Чтение онлайн

Несмотря на большие успехи в технике добычи и сравнительно большое содержание меди в земной коре (0,003 % от общего числа атомов), с начала XX в. ощущается дефицит меди. Месторождения меди, имеющие промышленное значение, состоят, главным образом, из сульфидов — соединений меди с серой. Однако содержание меди в этих рудах редко превышает два процента. Извлечение меди поэтому возможно лишь после искусственного увеличения процентного содержания соединений меди путем отделения пустой породы.

Сложный процесс переработки руд на металлическую медь заканчивается электролизом. Чистота электролитической меди составляет около 99,9 %. Побочными продуктами на дне электролизной ванны остаются примеси, сопровождающие медь, — золото, серебро, а иногда и платина. Эти «отходы» иногда окупают расходы электролиза.

Новейшим промышленным методом получения меди является подземное растворение медных руд. Известен этот метод сравнительно давно, но внедрен в промышленность лишь на трех месторождениях в мире. В пласт нагнетают разбавленную серную кислоту, раствор откачивают на поверхность и подвергают электролизу.

Медь относится к числу биоэлементов. Являясь ускорителем внутриклеточных химических процессов, медь в небольших количествах необходима для нормального развития растений и животных. Из представителей животного мира наибольшие количества меди содержат осьминоги, устрицы и некоторые другие моллюски. Медь в крови некоторых ракообразных и головоногих играет ту же роль, что железо в крови других животных. Медь входит в состав их дыхательного пигмента — гемоцианина. Соединяясь с кислородом воздуха, это вещество синеет (вот почему у улиток «кровь» голубая), а отдавая кислород тканям — обесцвечивается, т. е. выполняет функцию гемоглобина — переносчика кислорода. Содержание меди в гемоцианине достигает 0,33–0,38 %. У высших животных и человека медь содержится главным образом в печени. Недостаточное поступление меди с пищей, а ежедневная потребность в ней человека составляет 0,005 г, ведет к развитию малокровия, снижению гемоглобина, слабости и т. д. Медь содержится в молоке. Интересно отметить, что клетки опухолей содержат весьма мало меди. И с этой точки зрения заслуживает внимания факт применения в народной медицине соединений меди для лечения опухолей.

Растворимые соединения меди ядовиты. Поэтому предметы хозяйственного обихода — самовары, чайники, кастрюли и т. д., сделанные из меди, покрывают внутри слоем олова — лудят. Олово защищает медь от растворения и предупреждает возможность пищевых отравлений.

Трудно представить что-либо общее между обыкновенным ведром, необходимым в домашнем обиходе, и … пудрой, находящейся в изящной пудренице на туалетном столике. А общее, тем не менее в этих предметах есть. Это — цинк. В одном случае он тонким слоем покрывает стенки ведра и предохраняет железо от быстрого ржавления и порчи. В другом — тот же цинк, но в соединении с кислородом, в виде белого тонкого порошка, является составной частью пудры. Окись цинка — это пушистый порошок, крупинки которого при сильном увеличении напоминают паука с растопыренными лапками. Этими «лапками» частицы окиси цинка цепляются за шероховатости кожи, при напудривании лица. Пары цинка воспламеняются на воздухе с образованием густого белого дыма — окиси цинка. Окись цинка собирается, очищается от примесей и используется как составная часть пудры. Однако то, что так просто описано, в реальном производстве выглядит куда сложнее: нужны машины для размола, тончайшие сита, очень чистый цинк, пахучие вещества, специальные жиры и многое другое. Да и сама пудра — не главная область применения цинка.

Большого количества окиси цинка требует фармацевтическая промышленность для изготовления присыпок, суспензий, гигиенических паст, различного рода мазей, пластырей и т. д. Широкое практическое применение находит окись цинка для изготовления белил, используемых в малярном деле, живописи, и т. д. Большие количества цинка расходуются на устройство гальванических элементов.

Цинк так прочно вошел в наш быт, что мы его просто не замечаем. А вместе с тем детская ванночка для купанья малыша, водосточная труба, корыто, крыши многих домов, садовые лейки, проволока для морских канатов, части мясорубок, машинки для чистки овощей изготовлены с применением цинка. Цинк есть в латунном кофейнике и ступке с пестиком для дробления корицы, орехов, приготовления сахарной пудры. В стенках блестящего самовара цинк спрятался под тоненькой пленкой никеля, он есть и в патроне для электрической лампочки, и в гильзе артиллерийского снаряда, и в различных деталях машин. Спички и галоши, целлулоидные игрушки и эмалированную посуду, акварельные краски для детей и даже картинку в книжке нельзя сделать без применения цинка или его соединений. Всюду цинк. В том числе и в организмах человека, животных и растений.

