предыдущая главасодержаниеследующая глава

В наши дни

Платиновые металлы существуют теперь, можно сказать, в трех ипостасях: они - сокровища (по мнению людей дальновидных, более надежные, чем золото!), они - труженики (незаменимые во многих областях техники!) и они - "стратегический резерв" (всевозрастающий!).

Поэтому их бережно хранят, неохотно расходуют и публикуемые о них сведения неполны и нередко противоречивы.

Мировое потребление платиновых металлов, например, за 1975 год канадские и английские горные журналы оценивают в 150-200 тонн (из них около 30 тонн получено за счет вторичной переработки изделий, а остальное из недр). Как доказательство надежности этих цифр, а также для характеристики "кто есть кто" на современном платиновом рынке, в этих журналах приведены данные международных аукционов. Всего было куплено в 1975 году (в тоннах): 175, в том числе платины - 105, палладия - 51, остальных платиноидов - 17. Больше всех купила Япония - 64,1, за ней следуют США - 51,6, ФРГ - 22,2, Швейцария - 11,2, Нидерланды - 8,3, Франция - 7,5, Великобритания - 6, прочие страны - около 2.

Среди продавцов на капиталистическом рынке господствует ЮАР - до 100 тонн в год, за ней следует Канада - до 15 тонн в год, а все остальные (США, Колумбия, Перу и другие) - всего сотни килограммов.

И в последующие годы ситуация на рынке сохранялась примерно в таком же виде, с той же иерархией продавцов и покупателей. В целом же рост потребления платиновых металлов в капиталистическом мире происходит примерно на 5 процентов в год, причем тенденция является устойчивой, за последние полвека добыча их возросла раз в тридцать, далеко опередив по темпам роста добычу большинства других полезных ископаемых (например, добычу золота за тот же период удалось увеличить лишь в 2-3 раза). Успех в отношении платиновых металлов обусловлен освоением крупных платформенных месторождений; рост добычи сопровождался и существенным изменением цен.

По данным "Канадского горного журнала" (№ 2, 1977), рыночные цены в 1976 году колебались в таких пределах - в долларах США за 1 унцию (31,1 грамма): золото 101-137, платина 162-180, палладий 50-60, родий 300-450, иридий 300-400 (в предшествующем году иридий стоил 600 долларов).

Соотношение - платина дороже золота примерно в полтора раза - установилось после второй мировой войны и сохраняется довольно устойчиво, сами же цены на драгоценные металлы неудержимо растут. В начале 1980 года за унцию золота на биржах капиталистических стран уже платили по 500 долларов, а платина впервые превысила 700-долларовый рубеж (соответственно взлетели цены и на все платиноиды).

Как показывают биржевые бюллетени, платиновые металлы устойчиво остаются в числе дефицитных, и запасы у продавцов обычно не превышают полугодовой потребности, а спрос нередко превышает предложение. Это, впрочем, не всегда обусловлено реальными экономическими потребностями. Так, в 1976 году управление чрезвычайной готовности США внезапно увеличило свой запас платины с 14 до 41 тонны, а палладия с 39 до 76 тонн.

В связи с финансовыми бурями, сотрясающими экономику капиталистических стран, получили известность слова английского финансиста Бутби о том, что большинство людей больше не верит ни во что, а остальные верят только в драгоценные металлы. И запас их, лежащий мертвым грузом в хранилищах банков, неуклонно растет. Данные о количестве платиновых металлов, хранимых как сокровища, очень противоречивы. Более подробная информация имеется о промышленном использовании этих металлов. Если, например, для Японии и Швейцарии характерна узкая специализация - использование платины главным образом для ювелирных изделий и приборостроения, то для США, ФРГ, Франции и некоторых других стран характерен широкий и весьма изменчивый спектр применений. В 1973 году в США расход платины (21 тонна) по отраслям промышленности распределялся так: (в процентах) химическая - 35, нефтеперерабатывающая - 18, электротехническая - 17, стекольная - 11, автомобильная - 10, медицинская - 4, ювелирная - 3, прочие - 2.

Использование палладия достигло тогда рекордной величины - 32 тонн, и в дело пошли запасы этого металла, цена на него взлетела.

