Фокус Парацельса. - Блакитний фарфор. - Таємниці острова Мурано. - Дивні руди Саксонських гір. - Брандт захищає дисертацію. - Хобі ветеринарного лікаря. - Немає лиха без добра. - Подібні зіркам. - Японська сталь. - Підступні "іграшки". - Шкода англійської флоту. - Сюрприз старих відвалів. - В зоряні далі. - В союзі з платиною. - Як витягти цвях? - Міцніше і дешевше. - У боротьбі з недокрів'ям. - По старій пам'яті. - Відкриття великих подружжя. - Так само як казковий джин. - "Бідони" проходять випробування. - Є тріщини? - Маска Тутанхамона. - Блакитні алмази. - Як зловити блискавку? - Помічник лікарів.
Відомий лікар і природознавець епохи Відродження Парацельс любив показувати фокус, який незмінно користувався успіхом у аудиторії. Вчений демонстрував картину, де був зображений зимовий пейзаж - дерева і пагорби, вкриті снігом. Давши глядачам вдосталь намилуватися полотном, Парацельс на очах у публіки перетворював зиму в літо: дерева одягалися листям, а на пагорбах з'являлася ніжно-зелена трава.
Диво? Але ж чудес на світі не буває. Дійсно, в ролі чарівника в цьому досвіді виступала хімія. При звичайній температурі розчин хлориду кобальту, до якого домішано деяку кількість хлориду нікелю або заліза, безбарвний, але якщо їм що-небудь написати, дати просохнути, а потім хоча б слабо підігріти, то він набуває гарну зелену забарвлення. Такими розчинами і користувався Парацельс, створюючи свій диво-пейзаж. У потрібний момент вчений непомітно для присутніх запалював яка перебувала за картиною свічку і на полотні, точно в казці, відбувалася изумлявшая публіку зміна часів року.
Правда, сам Парацельс ще не міг тоді знати точний хімічний склад своїх фарб: адже тоді ні кобальт, ні нікель ще не були відомі науці. Але використання сполук кобальту в якості барвників налічувало до цього моменту вже не одне століття. Ще п'ять тисяч років тому синю кобальтовую фарбу застосовували в керамічному і скляному виробництві. У Китаї, наприклад, у ті далекі часи кобальт використовували у виробництві всесвітньо відомого блакитного фарфору. Стародавні єгиптяни синьою глазур'ю, що містить кобальт, покривали глиняні горщики. У гробниці фараона Тутанхамона археологи знайшли скла, пофарбовані в синій колір солями цього елемента. Такі ж скла вдалося виявити і при розкопках на місці стародавньої Ассирії та Вавилону.
Проте на початку нашої ери секрет кобальтових фарб, мабуть, був загублений, так як в синіх стеклах, виготовлених в цей період олександрійськими, візантійськими, римськими і іншими майстрами, кобальт вже не утримувався, а синє забарвлення, яка досягалася введенням міді, явно поступалася колишньою.
Розлука скла з кобальтом затягся: лише в середні століття венеціанські майстри скляних справ почали випускати чудові сині скла, які швидко завоювали популярність у багатьох країнах. Своїм успіхом скла були зобов'язані все того ж кобальту.
Рецепт виготовлення неповторною красою продукції венеціанці тримали в найсуворішому секреті. Щоб звести до мінімуму можливість витоку інформації, уряд Венеції перевело в XIII столітті всі скляні фабрики на невеликий острів Мурано, куди стороннім вхід був заборонений суворо. Та й покинути острів без дозволу влади не дозволялося ні одного з фахівців з варінні скла. І все ж підмайстер Джіорджіо Белерино зумів якимось шляхом втекти звідти. Він дістався до Німеччини і відкрив у одному з міст свою скляну майстерню. Але проіснувала вона недовго: одного разу в ній "виникла" пожежа і вона згоріла дотла, а втікача-власника знайшли заколотым кинджалом.
Збереглися документи XVII століття свідчать, що на Русі великим попитом користувалася дорога, але дуже стійка і соковита кобальтова фарба "голубець". Нею були розписані стіни Грановитой і Збройової палат. Архангельського і Успенського соборів та інших чудових споруд Московського Кремля.
