Что общего между тобой и солнцем? Или между рыбой и морем, в котором она плавает? Или между кошкой и забором, на котором она сидит? Ты скажешь: смешные вопросы! Конечно, рыба совсем не похожа на море, кошка на забор, а ты на солнце. Не похожи - это верно. Но я ведь спрашивал о другом - что между ними общего. Общее есть. Люди и солнце, кошка и море состоят из одних и тех же веществ.

Странно, правда? И все же это так. Великой волшебнице природе хватило девяноста двух простых веществ, чтобы создать все живое, что есть на земле, и саму землю, на которой мы живем, и воздух, которым дышим, и луну, и солнце, и планеты.

Сколько его? Где он?

Ходишь ты по земле - она твердая. И тебе в голову не придет, что половину веса земной коры составляет то, что почти ничего не весит, кислород. Он пронизывает весь верхний слой земли, соединяется почти со всеми веществами, и в том числе с металлами.

Ты знаешь, что кислород - газ. Он входит в состав воздуха. Кислород необходим для дыхания. И огня у нас не было бы без кислорода: для горения обязательно нужен этот газ.

А вот от кислорода в металле нам никакой пользы, одни только неприятности и хлопоты.

Из бокситов надо прежде всего извлечь окись алюминия. У окиси алюминия есть еще и другое название - глинозем.

Некоторые виды глинозема ты знаешь. Например, наждак, которым чистят ножи. Это крупинки на редкость твердого камня - корунда. Им пользуются, чтобы натачивать стальные инструменты, ножи. А корунд - это глинозем, окись алюминия.

Добывать из бокситов глинозем - сложный и долгий труд. Его выполняют в химических цехах алюминиевых заводов. Но добыть глинозем - это только полдела. Чтобы получить алюминий, надо еще выгнать из глинозема кислород. Для этого высыпают в сделанные из графита ванны расплав глинозема и пропускают сквозь него сильный электрический ток. Тока нужно очень много. Поэтому заводы для получения алюминия строят всегда около мощных электростанций.

Почему же они благородные, какие хорошие поступки совершили, чтобы их так называть? Конечно, никаких. Ведь металлы неживые, они не могут совершать поступков - ни дурных, ни хороших. Но в старину слово "благородный" имело другое значение - знатный. И знатные люди на незнатных смотрели свысока, не общались с ними.

Почти все металлы соединены в земле с камнями, глиной и кислородом. А благородные металлы сами по себе, они с простыми минералами, с камнями не знаются - только в соседстве живут, не соединяясь с ними. И самое важное - благородные металлы не соединяются с кислородом. Поэтому они не ржавеют, не тускнеют и веками сохраняют свою красоту. А красота их в том, что они блестят.

Отыскать золото нелегко. Иногда его находят в речном песке. Оно там само как песок - мелкими крупинками. Поэтому его заметить трудно. Такое золото называют рассыпным. Если нашли в песке одну золотинку, значит, есть еще. Тогда начинают промывать песок в воде - взбалтывать его в миске или в корыте. Золото тяжелее песка, оно оседает на дне. Есть большие машины драги. Они сами промывают песок и отделяют от него золото.

А бывает, что золото вкраплено в камни, иногда даже и большими кусками. Их называют самородками. Но чаще золото в камнях находят крупинками. Тогда, чтобы его добыть, камни дробят и размалывают.

Они братья - серебро и золото. Их и находят иногда рядом.

Серебро, как и золото, - мягкий металл. И тоже не ржавеет. Находят серебро чаще золота, поэтому оно стоит дешевле. Но все же во многих странах серебро служило деньгами, да и сейчас из серебра часто делают монеты. В Древней Руси деньгами служили небольшие бруски серебра. С ними и ходили за покупками. Если заплатить надо было меньше, чем целый брусок серебра, то от него отрубали топором кусочек. Называли такое рубленое серебро "рубль". Вот откуда взялось это знакомое тебе слово.

Люди сделали золото лентяем - лежит без дела в подвалах. А младший его брат - серебро - работяга. Ты, вероятно, даже не догадываешься, как часто тебе приходится иметь дело с серебром.

