Виняток з правил. - Далекі родичі. - Молоток з ртуті. - На диво штангистам. - Чому Іван Грозний був грізним? - В ролі свідка. - Хобі англійського короля. - Трагедія на "Тріумф". - Законом заборонені. - Реноме відновлено. - Рим купує ртуть. - "Витівки" Чингісхана. - Напис у палаці Ахеменідів. - Модне захоплення. - Монархи будують лабораторії. - Фокуси середньовічних шарлатанів. - Можливі варіанти. - Підпільні експерименти. - Під гарячу руку. - Виверткий Меркурій. - Творіння Монферрана. - Радість передчасна. - Зелена губна помада. - Що діється поблизу нуля? - Фердинанд II рекомендує спирт. - Важкі випробування. - Путівка в життя.
Більше двохсот років тому М.В. Ломоносов дав просте і ясне визначення поняття "метал". Він писав: "Метали - тверді тіла, ковкие, блискучі". І дійсно, залізо, алюміній, мідь, золото, срібло, свинець, олово та інші метали, з якими нам доводиться стикатися, повністю відповідають такому формулюванні. Але ж недарма кажуть, що немає правил без винятків. У природі є приблизно вісімдесят металів, і тільки один з них при звичайних умовах знаходиться в рідкому стані. Ви, звичайно, здогадалися, що мова йде про ртуті.
На прикладі ртуті та її антипода вольфраму можна переконатися в тому, як широкий діапазон властивостей металів. Якщо вольфрам плавиться при 3410°С (для порівняння зазначимо, що температура полум'я в робочому просторі мартенівської печі навіть у фокусі горіння не перевищує 2000°С), то ртуть при лютому морозі продовжує залишатися рідкою, тверднучи лише при -38,9°С. Як бачите, хоча ртуть і вольфрам належать до однієї великої сім'ї металів, інакше як далекими родичами їх не назвеш.
Вперше ртуть була заморожена в 1759 році. У твердому стані вона являє собою сріблясто-блакитний метал, що нагадує за зовнішнім виглядом свинець. Якщо ртуть налити в форму, що має обриси молотка, а потім швидко охолодити до затвердіння, наприклад, рідким повітрям, то ртутним молотком можна з успіхом забити цвях у дошку, але при цьому потрібно поспішати, оскільки такий інструмент дуже недовговічний і може розтанути на очах.
Ртуть - найтяжча з усіх відомих рідин: її щільність 13,6 грама на кубічний сантиметр. Це означає, що літрова пляшка ртуті важить більше, ніж відро з водою. Якщо б якому-небудь штангисту довелося опустити свою сталеву штангу не на поміст, а в резервуар з ртуттю, то цей важкий снаряд не потонув би в ній, а залишився б погойдуватися на поверхні рідкого металу, як корок у воді: адже залізо значно легше ртуті.
Людина знайомий з ртуттю з доісторичних часів. Вона згадується в працях Аристотеля, Теофраста, Плінія Старшого, Вітрувія та інших стародавніх вчених. Латинська назва цього металу "гидраргирум", що означає в перекладі "срібна вода". У тому, що саме лікар мав в ті часи справу з ртуттю, немає нічого дивного: ще в давнину були добре відомі її лікарські властивості. Правда, деколи застосування ртуті в лікувальних цілях носило досить оригінальний характер. В літературі описані, наприклад, випадки, коли при завороті кишок хворому вливали в шлунок деяку кількість ртуті (200 - 250 грамів). На думку древніх ескулапів, пропонували такий спосіб лікування, ртуть завдяки своїй тяжкості і рухливості повинна була пропутешествовать за хитросплетень кишок і розправити своєю вагою їх перекрутившиеся частини. Можна уявити, до яких наслідків приводили подібні експерименти.
У наші дні заворот кишок усувають іншими, більш надійними способами, але різні сполуки ртуті і зараз широко застосовують у медицині: так, сулема володіє дезінфікуючими властивостями; каломель служить проносним; меркузал використовують як сечогінний засіб; деякі ртутні мазі вживають при шкірних і інших захворюваннях.