А спустя три года картина изменилась так: платины израсходовали на 6 тонн больше, и главным потребителем - более 50 процентов! - стала автомобильная промышленность. Несколько увеличился расход платины в стекольной промышленности, прежний уровень сохранился в электротехнической, а в химической и нефтеперерабатывающей снизили расход платины почти вдвое за счет применения рениево-платиновых катализаторов и других усовершенствований.

Технический прогресс обусловил и быстрое затухание палладиевого "бума", взамен электромеханических переключателей распространение получили электронные; был создан серебро-палладиевый сплав, обеспечивающий надежную работу контактов при малом расходе палладия. В результате всего этого расход палладия снизился в США с 32 тонн в 1973 году до 19,4 тонны в 1976-м, а в Японии - с 16,2 до 6 тонн, и угроза палладиевого голода была устранена. В дальнейшем спрос на палладий снова начал возрастать главным образом в связи с более широким использованием его в каталитических процессах.

Примерно так же меняется спрос и на другие платиновые металлы, но общая тенденция сохраняется - всех их требуется все больше и более высокого качества. Характерная черта наших дней - огромная потребность на аванпостах техники в чистых материалах. Их подразделяют на технически чистые, содержащие не менее 99,9 процента основного вещества, химически чистые, в которых его 99,99 процента, и особо чистые, у которых три девятки после запятой. Платиновые металлы выпускают в соответствии с этими стандартами, платину и палладий - пластичные, легкодеформируемые - в виде слитков, размером 100X65X35 миллиметров, а все остальные - в виде порошка, с размером зерен до 1 миллиметра. Для всех сортов обязательным является равномерное распределение примесей, потому что концентрация, например, кремния, превышающая 0,005 процента, приводит к хрупкому разрушению платины в напряженных термодинамических условиях работы.

Получение особо чистых платиноидов (методом зонной плавки) - замечательное достижение, оно открыло возможность познать подлинные их свойства. В монокристаллах даже самый труднодеформируемый металл - рутений становится пластичным, принимает любую форму.

Чемпионы среди катализаторов. В стремлении ускорить химические процессы, расширить их возможности все глубже изучают и шире используют каталитические свойства различных веществ. Катализ теперь - ведущий метод химической технологии. Подсчитано, что более трехсот важных процессов осуществляется в промышленности с его помощью и в год расходуются более 800 тысяч тонн различных катализаторов. Среди них платина (по количеству) на одном из последних мест, но качественные ее показатели так высоки, что она бессменный чемпион-долгожитель. На ее применении базируется технология самых "многотоннажных" и трудных химических производств. Нет нужды перечислять все ее заслуги, ограничимся тремя: платина спасает человечество от азотного и углеводородного голода, она защищает от деятельности "маленьких вулканов" - опасного творения нашего века. Поясним это.

Мрачные прогнозы об истощении запасов нефти, платины, меди и других полезных ископаемых не раз уже становились мировой сенсацией, казались реальными, но открывались новые месторождения - и в мире снова на некоторое время становилось спокойно. Подтвердился только один такой прогноз - относительно селитры. Ее месторождения - крупные в Чили, более мелкие в Индии, Средней Азии - в начале нашего века уже были почти отработаны, а новых найти нигде не удалось. Минералы селитры - азотнокислые соли натрия, калия, аммония - единственное в недрах сырье для получения азотной кислоты и множества ее производных, среди них таких важных, как удобрения и взрывчатые вещества.

Выход остался только один - осваивать "надземное" месторождение, воздушный океан. Азота в воздухе 78,08 процента, в десятки раз больше, чем в селитре, а запасы практически почти безграничны. Однако свободный азот инертен, соединить его с кислородом, создать окись, необходимую для получения кислоты, тогда удавалось лишь при температуре пламени вольтовой дуги (3000° С).

В 1902 году был построен завод, использующий дешевую энергию Ниагарского водопада. Днем и ночью на 185 вольтовых дугах "сжигали" азот, но выход его окислов не превышал 2 процентов, а затраты электричества были так велики, что этот путь пришлось признать тупиковым. Всевозрастающая нехватка удобрений вела к снижению урожайности, и азотный голод грозил голодом всеобщим.

Выход был найден лишь в следующем десятилетии, когда Ф. Габер и К. Бош разработали аммиачный метод связывания азота, применив платиновые катализаторы. Свободный азот выделяют испарением из жидкого воздуха и при высоких температуре и давлении (500° С, 800 атм) соединяют с водородом в присутствии катализатора.