Из всех благородных металлов платина самая дорогая. Дороже золота. Платину находят иногда в тех же песках, где золото, но гораздо реже. Во всем мире ее добывают всего около пятнадцати тонн в год. Для сравнения скажу тебе, что золота, хоть оно и не часто попадается, все же добывают в последнее время больше тысячи тонн в год.

Но вот что забавно. Лет четыреста тому назад впервые в Южной Америке нашли сразу довольно много платины. И решили, что если здесь богатые россыпи этого металла, то и в других местах найдутся. А что с платиной делать, на что она нужна, не знали. Поэтому платина сперва была дешевой. В переводе с испанского "платина" означает "серебришко" - негодное, бросовое серебро. Люди, которым поручили в Испании изготовлять золотые монеты, стали в них прибавлять платину. Испанское правительство обнаружило обман и приказало все запасы платины, привезенной из Южной Америки, утопить в море. И никто тогда не знал, что через несколько лет платина будет стоить гораздо дороже золота, потому что этот металл оказался редким.

Как его добывают

Из всех металлов люди больше всего пользуются железом. Из него делают почти все машины.

Железные вещи тебе чуть не каждую минуту попадаются под руку: то гвоздь, то булавка, то нож или молоток. Только эти вещи называются не железными, а стальными. А другие железные вещи - например, сковородку или кочергу называют чугунными. Почему это так, ты скоро поймешь. Но могу тебе сразу же сказать: ты много железных вещей держал в руках, а чистого железа никогда не видал. Совсем-совсем чистое железо - это большая редкость. Его ученые, как и алюминий, с большим трудом могут получить в лаборатории. А иногда чистое железо прилетает на землю из космоса.

Строят огромную круглую печь. Она сложена из кирпича, а снаружи еще обшита стальными листами. Такую печь в дом не поставишь: она сама высотой с десятиэтажный дом. Называется эта печь доменной или просто домной.

Чтобы выплавить из руды железо, нужен каменный уголь. Не простой каменный уголь, а специально приготовленный для домны. Его размалывают и прогревают в печах без воздуха. Такой прогретый уголь называется коксом. Он не черный, а светло-серый. Кокс трудно загорается, зато уж как разгорится, то дает очень сильный жар, и дыма от него нет.

В домну засыпают железную руду и кокс слоями. Сперва кокс, потом слой руды, потом опять кокс и опять руду. Так до самого верха печи. И еще отправляют в домну камень - известняк. Он нужен, чтобы руда легче и быстрее плавилась.

У чугуна есть недостаток - он хрупкий. Конечно, не такой хрупкий, как стекло. Уронишь кусок чугуна на пол - он не разобьется. А вот ударишь его посильнее молотом - разлетится на куски. Поэтому из чугуна делают только такие вещи, по которым не приходится сильно ударять.

Еще раз о домне

Давай-ка сообразим, что нужно для выплавки чугуна в домне. Железная руда, кокс, известняк... Вс?? Нет, не вс?. Еще нужны воздух и вода.

Это главный сорт железа, самый нужный нам. На изготовление стали идет весь чугун, кроме небольшой его части, из которой делают чугунные изделия.

Как варят сталь

Сталь варят в печах, не таких высоких, как домна, а всего двухэтажных. Печи широкие, и стоят по нескольку в ряд. В каждой печи можно бы разместить квартиру в три комнаты. Называется такая печь мартеновской или просто мартен.

Греется печь горючим газом, смешанным с воздухом. Газ горит в печи длинными, очень жаркими факелами.

Мы уже говорили, что чистое железо - большая редкость. Химики могут приготовить его лишь долгим и сложным путем.

Но чистое железо нам ни к чему. Это очень непрочный материал - из него никакой полезной вещи не сделаешь. Прочность ему придают примеси. Одну из этих примесей ты уже знаешь - углерод. Если его много в железе, металл называют чугуном, если мало - сталью.

Чугун и сталь - главные сорта железа.

Но и сталь-то нам нужна разная. Для космической ракеты одна, для часовой пружины другая, для перочинного ножа третья.

