Файл: Казаков Б.И. Металлы рассказывают о себе.pdf

жестоко страдали и а конце концов умирали от постоян­ ного воздействия этих лучей на их организм. Сейчас для защиты обслуживающего персонала существует спе­ циальная просвинцованная одежда, защитные свинцовые экраны. Такие экраны задерживают лучи рентгена. Чем больше масса экрана, тем лучше он защищает от лучей. Вольфрам, обладая большой массой (удельный вес 19,3), очень хорошо заменяет свинец, позволяя делать защит­ ные экраны более тонкими.

Широко известны в наше время и так называемые катодные лучи. В запаянной трубке, из которой откачен воздух, находятся два электрода, подключенные к источ­ нику тока. В темноте такие трубки при присоединении к электрической батарее начинают светиться. Лучи идут от одного электрода к другому. Лучи эти, называемые катод­ ными, представляют собой поток электронов, вырываю­ щихся из одного электрода-катода. В качестве материала для катодов пробовали разные металлы и установили, что, чем сильнее можно нагреть металл, тем сильнее будет его эмиссия (испускание электронов). И опять ока­ залось, что вольфрам здесь дает самый лучший эффект.

Ф окус Вуда

Известный американский физик Роберт Вуд заслужил прозвище «чародея XX века», и до сих пор о нем ходит масса анекдотов.

Однажды он занимался в своей лаборатории с труб­ кой, в которой получал катодные лучи. Так как ему инте­ ресно было наблюдать свечение с торцовой части трубки, то он изготовил трубку своей конструкции: концы ее от­ гибались под прямым углом, и в них помещались элект­ роды. Одним из электродов служила тонкая вольфрамо-

166

вая проволочка. Пространство в трубке было наполнено разреженным водородом не в состоянии молекул, а в со­ стоянии атомов. Вольфрамовую проволочку ученый стал нагревать добела. Закончив опыт, Вуд разъединил цепь и вдруг с изумлением заметил, что и при отключенном аккумуляторе, который питал трубку, проволочка про­ должала светиться ярким белым светом.

В это время в лабораторию вошел другой известный физик Астон. Увидев раскаленную вольфрамовую прово­ лочку, не соединенную с источником питания, он широко раскрыл глаза: не может этого быть! Это противоречит всем законам физики — энергия берется «из ниоткуда»!

— У вас ведь один полюс аккумулятора все же сое­ динен с электродом,— сказал он Вуду.— Может быть, в этом дело?

Вуд молча снял все провода с трубки. Нить продолжа­ ла светиться!

Над этим эффектом пришлось поломать голову обоим ученым. Выяснилась очень интересная и совершенно не­ ожиданная причина этого явления: вольфрам вызывал перестройку атомов водорода, точнее, объединение ато­ мов в молекулы, при этом стало выделяться тепло. Это тепло и раскаляло вольфрамовую проволочку добела, хотя электрический ток уже не подавался.

Эффект этот Вуд продемонстрировал исследователям из промышленной компании «Дженерал-электрик». На этот раз он подсоединил к трубке насос и понизил давле­ ние водорода в ней до 1/700 атмосферного давления. Газ сохранял почти комнатную температуру, а проволочка все же разогревалась добела. Все присутствующие были поражены опытом Вуда.

Особенно заинтересовался эффектом доктор Ленг­ мюр. Он задумался: если такой эффект получается при

167

низком давлении водорода, то что же может произойти при нормальном атмосферном давлении? После долгой и упорной работы Ленгмюр взял патент на совершенно новый вид сварки металлов. Атомно-водородная сварка, предложенная Ленгмюром, дает возможность сваривать различные стали, алюминий, медь, латунь в тонких ли­ стах, не прожигая их; шов сварки при этом получается чистым и ровным. В этом способе струя водорода, про­ ходя между двумя вольфрамовыми электродами, попа­ дает в зону электрической дуги; при этом молекулы водорода распадаются на атомы и эти последние, устре­ мившись на металл, восстанавливают окислы на его поверхности. Соприкасаясь с относительно холодным металлом, атомы вновь объединяются в молекулы, и вы­ делившееся при этом тепло сваривает металл. Необычай­ ный «фокус» Вуда с вольфрамовой проволочкой привел к открытию важного производственного процесса.

