<font color=#573D22>ФУТУРОЛОГИЯ МЕТАЛЛА</font>

Издавна человечество знало всего лишь 7 металлов: золото, серебро, медь, железо, олово, свинец и ртуть. Правда, индейцы Южной Америки испокон веков использовали еще и платину (возможно, она же — легендарный «орихалк» платоновской Атлантиды), но в Старом Свете этот металл был неизвестен вплоть до XVI века.

Металлургам древности были также известны некоторые руды (или земли), плавление которых давало металлы с особыми свойствами — например, латунь, сплав меди и цинка, использовался уже в античности, но металлический цинк впервые был получен только всё в том же XVI веке. Точно так же со времен античности ведет свою родословную «белая медь» — сплав меди и никеля, сегодня более известный как мельхиор, хотя металлический никель, открытие шведского минералога Кронштеда, датируется 1751 годом.

Как бы то ни было, для удовлетворения всех своих нужд человеку долгие века хватало «великолепной семерки» традиционных металлов, к которым так привыкли, что даже считали их мистически связанными с небесными телами: Солнцем, Луной и пятью планетами. Их именами и именами их сплавов назывались целые исторические эпохи, как реальные: «век бронзы», «век железа», — так и вымышленные: «золотой век», «серебряный век».

Всё изменилось, когда средневековые алхимики заново открыли порох и приспособили его для огнестрельного оружия. В связи с этим изобретением воюющим армиям (а воевали тогда в Европе все и почти без перерыва) вскоре понадобилось очень много металлов: со всё возрастающими требованиями к их качествам и свойствам. Уже при взятии турками-османами Константинополя (1453 год) использовались осадные орудия-бомбарды, которые отливались прямо на месте. Крупнейшими орудиями XV века были гигантские бомбарды. Самые чудовищные орудия этого класса, отлитые в Европе, имели калибр 630 миллиметров и вес 13,5 тонн. Турецкие пушки были еще ужаснее — 890 и даже 1220 миллиметров. Вес стволов турецких бомбард мог достигать и 100 тонн. А когда пушки были поставлены на корабли, началась эпоха Великих географических открытий — эпоха подчинения всего мира европейским державам… Развитие науки и техники XVI-XX столетий неразрывно связано с открытием и использованием всё новых металлов и их сплавов. Среди известных сегодня 118 химических элементов Сегодня каких-то «нерабочих» чистых металлов в таблице Менделеева практически не осталось.

Все они — даже лантаноиды, на общем фоне выглядящие неким «белым пятном», определенным образом уже используются человеком.

к неметаллам относится всего 20 (включая водород и инертные газы). Остальные (а их почти сотня) в той или иной степени проявляют характерные «металлические» свойства: высокую тепло- и электропроводность, твёрдость и пластичность. Впрочем, у каждого из этих «братьев» по таблице Менделеева — своё уникальное лицо, такой набор свойств и качеств, который может быть использован и самостоятельно, и в различных сочетаниях с другими металлами и неметаллами. Типичный пример — химическое соединение металла натрия с хлором, та самая поваренная соль, с которой хорошо знаком и которую ежедневно потребляет практически каждый из нас.

Развитие авиации неразрывно связано с «крылатым металлом» — алюминием, космонавтики — с титаном, атомной энергетики — с ураном, которые до появления данных технологий в массовом производстве практически не использовались.

Сегодня каких-то «нерабочих» чистых металлов в таблице Менделеева практически не осталось (если не считать неустойчивые сверхтяжелые элементы, получаемые в специальных условиях эксперимента). Все они — даже лантаноиды, на общем фоне выглядящие неким «белым пятном», определенным образом уже используются человеком.

Поэтому самыми перспективными в качестве «металлов будущего» выглядят их разнообразные сплавы и соли, обладающие какими-то уникальными свойствами: например, тугоплавкостью, сверхпрочностью, высокотемпературной сверхпроводимостью, термо- или фотоэлектрическим эффектом и т.д., — а также разнообразные металлоорганические соединения, способные проявлять самую неожиданную биологическую активность.