Ты знаешь черный порошок, который продается в аптеке - марганцовокислый калий? Кинешь в стакан с водой несколько крупинок порошка, вода становится розовой. Побольше бросишь - станет лиловой. Тебе, наверное, приходилось промывать так называемой марганцовкой царапину, чтобы не загрязнилась, или полоскать ею горло, когда болит.

Это лекарство приготовлено из металла - марганца. Его в земле много. Он всегда есть и в железной руде. А оттуда попадает в чугун и в сталь. Но чтобы сталь была прочнее, в нее нужно еще марганца добавить. Сталь с марганцем может служить очень долго. И, главное, не боится никаких ударов, даже самых сильных. Интересно, что сам-то марганец хрупкий - от легкого удара крошится. А сталь он делает крепче.

Ты видел достаточно ржавых гвоздей, ножей и других железных вещей. А вот отчего железо ржавеет, может, и не знаешь.

Я уже говорил, что у железа есть могучий враг - кислород. Огромные доменные печи и приходится строить для того, чтобы выгнать из железной руды кислород.

Но вот беда. Человек, если у него есть враг, борется с ним или хотя бы старается не встречаться. А железо стремится к своему врагу - жадно поглощает кислород из воды и воздуха. И от этого заболевает.

Это тоже металл. Самый твердый из всех металлов.

Ему много дела нашли. Ты его на ногах носишь - кожу для ботинок, чтобы дольше носились, пропитывают раствором, в котором есть хром. Такую кожу и называют хромовой.

Вот здорово! Почему же тогда совсем не избавиться от ржавчины? Варить бы всю сталь с хромом и не знать заботы. Или еще иначе можно: готовую стальную вещь сверху покрывать тонким слоем хрома. Такой способ есть - это так называемое хромирование стали.

Но нельзя так со всей сталью поступать. Получится очень дорогой металл. Добыть хром из руды да приготовить его так, чтобы можно было со сталью соединить, обходится недешево. А кроме того, очень твердая сталь годится не для всякого дела.

Есть и другие способы предохранить сталь от ржавчины. Например, покрыть стальную вещь масляной краской. Краска не пропустит к стали ни воды, ни воздуха. Борта теплоходов и других кораблей обычно покрывают снаружи масляной краской. И зорко следят, чтобы краска нигде не сошла. Отколупнется где-нибудь немного краски - и в этом месте появится ржавчина, которая начнет разъедать сталь.

Редкими называют не только металлы, которых в земле очень мало, а и те, которые трудно добывать. Одни никак не хотят отделиться от минералов, в которых содержатся. Другие так запрятались, что их и обнаружить нелегко. Приходится выдумывать всякие хитрые, очень сложные способы - как найти нужный металл и как извлечь его из руды.

Иной раз, чтобы получить один килограмм редкого металла, приходится добывать десятки тысяч килограммов руды. Бывает и так, что редкие металлы содержатся не в руде, а вкраплены крохотными кусочками, величиной с песчинку, в камни. Такие металлы тоже очень трудно добывать.

В сказаниях древних греков титанами называли богатырей, вступивших в борьбу с богами.

И очень метко ученый, который первым нашел титан, дал металлу это богатырское имя.

Титан на вид неприметный - тусклый, светло-серый. В земле его много, но еще сто лет, после того как его открыли, не удавалось получить чистый металл без примесей. Потому его и называют редким.

Титан довольно мягкий, а покроешь совсем тонким слоем этого металла броню танка - и она становится намного прочнее.

Титан легко выдерживает очень высокую температуру. Поэтому и его добавляют в сталь, из которой изготовляют резцы, - в инструментальную сталь.

Молибдена, как и титана, в земле немало. А добыть из руды чистый металл - долгая и трудная работа. Но ничего не поделаешь, приходится эту работу проделывать, потому что молибден нам очень нужен.

Почему и для чего он нужен, узнали случайно. В старину славились своей прочностью дамасские кинжалы и японские мечи. Равных им в мире не имелось. Они были такие твердые, что могли перерубить всякий другой меч или кинжал. А остры они были так, что перерубали шелковинку на лету. Труднее задачи для острия не придумаешь. И еще было у них одно замечательное качество острие не тупилось.