Полученный аммиак смешивают с кислородом, нагревают почти до 1000° С и под давлением (10 атм) прогоняют в контактном аппарате сквозь ажурные, имеющие 3-4 тысячи отверстий на одном квадратном сантиметре, сетки из тройного сплава, в котором 93 процента платины,4 процента палладия, 3 процента родия. Добавка палладия несколько увеличивает активность катализатора и снижает его стоимость, а родий увеличивает срок службы сеток.

Из аммиака и кислорода в контактном аппарате образуется окись азота и вода. Химизм процесса представляют так: высокая температура ослабляет прочность молекул кислорода и при соприкосновении с платиной ковалентная связь О-О рвется и взаимодействие приводит к образованию связей Pt-О. Платину обволакивает кислород, но эта связь непрочна, ее рвут молекулы аммиака; сами они при этом распадаются на водород и азот, которые под энергичным воздействием активированного кислорода образуют окись азота и воду. Они слабо адсорбируются на платине, их смывает газовый поток, а на катализаторе снова накапливается кислород, реагируя с новыми порциями аммиака. Получение окиси азота таким способом требует затраты энергии в сто раз меньше, чем в вольтовой дуге. Процесс идет быстро, и его можно организовать в любом месте, была бы платина. Заменить ее более дешевым катализатором удалось только при получении аммиака. Для синтеза окиси азота платина остается незаменимой. Только на ней процесс идет без побочных реакций. Все иные катализаторы не защищают от образования закиси азота и других веществ, резко снижающих качество конечного продукта.

Мировое производство связанного азота уже приближается к 25 миллионам тонн в год, и около 80 процентов его расходуют на получение азотных удобрений, но и этого огромного количества мало. Подсчитано, что для получения оптимальных урожаев на посевных площадях земного шара надо затрачивать около 100 миллионов тонн удобрений. Применяемая уже полвека технология - дорогая и сложная, не обеспечивает ликвидации азотного голода. Усилий для создания новых методов, более экономичных и быстрых, затрачивается очень много. Перспективно получение окиси азота из горячей плазмы в реакторах - плазмотронах или из холодной плазмы в ускорителях электронов высоких энергий, но о практическом применении таких способов говорить еще рано. Также сулит успех использование "патента" бактерий, связывающих азот. Установлено, что для его активизации бактерии тоже используют катализаторы - микродозы переходных металлов и, по-видимому, всем из них предпочитают платину.

Расход ее в промышленности на "связывание" азота оценивают сейчас в 15-20 тонн в год, и вряд ли в ближайшем будущем, даже если "патент" бактерий будет широко использован, удастся расход уменьшить.

Почти одновременно с азотным человечество ощутило и углеводородный голод, порожденный распространением двигателей внутреннего сгорания. Для того чтобы обеспечить их "питание", был создан термический крекинг - разделение нефти на фракции по температурам кипения. При этом выход наиболее ценной легкой фракции - бензина был мал (ароматические углеводороды, из которых его удается получить, обычно занимают подчиненное место в составе нефти).

Академик Н. Д. Зелинский в 1911 году установил, что в присутствии платины происходит ароматизация нефти, входящие в ее состав нафтеновые углеводороды дегидрируются, отщепляют водород и могут быть быстро превращены в ароматические углеводороды - бензол, толуол, ксилол и их производные.

Реализация идеи Зелинского привела к замене термического крекинга каталитическим платформингом - роль в нем платины подчеркнута самим названием.

Этот высокопроизводительный способ обеспечивает переработку колоссальных количеств нефти. Проходя сквозь реактор, она соприкасается с мелкими (до 5 миллиметров), покрытыми дисперсной платной шариками из окиси алюминия. Платина по весу составляет в них менее одного процента, но поверхность соприкосновения с нефтью очень велика и мгновенно происходит чудо: из нафтеновых фракций, которые иными способами не поддаются переработке, удается получить бензин и ароматические углеводороды, незаменимое сырье для синтеза каучука, нейлона, полиэфирных волокон, различных смол - всего сейчас из нефти получают более 5 тысяч синтетических продуктов. Каталитический платформинг сделал возможным получение бензинов высшего качества, с очень высоким октановым числом, что определило возможность увеличить мощность двигателей и уменьшить их размеры.

Механизм катализа нефти, по-видимому, определяется мгновенной жизнью комплексных соединений платины и их преобразованием в углеводороды иной структуры.

