно, произошло и название металла, расшифрованное нашим знаменитым геохимиком А. Е. Ферсманом следующим образом: греческое слово «празеос» означает «зеленый», а слово «дидюмос» — близнец, буквально — зеленый близнец. Кому же он приходится близнецом? Очевидно, всем лантанидам, и отличается от них зеленым цветом своих соединений.

Несколько лет назад вопрос о том, что делают из празеодима, ставил даже квалифицированного химика в тупик. Действительно, что? Обычный ответ, основанный на литературных данных, сводился к упоминанию «кремней» для зажигалок, сеток газокалильных ламп. Заметим, что празеодим в их состав специально не вводят: он всегда находится вместе с другими лантанидами. Для получения празеодима высокой частоты (99 %) методом дробной кристаллизации потребовалось 5000 повторных опытов и восемь месяцев труда. Кстати сказать, метод дробной кристаллизации предложен русским врачом и химиком Николаем Арсентьевичем Орловым. Метод основан на том, что соли лантанидов, в силу изменения основности в ряду лантан — лютеций, имеют различную растворимость в воде и в растворе щавелевокислой соли (оксалата) и аммония.

Двуокись празеодима является составной частью полирующего материала. Окись празеодима используется в производстве окрашенных стекол, где ее присутствие увеличивает светопрозрачность. Окись празеодима нашла применение в качестве катализатора при низкотемпературном окислении аммиака.

Сырьем для получения празеодима, как и всех лантанидов, также служит монацитовый песок.

Новый близнец

Некоторое время смесь двух лантанидов считали одним элементом и называли дидим. Но когда в 1885 г. эту смесь удалось разделить на два элемента, их называли: празеодим — зеленый близнец и неодим — новый близнец.

Неодима в природе в три раза больше, чем его близнеца — празеодима. У семейства лантанидов существует замечательная закономерность распространения их в природе. Лантаниды с четными номерами более распространены в природе, чем их ближайшие родственники, имеющие нечетный номер своего «паспорта» в периодической системе элементов Менделеева.

Неодим — серебристо-белый металл, желтеющий на воздухе вследствие медленного окисления. По химическим свойствам похож на лантан. Соединения неодима используются в производстве фарфора и стекла для окрашивания или для обесцвечивания (просветления) их. Окись неодима необходима для получения новейших оптических стекол. В лучших фотоаппаратах применяют так называемую просветленную оптику. Неодим используется и для изготовления стекол в защитных очках, употребляемых стеклодувами; такие очки предохраняют зрение, задерживая яркие желтые лучи натрия.

Добавка неодима к сверхлегким сплавам магния обеспечивает значительное увеличение их жаропрочности. Прибавки неодима к магниевым сплавам делают их также устойчивыми к морской воде.

Неодимовая соль салициловой кислоты с солью той же кислоты от празеодима под названием «Дималь» нашла себе применение в качестве антисептического средства.

Во имя мира

Несколько лет назад место под № 61 оставалось пустым. Элемент не был найден, несмотря на упорные поиски его в земной коре многими учеными различных стран. Точнее сказать, его много раз «открывали» и столько же раз «закрывали». В истории химии известно немало случаев ошибочных открытий химических элементов, и наибольшая часть их приходится на элементы из группы лантанидов. Австрий и викторий, демоний и дамарий, инкогнитий и космий, люций и неокосмий — вот, в порядке алфавита, начало списка названий, которые давались вновь «открытым» элементам, оказывавшимися на самом деле, или смесью давно уже открытых элементов, или результатами ошибок аналитических исследований. Однако ошибки не прошли даром: на основании тщательных изысканий и математических расчетов в начале 30-х годов текущего столетия было показано, что элемент № 61 является уже исчезнувшим в природе и поиски его в земной коре будут безрезультатными. И тем не менее он был открыт, получен и изучен!

Впервые следы «неуловимого» были обнаружены в 1938 г. при бомбардировке неодима дейтронами, а 9 лет спустя этот элемент был действительно открыт, а точнее сказать, был искусственно получен в количестве пяти миллионных долей … грамма.

Мифологический герой Прометей похитил с неба огонь от молнии Зевса и, принеся его на землю в тростнике, передал людям. За такое преступление, гласит легенда, верховное божество древних греков — Зевс приковал Прометея к скале и ежедневно посылал орла терзать беспомощного Прометея. В честь Прометея элемент 61 американскими учеными Дж. Маринским и Л. Гленденином, впервые выделившими новый элемент, был назван прометием. Это название, по мнению американских ученых, получивших элемент прометий, должно было не только символизировать мирное применение атомной энергии, но и предостерегать людей «о грозящей опасности наказания стервятником Войны». Люди открыли атомную энергию и не для того, чтобы злобные враги человечества — империалисты использовали ее в военных целях.