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

Ниобий и тантал часто встречаются вместе в минералах, и их открытие было связано с некоторой путаницей и чередой разочарований – одна из причин, по которой второй из них со временем был назван «танталом» в честь мифологического героя, осужденного Зевсом стоять под деревом, чьи плоды оставались для него недостижимы, первый же – в честь его дочери Ниобеи, богини слез. «Плотность ниобия вдвое выше плотности титана и вдвое меньше плотности тантала. В этом отношении он близок серебру и воспринимается как более ценный, чем титан», – поясняет Энн Мэри. Когда из-за массового производства титановой бижутерии ей стало сложно продавать свои более дорогие, более сложной работы произведения, она полностью переключилась на ниобий, за который клиенты готовы были заплатить более высокую цену, так как воспринимали его как более ценный металл. Но новый материал требовал и новых способов обработки. С ниобием проще работать, чем с титаном, в изготовлении, например, лент и пластин. Формы, которые Шиллито получает в случае с ниобием, кажутся более спонтанными и свободными, нежели в случае с титаном. Кроме того, более тяжелые металлы ведут себя и более «послушно» в ходе анодирования. В ситуации с титаном мастер никогда не может знать заранее, какие цвета получатся в результате. Однако, по словам Энн Мэри, ей нравится этот элемент случайности после той точности, которой требовал от нее материал в процессе формовки. С ниобием же и танталом напряжение при анодировании можно настроить так, чтобы получить в точности желаемый цвет украшения, который идеально подойдет к гардеробу клиента.

Энн Мэри демонстрирует мне несколько титановых образцов с отделкой из ниобия и тантала. Подобно другим драгоценным металлам, более тяжелые материалы отличаются относительной мягкостью, и ими можно с помощью лазера манипулировать так же, как пластилином, с целью создания декоративных поверхностей даже уже тогда, когда они наплавлены на жесткое титановое основание. Анодирующее напряжение способствует окрашиванию всех трех металлов в разные цвета. В брошь, изготовленную из листа титана – матово-серого со слабым зеленоватым оттенком – она ввела небольшие ромбики ниобия, анодированные в ярких тонах. Многие полагают, что цвета добавляются примерно таким же способом, как наносится эмаль, говорит Энн Мэри. Они не понимают, что цвета неотъемлемы от металла и тонкой пленки его окисла. Так же как в случае с крыльями бабочки, причиной их окраски служит не столько какой-то пигмент, сколько интерферирующий эффект света, отраженного от их поверхности. Со временем, возможно, это радужное сияние будет рассматриваться как одна из основных характеристик названных элементов, какой для меди является ярь-медянка, а для серебра – тусклая патина.

* * *

Так маршируют элементы, входя в нашу жизнь. Для финикийцев и римлян олово и свинец представляли собой новые материалы, доставляемые с огромным трудом и многочисленными опасностями из самых отдаленных мест. Поначалу с ними не была связана никакая мифология и мистика, их просто окутывала таинственная аура новизны. И вот теперь титан проторил себе дорогу из шахт в лабораторию и из лаборатории в мастерские и на заводы и, наверное, очень скоро точно так же проникнет и в нашу культуру. Ниобий и тантал находятся пока лишь в самом начале этого пути.

Опорожняя старые ящики, я нашел краски моего отца компании «Виндзор & Ньютон», которыми он рисовал еще в пору своего детства и юности в 1940-е гг. Открываешь черную металлическую коробочку – и видишь чуть ли не сцену настоящей кровавой резни. Маленькие жестяные тюбики лежат перекрученные, словно изуродованные трупы, в своих узеньких ячейках, часто склеившиеся из-за льняного масла, выделившегося из пигмента, и с пятнами засохшей краски, вытекшей из разорванных тюбиков. Я переворачиваю их и читаю этикетки: «хром желтый», «хром зеленый», «цинк белый»; «terre vert»[49], изготовленная из силиката железа; «виридиан», еще один хромовый краситель; и многие другие, полностью покрытые коркой засохшей краски или со стершимся этикетками. Некоторые из красителей в наши дни запрещены, заменены безобидными синтетическими пигментами, которые, конечно, во многом уступают своим предшественникам. В этом наборе я обнаружил еще более поразительные пигменты, как, например, киноварь – ярко-красного цвета, основанную на чистом порошке ядовитого сульфида ртути, и зеленые красители с большим содержанием мышьяка.

Есть, однако, еще один элемент, благодаря которому художники получили самое большое количество красок. Открытие Фридрихом Штромейером кадмия положило начало самому яркому пиршеству красок в истории искусства, и Штромейер прекрасно понимал, чему может способствовать его открытие.

В 1817 г. Штромейер был профессором химии и фармации в Гёттингенском университете, а также занимал официальный пост инспектора аптек в Ганноверском королевстве. Во время одной из инспекторских проверок он обнаружил, что медицинский препарат оксида цинка был явно не тем, чем должен был быть. Нагрев вещество, Штромейер увидел, что оно вначале пожелтело, а затем стало оранжевым. Подобное изменение окраски, как правило, указывало на присутствие свинца, и теперь требовались специальные изыскания с целью установления, кто же изготавливает поддельные лекарства. Однако дальнейшая проверка не выявила наличия свинца. Штромейер продолжил свои расследования и посетил химическую фабрику, поставлявшую медикаменты. Там он взял образец подозрительного материала для изучения в собственной лаборатории, где он очень быстро определил источник аномалии, воспользовавшись серией химических процедур с целью удаления цинка.

Когда они были завершены, у него остался кусочек голубовато-серого металла величиной с горошину, внешне очень похожий на цинк, но ярче. Так мир впервые познакомился с новым металлом, который назвали кадмием от греческого слова, обозначавшего цинковую руду каламин, где он, как очень скоро выяснилось, часто встречается.

Штромейер получил сульфид кадмия и сообщил, что он дает очень красивый желтый цвет, насыщенный, матовый и устойчивый. Он настоятельно рекомендовал сульфид кадмия художникам, особенно из-за его способности хорошо смешиваться с различными оттенками синего цвета. Кадмий нигде не встречался в больших количествах, но немного кадмия постоянно находили на многих цинковых разработках, которые в те времена быстро росли количественно, чтобы удовлетворить потребность в латунной посуде. Сульфид вскоре стал коммерческим пигментом. Его привлекательность заключалась не только в удобствах поставки, но и в разнообразии производимых им цветов – больше, чем у какого-либо другого отдельно взятого элемента. В зависимости от количества различных примесей пигменты сульфида кадмия варьируются от слегка грязноватого весенне-зеленого и далее через желтый и оранжевый до абсурдно яркого красного цвета, его различных предельно насыщенных оттенков до темно-малинового – то есть дают практически всю гамму, за исключением голубого цвета.