За последние годы удалось несколько снизить расход платины на нефтехимический синтез применением риформинга - метода переработки под высоким давлением водорода с меньшей затратой катализатора, но и при этом затрачивается в мире не менее 5 тонн платины в год.

Автомобили по темпу "рождаемости" обгоняют людей, и нет оснований надеяться на снижение темпа. Сейчас по планете бегает более 300 миллионов автомобилей, и каждый из них - это "маленький вулкан", выбрасывающий за год в атмосферу примерно 800 килограммов окиси углерода, 200 килограммов различных углеводородов и 40 килограммов окислов азота (которые, к сожалению, использовать невозможно). Кроме того, каждый автомобиль на бегу поглощает кислорода, как 300 человек. Допустимое содержание окиси углерода - 0,03 милиграмма на литр воздуха, и нетрудно подсчитать, в каких масштабах портят его "маленькие вулканы" на колесах.

Полвека назад авторы "Золотого теленка" призывали пешеходов любить и спасать. Теперь этот призыв утратил юмористический оттенок: спасать приходится не только пешеходов, но и автомобилистов - загазованность улиц стала реальной опасностью. Способы борьбы с нею ясны, но трудноосуществимы. Кардинальное решение только в отказе от бензина, замене его иным, безвредным топливом. А пока реальный путь - улучшение качества бензина и установки на автомобилях "дожигателя" - каталитического нейтрализатора отработанных газов. В нем вредные газы выгорают, соприкасаясь с керамическими шариками, покрытыми дисперсной платиной.

Каталитические нейтрализаторы получают все более широкое распространение. Например, в США на их изготовление в 1976 году было израсходовано около 15 тонн платины - больше, чем на все другие виды катализа, вместе взятые. Ведутся в этом направлении работы и в нашей стране. Стоимость нейтрализатора около 300 рублей (см. "Литературную газету" от 31 января 1979 года).

Вместе с платиной в каталитических нейтрализаторах применяют палладий и другие платиноиды. Надо отметить, что их роль в технике катализа велика и все возрастает. Если платина - универсальный катализатор, то платиноиды, продолжая спортивные сравнения, можно назвать чемпионами в отдельных категориях. Так, палладий - лучший ускоритель реакций соединения различных веществ с водородом, что объясняется уникальной его способностью удерживать этот газ. Осмий эффективнее, чем платина и другие катализаторы, ускоряет гидрогенизацию органических веществ. Рутениевые катализаторы используют для получения глицерина и других многоатомных спиртов из целлюлозы, а также для синтеза синильной кислоты. Иридий в сочетании с никелем лучше других действует при синтезе различных веществ из ацетилена и метана. Этот перечень можно продолжать долго.

Катализаторы, непосредственно не участвуя в реакциях, казалось бы, должны служить вечно, но это далеко не так, потери их при соприкосновении с другими реагентами велики, несмотря на все защитные меры.

В общем расходе платиновых металлов катализаторы составляют почти половину, и доля их растет, опережая все иные виды использования.

Незаменимая посуда. Платиновые сервизы давно уже заняли свое место в музеях, но иная посуда из этого металла - лабораторная, технологическая - остается незаменимой. В длинном ее перечне на первом месте по значению вот уже два столетия стоят тигли. "Без них, - как отметил еще Ю. Либих в "Химических письмах", - состав большинства минералов оставался бы неизвестен".

Сейчас даже трудно представить себе, как мизерны были знания о Земле до появления платиновых тиглей. В земной коре преобладают силикаты. Многие из них удается разложить, перевести в раствор только предварительно сплавив с содой или подвергнув длительной обработке плавиковой кислотой. Только платиновая посуда выдерживает необходимые для анализа силикатов температуры, воздействие паров фтора и других особо активных реагентов.

Применение платиновой посуды расширяло возможности познания, но сопровождалось быстрой гибелью драгоценных тиглей. Постепенно выявилось, что они не универсальны, в них нельзя плавить металлы или вещества, способные их выделять, так как при этом образуются сплавы с платиной. Запрет пришлось распространить на свободные бор, кремний, фосфор, а также на едкие щелочи, цианиды, сульфиды - все они сокращают срок жизни тиглей. К этому же приводит и неумелый нагрев, при очень высокой его температуре платина начинает поглощать углерод из пламени, становится ломкой. Опасно для нее и низкотемпературное, коптящее пламя. Должен быть тигель защищен и снаружи, только платиновая или кварцевая подставка для этого пригодны.

