Оповідання з хімії - Юрій Якович Фіалков

Велике майбутнє титану пророкується не тільки через його виключну міцність або високу тугоплавкість, а ще й через те, що цей метал один з найінертніших у відношенні до різноманітних хімічних впливів. Більшість металів добре розчиняється в соляній або сірчаній кислотах. Майже всі метали розчиняються в азотній кислоті. Для стійких металів до цих кислот існує спеціальний розчин — «царська водка» — суміш соляної та азотної кислот. «Царською» ця суміш називається через те, що вона розчиняє «царя» всіх металів — золото. Титан же стійкий навіть до цієї агресивної суміші. Відполірована пластинка титану в розчині кислоти майже не тьмяніє.

Титан не піддається корозії. Вироби з титану зовсім не змінюються, навіть коли перебувають в умовах, в яких залізні вироби через кілька місяців перетворюються в бурий порошок. Підводні частини кораблів, зроблені з титану, не бояться морської води, яка є активним руйнівником інших металів.

Не менш чудові властивості мають сполуки і сплави, до яких входить титан. Досить домішати до сталі лише 0,1 % титану, щоб вона стала твердою і еластичною. Кербід титану — сполука титану з вуглецем — надтверда речовина, яка входить до складу багатьох сплавів. Вони використовуються для виготовлення різців. Такі ж властивості має нітрид титану — сполука його з азотом.

Дуже чистий титан добре кується, легко витягається в дріт і може розкачуватись в фольгу завтовшки в тисячні частки міліметра.

Чудові властивості титану, здається, розкриті повністю. Залишилось тепер тільки одне — дати цьому елементу широку дорогу у промисловість. Та це не легко, бо виробництво титану у всьому світі нараховується десятками тисяч тонн, а для того, щоб повністю задовольнити промисловість, його необхідно добувати в сотні разів більше.

Поклади титану тепер розвідані в достатній мірі, але все ще лишається проблемою виділення металів з його руд. Наскільки метал титан інертний до впливу різних хімічних агентів, настільки він, будучи сполучений з різними хімічними елементами — киснем, хлором та ін., не хоче з ними розлучатися. Вилучення титану з руд — дуже важка справа. Титан інертний при низьких температурах, а при високих стає дуже хімічно активним. Ця активність така велика, що він сполучається навіть з матеріалом посудини, де відбувається плавка. Ось чому добувати металічний титан важко і чому вартість його, хоч і зменшується з кожним днем, все ще порівняно висока.

Розв’язання проблеми дешевого й ефективного методу добування титану — програма найближчого часу. Майбутньому дослідникові є над чим попрацювати!

Ми заглянули ще в одну область «хімічної карти». Тільки одна клітина періодичної системи, тільки один елемент, про який ще зовсім недавно знали дуже мало і в майбутнє якого ніхто не вірив, стає однією з основ техніки нашого комуністичного завтра.

Перші два елементи періодичної системи Д. І. Менделєєва — водень і гелій — гази. Третій елемент — літій — наймолодший серед великої сім’ї відомих нам металів. Якби комусь заманулося серед металів виявити рекордсменів, то літій зайняв би одно з перших місць.

По-перше, він серед усіх відомих нам металів має найменшу атомну вагу. Через це він стоїть на початку періодичної системи.

По-друге, він легший від будь-якого іншого металу: в 15 раз легший від заліза і має вдвоє меншу густину, ніж дерево. Літій добре плавав би на воді, якби він тільки не взаємодіяв з нею. Зроблений з літію автомобіль легко міг би штовхати навіть підліток, якби тільки… літій енергійно не сполучався з киснем і навіть з азотом повітря.

По-третє, у літію величезна різниця між температурою плавлення і температурою кипіння — майже 1200°. Порівняйте цю цифру з аналогічною величиною для води, тобто 100°.

По-четверте, літій має феноменальну здатність сполучатися з багатьма газами, в тому числі й азотом, який взагалі неохоче реагує з іншими речовинами.

По-п’яте, а втім, досить і переліченого, щоб стало ясно — літій в усіх відношеннях посідає видатне місце серед інших елементів періодичної системи.

А тим часом у земній корі літію більше, ніж олова чи ртуті. І мінерали, які містять в собі літій, зустрічаються не дуже рідко. Причиною недостатнього застосування цього металу є те, що властивості його недостатньо вивчені.

Давно відомо, що літій може сполучатися з воднем, утворюючи гідрид літію. Ця сполука цікава тим, що 1 кг її містить 1500 л водню, який легко виділяється, коли гідрид літію облити водою. Хто міг знати, що ця сполука, яку хіміки нічим не виділяли серед інших десятків тисяч неорганічних сполук, стане в наш час такою популярною?

Власне кажучи, мова йде не про гідрид, а про дейтерид літію — сполуку цього металу з ізотопом водню дейтерієм. З хімічної точки зору різниці між ними нема ніякої. Ця речовина є основним зарядом так званих водневих бомб. Під впливом нейтронного випромінювання «запалу» цих бомб частина дейтерію перетворюється в тритій, а потім уже при температурі вибуху уранового або плутонійового заряду (300 000°) атоми тритію і дейтерію сполучаються один з одним, утворюючи елемент гелій. Ця реакція має такий вигляд:

При цьому виділяється колосальна кількість енергії. Енергія ця звільняється в результаті явища, яке дістало назву «дефект маси». Якщо зважити гази, які, вступили в цю ядерну реакцію, і продукти реакції, то виявиться, що вага останніх на 0,7 % менша. За відомим співвідношенням Ейнштейна, цей дефект маси відповідає величезній енергії. Неважко підрахувати, що дефект маси в 1 г — лише в 1 г! — дасть 25 млн. кіловат-годин енергії. Підрахуйте, скільком Дніпрогесам відповідає ця кількість енергії! Між іншим, дефект маси під час вибуху атомної бомби над Хіросімою був саме такої величини.

Тепер можна собі уявити, скільки енергії виділиться при вибусі термоядерної бомби, якщо взяти 20–30 кг дейтериду літію. Найцікавіше те, що така реакція перетворення водню в гелій є джерелом енергії