Однак ртуть може чинити на організм не тільки цілюще, але і згубний вплив: багато з'єднання і пари цього елемента викликають часом гостре отруєння або поступово руйнують здоров'я і психіку людини. Медики встановили, що ртутна інтоксикація зазвичай призводить до невиправданих спалахів гніву. Це дало привід історикам висунути наступну гіпотезу: оскільки цар Іван Грозний, якого мучило болями в суглобах, довгий час користувався ртутними мазями, саме вони-то і були причиною його неприборканої запальності, частих гнівних нападів, один з яких цар убив свого сина. Симптоми ртутного отруєння проявлялися і в інших особливостях самодержця - постійних галюцинаціях, помисливості, не покидавшем його відчуття близької біди. Паталогоанатомічне дослідження царських останків підтвердило правомірність такої точки зору: в кістках виявилося підвищений вміст ртуті.
Ртуть зіграла фатальну роль у долі інших європейських монархів. У XVI столітті Швецією правил король Еріх XIV. У 1568 році він був повалений з престолу своїм братом Іваном III, який прагнув захопити владу будь-якою ціною. В деяких історичних документах, що дійшли до наших днів, містяться натяки на те, що Еріх XIV був отруєний. Шведські вчені вирішили перевірити, чи так це. Але яким чином відтворити картину подій, що відбулися більше чотирьох століть тому? Завдяки сучасним методам аналізу, заснованим на досягнення ядерної фізики, неможливе стало можливим. Оскільки останки короля збереглися, його волосся піддали ретельному дослідженню. І що ж з'ясувалося? Вміст ртуті у волоссі значно перевищувало норму і, таким чином, версія про отруєння Еріха XIV отримала переконливу наукове підтвердження.
Як встановили історики, які вивчали архіви XVII століття, ртутне отруєння було причиною смерті англійського короля Карла II з династії Стюартів. Правда, в цьому випадку винен був сам постраждалий. Захопившись алхимическими ідеями, король обладнав при дворі лабораторію, де проводив весь вільний від державних справ і полювання час, прокаливая і переганяючи ртуть, мала у алхіміків великою популярністю. Вченим вдалося знайти документи, в яких описувалися симптоми хвороби Карла II: дратівливість, судоми, хронічна уремія. Ці хвороби викликаються тривалим впливом ртутних парів. Врятувати короля не вдалося, хоча придворні исцелители перепробували всі самі надійні засоби тогочасної медицини: кровопускання, хінін і навіть прикладання до голови гарячих прасок.
Відомий і такий факт: в 1810 році на англійському кораблі "Тріумф" більше двохсот чоловік отруїлося ртуттю, яка вилилася з бочки.
Не дивно, що в СРСР і багатьох інших країнах деякі виробництва, пов'язані із застосуванням ртуті та її сполук, наприклад виготовлення ртутних фарб, категорично заборонені законом. У тих випадках, коли без ртуті не обійтися, проводять різні профілактичні заходи, які оберігають здоров'я робітників від її шкідливого впливу.
Природа не багата ртуттю. Іноді вона зустрічається в самородному стані - у вигляді дрібних крапельок. Основний ртутний мінерал - кіновар. Це гарний камінь, наче вкритий червоними плямами крові. З кіновар'ю пов'язаний цікавий епізод. Ви вже знаєте, що останнім часом геологи проводять експерименти з використання собак для пошуків корисних копалин. Коли група вівчарок пройшла курс навчання, їм влаштували щось на зразок іспиту: серед багатьох зразків вони повинні були знайти кіновар. Собаки швидко виявляли цей мінерал, але не заспокоюються на досягнутому: вони всі, немов змовившись, брали за кіновар ще й рожевий кальцит. Геологи спочатку поблажливо посміювалися, але потім вирішили з'ясувати причину цієї загальної помилки экзаменующихся. І що ж виявилося? Всередині рожевого кальциту перебували вкраплення кіноварі - реноме чотириногих "геологів" було відновлено.
Найбільша в світі ртутне родовище Альмаден розташовано в Іспанії, на частку якої до недавнього часу доводилося близько 80% світового видобутку ртуті. Пліній Старший згадує у своїх творах, що Рим закуповував в Іспанії щорічно кілька тонн ртуті.
Одне з найстаріших у нашій країні ртутних родовищ - Микитівське - знаходиться в Донбасі. Тут на різній глибині (до 20 метрів) виявлені древні гірські виробки, в яких можна було знайти і знаряддя праці - кам'яні молотки.