Добавки к платине иридия, родия, рутения в дальнейшем сделали лабораторную посуду более долговечной и универсальной, а теперь удалось создать сплавы, которые не боятся даже мышьяка, фосфора и других еще недавно "запретных" веществ.

Ни одна лаборатория не обходится без платиновой посуды, но куда больше ее на заводах, там можно увидеть платиновые тигли до 30 килограммов!

Уменьшить расход платины помогает платинирование - гальваническое нанесение тончайшего защитного слоя на химическую аппаратуру, что особенно существенно при крупных ее размерах (например, таких, как резервуары атомных реакторов).

По расходованию платины на посуду (это надо подчеркнуть, чтобы не спутать с иным использованием) сейчас на первом месте, по-видимому, стекольная промышленность.

Стекло, железо и бетон - важнейшие современные конструкционные материалы. В этой триаде стекло патриарх, его уже применяли, когда еще не знали железа, не говоря уж о бетоне.

С веками стекло - строительное, тарное, художественное, лабораторное - использовалось все шире и разнообразнее. Достижения нашего времени заключаются не столько в расширении ассортимента, сколько в механизации производства, применении различных стеклоформирующих машин, положивших конец господству стеклодувной трубки, изобретенной еще до новой эры. Благодаря этому появилась возможность производить стеклянное волокно - тончайшие нити, внешне похоже на шелковые, но не сопоставимые с ними по своим свойствам. Они обладают высокой химической, термической и механической стойкостью, не пропускают ток, прозрачны и способны образовывать единое целое со многими другими материалами, особенно с синтетическими смолами. Поэтому современную технику уже невозможно представить себе без стеклопластиков, различных электроизоляционных материалов, фильтров и многих других изделий, основу которых составляют стеклянные волокна. У них мало конкурентов и по качеству и - что очень существенно - по стоимости.

Стеклянные нити получают продавливанием расплава сквозь мельчайшие отверстия фильеров. Казалось бы, дело простое, если не учитывать, что необходимы нити толщиной 3-10 микрометров. Еще недавно такие нити удавалось создавать только жукам-шелкопрядам!

Получение обычного стекла ведут при температуре, лишь незначительно превышающей 1000° С, и уже тогда расплав становится агрессивным, он корродирует все, с чем соприкасается. А для получения тончайших нитей, необходимых для стекловолокна, оптимальным является температурный интервал 1200-1450° С. Кремнекислый расплав при таком нагреве становится яростным агрессором, лучшие легированные стали, из которых пробовали изготовлять стеклоплавильные сосуды, выдерживают лишь десятки часов работы и то при температуре, не превышающей 1300° С.

Уровень тепловых напряжений в стеклоплавильных сосудах так высок, что не выдержали экзамена и все известные керамические и металлокерамические материалы.

Единственной и незаменимой на протяжении истории получения стекловолокна, насчитывающей уже половину века, остается платина с небольшой (7-10 процентов) добавкой родия.

Этот сплав выдерживает тысячи часов нагрева до 1450° С, резкие смены температуры, он стоек против коррозии и других невзгод. Потери платины за счет возгонки и растворения в стекломассе составляют около 200 граммов на тонну стекловолокна, казалось бы, немного, но если учесть быстрый рост объемов производства и цены на платину, станет понятным, почему патентуются все новые специализированные сплавы, в которых платину пытаются заменить золотом, палладием, еще чем-либо. Пока достигнуты успехи лишь в комбинировании различных сплавов, применяют, например, "тройные" фильерные пластины: внутренний слой, прилегающий к расплаву, делают из чистой платины (она эластична и предохраняет от трещин), средний слой - жаропрочный, платинородийиридиевый и наружный - золотой, оптимальный для формовки стекловолокна.

Потребление стекла в развитых странах уже составляет более 30 килограммов в год на каждого человека и быстро возрастает, особенно за счет стекловолокна. Таким же темпом увеличивается производство искусственных волокон из полиамидных смол. Их выдавливают сквозь тысячи тончайших отверстий, которые должны неизменно сохранять свои размеры и форму в трудных условиях работы. Поэтому, несмотря на все меры экономии, расход платиноидов на жаростойкие изделия лишь возрастает.

