Металлы и человек

Из фильтров жидкость, содержащая в себе сурьму, поступает в электролизное отделение. В больших ваннах электрический ток отбирает из раствора атомы сурьмы и бережно откладывает на одном из электродов. Мы ожидали увидеть блестящие, словно отполированные металлические поверхности. Нет, электролизная сурьма оказалась хрупким, черно-коричневого цвета, похожим на застывшую лаву веществом. Его обивают на специальном станке — тоже творении рационализаторов завода— и отправляют на переплавку в отражательные печи.

Тельферы роняют черный поток руды в печь. В другой печи, рядом, тем временем плавят шлак специального состава. Приходит в движение лента литейного конвейера, состоящая из бесконечной цепи изложниц— металлических форм для отливки. В каждую изложницу сначала наливают некоторое количество шлака, а потом заполняют ее доверху огненно-жидкой сурьмой. Сурьма выжимает шлак, и он обволакивает весь слиток, предохраняя его от окисления при соприкосновении расплавленного металла с кислородом воздуха. Так он и сходит с конвейера — в «рубашке» из шлака. Рубашку эту снимают, скалывая стекловидный шлак, и вот перед нами сверкающий двадцатикилограммовый слиток драгоценного металла.

Сурьма… Древние мастера Вавилона еще пять тысяч лет тому назад изготовляли из этого металла сосуды и украшения. С тех пор люди научились использовать для этих целей другие, более подходящие металлы. Но и сегодняшняя техника не отказалась от сурьмы. Она содержится в типографском сплаве, которым были набраны эти строки. В бесчисленных машинах работают содержащие сурьму подшипники. Добавка сурьмы ко многим металлам увеличивает их твердость, предохраняет от окисления.

Применяются и разнообразнейшие химические соединения сурьмы с кислородом, хлором, серой и т. д. Во всем мире добыли в 1956 году 35–40 тысяч тонн сурьмы. Большая часть этого металла не отличается особенной чистотой.

Лишь в самые последние годы в связи с развитием физики полупроводников ученым и инженерам потребовалась сверхчистая сурьма. Такая, чтобы процент примесей имел первую значащую цифру за четвертым или пятым нулем после нуля целых, чтобы на десятки и сотни тысяч атомов сурьмы было не больше одного атома чужеродных примесей. Здесь, на заводе, в сердце Средней Азии, изготовляют и этот сверхчистый металл, который, казалось бы, может родиться только в идеальных условиях институтских лабораторий.

Чтобы получить сверхчистый металл, слитки сурьмы, получение которых мы уже видели, сжигают в электропечи. В специальном конденсаторе улавливают белый дисперсный порошок — двуокись сурьмы. Этот порошок промывают соляной кислотой, беспощадно поедающей все самые незначительные примеси. Затем порошок освобождают от остатков кислоты, промывая дистиллированной водой. Триста пятьдесят литров воды приходится затратить, чтобы «отмыть» от кислоты один килограмм белого порошка двуокиси!

А затем из очищенной двуокиси сурьмы снова получают в электропечах металлическую сурьму. И снова… сжигают ее. Еще раз промывают кислотой, дистиллированной водой, снова получают металлическую сурьму и снова сжигают. И так несколько раз.

Затем слитки сурьмы, тонкие и длинные, как карандаши, кладут в графитовые корытца — изложницы и помещают в кварцевую трубку.

Начинается плавка. Ведут ее в атмосфере аргона — благородного газа, не вступающего ни в какие реакции. Кольцевая электропечь медленно движется вдоль очищаемого слитка. Металл в том месте, над которым находится электропечь, плавится, а как только она передвинулась дальше, снова застывает.

— Есть такой физический закон, — пояснил инженер, — когда какое-нибудь вещество кристаллизуется из расплава, примеси остаются в жидкой фазе. Именно поэтому льды, покрывающие соленые полярные моря, не содержат в себе соли. И здесь, кристаллизуясь, металл оставляет все примеси в расплаве. С зоной расплавленного металла они и выбрасываются к одному концу слитка. Конечно, и этот процесс повторяют много раз подряд. В результате получается слиток, большая часть которого состоит из сверхчистой сурьмы и один конец засорен примесями. Этот конец отламывают и пускают на переплавку.

