Текст книги "Металлы и человек"
Автор книги: Михаил Васильев
сообщить о нарушении
Текущая страница: 27 (всего у книги 30 страниц)
А с другой стороны, за нобелием, если перешагнуть область неустойчивых ядер, распадающихся за секунды, может быть, снова начнутся ядра устойчивые, нераспадающиеся?
Недолго существовать этим вопросам. Стремительное развитие сегодняшней физики скоро найдет исчерпывающие ответы.
Но это не значит, что не встанут новые вопросы.
X. ВЕЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ
«Когда мы победим в мировом масштабе, мы, думается мне, сделаем из золота общественные отхожие места на улицах нескольких самых больших городов мира… – писал Владимир Ильич Ленин в 1921 году. – Пока же: беречь надо в РСФСР золото, продавать его подороже, покупать на него товары подешевле».
В течение многих веков и тысячелетий золото было драгоценным металлом. Из него делали ювелиры украшения и чеканили монеты. На золото переводилась стоимость всего созданного человеческим трудом. Золото было всеобщим эквивалентом, в котором все товары выражали свою стоимость. Так было еще в Древнем Китае, Индии, Египте, Греции. Так было в Европе и Америке в эпоху капитализма.
Но так не будет в коммунистическом обществе. Настанет время – «наступит изобилие материальных и культурных благ и труд превратится для всех членов общества в первую жизненную потребность», – записано в Программе КПСС. Отпадет необходимость в наличии переводной универсальной единицы затраченного труда. На что же тогда будет использоваться золото?
Увы, этот металл за многие века отвык трудиться сам, поэтому ограниченны и сегодня его применения. Мастера золотых покрытий, ювелиры, зубные техники – вот, пожалуй, и весь список людей, заставляющих золото работать. Но найдутся еще разнообразнейшие применения и золоту.
Золотые статуи и обелиски поставят, возможно, на площадях коммунистических городов. Золото не ржавеет. Это великое достоинство. Чтобы передать вечности то, что вечности достойно, может быть, будет использоваться этот вечный металл.
К группе благородных относят и несколько других неокисляющихся металлов, соседей золота в периодической системе элементов, – серебро, платину и металлы платиновой группы – палладий, иридий, родий, рутений и осмий.
Целый ряд важнейших применений имеют эти металлы: и серебро, издавна бывшее наряду с золотом всеобщим эквивалентом, в древности ценившееся дороже золота; и платина, сегодня более дорогая, чем золото; и редкие металлы платиновой группы, хотя их несравненно меньше, чем золота, хотя они совсем недавно по сравнению с золотом стали служить человеку.
Кровь и пот
Скупой рыцарь из одноименной маленькой трагедии А. С. Пушкина, стоя над раскрытыми сундуками с собранным им золотом, восклицает:
Да! Если бы все слезы, кровь и пот,
Пролитые за все, что здесь хранится,
Из недр земных все выступили вдруг,
То был бы вновь потоп. – Я захлебнулся б
В моих подвалах верных…
Сверкающий вечный металл на протяжении тысячелетий, переходя из рук в руки, влек за собой преступления и войны, нищету большинства и бессмысленную роскошь немногих. Уже в древних сказаниях и легендах золото – тот узел, вокруг которого бушуют самые черные страсти.
В египетских папирусах, написанных тысячелетия тому назад, рассказывается о борьбе и походах за золотом.
Гибель прекрасных и своеобразных культур ацтеков и майя, уничтоженных европейскими завоевателями, в значительной степени произошла потому, что новый материк Америка на несчастье оказался богат золотом. Целые народы были стерты с лица земли, чтобы испанские, португальские и английские разбойники могли привести в свои страны суда, нагруженные желтым металлом.
История открытия каждого нового золотоносного района – это история массовой психической болезни, «золотой лихорадки», история бесчисленных трагедий, бессмысленных смертей, отвратительнейших преступлений. Так было, когда золото открыли в песках Бразилии. То же повторилось, когда толпы золотоискателей ринулись в раскаленную Калифорнию. Вакханалию «золотой горячки» в ледяном Клондайке изумительно описал в своих рассказах Джек Лондон.
Сколько войн в человеческой истории непосредственно было вызвано золотом! И не только войны Англии с Испанией за право грабить вновь открытую Америку или войны Англии с Трансваалем за драгоценные золотые и алмазные прииски. Нет, в конечном итоге все феодальные и капиталистические войны велись из-за золота, какими бы причинами – религиозными ли, национальными ли – это ни прикрывалось.