Все больше требуется платиновой посуды и для таких сравнительно холодных процессов, как создание сверхчистых веществ. Известно, что даже один "чужеродный" атом на миллион нарушает полупроводниковые свойства кристаллов. Для того чтобы посуда не стала источником инфекции, применяют платину, чистота которой определяется двумя девятками до запятой и тремя девятками после (кстати говоря, получение такой сверхчистой платины - одно из замечательных технических достижений наших дней).

Судьбы эталонов. Метрическая система мер и ее эталоны были созданы с девизом "на все времена, для всех народов". Он осуществился лишь в отношении системы, но не ее эталонов. Система действительно стала интернациональной и на все времена. А у ее эталонов судьба иная. Первые эталоны, изготовленные из платины в 1795 году, были в 20-х годах XIX века заменены платиноиридиевыми. Этот сплав (9PtlIr) поныне считается самым неизменным, не стареющим. Тем не менее, и эти эталоны устарели, так сказать, морально.

Современная техника требует высокой точности измерения всех параметров, ничтожные ошибки нередко приводят к трагическим последствиям. Это обусловило развитие особой науки - метрологии, привело к созданию многоступенчатой иерархии эталонов. "Родоначальники" метрической системы хранятся в Севре - предместье Парижа, который называют "метрологической Меккой". Там находится Международное бюро мер и весов, туда для сверки периодически совершают паломничество из других стран эталоны-копии.

Государственные эталоны нашей страны (метр №28, килограмм № 9) хранятся в Ленинграде, на Московском проспекте, в подвалах здания, где в 1893 году под руководством Д. И. Менделеева начала работу Главная палата мер и весов. Теперь это Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии, носящий его имя. Там получают право на существование эталоны-копии, эталоны-свидетели и рабочие эталоны различных рангов. Оттуда они начинают свой путь во все концы страны с тем, чтобы периодически возвращаться для сверки.

Эталон метра (№ 28)
Эталон метра (№ 28)

С помощью этих эталонов непрерывно осуществляется контроль рабочих мер на заводах и в институтах, на кораблях и в магазинах - словом, везде, где производятся измерения. (Установлено, что на них в наши дни затрачивается в промышленности от 10 до 50 процентов всего рабочего времени.)

Эталонов низших рангов требуется все больше, требования к их точности растут, и все труднее обеспечить их изготовление и хранение.

Незначительное отклонение, и эталон уже не эталон. Поэтому заветная мечта поколений метрологов - избавиться от материальных эталонов, заменить их природными, невещественными константами, неизмененными и легко воспроизводимыми.

Хранение времени, определение его эталона (секунды), астрономическими методами было мучительно трудным, пока не установили, что секунда равна 9192631770 периодам колебаний атома цезия, которые безошибочно "отсчитывает" созданный для этой цели прибор.

В 1960 году усилиями ученых многих стран удалось "вывести в отставку" платиноиридиевый эталон метра. По решению состоявшейся тогда XI Генеральной конференции по мерам и весам метр получил новое определение, был признан равным 1650736,73 длины волны оранжевого излучения криптона - 86.

Эталон килограмма (№ 9)
Эталон килограмма (№ 9)

Калибровка и сличение мер длины теперь производятся с помощью эталонных установок, состоящих из криптоновой лампы, спектроинтерферометра и компаратора. А прежний наш государственный эталон-копия № 28, так же как и его парижский родоначальник, хранится в подземных сейфах уже в качестве дублера.

Из триады важнейших эталонов (м, кг, с) до наших дней неизменным остался только эталон массы - килограмм. По-прежнему это платиноиридиевый цилиндрик высотой и диаметром 39 миллиметров. Он, как и копии - государственные эталоны, хранится в стабильных условиях глубоко под землей, на подставке из горного хрусталя, под двойным стеклянным колпаком. Поблизости на таком же массивном фундаменте глубиной 7 метров установлены точнейшие весы для сличения с другими эталонами более низких рангов. Управление весами и перемещение эталонов производятся дистанционно, без прикосновения рук. Процесс медленный, трудный, а потребности очень велики, особенно потому, что не только эталоны, но и рабочие гири многих приборов необходимо изготовлять с эталонной точностью, например для гравиметров, которыми "взвешивают" нашу планету. Если бы она была однородна, значение силы тяжести в любой точке зависело бы только от его географических координат. Но горные породы имеют различную плотность, и поэтому реальные значения силы тяжести обычно отличаются от теоретических. Знать эти отклонения необходимо для расчета траекторий полетов, поисков полезных ископаемых и других целей. Силу тяжести определяют по растяжению или сокращению кварцевой нити, на которой подвешен платиновый груз в герметическом сосуде гравиметра.