Красни, огни, реактивы

Когда мы говорили о сталях, твердых сплавах, нитях накаливания, то имели в виду вольфрам как металл. Широкое применение вольфрама-металла просто необхо­ димо современной промышленности. Но ведь вольфрам может быть и в виде тех или иных соединений с другими элементами (окислы, соли и т. д.).

Коснемся немного применения такого вольфрама. В середине XIX столетия, когда научились выплавлять ферровольфрам (сплав вольфрама с железом), разрабо­ тали и способ получения натриевой соли вольфрамовой

168

нии с открытым огнем, а лишь тлели, что далеко не так опасно. Для придания огнестойкости вольфрамовыми сое­ динениями стали пропитывать и дерево. Этой же солью стали утяжелять ткани. Тяжелые дорогие шелка обрабо­ таны именно вольфрамитом натрия. Некоторые ткани стали пропитывать вольфрамовыми солями с тем, чтобы сделать их непромокаемыми. Тот же вольфрамит натрия стал служить протравочным средством при крашении тканей.

Сплав из меди, олова и вольфрама называется вольф­ рамовой бронзой. Так же называют целую серию красок, изготовленных из вольфрамовых соединений. Существует желтая краска, называемая шафранной бронзой; дорогая краска темно-синего цвета, индиго, называется вольфра­ мовой синью; лучшая краска лимонно-желтого цвета — вольфрамовая желть. Краски эти широко используются полиграфической промышленностью.

Вольфрамовые бронзы применялись очень давно, ког­ да еще понятия не имели о существовании вольфрама. В Китае еще с XVII века до сего времени сохранились прекрасные фарфоровые изделия, окрашенные в необы­ чайный цвет персика. В наше время стали интересоваться, что за состав придает такой оттенок этим краскам? Ока­

содержащую хром, фиолетовую, синюю, голубую, имею­ щие в своем составе, помимо вольфрама, кобальт. Кра­ ски эти применяются для нанесения рисунков на стекло н фарфор, но кроме того, их используют в производстве керамических изделий для получения глазури.

Вольфрамовые соединения, добавленные в состав го­ рючих смесей, дают цветные огни.

169

Оказалось, что как вольфрамовая кислота, так и ее соли небезразлично относятся к свету. Это свойство было использовано в светопечатании: бумага обрабатывалась вольфрамитом натрия, а затем соляной кислотой. После воздействия на нее света такая бумага становилась синей. Свет, пропущенный через кальку с нанесенным на нее чертежом, оставлял на такой бумаге точную его копию.

До Октябрьской революции в России производства вольфрамовых соединений, можно сказать, не было. Существовал лишь небольшой заводик, принадлежавший братьям Ферейн, который выпускал их ничтожно мало: килограммов 10 в год. Цифра смехотворная для наших дней, но в то время больше и не требовалось: спроса на вольфрамовые соединения не было.

В годы нэпа, в 1926—1927 годах, в Ленинграде суще­ ствовал небольшой заводик, владельцем которого был концессионер Пель. Заводик этот предъявил спрос на вольфрамит натрия в количестве 1—2 тонн в год, но и он вскоре от своего заказа отказался. До 1929 года спрос на вольфрамовые соединения не превышал 0,5—1 тонны в год. Последующие же годы стали требовать вольфрам и как металл и в его соединениях во все больших и боль­ ших количествах.

Перечисленное нами применение вольфрама и его сое­ динений, конечно, далеко не полное. Мы остановились лишь на основных.

Геохимия и вольфрам

Когда в военные годы выяснилось могущество вольф­ рама и началась борьба за его месторождения, вольфрам стали искать везде и всюду. Поиски эти в ряде случаев вознаграждались открытием новых месторождений.

170

Но как тогда искали? Просто говоря, наобум. Никаких направляющих указаний в поисках не только вольфрама, но и других элементов не существовало.

В 1908 году ученый Кларк опубликовал сводку, в ко­ торой он переработал и обобщил огромное количество ис­ следований других ученых как его соотечественников, так и всех остальных, которые изучали месторождения раз­ личных ископаемых. В сводке было показано, каким об­ разом (по известным в то время данным) распространены химические элементы в природе. Совместно с другим ученым (Вашингтоном) Кларк составил таблицу содер­ жания элементов в земной коре. Кларк посвятил этим работам более 40 лет своей жизни, и заслуги его оценены учеными: цифру, которой выражают содержание того или иного элемента в земной коре, и сейчас в его честь называют кларком.