Ще більш древнє рудник Хайдаркан ("Великий рудник") розташований у Ферганській долині (Киргизія), де також збереглися численні сліди давніх робіт: великі вироблення, металеві клини, світильники, глиняні реторти для випалу кіноварі, великі відвали утворюються при цьому огарков. Археологічні розкопки показують, що у Ферганській долині ртуть добували протягом багатьох століть і лише в XIII-XIV століттях, після того, як Чингісхан та його наступники знищили тут ремісничо-торговельні центри, а населення перейшло на кочовий спосіб життя, видобуток руди в Фергані була припинена.
У Середній Азії розроблялися й інші родовища ртуті. Так, наприклад, написи в палаці давньоперських царів Ахеменідів (VI-IV століття до н.е.) в Сузах говорять про те, що кіновар, яку в ті часи використовували головним чином як барвник, доставляли сюди з Зеравшанских гір, розташованих на території сучасних республік Таджикистану і Узбекистану. Мабуть, ртуть добували тут ще в середині першого тисячоліття до н.е.
Важким і шкідливим був раніше працю гірників. У Кіплінга є такі рядки: "Я гірший смерть віддам перевагу роботі на ртутних копальнях, де кришаться зуби в роті...". Досі в лабіринтах гірничих виробок, де в давнину добували ртуть, можна зустріти безліч скелетів. Дорогою ціною - тисячами життів - доводилося розплачуватися з горами за червоний камінь, ніби омитий кров'ю тих, хто намагався проникнути до ртутним скарбів.
Значно зріс видобуток ртуті в середні століття - у період повсюдного захоплення алхімією. Інтерес, який виявляли до ртуті алхіміки, пояснювався тим, що, за однією з їх теорій, ртуть, сірка і сіль були зведені в ранг "первородних елементів". Ртуті приписувалося "материнське начало": "...з допомогою теплоти лід розчиняється у воду, значить, він з води; метали розчиняються в ртуті, значить, ртуть - первинний матеріал цих металів".
Отже, алхімікам, збройним настільки солідної наукової теорією, залишалося лише знайти "філософський камінь" (за допомогою якого можна було б перетворювати ртуть в золото) і, засукавши рукави, братися за роботу. Але от біда: пошуки "філософського каменя" затягнулися незважаючи на те, що в їх вдалому результаті були зацікавлені такі впливові особи, як англійський король Генріх VI, імператор Священної Римської імперії Рудольф II і інші європейські монархи, які творили у себе при дворі великі алхімічні лабораторії.
Правда, деякі плоди ці дослідження все ж принесли: придворний алхімік Генріха VI виявив, що натерта ртуттю мідь набуває сріблястий відтінок, і король оперативно впровадив це відкриття в життя: він випустив під виглядом срібних велику партію мідних монет, покритих ртуттю, прикарманив при цьому солідну суму.
Час від часу в різних країнах з'являлися особи, нібито опанували таємницею "філософського каменю". Іноді це були заблуждавшиеся вчені, а частіше - шарлатани, знали чимало способів "отримання" штучного золота. Один з них полягав у наступному. На очах присутніх алхімік помішував у тиглі розплавлений свинець або ртуть дерев'яною паличкою, в яку були заздалегідь приховані шматочки золота. Частково це золото розчинялося в розплавленому металі. Після "експерименту" в тиглі, природно, можна було виявити сліди золота, яке свідчило, а точніше лжесвидетельствовало, про чудесне перетворення. Проте чутки про цих чарівника рано чи пізно доходили до правителя країни, і тоді їм доводилося або визнаватися в обмані, або організовувати при дворі масове виробництво золота, а вже тут дерев'яна паличка була поганим помічником.
Викритого у брехні алхіміка зазвичай стратили так само, як фальшивомонетників, - на позолоченою шибениці, в одязі, посипаної блискітками. Втім, були й інші варіанти страти. У 1575 році, наприклад, герцог Люксембурзький спалив живцем в залізній клітці жінку-алхіміка Марію Зиглерин за відмову повідомити йому склад "філософського каменя", який вона з цілком зрозумілих причин не знала, хоча і стверджувала на свою біду зворотне.
Через деякий час алхімія була віддана прокляттю католицькою церквою і офіційно заборонена в Англії, Франції та інших країнах. Але підпільні алхімічні експерименти не припинялися, тривали і страти. Під гарячу руку потрапив французький хімік Жан Барилло, який був страчений лише за те, що вивчав у своїй лабораторії хімічні властивості елементів. Його досліди здалися підозрілими, і доля вченого була негайно вирішена.
