От водорода до …? - [89]

Старший «брат»

70. Иттербий — Ytterbium (Yb)

Предпоследним в списке «родственников» большой семьи лантанидов является элемент иттербий. Довольно полная характеристика иттербия, как и некоторых его «родственников», может быть дана в нескольких словах: открыт в 1878 г. швейцарским химиком Ж. Ш. Мариньяком как примесь к элементу эрбию.

Однако иттербий оказался смесью двух лантанидов, которые в 1907 г. были разделены французским химиком Ж. Урбеном и независимо от него Ауэром. Одному из них было оставлено прежнее название. Среди прочих лантанидов иттербий отличается низкой температурой кипения — 1800 °C. В противоположность большинству представителей лантанидов, способных частично выделяться из своих хлористых соединений в результате действия на них водорода при 800 °C (причем легкость выделения возрастает в семействе лантанидов от первого их члена к последнему), иттербий в свободном состоянии не выделен. Так же ведут себя самарий и европий.

Практического применения не имеет из-за чрезвычайной редкости.

Последний из семейства лантанидов

71. Лютеций — Lutetium (Lu)

О последнем элементе из семейства лантанидов, так же как и о некоторых других, много не скажешь. В отличие от всех лантанидов, а также и большинства других элементов периодической системы Д. И. Менделеева, он имеет два названия: лютеций и Кассиопей. Лютеций — древнее название Парижа, а точнее, главного города кельтского племени — паризиев — на р. Сене. В честь него французский химик Ж. Урбен и назвал новый элемент, открытый им в 1907 г. Одновременно новый элемент нашел К. Ауэр — австрийский ученый — и назвал его кассиопеем по имени одного из наиболее ярких, незаходящих созвездий Северного неба Кассиопеи. Этот элемент находится в монацитовом песке.

От своих «родственников» отличается наименьшим атомным радиусом, наибольшей плотностью (9,74) и температурой плавления (1659–1750 °C). В металлическом виде лютеций не получен еще до сих пор. Соединения лютеция применения пока не находят: В немецкой литературе элемент называют кассиопеем и ныне, а химики других государств узаконили название лютеций.

Спутник циркония

72. Гафний — Hafnium (Hf)

Серебро и золото, хотя и не химически чистые, видел каждый. Но спросите у кого-нибудь о гафнии, и большинство ответит, что ни гафния, ни его соединений они не видели. А между тем атомов гафния в природе в 25 раз больше, чем серебра, и в 1000 раз больше, чем золота. В чем же дело, почему мы не сталкиваемся с гафнием? Ответ очень простой: гафний — элемент весьма распыленный. Пригодные для промышленной переработки месторождения имеются в немногих пунктах земного шара.

В 1922 г. Ж. Урбен после многолетних работ с «редкими землями» выделил новый элемент. В честь населявших некогда территорию современной Франции древних племен, кельтов, новый элемент был назван кельтием. Выяснилось, что химические свойства нового элемента не соответствовали тем, которые он должен был иметь, соответственно месту в периодической системе элементов — 72. Исходя из периодического закона Д. И. Менделеева, химик Г. Хевеши и физик Д. Костер, отыскивая аналог циркония, естественно, искали его в минералах, заключающих последний. И действительно, в первом же минерале, подвергнутом исследованию, — норвежском цирконите — они открыли новый элемент с помощью излучения рентгеновского спектра (1923 г.). В честь древнего названия столицы Дании — Гафниа — открытый элемент назвали гафнием. Впоследствии было установлено, что гафний всегда сопутствует цирконию не только в естественных минералах, но и различных искусственно полученных препаратах. Кельтий же оказался смесью уже известных элементов редкоземельной группы. Трудность выделения гафния из природных соединений является причиной, ограничивающей его практическое использование.

Сходство химических свойств гафния и циркония и в связи с этим трудность их разделения обусловлены тем, что радиусы ионов циркония и гафния практически равны.

Гафний в два раза тяжелее циркония, плавится при более высокой температуре (2230 °C), чем цирконий. Не менее интересен такой ряд температур плавления: окись гафния — 2912°, борид гафния — 3250°, нитрид гафния — 3310 °C, карбид гафния — 3890 °C; именно поэтому нитриды тугоплавких металлов, в том числе гафния, представляют основу жаропрочных сплавов, высокотемпературных огнеупоров, твердых материалов, сплавов радио- и электротехнического назначения (болометров, резисторов, термокатодов).

Металл хирургов

73. Тантал — Tantalum (Ta)

Тантал в греческой мифологии — любимый сын Зевса. Будучи на правах любимца Зевса допущенным к трапезам богов, Тантал возгордился этим и, пригласив богов к себе на пир, подал им в виде угощения мясо собственного сына Пелопа, желая проверить их всеведение. За это преступление Тантал был наказан голодом и жаждой. Он был «заточен» в пруд, где стоял по горло в воде, под деревом, ветви которого свисали и гнулись под тяжестью спелых плодов. Всякий раз, когда Тантал, томимый жаждой, открывал рот, чтобы напиться, вода утекала от него; когда, мучимый голодом, он поднимал руку, чтобы сорвать плод, ветка с плодами уклонялась в сторону. Так древний миф описывал «танталовы муки».