Вольфрам изо всех металлов самый-самый тугоплавкий. Вот это свойство и сделало его таким важным для нас. Нужно вольфрам нагреть до 3400 градусов, чтобы он расплавился! А это возможно только в электрической печи. Многие металлы при такой температуре обращаются в пар. А чтобы вольфрам обратить в пар, нужно его отправить на поверхность солнца. Там как раз подходящая для этого температура - 6000 градусов.

Помнишь, когда открыли секрет японских мечей, оказалось, что их делали из стали с молибденом. А в стали дамасских клинков нашли вольфрам. Значит, одно важное свойство вольфрама мастера знали уже несколько веков назад: подбавишь его к стали - и можно делать очень острые, нетупящиеся лезвия кинжалов или мечей.

Для резцов, для брони вместе с теми металлами, о которых я говорил, добавляют еще в сталь ванадий. Это металл легкий, но твердый. Находят его в разных минералах, не в руде, а крупинками. Чтобы добыть килограмм ванадия, приходится обычно размалывать около тысячи килограммов камней.

С ванадием получилось так же, как с вольфрамом. Чтобы сделать сталь годной для крепких резцов или для брони, есть много способов. Прибавляют в сталь то один, то другой металл или несколько разных - одних больше, других поменьше.

А есть вещи, для которых только один металл годится и ничем его не заменить. Как электрические лампочки делают с вольфрамовой нитью, так автомобили делают из стали с ванадием. Часто ванадий даже называют автомобильным металлом. Один из первых создателей автомобиля говорил, что не было бы ванадия, не было бы и автомобилей.

Из всех металлов человеку нужно больше всего железа, особенно много нужно стали, чугуна поменьше.

Когда машин еще было немного - в прошлом веке, - на каждого человека приходилось около килограмма железа в год.

А теперь, если сосчитать, сколько на земле живет людей и сколько в год выплавляется чугуна и стали, то окажется, что на каждого человека значит, и на тебя - приходится столько железа, что тебе и не поднять: больше половины того, что ты сам весишь.

Ты можешь возразить: ни в комнате, ни в классе не найдешь столько железных вещей, чтобы на каждого так много выходило.

Согласен. Только ты не подумал, сколько нужно железа, чтобы сделать все нежелезные вещи, которыми пользуются люди. И не только вещи. Сколько в куске хлеба, который ты съел за завтраком, железа? Скажешь, нисколько? А вот давай сообразим.

Идешь ты мимо большого высокого дома и можешь не догадаться, что он на железе держится. Железа не видно. Стены как стены - серые, если дом не оштукатурен и не покрашен.

Я хочу тебе рассказать, откуда взялись дома, которые держатся на железе.

Жил в Париже садовник - это было в прошлом веке. Как-то остался он без денег. А у него в оранжерее были пальмы. Можно бы их продать, получить деньги, да нужны кадки. У пальм очень крепкие корни; они, вырастая, непрочную кадку разламывают. Обычно делали кадки из крепких дубовых досок, а когда корни вырастали и разламывали кадку, пальму пересаживали в другую кадку - побольше.

Ты, конечно, видел медные вещи, может быть, кастрюли, хотя теперь их редко делают из меди. И уж наверное видел медный электрический провод.

Медь легко узнать по цвету - она рыжевато-красная.

Судьба у меди не простая.

Этот металл первобытные люди знали намного раньше, чем железо. Медь иногда попадалась им также, как и золото, самородками - это были куски металла, не скрытые в руде, а свободные от минералов, как бы сами родившиеся.

Этот металл ты, конечно, знаешь. Он удивителен тем, что при обычной температуре - жидкий. Твердеет ртуть при 39 градусах холода. У Южного полюса, где бывает самый сильный в мире мороз, больше 70 градусов холода, ртутью можно хоть гвозди заколачивать - такая она там твердая.

В старину ртуть называли жидким серебром и еще серебряной водой. Она, правда, по цвету очень похожа на серебро, а блестит даже ярче.