Более 50 тысяч тонн этого металла добыто на земном шаре. Большая половина его и сейчас, видимо, находится в сейфах и хранилищах банков разных стран мира.
А ведь золото может быть и прекрасным, стоит ему попасть в хорошие руки. Сколько вдохновенных шедевров создали из золота искусные руки ювелиров! И как часто эти шедевры превращались в лом только потому, что это было золото!
Золото начали добывать одновременно с медью, а может быть, и раньше меди. «Золото было в сущности первым металлом, который открыл человек», – заметил Карл Маркс. Ведь самородное золото не надо было ни выплавлять, ни очищать хитроумными способами. И поэтому уже в позднем неолите встречается обработанное человеком золото. Платон упоминает золото среди тех металлов, которыми была богата Атлантида.
Однако золота было не так уж много в странах древнего обитания человечества – Европе, Северной Африке, Южной Азии. И количество этого металла, находящегося в руках людей, поэтому долгое время оставалось стабильным. Открытие Америки и ее стремительное ограбление впервые резко нарушили установившееся равновесие: золото подешевело.
Рост добычи золота начался с конца XVII века, когда началась интенсивная разработка бразильских месторождений. В течение XVIII века в среднем в год добывалось около 19 тонн желтого металла. Начало XIX века заняла война американских колоний с Испанией, и добыча золота резко сократилась. Так, за период с 1801 по 1820 год его в среднем добывалось всего около 14,6 тонны. В середине этого века добыча золота резко выросла. Уже в 1851–1860 годах ежегодно добывали в среднем 201,3 тонны золота. К началу XX века эта цифра поднялась до 485,4 тонны.
В результате первой мировой войны добыча золота начала падать. Однако уже в 1938 году она достигла в капиталистических странах 1163 тонн, а в 1940 году– 1268 тонн.
Вторая мировая война снова вызвала снижение добычи золота. В 1945 году было добыто всего 812 тонн этого металла. Однако уже в 1950 году восемь главных поставщиков золота капиталистической половины мира довели его добычу до 1011 тонн. В 1960 году в капиталистических странах было добыто 1067 тонн золота.
Основная часть этого золота была добыта в Трансваале. Трехкилометровой глубины шахты пробиты там в недра Земли к жилам, содержащим драгоценный металл. Температура воздуха в забоях не спускается ниже 35–40 градусов. Мучительным трудом рабочих, в подавляющем большинстве кафров добывается здесь желтый металл, приносящий невиданные богатства владельцам копий.
Богаты золотом недра нашей Родины. Умелые золотых дел мастера издавна жили в русских городах.
Есть невдалеке от индустриального Свердловска, за студенческим городком, озеро с древним названием Шарташ. На берегу его и ныне стоят крестьянские избы деревни – однофамилицы озера. В 1745 году житель этой деревни Ерофей Марков открыл первое на Урале коренное месторождение золота – Березовское. Это и положило начало в нашей стране золотодобывающей промышленности.
Но это было только самым началом открытия золотой кладовой Сибири. С 1820 годов начала быстро расти добыча золота в нашей стране. Этому способствовали открытия золотых россыпей в бассейне Енисея и в Забайкалье. А в 1846 году были открыты знаменитые Ленские россыпи.
Но и это еще было не все. В середине 50-х годов прошлого века дали золото россыпи в бассейне Амура, в 1871 году – россыпи Приморского края. Невиданно вырос удельный вес русского золота в мировой добыче.
До 1923 года включительно в нашей стране было добыто 2879 тонн золота. Наибольшее количество—63,7 тонны – дал 1910 год.
Тяжело было работать на приисках царской России. Нелегок был и труд наемных рабочих и «вольных» старателей. Официально рабочий день был установлен в 11,5 часа, однако в летнее время он нередко продолжался и 16 часов. Отсюда частые забастовки. Наиболее известная из них – на Ленских приисках 4 апреля 1912 года. Она вошла в историю революционного движения нашей страны.
Советское правительство сразу же после Великой Октябрьской революции обратило особое внимание на развитие золотой промышленности. Новая техника, новые порядки пришли на золотые прииски. И уже в 1933 году добыча золота в нашей стране значительно превысила продукцию царской России.
Из полукустарного промысла золотая промышленность стала одной из самых современных, самых технически оснащенных.
Самородное и рудное
В природе золото встречается чаще всего в виде зерен, песчинок, однако нередко оно образует самородки довольно значительной величины. Самый большой самородок в нашей стране был найден на Южном Урале. Этот кусок золота весом в 35 кг и сегодня хранится в одном из музеев. А самый большой в мире самородок золота не каждому приподнять в одиночку: он весит 111,6 кг. Нашли его в Австралии.
