Рассказы о металлах

Рассказывают, будто бы известный врач и химик XVI века Парацельс любил показывать фокус, который неизменно пользовался успехом у аудитории. Ученый демонстрировал картину, где был изображен зимний пейзаж - деревья и пригорки, покрытые снегом. Дав зрителям вдоволь налюбоваться полотном, Парацельс на глазах у публики превращал зиму в лето: деревья одевались листвой, а на пригорках появлялась нежнозеленая трава.

Чудо? Но ведь чудес на свете не бывает. Действительно, в роли волшебника в этом опыте выступала химия. При обычной температуре раствор хлористого кобальта, к которому примешано некоторое количество хлористого никеля или железа, бесцветен, но если им что-либо написать, дать просохнуть, а затем хотя бы слабо подогреть, то он приобретает красивую зеленую окраску. Такими растворами и пользовался Парацельс, создавая свой чудо-пейзаж. В нужный момент ученый незаметно для присутствующих зажигал находившуюся за картиной свечу и на полотне, точно в сказке, происходила изумлявшая публику смена времен года.

Правда, сам Парацельс еще не мог в то время знать точный химический состав своих красок: ведь тогда ни кобальт, ни никель еще не были известны науке. Но использование соединений кобальта в качестве красителей насчитывало к этому моменту уже не одно столетие. Еще пять тысяч лет назад синюю кобальтовую краску применяли в керамическом и стекольном производстве. В Китае, например, в те далекие времена кобальт использовали в производстве всемирно известного голубого фарфора. Древние египтяне синей глазурью, содержащей кобальт, покрывали глиняные горшки. В гробнице фараона Тутанхамона археологи нашли стекла, окрашенные в синий цвет солями этого элемента. Такие же стекла удалось обнаружить и при раскопках на месте древней Ассирии и Вавилона.

Однако в начале нашей эры секрет кобальтовых красок, видимо, был утерян, так как в синих стеклах, изготовленных в этот период александрийскими, византийскими, римскими и другими мастерами, кобальт уже не содержался, а синяя окраска, которая достигалась введением меди, явно уступала прежней.

«Разлука» стекла с кобальтом затянулась: лишь в средние века венецианские мастера стекольных дел начали выпускать чудесные синие стекла, которые быстро завоевали популярность во многих странах. Своим успехом стекла были обязаны все тому же кобальту.

Рецепт изготовления своей неповторимой по красоте продукции венецианцы держали в строжайшем секрете. Чтобы свести к минимуму возможность утечки информации, правительство Венеции перевело в XIII веке все стекольные фабрики на небольшой остров Мурано, куда посторонним «вход» был воспрещен строго-настрого. Да и покинуть остров без разрешения властей не дозволялось ни одному из специалистов по варке цветного стекла. И все же подмастерье Джиорджио Белерино сумел каким-то путем сбежать оттуда. Он добрался до Германии и открыл в одном из городов свою стекольную мастерскую. Но просуществовала она недолго: однажды в ней «возник» пожар и она сгорела дотла, а беглеца-владельца нашли заколотым кинжалом.

Сохранившиеся документы XVII века свидетельствуют, что на Руси большим спросом пользовалась дорогая, но очень стойкая и сочная кобальтовая краска «голубец». Ею были расписаны стены Грановитой и Оружейной палат, Архангельского и Успенского соборов и других замечательных сооружений того времени.

Дороговизна кобальтовых красок объяснялась очень малой добычей руд этого элемента. Точнее, кобальтовых руд промышленность попросту не знала, так как крупных скоплений этого металла в природе не существует, а он лишь сопутствует в сравнительно небольших концентрациях мышьяку, меди, висмуту и некоторым другим элементам. Именно поэтому горняки средневековой Саксонии долго и не подозревали о том, что недра их гор содержат никому не ведомый тогда еще металл.