У дійшли до наших днів алхімічних рецептах ртуть часто називають Меркурієм. Ця назва було дано металу ще в Стародавньому Римі за здатність крапельок ртуті швидко бігати по гладкій поверхні, ніж вона, на думку римлян, нагадувала хитрого, спритного і спритного бога Меркурія - покровителя торгівлі. До речі, і інші елементи в алхімічній літературі були зашифровані: золото позначалося символом Сонця, залізо - Марса, мідь - Венері і т.д. Таким чином алхіміки приховували свої знання від сторонніх, які не були знайомі з їх символікою.
Здатність ртуті розчиняти багато метали, утворюючи так звані амальгами, була помічена ще до нашої ери. Амальгами допомогли англійському вченому Гемфрі Деві вперше в історії виділити у вільному вигляді барій, стронцій, магній: він спочатку отримував амальгами цих елементів, а потім вже відділяв їх від ртуті.
Амальгами використовували для покриття мідних церковних куполів тонким шаром золота. Таким способом був позолочений, наприклад, купол чудового Ісаакіївського собору, створеного в 1818-1858 роках у Петербурзі за проектом Огюста Монферрана.
Понад 100 кілограмів червоного золота було нанесено амальгамацией на мідні листи, з яких виконаний гігантський, діаметром близько 26 метрів, купол собору. Поверхня мідних листів ретельно очищали від жиру, шліфували і полірували, а потім покривали амальгамою - розчином золота в ртуті. Після цього аркуші нагрівали на спеціальних жаровнях до тих пір, поки ртуть не випаровувалася, а на аркуші при цьому залишалася тонка (в кілька мікрон) плівка золота. Але легкий синювато-зелений димок парів ртуті, який, здавалося, безслідно зникав, встигав отруїти робітників, які займалися позолотою. І хоча за правилами тодішньої техніки безпеки позолотники користувалися скляними ковпаками, ця "спецодяг" не могла врятувати від отруєння. Люди гинули в страшних муках. За свідченням сучасників, позолота купола коштувала життя десяткам робітників.
З амальгамами пов'язані не тільки сумні факти, але й кумедні історії. Розповідають, ніби на початку нашого століття один дослідник намагався отримати золото з ртуті, впливаючи на її пари потужними електричними розрядами. Багато часу і праці витратив він, і ось, нарешті, прийшов успіх: у ртуті з'явилися перші сліди золота. Радість експериментатора не знала меж. Яке ж було розчарування, коли з'ясувалося, що золото потрапило до ртуть з... золотої оправи його власних очок. Поправляючи час від часу окуляри руками, на яких були дрібні крапельки ртуті, вчений переносив золото у вигляді амальгами в досліджувану ртуть.
Амальгами і зараз застосовують у ряді випадків для золочення металевих виробів (зрозуміло, при цьому справа обходиться без жертв), у виробництві дзеркал, зубоврачебном справі, в лабораторній практиці. З ртутною солі гримучої кислоти (гримучої ртуті) виготовляють вибухові речовини.
Широко застосовують в техніці ртуть і в чистому вигляді. У хімічній промисловості, наприклад, вона бере участь у виробництві хлору, їдкого натру, синтетичної оцтової кислоти. Вельми надійні і довговічні ртутні вентилі, службовці для випрямлення змінного струму. В автоматичній та вимірювальній апаратурі використовують ртутні вмикачі, які забезпечують миттєве замикання і розмикання електричного ланцюга. Ртутно-кварцові лампи дозволяють отримати інтенсивне ультрафіолетове випромінювання. У медицині ці лампи служать для знешкодження повітря в операційних залах, для опромінення організму людини в лікувальних цілях.
Розрідженими парами ртуті з добавкою аргону наповнені скляні трубки люмінесцентних ламп. Ще до війни була зроблена спроба використовувати ртутні лампи для освітлення вулиці Горького в Москві. Але незабаром від цих ламп довелося відмовитися, так як випромінюваний ними мертвотно-блідий світло надавав особам людей малопривабливий землистий відтінок, а губна помада, наприклад, з червоною перетворювалася в зелену. Надалі вдалося розробити спеціальні склади - люмінофори, які, будучи нанесеним на внутрішню поверхню ламп, дозволяють отримувати світло різного забарвлення, зокрема білий світ, дуже близький до денного.
Ртуть виявилася причетною до одного з найважливіших наукових відкриттів нашого століття - відкриття явища надпровідності. У 1911 році голландський фізик і хімік Хейке Камерлінг-Оннес, вивчаючи властивості різних речовин при низьких температурах, виявив, що поблизу абсолютного нуля, точніше при 4,1 До, ртуть повністю перестає чинити опір електричному струму. Через два роки вчений був удостоєний Нобелівської премії.