Обычно самородное золото не бывает чистым, оно содержит примеси серебра от 5 до 30 процентов, меди – до 20 процентов. Оно бывает вкраплено в кварц – в коренных месторождениях. При разрушении кварцевых жил золото освобождается от материнской породы и уносится водой. Благодаря своему большому удельному весу оно отлагается в руслах рек, образуя те самые россыпи, из которых большую часть этого металла и берет человек.
Всем, наверное, известны по описаниям Джека Лондона и Мамина-Сибиряка способы добычи золота из песков промывкой. Элементарная установка для этой цели состоит из наклонного желоба, покрытого перфорированными железными листами или пеньковыми ковриками. Разрыхленная золотосодержащая порода промывается на этом желобе струей воды. Тяжелые частицы металла падают в углубления в железе или на пеньковом коврике, а легкая пустая порода уносится водой.
Если в месторождении есть самородная медь, она останется вместе с золотом. Не в силах вымыть вода и черный тяжелый порошок магнитного железняка – довольно частого спутника золота. От этого порошка золотой песок освобождают просто магнитом.
Этот же принцип извлечения золота из россыпей применяется и в гигантских драгах – своеобразных землеройных снарядах, способных поднимать и подвергать переработке породы с глубины в добрые 25 метров. Железные челюсти драги поднимают полные ковши золотосодержащей породы, она измельчается, промывается и выбрасывается из грохочущего нутра судна, освобожденная от крупинок желтого металла.
Идет такая драга по реке и перемывает все ее дно от берега до берега. Невелика команда судна, но велики результаты ее работы. Даже породу, содержащую десятые доли грамма на тонну, выгодно перерабатывать этим способом.
Руды золота после их измельчения и иногда обогащения обрабатывают ртутью. Ртуть приливают прямо в размельчаемую горную породу, и она образует с золотом амальгаму, легко отделяемую от пустой, не смачиваемой ртутью породы. При нагревании амальгамы ртуть испаряется и возвращается обратно для извлечения дальнейших порций золота. Получившееся губчатое «черновое» золото подвергают переплавке.
Однако амальгамированием не удается извлечь другие редкие металлы, содержащиеся в руде, да и золото редко удается извлечь полностью. Поэтому нередко применяют извлечение золота из руд раствором цианистого натрия или кальция. Затем этот раствор пропускают через цинковую пыль. Золото выделяется снова в металлическом виде. Заводы по химическому (гидрометаллургическому) извлечению золота имеют сложную технологию. Ею в дальнейшем воспользовались для химического извлечения других металлов – урана, цинка, меди и т. д., введя новые виды растворителей.
Самородное золото содержит в себе примеси других металлов. Отделение их осуществляют чаще всего электролитическим методом. Полученное в результате электролиза золото имеет чистоту не ниже 999,9 пробы.
Чистота драгоценного сплава
Проба… Мы впервые столкнулись с этим словом, столь употребительным у ювелиров. Оно обозначает чистоту благородных металлов, определяет весовое содержание основного металла в сплаве, из которого делают ювелирные украшения. Проба чистого металла– 1000.
Если в сплаве содержится 250 граммов примеси на килограмм сплава, то проба его будет 750. Для изготовления ювелирных изделий у нас используют золото 375, 500, 583, 750 и 958 пробы, серебро – 750, 800, 875, 916 и 960 пробы, платину – 950 пробы и палладий – 500 и 850 пробы.
Примеси в драгоценный металл… Нет, это не случайные вещества, а совершенно определенные, строго дозированные добавки меди, серебра, кадмия, никеля, палладия. Называют их лигатуры. И вводятся они не для того, чтобы обесценить сплав, а чтобы придать ему необходимую прочность. Золоту лигатуры придают и требующийся цвет – красный, розовый, зеленый, синий или даже белый. Вот почему так разнообразны оттенки золотых ювелирных изделий.
На золотом кольце, серебряной чайной ложечке и любом другом изделии из драгоценных металлов вы всегда можете найти пробу– пробирное клеймо – крохотные знаки, оттиснутые на металле. Посмотрите на них через увеличительное стекло. Вы увидите голову рабочего, трехзначное число и несколько букв. Голова рабочего – это эмблема, символизирующая государственное клеймо Советского Союза. Трехзначное число – собственно проба, о которой мы уже говорили. А буквы за ней – это «подпись» того учреждения пробирного надзора, в котором изделие прошло контрольное испытание.