Но время от времени им попадалась довольно странная руда, которая по внешним признакам была серебряной, однако все попытки получить из нее серебро оказывались неудачными. К тому же в процессе обжига из руды выделялись ядовитые газы, доставлявшие горнякам немало неприятностей. В конце концов саксонцы научились отличать настоящую серебряную руду от ее коварной копии, которую решено было назвать «кобольдом» по имени «поселившегося» в ней горного духа.

В 1735 году шведский химик Г. Брандт, проанализировавший некоторые саксонские руды, в том числе и печально известный «кобольд», защитил диссертацию, в которой доказал, что в рудах присутствует неизвестный в то время металл. Новый металл Брандт назвал, как и руду, «кобольдом». Если бы это открытие было сделано в наши дни, телетайпы тотчас же разнесли бы весть о нем по свету, но XVIII век не располагал такими могучими и оперативными средствами информации. Долгие годы о диссертации шведского химика знали лишь немногие. Даже спустя 30 лет ученый Леман, например, считал кобольд смесью меди, железа и какой-то «особой земли».

Только в конце XVIII столетия трудами ряда ученых, в том числе русского химика Г. И. Гесса, открытие Брандта было подтверждено и узаконено, а за найденным им металлом закрепилось то название, которым мы пользуемся до сих пор, - кобальт.

К этому времени уже был открыт и ближайший химический родственник кобальта - никель. Эти металлы и в природе частенько оказывались рядом, и не случайно перед учеными встал вопрос: как разделять их, чтобы получать и тот, и другой в чистом виде?

Ответ на этот вопрос был найден довольно неожиданно. Сложнейшую химическую задачу удалось разрешить... ветеринарному врачу Шарлю Аскину. Дело обстояло так. Все свободное время ветеринар посвящал своему хобби - металлургии. В 1834 году он заинтересовался никелем и его сплавами. Аскин предпринял попытку извлечь никель из руды. Но к несчастью (впрочем, справедливее сказать, к счастью), эта руда содержала к тому же и кобальт. Что же предпринять? Аскин обратился за помощью к владельцу местного химического завода Бенсону. Как выяснилось, тот как раз нуждался в кобальте, который он применял в производстве керамики. Однако и Бенсону не были известны способы разделения этих металлов. После некоторых раздумий они решили воспользоваться для достижения своей цели хлорной известью, точно рассчитали, сколько потребуется ее для работы, и каждый из них приступил к делу.

Бенсон, у которого было достаточно хлорной извести, отмерил нужное ее количество и попытался обработать ею руду, но ничего не добился: из раствора в осадок выпали окиси как того, так и другого металла.

Аскин же, готовясь начать опыты, обнаружил, что располагает лишь половиной расчетного количества хлорной извести. «Вот уж не везет, так не везет», - должно быть, подумал он, однако все же не стал откладывать эксперимент. Но недаром говорится, что нет худа без добра. К удивлению и радости Аскина, опыт, не суливший ему, казалось бы, никаких успехов, дал желанный результат: кобальт в виде окиси выпал в осадок, а никель, которому не хватило хлорной извести, почти весь остался в растворе. Позднее этот способ был несколько усовершенствован и по сей день широко используется в промышленности для разделения родственных металлов.

До начала XX века сфера деятельности кобальта была весьма ограничена. Металлурги, например, которые сегодня с почтением относятся к кобальту, тогда имели смутное представление о его свойствах. В книге «Металлургия цветных металлов», вышедшей в 1912 году, ее автор Е. Про утверждал: «...до настоящего времени металлический кобальт с точки зрения потребления не представляет интереса... Были попытки ввести кобальт в железо и приготовить специальные стали, но последние не нашли еще никакого применения».

Уважаемый автор заблуждался. Еще за пять лет до появления его книги металлургическая фирма Хейнеса создала необычные сплавы, обладавшие колоссальной твердостью и предназначавшиеся для металлообрабатывающей промышленности. Один из лучших стеллитов - так были названы новые сплавы (от слова «стелла» - звезда) - содержал более 50% кобальта. В дальнейшем производство твердых сплавов неуклонно росло, и кобальт играл в них далеко не последнюю роль.