Для чего ртутью пользуются, ты тоже знаешь - для измерения температуры воды, воздуха, тела. Ты помнишь, что металлы, как и другие вещества, от тепла расширяются, а от холода сжимаются. Это обычно незаметно, потому что сжимаются и расширяются они немного. А вот когда ртуть в узкой стеклянной трубочке термометра, тогда видно, как она расширяется от тепла, ползет вверх по трубочке. Опустишь в холодную воду термометр - ртуть сжимается, ползет вниз.

Ты, вероятно, даже не слыхал о таких металлах. А они очень интересные и нужные нам. Эти металлы похожи друг на друга, как близнецы. Оба они рубидий и цезий - металлы буйные и капризные. Оба редкие, да к тому же попадаются в самых неожиданных местах. Их впервые открыли в воде лечебного источника.

Цезий такой мягкий, что его можно ножом резать. Возьмешь в руку - он расплавится. Это самый легкоплавкий металл: он становится жидким при температуре 28 градусов. Но в руку-то его взять непросто - сразу загорится и обожжет тебя. Вот в чем буйство цезия: он так жадно соединяется с кислородом воздуха, что сам себя губит. Вспыхивает на воздухе и сгорает. Железу, ты помнишь, тоже вреден кислород. Но оно заболевает ржавчиной и гибнет постепенно, годами может болеть. А цезий и рубидий в чистом виде гибнут на воздухе сразу.

Это металл темно-серый, даже синеватый. Он тяжелый, но мягкий. Его уже в глубокой древности добывали. Только многих свойств свинца тогда не знали и удивительно неудачно им пользовались. В древнем городе Риме устроили водопровод. Трубы римского водопровода были сделаны из свинца. И никто не догадывался, отчего римляне часто болели и даже умирали раньше, чем жители других городов. Только через несколько веков поняли, что как раз водопровод, которым римляне очень гордились, губил их. Небольшое количество свинца растворялось в воде, которая шла по трубам. А свинец - металл ядовитый. Он медленно отравлял жителей города.

Позже свинцу нашли другое дело, и опять неподходящее. В некоторых городах стали строить дома со свинцовыми крышами. Плохо было жить в таких домах. Свинец очень хорошо проводит тепло. А это значит, что он так же хорошо пропускает холод. Поэтому летом свинцовая крыша так нагревается, что хоть беги из дому, а зимой в доме холодно, как на улице.

Ты уже читал в этом разделе сайта "Тетрадкин-град", какие странные бывают металлы: и жидкие, и такие, что в воде и на воздухе загораются. У сурьмы тоже есть свойства, которые делают ее непохожей на другие металлы: хрупкость, непрочность. Можно кусочек сурьмы просто пальцами растереть в порошок. А у расплавленной сурьмы другое редкое качество - в ней почти все металлы растворяются, как сахар в стакане горячего чая.

Просты ли простые вещества?

Помнишь, я говорил в начале книжки, что вся природа, живая и неживая, состоит из девяноста двух простых веществ - элементов. Они называются простыми потому, что из них уже нельзя извлечь никаких других веществ. Из руды можно извлечь металл, а из металла уже ничего не извлечешь - это элемент.

Но не так уж просты эти простые вещества - элементы. Каждый состоит из бесчисленного множества частиц, которые так малы, что их ни в какой прибор не увидишь. Ты, наверное, знаешь, что эти частицы называются атомами.

Люди могли по своей воле распоряжаться элементами - делать из металлов нужные им вещи, научились даже делать вещи из газов, которые есть в воздухе. А из атомов ничего нельзя было сделать. Атомы были не подвластны человеку.

Что же такое радиоактивность?

Откуда берутся таинственные невидимые лучи урана и радия - это сначала было для ученых загадкой. А когда ее разгадали, то ученым пришлось убедиться, что неправильно прежде думали, будто атом самая простая частица всякого вещества.

На самом деле атом состоит из мельчайших частиц, их называют элементарными. Одни частицы образуют плотное ядро атома, другие постоянно движутся около ядра.

И оказалось, что атомы некоторых веществ нестойки: их ядра постепенно распадаются. А распадаясь, они выделяют тепло и те невидимые лучи, которые давали отпечаток на фотографической пластинке и обжигали кожу.

Top.Mail.Ru Яндекс.Метрика