В биологическом отношении цинк — весьма интересный элемент. Растениям для нормального роста и развития необходимы небольшие количества цинка. Но в некоторых растениях содержится много цинка. Так, в широко распространенном подорожнике содержится 0,02 % цинка, фиалке — 0,05 %. Развитие различных грибков, в том числе и дрожжевого, ускоряется в присутствии цинка. У некоторых беспозвоночных животных цинк играет ту же роль, что железо в крови у позвоночных. В ходе развития животного мира происходил своеобразный процесс выбора наилучшего переносчика кислорода в акте дыхания. Наиболее подходящим для этой цели оказалось железо. Однако у одних животных его роль выполняет медь, у других — цинк. Зола некоторых ракушек содержит до 10–15 % цинка. В человеческом организме цинком особенно богаты зубы (0,02 %), нервная ткань, печень.

Цинк известен уже давно. Латунь — сплав меди и цинка — знали еще древние. Затем сведения о цинке были утрачены, и только в 1721 г. саксонский металлург И. Генкель (кстати, у него обучался металлургии М. В. Ломоносов) открыл способ получения цинка из руды. Название и химический знак цинка произошли от слова цинкен, которым называли остатки в ретортах, где впоследствии был обнаружен цинк.

В чистом виде цинк — синевато-белый металл. Во влажном воздухе он покрывается тонкой пленкой гидрата окиси, предохраняющей его от дальнейших превращений. Нагретый до 100–150 °C цинк становится очень ковким и тягучим, а при 200 °C настолько хрупким, что его можно истолочь в порошок.

Более половины добываемого в мире цинка расходуется на изготовление оцинкованного железа и оцинкованной проволоки для канатов.

Между прочим один из красивейших и обширнейших залов Большого Кремлевского дворца в Москве — Георгиевский зал имеет 18 витых, отлитых из цинка колонн, украшенных великолепным орнаментом и увенчанных статуями побед с лавровыми венками и памятными датами работы скульптора И. П. Витали. Одна из статуй создана в честь воссоединения Украины с Россией.

Цинк не устойчив к действию кислот и щелочей и растворяется в них. Поэтому в оцинкованной посуде не следует варить пищу, квасить капусту, огурцы или помидоры, хранить томат. Возможны очень опасные отравления, так как растворимые соединения цинка ядовиты.

Когда Дмитрий Иванович Менделеев создавал свою систему химических элементов на основании открытого им периодического закона, в третьей группе периодической системы оставались свободные места. Их, по твердому убеждению Д. И. Менделеева, должны были занять неизвестные тогда элементы. Один из них в пятом ряду Д. И. Менделеев назвал экаалюминием. Глубоко уверенный в объективности созданной им системы элементов, Д. И. Менделеев не только предсказал существование экаалюминия, но и весьма точно описал свойства этого, никому не известного элемента. О «таинственном» экаалюминии Д. И. Менделеев писал в журнале Русского химического общества в 1871 г., что атомная масса экаалюминия близка к 68, его плотность около 6, температура плавления очень низка: в чистом виде этот металл должен плавиться в руке человека! Он должен быть открыт спектроскопически.

20 сентября 1875 г. на заседании Парижской Академии наук было зачитано письмо французского химика Лекок-де-Буабодрана об открытии при помощи спектрального анализа химического элемента, названного им в честь своей родины Франции галлием. Вновь открытый элемент по всем своим свойствам был одинаков с экаалюминием. Замечательно то, что Буабодран вначале неверно определил плотность галлия, занизив ее до цифры 4,7 против предсказанной Д. И. Менделеевым — «около 6,0». Д. И. Менделеев написал Буабодрану письмо в котором указывал на допущенную ошибку. Буабодран тщательно повторил исследования и убедился, что русский химик, «профессор из С.-Петербурга, никогда не только не державший галлия в своих руках», но даже не видавший его спектроскопически, оказался прав. Плотность галлия действительно была 5,94! «Я думаю… нет необходимости настаивать на огромном значении подтверждения теоретических выводов Менделеева…», — писал по этому поводу Лекок-де-Буабодран.

Открытие галлия следует считать подлинным торжеством науки. Галлий был первым химическим элементом, подтвердившим триумф периодического закона Д. И. Менделеева. Хотя галлия в природе в два раза больше скандия, он очень рассеян, и богатые им минералы неизвестны. Применение этот рассеянный и редкий элемент получил в самые последние годы. И это неудивительно: в цинковых рудах галлия содержится всего две тысячных доли процента, в наиболее богатой галлием пиренейской цинковой обманке — 0,5 %, а самый богатый галлием минерал, германит, из Юго-Западной Африки содержит всего шесть десятых процента галлия. Поэтому-то стоимость одного грамма чистого галлия высока и все еще превышает десять рублей золотом. Применяют его для измерения высоких температур в кварцевых термометрах. Плавится галлий, как предсказал Д. И. Менделеев, в руке, при 30 °C, а кипит лишь при температуре выше двух тысяч градусов (2070 °C). Галлий, нанесенный на стекло, дает зеркала, сильно отражающие свет и выдерживающие нагревание до 500–600 °C.