Научные сказки периодической таблицы. Занимательная история химических элементов от мышьяка до цинка - Хью Олдерси-Уильямс

И только когда берешь образцы в руки, начинаешь по-настоящему их различать. Вы примерно представляете, сколько должен весить кусок металла такого размера – информация, которую вы собирали на протяжении всей своей жизни на опыте обращения с различными металлическими предметами. Но эти непривычные вам образцы сразу же опровергают устоявшиеся представления. Одни, как, например, вольфрам, необычайно тяжелые, другие, наоборот, невероятно легкие, так что сразу внушают подозрение, что перед вами не металл, а хитро замаскированный пластик. Поднимая их каждый по очереди, вы начинаете терять доверие к своему прошлому опыту относительно того, сколько должен весить металл, и поражаетесь тому, каким тяжелым или, напротив, легким кажется каждый новый образец по сравнению с предыдущим. На ощупь они тоже очень разные. Одни теплые, а другие, наоборот, как будто забирают тепло у вас. И пахнут они по-разному, на одних остается осадок от предыдущих прикосновений, другие же сохраняют цитрусовую чистоту. Я беру образец за образцом и испытываю искреннее разочарование от того, как много из них мне не удалось правильно идентифицировать. Остается искать утешения в том факте, что планка установлена слишком высоко. Один из образцов – блок гафния, химический элемент, используемый прежде всего для изготовления стержней в ядерных реакторах. Что они, черт возьми, с ним делают?

– Созерцаем его, – говорит Макс.

– Но почему элементы? – спрашиваю я.

– Мне нравится то, как таблица Менделеева объясняет наш мир. Каждая ячейка – маленькая частичка нашей цивилизации, – отвечает Макс.

Для Фионы главное – коллекционирование: «Птицы, бабочки и химические элементы».

Суть состоит в том, чтобы покупать химические элементы партиями, как они обычно продаются для промышленности, после чего расплавлять их и переделывать в более привлекательную форму. Большинство коллекционеров предпочитают приобретать металлы в виде сверкающих шариков с красивым блеском. Другие, немецкие коллекционеры, по какой-то причине хотят получить более естественно выглядящие образцы, и их создание может включать нагревание и охлаждение кусков элемента таким образом, что они образуют крупные кристаллы.

Примерно 30 химических элементов можно купить в магазине, если, конечно, знать нужный магазин. Магний, к примеру, продается для использования в качестве «протекторного анода» на судах; тот помещают ниже ватерлинии, где он корродирует, тем самым предохраняя другие, более ценные металлические части корабля. Магний Макса – именно такой протекторный анод с нефтяного танкера, громадный кусок величиной с ванну для ног. Более редкие металлы, используемые в качестве катализаторов, продаются в виде порошка. Макс и Фиона обрабатывают и формуют приобретенное сырье, чтобы придать ему более привлекательный для покупателей облик, который те в свою очередь воспринимают как «химические элементы в их первозданном виде». Так ли это на самом деле, вопрос, конечно, спорный. Однако аккуратно нарезанные, разложенные и поданные таким образом химические элементы приобретают по-настоящему привлекательный облик. Инертные газы продаются в разрядных трубках, скрученных в форме букв, представляющих их обозначение в таблице Менделеева. Наиболее химически активные и ядовитые элементы – в запечатанных ампулах с указанием ограничений на транспортировку. Продаются даже такие радиоактивные раритеты, как радий и прометий, в виде светящихся стрелок от старых наручных часов в безопасной упаковке из смолы.

Среди клиентов – школы и химические компании. Для них Макс и Фиона делают великолепные выставочные экземпляры элементов и их соединений в специальных подсвеченных коробочках. Еще одну довольно значительную группу покупателей составляют люди, одержимые некой навязчивой идеей. Среди клиентов довольно много радиологов. Возможно, связь их профессии со способностью отдельных химических элементов распадаться на другие элементы формирует особое отношение к периодической таблице. Других привлекает ее целостность. Идеалом подобной коллекции был бы полный набор элементов. Из нее вы, в принципе, могли бы создать коллекцию чего угодно.

Макс и Фиона демонстрируют мне бусинки редких металлов: родия, рутения, палладия и осмия. Все перечисленные элементы близки платине. Они очень похожи друг на друга, хотя при более пристальном разглядывании замечаешь небольшие отличия. Вот, к примеру, осмий отчетливо отливает голубым, чего нет у его драгоценных соседей. Я беру их в руки и прикидываю вес – самые плотные из всех химических элементов и, следовательно, вообще самые плотные из всех известных нам веществ. Я осторожно нюхаю их. Хотя металлический осмий безвреден, его летучий оксид – одно из самых резко пахнущих и самых ядовитых веществ. С облегчением отмечаю, что от металла не исходит никакого запаха. В 2004 г. тетроксид осмия оказался в центре террористической акции, планировавшейся в Лондоне. Я спрашиваю, не возникают ли трудности в невинной торговле химическими элементами из-за подобных ситуаций. Макс признается, что пару раз его посещали представители «атомной полиции»: «Они были очень вежливы. Дали нам несколько советов по поводу увеличения нашего ассортимента».

Сегодня Макс и Фиона планируют придать товарный вид промышленному молибдену. Молибден – прекрасный пример множества химических элементов, о которых мы редко слышим, несмотря на то что они довольно распространены и часто очень полезны. Молибден применяется при изготовлении специальных стальных сплавов. Вместо того чтобы сразу отливать слитки или делать бруски, Макс и Фиона начинают с того, что тусклый серый металл в порошкообразной форме прессуют в брикет. У молибдена одна из самых высоких температур плавления среди всех химических элементов, поэтому следующий этап работы – настоящая морока. Здесь требуется очень мощная электрическая печь. Дно печи – медная пластина, которую предохраняет от плавления при столь высокой температуре холодная вода, бегущая под ней. По бокам – то, что, на первый взгляд кажется стеклянным колпаком, а на самом деле является защитным экраном из кварца, из которого сделаны прозрачные круглые стенки печи. Все описываемое устройство не больше обычной скороварки, но она способна, подобно елизаветинскому театру, «вмещать в себя миры».

Неожиданно на медной сцене встречаются три химических актера: небольшие кусочки вольфрама и титана, а также молибден. Фиона открывает клапан в стоящем рядом газовом баллоне, нагнетающем инертный газ аргон в камеру. Макс включает ток – 453 ампера, – идущий от жужжащего электрического сварочного агрегата; такие сварочные агрегаты используют при строительстве стальных мостов. Вольфрам – единственный проводник, который в подобных условиях не расплавится, – выступает в качестве «бойка»; он замкнет цепь и даст вспышку. После чего в жертву будет принесен небольшой кусочек титана в некоем подобии ритуала, который на самом деле есть просто способ убрать остатки кислорода в камере. Если этого не сделать, молибден может быть испорчен. Затем Макс подносит пламя к каждому куску серого молибдена по очереди. Я слежу за процедурой сквозь толстую пластину из темного стекла и вижу, как металл начинает светиться оранжевым светом и собирается в шарик. Оранжевый цвет исчезает по мере того, как каждый шарик остывает. Три элемента по-разному отреагировали на сильное нагревание: один преобразился, другой разрушился, третий остался без изменений. Спектакль окончен. После остывания бусинок молибдена Макс высыпает их мне в руку, на них маленькие ямочки, как у переваренных горошин. Они ярче железа, но более насыщенного серого цвета, чем у хрома. Я складываю их с намерением добавить к своей периодической таблице.