Дорожнеча кобальтових фарб пояснювалася дуже малою здобиччю руд цього елемента. Точніше, кобальтових руд промисловість просто не знала, так як великих скупчень цього металу в природі не існує, а він лише супроводжує в порівняно невеликих концентраціях нікелю, миш " яку, міді, висмуту і деяких інших елементів. Саме тому гірники середньовічної Саксонії довго і не підозрювали про те, що надра гір їх містять нікому не відомий тоді ще метал.
Але час від часу їм траплялися досить дивна руда, яка за зовнішніми ознаками була срібною, однак всі спроби отримати з неї срібло виявилися невдалими. До того ж в процесі випалу з руди виділялися отруйні гази, доставляли гірникам чимало неприємностей. Зрештою саксонці навчилися відрізняти справжню срібну руду від її підступної копії, яку вирішено було назвати "кобольдом" по імені, який оселився в ній гірського духу.
Ближче познайомитися з цим підземним недругом металургів вирішив шведський хімік Георг Брандт. Кілька років він вивчав саксонські руди, в тому числі і сумно відомий "кобольд". Плодом його праць стала дисертація "Про напівметалах" (В нарисі "Вічний супутник заліза" читачі вже зустрічалися з терміном "напівметали", який згодом втратив сенс, а колишні полуметаллы здобули статус металів), опублікована в 1735 році. Брандт писав: "Я мав щастя бути першовідкривачем нового полуметалла,... який раніше плутали з вісмутом". Цим "полуметаллом" був метал, який отримав назву "кобальт". Якщо б настільки важливе відкриття відбулося в наші дні, телетайпи негайно ж рознесли звістку про нього по світлу, але XVIII століття не мав такими могутніми і оперативними засобами інформації. Тому довгі роки про дисертації шведського хіміка знали лише деякі. Мало хто визнавав за кобальтом права громадянства: вважалося, що він являє собою суміш різних елементів з якоїсь "особливої землею". Тільки в 1781 році французький вчений П'єр Жозеф Макеров остаточно переконав науковий світ у тому, що кобальт - це кобальт і нічого більше.
До цього часу вже був відкритий і найближчий хімічний родич кобальту - нікель. Ці метали в природі частенько опинялися поруч, і не випадково перед вченими постало питання: як розділяти їх, щоб отримувати і той, і інший в чистому вигляді?
Відповідь на це питання був знайдений досить несподівано. Складну хімічну задачу вдалося вирішити... ветеринарного лікаря Шарлю Аскину. Справа виглядала так. Весь вільний час ветеринар присвячував своєму хобі - металургії. У 1834 році він зацікавився нікелем і його сплавами. Аскин зробив спробу витягти нікель з руди. Але до нещастя (втім, справедливіше сказати, на щастя), ця руда містила до того ж і кобальт. Що ж робити? Аскин звернувся за допомогою до власника місцевого хімічного заводу Бенсону. Як з'ясувалося, той якраз потребував в кобальті, який він застосовував у виробництві кераміки. Однак і Бенсону не були відомі способи розділення цих металів. Після деяких роздумів вони вирішили скористатися для досягнення своєї мети хлорним вапном, точно розрахували, скільки . буде потрібно: для роботи, і кожен з них приступив до справи.
Бенсон, у якого було досить хлорного вапна, відміряв потрібну кількість і спробував обробити нею руду, але нічого не добився: з розчину в осад і випали оксиди та нікелю і кобальту.
Аскин ж, готуючись почати досліди, виявив, що володіє лише половиною розрахункового кількості хлорного вапна. "Ось вже не щастить, так не щастить", - повинно бути подумав він, проте все ж не став відкладати експеримент. Але недарма кажуть, що немає лиха без добра. До здивування і радості Аскина, досвід, не обіцяв йому, здавалося б, ніяких успіхів, дав бажаний результат: кобальт у вигляді оксиду випав в осад, а нікель, якому не вистачило хлорного вапна, майже весь залишився в розчині. Пізніше цей спосіб був дещо вдосконалений і до цього дня широко використовується в промисловості для розділення споріднених металів.
До початку XX століття сфера діяльності кобальту була дуже обмежена. Металурги, наприклад, які сьогодні з пошаною ставляться до кобальту, тоді мали туманне уявлення про його властивості. У книзі "Металургія кольорових металів", що вийшла в 1912 році, її автор стверджував: "...до цього часу металевий кобальт з точки зору споживання не представляє інтересу... Були спроби ввести кобальт в залізо і приготувати спеціальні сталі, але останні не знайшли ще ніякого застосування".