Настільки ж високо були відзначені в 1922 році наукові заслуги чеського хіміка Ярослава Гейровского, відкрив полярографічний метод хімічного аналізу, в якому ртуть відіграє далеко не останню роль.
Ртуть - головна дійова особа у багатьох фізичних приладах - манометрах, барометрах, вакуумних насосах. Але, мабуть, найбільш поширені ртутні прилади - це термометри.
В XVII столітті, коли були створені перші прилади для вимірювання температури, робочою рідиною в них служила вода, але на холоді вона замерзала, скло розліталося вщент і термометри виходили з ладу. Тосканський герцог Фердинанд II, мабуть досить добре знайомий з винним спиртом, запропонував використовувати його замість води - термометри стали більш надійними, але, оскільки якість спирту не завжди було однаковим, в показаннях приладів спостерігалися помітні розбіжності. Першим, хто почав вимірювати температуру за допомогою ртуті, був французький фізик Амонтон. Через кілька років, в 1724 році, німецький фізик Фаренгейт створив свій ртутний термометр зі шкалою, яка до цих пір використовується в Англії і США.
В наш час ртутні термометри мають найрізноманітніше призначення. Від цього залежить конструкція термометра, зокрема товщина капіляра, по якому переміщається ртуть. Найтонший капіляр у медичного градусника - всього 0,04 міліметра . Щоб цей найтонший стовпчик ртуті можна було помітити неозброєним оком, капіляр роблять у формі тригранної збільшувальною призми, а на нею задню стінку наносять "екран" - смужку білої емалі.
Оскільки ртуть не повинна опускатися, поки її не стряхнешь, потрібно в якомусь місці канал звузити, але і без того вузький тригранник звужувати вже не можна. Тому до нього знизу припаюють маленьку циліндричну трубку і в ній роблять пережив.
Застосовувана для термометрів ртуть повинна відрізнятися особливою чистотою: адже найменші домішки можуть істотно спотворити показання. Ось чому ртуть піддають спеціальній обробці, промивають, дистилюють і тільки після цього заповнюють його скляні капіляри.
До речі, незважаючи на крихкість скла, воно поки що є незамінним у цьому випадку матеріалом. Використовувати замість нього, припустимо, прозору пластмасу не можна: вона, як решето, пропускає згубний для ртуті кисень.
Заповнення капіляра ртуттю - дуже відповідальна операція: в трубку не повинен потрапляти повітря. Раніше, коли цей процес виконували вручну, майстрам доводилося по кілька тижнів нагрівати по черзі то один, то інший кінець заповненої ртуттю скляної трубочки, виганяючи звідти повітряні бульбашки. Зараз з цією справою швидко і успішно справляються машини.
Перш ніж потрапити до місця своєї майбутньої роботи, термометри проходять ще багато випробувань і перевірок. На жаль, деякі з них чекає сумний вирок: "Шлюб". Життєвий шлях цього невдаху тут же закінчується в кошику для відходів. Але зате можна не сумніватися в точності тих термометрів, які витримали всі іспити і отримали свого роду атестат зрілості - заводське клеймо. Неупереджена крапелька ртуті, укладена в скляний капіляр, буде вірно служити науці, промисловості, сільського господарства, медицини.
За свою багатовікову історію виробництво ртуті пройшло довгий шлях. Колись ртутну руду обпалювали в глиняних горщиках, а випаровується при цьому ртуть конденсувалася на листках свежесрубленных дерев, що встановлюються біля горщиків в цегляних камерах. Зараз на заводах діють автоматичні агрегати для безперервного отримання ртуті. Робочого досить натиснути кнопку дистанційного управління, і тонни ртутного концентрату заповнять бункер величезною електричної печі. В ній при температурі в сотні градусів ртуть починає випаровуватися з концентрату. Пари потім охолоджують, і утворилася ртуть надходить у спеціальний резервуар.
Надалі метал піддають остаточній очищення і заливають в сталеві балони, що вміщають по 35 кілограмів . Особливо чисту (рафіновану) ртуть вищої якості розливають у фарфорові стакани - по 5 кілограмів кожен. У такому вигляді, вона надходить на склад готової продукції.
Тут "срібна вода" отримує путівку в життя.