…Передо мной на столе лежит крохотный кусочек металлической сурьмы. У него резкие линии кристаллических изломов, сверкающие зеркальным блеском, словно полированные грани. Это память о людях с далеких киргизских гор, добывающих и получающих драгоценный металл физики и техники.

Вне таблицы Менделеева

Когда великий Менделеев открыл периодический закон химических элементов и построил периодическую таблицу элементов, носящую его имя, еще целый ряд клеток оставался незаполненным. Ведь ему было известно всего шестьдесят три элемента.

Однако пустые клетки заполнялись довольно быстро. В 1875 году был открыт галлий; в 1879 году пришло сообщение о получении скандия; в 1886 году — о германии. Существование и свойства этих трех элементов были предсказаны русским ученым. Затем были обнаружены рений, франций, радий и другие, также предсказанные Менделеевым. Стали на свое место редкие земли, инертные газы… И пустых мест не осталось. Все девяносто две клетки оказались занятыми. Последним встал на свое место, в сорок третью клетку, технеций — элемент с неустойчивым ядром. Он был получен искусственным путем в 1937 году.

В последующие годы физики как будто задались целью продлить таблицу Менделеева дальше, в сторону все более тяжелых ядер. Были созданы в лабораториях элементы под номерами 93, 94, 95… Сегодня периодическая система заканчивается сто вторым элементом — нобелием, полученным в 1956 году.

Ну, а дальше? Возможно ли дальнейшее продолжение таблицы Менделеева? Не будут ли созданы в лабораториях искусственным путем новые металлы, обладатели удивительных свойств?

Большинство ученых считают, что ядра всех заурановых элементов неустойчивы и чем больше будет их ядерный номер, тем быстрее они будут распадаться. Однако некоторые ученые выдвигают и обратное предположение.

Дело в том, что неустойчивость атомных ядер не растет непрерывно с ростом порядкового числа элемента. Есть очень устойчивые ядра, построенные из определенного числа ядерных частиц — 20, 50, 82, 126… Мы только что говорили о технеции, который стоит далеко не в конце таблицы, но ядро которого крайне неустойчиво. Может быть, и за рядом неустойчивых заурановых элементов появится несколько устойчивых? Ведь не случаен ряд цифр особенно устойчивых ядер, который мы только что привели? Он, безусловно, выражает какую-то закономерность. И, может быть, к этому ряду прибавятся еще и еще цифры неизвестных сегодня ядер сверхтяжелых заурановых элементов…

Вряд ли можно сказать по этому поводу сегодня что-нибудь еще. Опыты или теоретические исследования рано или поздно ответят на поставленный вопрос. Во всяком случае сегодня пределы периодической таблицы в сторону заурановых элементов еще даже не нащупаны.

Ну, а в другую сторону, в сторону легких элементов?

Недавно советский писатель-фантаст В. Савченко опубликовал научно-фантастическую повесть «Черные звезды». Группа инженеров, героев этой повести, работает над созданием нового элемента — нейтрония, состоящего из одних нейтронов и занимающего самую первую клетку периодической системы. Этот элемент — его таки удалось получить — оказался совершенно удивительным веществом — с фантастическими прочностью, теплоемкостью, теплопроводностью, сопротивляемостью электрическому пробою и т. д.

Скажем сразу: даже если нейтроний и будет когда-нибудь получен, он не окажется обладателем этих удивительных свойств. Ведь нейтрон неустойчив. Средняя продолжительность его жизни в свободном состоянии лишь ненамного превосходит 12 минут. Какая уж тут сверхпрочность и сверхтеплостойкость!

Ну, а еще дальше вперед, к еще более легким элементам таблицы Менделеева? В область отрицательных порядковых номеров?

Да, и этот путь еще не пройден до конца. По мнению некоторых ученых, периодическая таблица Менделеева может быть продолжена и в область отрицательных порядковых номеров. Ведь всем элементарным частицам, из которых состоит вещество, соответствуют, как установили физики, античастицы. Из античастиц, утверждают ученые, могут быть созданы антиядра элементов с отрицательными зарядами и антиатомы с положительными внешними вращающимися вокруг антиядер элементарными частицами. Из этих антиатомов и составятся кристаллы и молекулы антивещества. А в возможности существования антивещества большинство физиков сегодня уже просто не сомневаются.