В качестве примера первого можно назвать сульфид самария, на основе которого возможно создание прямого термогенератора с КПД до 70%, что открывает дорогу к созданию компактных и безопасных источников тока, использующих тепловую энергию атомного распада (ядерные электромобили и т.п.).

Другой лантаноид — гадолиний проявляет феноменальную способность «тушить» ядерные реакции, у изотопа 157Gd эффективное сечение захвата тепловых нейтронов достигает 254 000 барн, т.е. примерно в столько же раз превышает диаметр атомного ядра, а потому рекомендуется для утилизации радиоактивных отходов атомной энергетики.

Есть и более «приземленные» примеры применения лантаноидов в промышленности. Самый простой пример — изменение свойств чугуна, позволяющее устранить его главный недостаток — хрупкость. Традиционно для этого в чугун добавляли магний, который «нейтрализует» присутствующий в чугуне графит. Однако легирование чугуна магнием сопряжено со значительными технологическими трудностями: реакция протекает весьма бурно, это требует строительства специальных камер и т. д. Однако если связать чугун с одним из лантаноидных соединений — сплавом ферроцерия с магнием, то реакция идет спокойно, а прочность чугуна повышается вдвое.

С конца 70-х годов активно разрабатываются компьютерные программы, позволяющие «вычислять» свойства тех или иных полиметаллических сплавов. В нашей стране хорошо известны работы в этом направлении члена-корреспондента АН СССР. Е. Савицкого. С их помощью удалось, в частности, предсказать существование, а потом и получить сплавы свинца и ниобия, обладающие свойством высокотемпературной сверхпроводимости.

Однако в этой «нише» рекорд принадлежит куда более сложному соединению — так называемой ртути-1223 (Hg 1223), содержащей, помимо самого «жидкого металла», также барий, кальций и медь с общей формулой HgBa2Ca2Cu3O8+d. У этого сплава переход в состояние сверхпроводимости происходит уже при 135 К°, что намного выше температуры кипения жидкого азота.

Что касается металлоорганики, то достаточно указать на два самых известных природных представителя этого класса химических соединений: гемоглобин и хлорофилл.

Гемоглобин, как известно, отвечает за доставку кислорода в ткани подавляющего большинства животных организмов (у некоторых низших червей и моллюсков те же функции выполняет другой белок — гемоцианин, представляющий собой уже не железо-, а медьорганическое соединение).

Хлорофилл же обеспечивает базовый для всей жизни на нашей планете процесс фотосинтеза растений. Его «металлической» основой служит магний.

Создание таких искусственных металлоорганических соединений, которые дадут человеку ныне отсутствующие у него возможности, от «дополнительной памяти» до «прямого фотосинтеза», принципиально вовсе не исключено, а значит, способно буквально перевернуть жизнь человечества во всех его естественных и привычных для нас аспектах куда сильнее, чем «неолитическая революция» и даже само появление человека разумного.

Впрочем, это дело, скорее, не завтрашнего дня, а куда более отдаленного от нас будущего.

А что же сегодня? Данные по добыче редкоземельных металлов в России и во всем СНГ до сих пор засекречены, однако два важнейших обстоятельства можно обозначить довольно легко.

Первое. Когда про недра СССР говорили, что они содержат «всю таблицу Менделеева», это было верно в том смысле, что залежи редких элементов «рассредоточены» по всей территории Союза. При этом чаще упоминались не столько даже месторождения Восточной Сибири, сколько рудники Средней Азии.

К сожалению, развал СССР и, как следствие, распад единой системы хозяйствования если и не лишили нас доступа к драгоценным природным тайникам Казахстана, Киргизии, Таджикистана, то серьезно усложнили нам жизнь.

И второе. К не меньшему сожалению, металлургическая отрасль России оказалась сегодня в руках тех, кто редко задумывается о будущем и, в том числе, о «металлах будущего», предпочитая жить сегодняшним днем. Продается нынче продукция первого передела, скупает Китай ее тысячами тонн, текут денежки на личный счет на Виргинских островах — и ладненько. А от душевного спокойствия и гемоглобин в крови хороший.

Николай КОНЬКОВ