Однак ще за п'ять років до появи цієї книги американський металург Хейнс створив групу чудових сплавів кобальту (до 50%) з хромом і вольфрамом, що володіли колосальною твердістю, стійкістю проти корозії та стирання. За яскравий блиск полірованої поверхні сплави були названі стеллитами (від латинського слова "стелла" - зірка). Наплавлений на крайку різального інструменту або на робочу поверхню деталі шар стеллита в кілька разів збільшує термін їх служби.
Виробництво твердих сплавів надалі неухильно зростала, і кобальт грав у них далеко не останню роль. Так, ще більш ніж півстоліття тому радянські вчені й інженери розробили твердий сплав "переможе", до складу якого, поряд з карбідом вольфраму, входить кобальт.
В 1917 році японські вчені Хонда і Такагі отримали патент на створену ними сталь, містила від 20 до 60% кобальту і характеризовавшуюся високими магнітними властивостями. Потреба в такій стали, за якою закріпилася назва японської, була величезна: кінець XIX і початок XX сторіч ознаменувалися буквально вторгненням магнітів у промисловість, чим і був зумовлений голод на магнітні матеріали.
З трьох основних феромагнітних металів - заліза, нікелю і кобальту - останній володіє найбільш високою точкою Кюрі, тобто тією температурою, при якій метал втрачає властивість бути магнітом. Якщо для нікелю точка Кюрі становить всього 358°С, для заліза 769°С, то для кобальту вона досягає 1121°С. І так як магнітів доводиться працювати в найрізноманітніших умовах, у тому числі і при досить високих температурах, кобальту судилося стати найважливішим компонентом магнітних сталей.
Кобальтова сталь відразу ж привернула до себе увагу військових чинів і промисловців, зрозуміли, що її особливі властивості можна з успіхом використовувати в цілях, зовсім не невинних. Вже в роки громадянської війни нашим морякам і червоноармійцям, які билися на Півночі з інтервентами, довелося познайомитися з незвичайними мінами, на яких, навіть не доторкнувшись до них, підривали тральщики Северодвинскої флотилії. Коли водолази вивудили і знешкодили одну з таких підступних "іграшок", виявилося, що вона магнітна, а принцип її дії полягав в наступному: як тільки сталевий корпус приближавшегося до міні корабля опинявся в зоні силових ліній її магнітного поля, спрацьовував механізм детонатора і корабель йшов на дно.
Напередодні другої світової війни до фашистської Німеччини виробництво кобальтових сталей, які служили матеріалом для виготовлення магнітних мін, помітно зросла. Як стверджувала геббельсівська пропаганда, німецькі міни по точності, чутливості і швидкості реакції "перевершують нервову систему багатьох вищих істот, створених творцем". І дійсно, коли німцям вдалось замінувати з повітря узбережжя Англії, устя Темзи і інших найважливіших річок, магнітні міни завдали великої шкоди англійської флоту. Але на всякий отрута знаходиться протиотрута: вже приблизно через два тижні після віроломного нападу гітлерівської Німеччини на Радянський Союз наші військові фахівці розмінували в районі Очакова першу німецьку магнітну міну.
До періоду війни відноситься і випадок, який стався на одному з уральських рудників. У старих відвалах збагачувальної фабрики, переробної протягом багатьох років мідну руду, був виявлений кобальт, про що до цього ніхто і не підозрював. В короткий термін була розроблена технологія вилучення кобальту, і незабаром військова промисловість вже отримала цінний метал, видобутий з "порожньої" породи.
У роки війни кобальт почали застосовувати для створення жароміцних сталей і сплавів, які йдуть на виготовлення деталей авіаційних двигунів, ракет, парових котлів високого тиску, лопаток турбокомпресорів і газових турбін. До таких сплавів відноситься, наприклад, виталлиум, що містить до 65% кобальту. Звернули увагу на цей метал і фахівці з космічної техніки, які не без підстави вважають, що тут він доведеться до двору: адже кобальтові сплави впевненіше чинять опір ударним навантаженням, ніж широко використовуються в ракетобудуванні нікелеві сплави.
Хоч кобальт і доріг, але є такі сфери, де він з успіхом замінює ще більш дорогий метал - платину, річний видобуток якої легко поміститься в кузові вантажівки. У гальванотехніці поширені нерозчинні аноди, які не повинні реагувати з вмістом гальванічної ванни. Дуже підходить для цих цілей матеріал - платина, але платинові аноди обходяться в копієчку. Заміна платини більш дешевими металами давно хвилювала уми вчених. У результаті копітких пошуків вдалося розробити композицію сплаву, не тільки не поступається платині, але і перевершує її здатності протистояти міцним кислот. До складу такого сплаву входить до 75% кобальту.