Впрочем, проба может иметь и другой рисунок. Если вещь окажется дореволюционного изготовления, вы увидите в клейме женскую головку в кокошнике. Вещь, изготовленная после 1-го июня 1958 года, имеет в клейме пятиконечную звезду с серпом и молотом. Ну и, конечно, вещи, изготовленные зарубежными мастерами, имеют совсем другие пробы. А встречаются изделия из драгоценных металлов и совсем без пробы.
Нет, конечно, вовсе не обязательно производить точный химический анализ каждого изделия из золота или серебра. Чтобы выяснить, какую пробу имеет тот или иной сплав, ведут обычно испытания на пробирном камне. Это пластинка одного из природных минералов – чистого сланца, имеющая достаточно высокую твердость и черную матовую поверхность. На чистой поверхности этого камня испытуемым изделием натирают черту шириной 3–4 мм. Рядом натирают другую черту иглой, проба которой известна. Уже первое сопоставление цвета черточек позволяет судить о соответствии сплава изделия и эталонного сплава иглы.
Для уточнения обе черточки смачивают специальным раствором. Происходит химическая реакция. Если пробуется золотой сплав, то в результате этой реакции образуется тончайший порошок золота коричневого цвета. Оттенок его зависит от содержания в золоте примесей. Если цвет черты, нанесенной исследуемым сплавом, окажется светлее контрольной черты, сплав содержит больше золота, чем эталонный сплав. Если черта темнее контрольной, сплав беднее золотом.
Этим способом удается установить пробу золотого изделия с точностью до 3 единиц, серебряного – до 5 единиц. Такая точность вполне достаточна в большинстве практических случаев.
Метрическая система проб, о которой мы рассказали, введена в нашей стране в 1926 году. А «пробирное искусство» существует уже в течение по крайней мере четырех тысячелетий, ибо оно зародилось уже в Древнем Египте, И, конечно, в разные времена применяли разные системы проб. Так, до Октябрьской революции в нашей стране использовали так называемую русскую систему проб. Она была построена на основе русского фунта, содержащего 96 золотников. Проба выражала количество золотников драгоценного металла в сплаве. Золото 92 пробы содержало соответственно 4 золотника примесей на фунт сплава, серебро 88 пробы – 8 золотников примесей.
Есть и другие системы проб, например каратная, применяемая в Англии, Швейцарии и некоторых других странах. Металл высшей чистоты по этой системе соответствует 24 пробе.
Желтый металл
Золото – один из самых тяжелых металлов. Кубик золота со стороной в 1 см весит 19,25 г. Чистое от примесей, оно обладает ярким желтым цветом, очень тягуче и ковко.
Старые мастера, пользуясь этим его свойством, изготовляли сусаль– тончайшую золотую фольгу. Сначала золото раскатывали для этого в валках. Когда получали пластинки примерно такой же толщины, как писчая бумага, начинался ручной процесс. Кусочки золотой «бумаги» укладывали между тонкими пленками, снятыми с бычьей печени, и осторожно проковывали. Расковав пластинку, разрезали ее на части и снова ковали между бычьими пленками. Повторяя эту операцию несколько раз, получали тончайшую фольгу. Толщина ее иногда достигала 0,00001 мм. Золотая пленка такой толщины просвечивает синеватозеленым цветом.
Умели древние мастера делать и «двойники» – современным языком металлурга их следовало бы назвать биметаллической фольгой. Чтобы изготовить двойник, между бычьими пленками закладывали сложенные вместе золотой и серебряный листки. Фольга получалась желтой с одной стороны и белой, сверкающей – с другой.
Сусальное золото и двойник широко использовались для золочения икон, церковной утвари и т. д. Да и сегодня золотых дел мастера изготовляют их и применяют для покрытия мебели, в переплетных и других работах. Предел прочности золота в отожженном состоянии на разрыв не превышает 12 кг на кв. мм. Это металл весьма средней прочности. Он мягок, уже ногтем можно провести черту на пластинке чистого золота.
Золото плавится при 1063 градусах. Если продолжать нагревать расплавленное золото, над ним скоро начнет подниматься желто-зеленый пар – парообразное золото. А при 2970 градусах оно закипает.
Золото обладает завидной химической стойкостью (такую бы железу иметь!). Оно не растворяется ни в щелочах, ни в кислотах.
Первая неудача Дон-Жуана.