Советские ученые В. В. Вернадский и А. Е. Ферсман вопросам распространения и распределения химических элементов в живой и неживой природе посвятили, можно сказать, всю свою жизнь. Их трудами создана совершен­ но новая наука—геохимия. Наука эта показывает, каким образом распространены химические элементы в земной коре, почему именно так, а не иначе. Она указывает на целый ряд закономерностей в распределении элементов, направляет, где и по каким признакам надо искать тот или иной элемент, подсказывает, в каком виде он должен

находиться.

Геохимическая карта показывает расположение руд­ ных ископаемых по всей поверхности земного шара. На карте этой вольфрамовые месторождения в основном расположены по прерывистому кольцу вокруг Тихого океана: Советский Дальний Восток, Корея, Япония, Ки­ тай, Бирма, Новая Зеландия, Перу, Аргентина, Боливия,

171

Мексика, Соединенные Штаты Америки и Канада. Конеч­ но, никто не может сказать, что это окончательно уста­ новленное расположение и больше в других местах вольфрам искать нечего. Наоборот, поиски вольфрама продолжаются и по сей день, но проводятся они не так, как раньше. Вооруженные знаниями законов распределе­ ния элементов, советские геологи открыли ряд место­ рождений, которые были предсказаны подобно тому, как великим ученым Менделеевым было предсказано сущест­ вование в природе еще неоткрытых химических элемен­ тов. Нет никакого сомнения в том, что на основе знания геохимических законов будут открыты новые месторожде­ ния этого ценного металла.

Сокровища Севера

, Много сил и знаний своих отдал поискам рудных ме­ сторождений вольфрама известный советский геолог академик С. С. Смирнов. Развивая учение Вернадского и Ферсмана о распределении элементов в земной коре, он пришел к убеждению, что вольфрамовые месторожде­ ния на территории нашей Родины следует искать прежде всего в Забайкалье, где он уже и раньше был найден, в Якутии и в районах, прилегающих к Тихоокеанскому по- ■бережью.

Далеко не все поверили ученому, несмотря на все его научные заслуги и авторитет. Были и такие, которым идеи Смирнова показались просто сумасбродством. Гео­ логия не математика, говорили они, в ней надо искать, накапливать факты, а не рассчитывать. Нелегко было академику, но он стоял на своем. Маститые геологи в ос­ новном не поддерживали его, но он, убежденный в своей правоте, с группой молодых советских геологов без коле-

172

баний обратился к поискам вольфрама в намеченных им районах.

Месторождения вольфрама в большинстве случаев близки к месторождениям олова. Смирнов искал в недрах оба эти металла. В тридцатых годах ему удалось найти первое месторождение олова в Якутии. Направляемые идеей Смирнова, молодые геологи искали вольфрам на крайнем Северо-Востоке нашей страны. В Якутии и на Охотском побережье, на Колыме и Индигирке прошли они тысячи километров пешком, разыскивая редкий ме­ талл. Край этот только начал осваиваться, и тяжесть условий, в которых находились геологи, была неимоверна.

Но и это еще не все. Колыма обещала золото, его искали и находили. В тяжелые минуты больших лишений и безрезультатных поисков иногда мелькала мысль: ошибся академик,, успехи других геологов говорят, что суровый край — золотоносная область, зачем здесь ис­ кать то, чего природа не заложила в недрах? Нет здесь вольфрама, если он есть в Бирме и Китае, то это далеко еще не значит, что он и у нас должен быть, да еще и обя­ зательно в этом промороженном крае. Ведь не распола­ гают запасами вольфрама США, недаром они так воспе­ вают и рекомендуют молибден как заменитель вольф­ рама.

В Забайкалье есть вольфрам, был раньше, и естест­ венно, что, по указаниям того же Смирнова, там найдены еще и новые месторождения. Но при чем здесь Колыма? Нам, молодым геологам, следует оставить этот непри­ ветливый край и ехать в Забайкалье, если нас интересует вольфрам, или же здесь на Колыме искать золото — эти поиски будут вознаграждены успехом.

Но молодость не хотела предаваться унынию. Нет! Искать и искать. Ведь ищем не вслепую, а на основании

173