У ряді випадків кобальт виступає в союзі з платиною. Так, одна з англійських фірм створила магнітний сплав цих металів платинакс, який до того ж володіє високими антикорозійними властивостями, легко піддається механічній обробці. З нього виготовляють мініатюрні магнітні деталі для електричних годинників, слухових апаратів, датчиків різного призначення.
Відомі й інші магнітні сплави кобальту - комол і викаллой, алнико і магнико, пермендюр і перминвар. Про магнітних здібностях сплаву алнико можна судити з такого факту, описаному в літературі: в 50-х роках за допомогою постійного магніту у вигляді прутка, матеріалом для якого послужив цей сплав, був витягнутий цвях з бронхів дитини і тим самим врятували його життя. Але, мабуть, найбільш сильні постійні магніти вдається виготовити з сполук кобальту з деякими рідкоземельними елементами, наприклад самарием. Розділити ці невеликі, розміром менше сірникової коробки, платівки з такого матеріалу, під силу хіба що добре тренованому штангисту.
Прекрасним матеріалом для каркасів зубних протезів виявився кобальтохромовый сплав, який набагато міцніше золота (звичайно використовуваного для цієї мети) і, як легко здогадатися, значно дешевше.
У медицині кобальт виступає і в іншому амплуа: він є важливим компонентом вітаміну В12, що сприяє утворенню в організмі людини червоних кров'яних кульок. За створення цього ефективного засобу в боротьбі з недокрів'ям англійський хімік і біохімік Дороті Кроуфут-Ходжкін в 1964 році удостоєна Нобелівської премії.
Ще в стародавності славилися на весь світ чудові порцелянові вироби різного забарвлення, що вироблялися в Китаї. Блакитний колір їм надавали сполуки кобальту. Цей елемент і в наші дні не розлучається з порцеляною - він входить до складу синіх барвників. А грузинські фахівці по кераміці зуміли отримати красивий чорний фарфор, який зобов'язаний своїм кольором вулканічного каменю андезиту, взаємодіючому в процесі випалу з оксидом кобальту.
Досі ми розповідали про звичайному кобальті, але з тих пір, як в 1934 році відомі французькі вчені Фредерік та Ірен Жоліо-Кюрі відкрили явище штучної радіоактивності, наука і техніка стали виявляти великий інтерес до радіоактивних ізотопів різних елементів, в тому числі і кобальту. З дванадцяти радіоактивних ізотопів цього металу найбільш широке застосування отримав кобальт-60.
Його промені мають високу проникаючу здатність. По потужності випромінювання 17 грамів радіоактивного кобальту еквівалентні 1 кілограму радію - самого потужного природного джерела радіації. Ось чому при отриманні, зберіганні і транспортуванні цього ізотопу, як, втім, і інших, ретельно дотримуються строгі правила техніки безпеки, приймають всі необхідні заходи, щоб надійно захистити людей від смертоносних променів.
Після того як в ядерному реакторі звичайний металевий кобальт перетворюється в радіоактивний, його, так само як казковий джин, заточают в спеціальні масивні контейнери, по вигляду нагадують молочні бідони. В цих контейнерах оточений шаром свинцю кобальт-60 переїжджає на спеціальних машинах до місця майбутньої роботи. Ну, а раптом автомобіль потрапить в аварію - контейнер-"бідон" може розбитися, і тоді схована в ньому ампула з кобальтом буде загрожувати життю людей? Ні, цього не станеться. Зрозуміло, від дорожньої аварії не застрахований жоден автомобіль, але навіть, якщо вона станеться, "бідон" залишиться цілим і неушкодженим. Адже перш, ніж стати сховищем для радіоактивного ізотопу, контейнери проходять серйозні випробування. Їх кидають з п'ятиметрової висоти на бетонні плити, поміщають в термокамери, піддають різним випробуванням, і лише після цього вони набувають право прийняти в своє черево маленьку ампулу з радіоактивною речовиною. Всі ці заходи обережності роблять роботу людей, пов'язаних з джерелами ядерного випромінювання, практично безпечною.