Только смеси кислот, вроде царской водки, да еще растворы цианистых солей в присутствии (Кислорода властны над ним. Оно неохотно вступает в химические реакции, а если и удается получить его соединения, то они легко разлагаются – одни при нагревании, другие просто под действием света.
Практически применяются только сплавы золота с серебром, медью и платиной, да еще амальгамы.
Сплавы золота с серебром отличаются разнообразием цветов и оттенков. При 20–40 процентах серебра они имеют зеленовато-желтый цвет, при 50 процентах – бледно-желтый и т. д. Все сплавы золота с серебром (они применяются в ювелирном деле) мягки и ковки. Отжиг придает этим сплавам твердость и хрупкость, закалка – мягкость и пластичность. Как раз обратное тому, что мы имеем при закалке и отпуске стали.
Из сплавов золота с медью изготовляют монеты, ювелирные изделия, зубные протезы. Золото-платиновые сплавы, но с обязательной добавкой серебра идут для производства электрических контактов.
Вот, пожалуй, и все основные применения золотых сплавов.
Купол Исаакиевского собора
Высоко должна была подняться сверкающая голова «Исаакия» – прекраснейшего из соборов Петербурга! Двадцатидвухметровый купол собора, поднятый на тяжелых колоннах (из сплошного куска гранита!), покрывали листами меди. А чтобы сиял он, как солнце, и даже ярче солнца, медь золотили.
Тяжелые листы шлифовали, полировали, очищали от жира, промывали кислотой. Затем их амальгамировали, натирали полужидкой желтой амальгамой. Потом клали на жаровни, наполненные горящим углем. Легкий синевато-зеленый дымок поднимался над листом – пары улетающей ртути, и чудесным солнечным светом начинал сиять медный лист.
Так повторяли 2–3 раза, чтобы получить слой драгоценного металла толщиной в 3–5 микрон.
Легче казалась на первый взгляд работа людей, возившихся с медными листами под дощатым навесом у жаровен, чем труд каменотесов и землекопов.
Но это только на первый взгляд. Ведь все без исключения рабочие, золотившие листы, погибли страшной, мучительной смертью. «Отравление парами ртути», – констатировали бы врачи, если бы они осмотрели заболевших. Сколько человеческих жизней вложено в тонкую золотую пленку на куполе Исаакиевского собора! И хотя золотое покрытие, нанесенное таким способом, держится добрых полторы сотни лет, вряд ли это искупает загубленные жизни.
Вот почему так важно открытие русского ученого Б. С. Якоби, нашедшего другой способ покрывать металлические изделия тонкими пленками металлов же – гальванопластику. Осуществляется она в гальванических ваннах электрическим током. Покрытие это не менее прочно, чем огневое.
Гальваническим способом нанесено золото на медные главы Благовещенского собора в Московском Кремле, шпиль Петропавловского собора в Петербурге и т. д. В советские годы этим способом позолотили каркасы рубиновых кремлевских звезд.
Разного цвета могут быть золотые покрытия, нанесенные гальваническим способом. Добавить в золотой электролит цианистой меди – и красным станет металл, долить еще цианистого серебра – и розовым засияет покрытие. А если добавить одного цианистого серебра, оно станет зеленым.
Новейшим способом нанесения золотого слоя является катодное распыление. Его применили лишь во второй четверти XX века. Этим способом можно создать тончайший слой золота – иногда в тысячные доли микрона. Совершенно очевидно, что применяют его лишь в особых случаях – при изготовлении фотоэлементов, специальных зеркал, граммофонных пластинок и т. п.
Сущность способа такова. Электрический разряд в разреженном газе сопровождается разрушением катода. Частицы катода летят с огромной скоростью в направлении разряда и осаждаются на поверхности самых различных материалов – не только металлов, но и бумаги, дерева и т. д.
Впрочем, золотить деревянные предметы умели еще в глубокой древности. В Египте еще за 3 тысячи лет до нашей эры покрывали деревянные изделия тончайшей золотой фольгой. Так украшали носилки и коляски фараона и его приближенных, саркофаги и т. д. В России этим способом пользовались с XI века до середины XIX века для золочения глав церквей, крыш и шпилей дворцов и т. д. Золотая фольга приклеивалась к медным или железным основаниям с помощью специальных лаков. Срок службы таких покрытий на вещах, находящихся в употреблении или на чистом воздухе, редко превосходил пятьдесят лет.
Был и другой способ золочения – порошковый. Изделие, подлежащее золочению, покрывали слоем специального клея и посыпали тончайшим золотым порошком.
Но все эти способы уступают открытой Б. С. Якоби гальванопластике.
