От водорода до …?
Шрифт:
В годы двух последних мировых войн, во время некоторых сражений железо расходовалось в огромных количествах. Во время первой мировой войны одна только Германия выбрасывала в снарядах, торпедах, бомбах, минах, гранатах до 10 млн. т металла в год. Это в два с половиной раза превосходило годовую выплавку чугуна царской России. Сотни тысяч тонн железа, добытых из недр земли и превращенных в артиллерийские снаряды, были рассеяны смертоносными осколками на полях войны. О величине этого «посева» могут дать представление следующие количества снарядов, выброшенных в течение войны основными воюющими государствами: Россия — 50 млн., Англия — 170 млн., Германия — 272 млн., Франция — 200 млн. (по двум калибрам — 75 и 150 мм).
В
Не менее расточительна была трата железа и во время Великой Отечественной войны 1941–1945 гг. Чтобы судить о масштабах расхода железа в сражениях минувшей войны, достаточно указать одну цифру — миллион бомб, сброшенных фашистской авиацией во время битвы на Волге.
Но железо — не только борьба, война, разрушения; железо — металл созидания. Железо — основа всей металлургии, машиностроения, железнодорожного транспорта, судостроения, грандиозных инженерных сооружений — от башни Эйфеля до ажура железнодорожных мостов.
Все, все — начиная от швейной иглы, гвоздя, топора и кончая паутиной железных дорог, плавающими крепостями — авианосцами и линкорами — и огнедышащими домнами, где рождается само железо, — состоит из железа.
О величине потребности в железе можно судить по объему производства важнейших видов промышленной продукции, определяемого контрольными цифрами развития народного хозяйства СССР на 1959–1965 гг., в соответствии с которыми «производство чугуна намечается довести в 1965 г. до 65–70 миллионов тонн, стали — до 86–91 миллиона тонн, проката — до 65–70 миллионов тонн» [18] . А через 20 лет — 250 млн. т.
18
Н. С. Хрущев. О контрольных цифрах развития народного хозяйства СССР на 1959–1965 гг. Госполитиздат, 1959, стр. 22.
Химически чистое железо — серебристо-серый, блестящий, пластичный, по внешнему виду очень похожий на платину металл. Оно устойчиво против коррозии и хорошо сопротивляется действию кислот. Однако ничтожные примеси лишают железо этих драгоценных свойств, и на земном шаре ежегодно теряется такое количество железа, которое равняется почти четверти его годовой добычи. Плотность железа 7,87. При температуре 1539 °C железо плавится, а при 2740 °C — кипит. Чистое железо легко намагничивается и размагничивается.
Название железа происходит от санскритского слова «жалжа», что означало «металл, руда». Научное название элемента произошло от латинского слова «феррум» — железо.
Металл чудесных сплавов
Старейший свердловский врач-отоларинголог В. Б. Бродовский приехал в Институт физики металлов Уральского филиала Академии наук с необычной просьбой. Он просил срочно изготовить несколько мощных постоянных магнитов в виде длинной и прочной проволоки. Такой магнит потребовался врачу, чтобы спасти жизнь маленькому пациенту, у которого глубоко в бронхе находился гвоздь. Попытка удаления гвоздя через бронхоскопическую трубку не удалась. Гвоздь глубоко вошел в стенку бронха, и захватить гвоздь за шляпку с помощью специальных щипцов оказалось невозможным. Через несколько часов в лаборатории магнитных сплавов были изготовлены мощные магниты из специального материала, с помощью которых гвоздь был извлечен, и жизнь ребенка спасена. Приведенный случай описан на страницах «Огонька» (1957, № 7).
Специальный сплав, из которого был изготовлен магнит, содержал
Помимо сплавов для выработки магнитопроводов, сердечников, постоянных магнитов, применяющихся в медицине, с помощью добавок кобальта получают жароупорные, кислотоустойчивые, химически инертные, сверхпрочные и другие замечательные сплавы. Так, например, сплав «стеллит», содержащий 35 % кобальта, столько же хрома, 15 % вольфрама, 13 % железа и 2 % углерода, имеющий большую твердость, применяется для изготовления наконечников резцов, сверл, долот и т. п. Сверхтвердые сплавы («победит» и др.), содержащие от 78 до 88 % вольфрама, 5–6 % углерода и от 6 до 15 % кобальта, представляют собой сцементированные кобальтом карбиды вольфрама, которые сохраняют свою твердость даже при температурах в 1000 °C.
При высоких температурах не только инструментальная быстрорежущая сталь, но даже и «стеллит» заметно уменьшают свою твердость. Сверхтвердые сплавы допускают огромные скорости обработки металла, невозможные для сплавов, не содержащих кобальта. Так называемый ковар, имея одинаковый со стеклом коэффициент расширения, обладает высокой устойчивостью к ртутным парам. Эти свойства дают возможность впаивать «ковар» в стекло, что весьма важно для изготовления электрорадиоаппаратуры и новых источников света.
В природе кобальт встречается, главным образом, в виде соединений в целом ряде минералов. Из них наиболее распространенными являются смальтит (соединение кобальта с мышьяком) и кобальтовый блеск (соединение кобальта с мышьяком и серой). На долю кобальта приходится 0,001 % от общего числа атомов земной коры.
В чистом виде кобальт представляет тягучий, ковкий, внешне похожий на железо металл, более устойчивый к действию воды, воздуха и кислот, чем железо.
Кобальт играет важную роль в биологических процессах. Отсутствие кобальта в пище некоторых животных ведет к серьезным расстройствам их жизнедеятельности.
Кобальт входит в состав витамина В12, в котором содержится 4,5 % кобальта. Это единственный витамин, в состав которого входит металл. Биологическая роль этого витамина очень велика. При отсутствии в организме витамина В12 развивается злокачественное малокровие. Витамин В12 потребляется и микробами, в том числе теми, которые живут в кишечнике человека. Однако у здоровых людей желудочный сок содержит особое вещество (белок апоэритеин), которое, соединяясь с витамином В12, образует новое вещество (эритеин), не воспринимаемое микробами. В некоторых случаях нарушения работы желудка апоэритеин исчезает из желудочного сока, и поступающий с пищей витамин В12, поглощаясь микробами кишечника, в организм человека не поступает, что и ведет к заболеванию злокачественным малокровием.
В настоящее время витамин В12 применяют не только для лечения злокачественного малокровия, а также ряда других заболеваний (астмы, невралгии, сухотки спинного мозга и др.).
В последнее время изотоп кобальта (кобальт с атомным весом 60) используется в медицине как заменитель радия. Облучая в ядерном реакторе металлический кобальт нейтронами, получают радиоактивный кобальт с активностью, соответствующей активности сотен и тысяч граммов радия (на всей Земле добыто не более 1000 г радия). Опыт применения радиоактивного кобальта показал, что его свойства более подходящи для лечебных целей, чем свойства радия. Он дает более однородное по своей энергии гамма-излучение, а бета-лучи кобальта легче поглощаются, чем у радия. Поэтому при лечении кобальтом достигаются лучшие результаты, чем при лечении радием. Распадается радиоактивный кобальт сравнительно медленно: только через 5 лет и 109 с половиной суток его активность снижается наполовину.