У радіоактивного кобальту багато професій. Все більш широке застосування в промисловості знаходить, наприклад, гамма-дефектоскопія, тобто контроль якості продукції шляхом просвічування її гамма-промені, джерелом яких служить ізотоп кобальт-60. Такий метод контролю дозволяє з допомогою порівняно недорогий і компактної апаратури легко виявляти тріщини, пори, свищі та інші внутрішні дефекти масивних виливків, зварних швів, вузлів і деталей, що знаходяться у важкодоступних місцях. У зв'язку з тим, що гамма-промені поширюються джерелом рівномірно в усі сторони, метод дає можливість контролювати одночасно велике число об'єктів, а циліндричні вироби перевіряти відразу по всьому периметру.
За допомогою гамма-променів вдалося вирішити давно цікавило вчених-єгиптологів питання про масці фараона Тутанхамона. Одні стверджували, що вона зроблена з цілого шматка золота, інші вважали, що її зібрали з окремих частин. Вирішено було вдатися до допомоги кобальтової гармати - спеціального пристрою, "зарядженого" ізотопом кобальту. Виявилося, маска дійсно складається з декількох деталей, але настільки ретельно підігнаних одна до іншої, що помітити лінії стику було абсолютно неможливо.
Радіоактивний кобальт використовують для контролю і регулювання рівня розплавленого металу в плавильних печах, рівня шихтових матеріалів в домнах і бункерах, для підтримки рівня рідкої сталі в кристаллизаторе установок безперервного розливання.
Прилад, званий гамма-товщиноміром, швидко і з великою точністю визначає товщину обшивки, суднових корпусів, стінок труб, парових котлів та інших виробів, коли до їх внутрішньої поверхні неможливо підібратися і тому звичайні прилади виявляються безсилі.
Для вивчення технологічних процесів та дослідження умов служби різного обладнання широке застосування знаходять так звані "мічені атоми", тобто радіоактивні ізотопи ряду елементів, в тому числі і кобальту.
У Радянському Союзі вперше у світовій практиці створено промисловий радіаційно-хімічний реактор, в якому джерелом гамма-променів служить все той же ізотоп кобальту.
Поряд з іншими сучасними методами впливу на різні речовини - такими, як надвисокі тиску та ультразвук, лазерне випромінювання та плазмова обробка, - радіаційне опромінення широко впроваджується в промисловість, дозволяючи значно поліпшити властивості багатьох матеріалів. Так, автомобільні покришки, піддані радіаційної вулканізації, служать на 10-15% довше звичайних, а тканина для шкільних костюмів, до ниток якої з допомогою радіації "прищепили" молекули полістиролу, виявляється вдвічі міцніше. Навіть дорогоцінні камені після радіаційних "процедур" стають ще красивішими: алмаз, наприклад, під дією швидких нейтронів знаходить блакитне забарвлення, повільні нейтрони роблять його зеленим, а промені кобальту-60 надають йому ніжний блакитно-зелений колір.
Радіоактивний кобальт трудиться і на сільськогосподарській ниві, де його застосовують для вивчення вологості ґрунтів, визначення запасів води в сніговому покриві, передпосівного опромінення насіння і інших цілей.
Цікаве відкриття зробили французькі вчені. Вони встановили, що радіоактивний кобальт може з успіхом служити... приманкою для блискавок. При невеликій добавці ізотопу в стрижень громовідводу повітря навколо нього в результаті гамма-випромінювання іонізується в значних обсягах. Грозові розряди, що виникають в атмосфері, притягуються, немов магнітом, до радіоактивного громовідводу. Ця новинка допомагає "збирати" блискавки в радіусі кількох сотень метрів.
На закінчення скажемо ще про одну, мабуть, найважливішою професії радіоактивного кобальту. Він виявився надійним союзником лікарів в їх боротьбі за життя людей. Крупиці ізотопу кобальт-60, поміщені в медичні гармати, не завдаючи шкоди організму людини, бомбардують гамма-променями внутрішні злоякісні пухлини, згубно впливаючи на швидко розмножуються хворі клітини, призупиняючи їх діяльність і тим самим ліквідуючи вогнища страшної хвороби.
У підземних сховищах Всесоюзного об'єднання "Ізотоп" знаходяться десятки контейнерів - великих і маленьких. У них - радіоактивний кобальт, стронцій, цезій та інші джерела ядерних випромінювань. Приходить час, і вони відправляються в лікарні і клініки, на підприємства і науково-дослідні інститути - гуда, де потрібен сьогодні мирний атом.