От попыток заменить платину более легким металлом пришлось отказаться - это снижало точность, а требования к гравиметрическим измерениям становятся все выше.

Приведенный пример - один из многих, показывающих, как разнообразна область весовых измерений, требующих эталонирования. Поэтому проблема замены материального эталона веса иным, более удобным, очень актуальна, и над ее решением работают во многих странах, но пока платиново-иридиевый цилиндрик, хранимый в Севре, по-прежнему остается основой основ.

Велико также стремление уменьшить расход платиновых металлов на эталоны, но осуществить это не удается. Так, не обошлись без платины при создании нового эталона, который получил название кандела (кд) - свеча и призван обеспечить единство световых измерений, необходимое при всевозрастающем разнообразии источников освещения.

Государственный световой эталон разработан ВНИИМ им. Менделеева и утвержден 10 декабря 1968 года Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР. Эталон представляет собой полный излучатель, или абсолютно черное тело, устойчиво порождающее при определенной температуре свет всех длин волн видимого спектра с постоянной яркостью.

Конструктивно это сосуд с платиной, в который погружена трубочка из окиси тория. Нагрев платины до плавления током высокой частоты порождает свечение окиси тория. Процесс затвердевания платины характерен замечательным постоянством температуры, и свечение окиси тория при таких условиях признано эталонным.

Луч света из трубочки излучателя попадает в оптическое устройство, с помощью которого фиксируют силу и яркость эталона, определяют в световых единицах яркость других объектов.

Многочисленные эксперименты показали, что сочетание окись тория - платина обеспечивает наибольшую надежность определения канделы.

Долгое время иридий использовался в эталонах лишь в качестве добавки к платине, улучшающей свойства сплава. Теперь установлено, что иридий обладает наиболее постоянным коэффициентом линейного расширения при низких температурах. Это свойство обусловило его применение в качестве эталона при замерах строения кристаллической решетки различных веществ.

Все это не дает оснований предполагать, что в близком будущем удастся существенно сократить расход платиновых металлов на эталоны.

Металл роскоши. Рекламное предсказание 1776 года полностью подтвердилось примерно через полвека: платина стала металлом роскоши, "ювелирной королевой", и не только из-за престижности, обусловленной высокой ценой. В платиновой оправе бриллианты, изумруды, аквамарины, жемчуг выглядят крупнее, ярче становятся присущая им окраска и рисунок. Такая оправа и самая надежная - лучшие драгоценные камни давно уже в нее одеты. Не случайно высшая награда для полководцев нашей страны - орден Победы, несущий более ста бриллиантов, выполнен из платины.

По расходованию ее на ювелирные изделия можно разграничить благополучные и трудные годы в истории.

В 1913 году, перед началом первой мировой войны на предметы роскоши, если причислить к ним и платиновые зубы, ушло около 3 тонн, почти 60 процентов всего использованного металла. Это рекорд, но только в процентном отношении. В дальнейшем резко возросли технические применения, они составляют около 80 процентов, хотя на украшения используется платины теперь раз в 15 больше, чем в тот рекордный год. Только одна Япония, занимающая ведущее место в ювелирной промышленности капиталистических стран, производит в год около 30 тонн платиновых украшений.

Долгое время для них использовали лишь самые высокопробные сплавы (добавки, увеличивающие прочность, составляли в них не более 6 процентов). Теперь в связи с расширением и демократизацией спроса японские и другие фирмы капиталистических стран стали использовать низкопробные сплавы, в них серебро преобладает над платиной, но ее содержание (30-40 процентов) обеспечивает благородный вид и неизменность украшений. Промышляют в капиталистических странах и различными подделками под платину, например, изделиями из сплава, содержащего 70 процентов серебра и 30 процентов золота, азотная кислота на этот сплав не действует, поэтому лишь тщательное исследование позволяет изобличить обман.

За последние десятилетия распространение получили изделия из палладия, он по-своему красив, не тускнеет, хорошо сохраняет полировку и дешевле платины по весу более чем втрое, а по объему в 7 раз. Прочность палладия на растяжение и твердость недостаточны, чтобы делать из него оправу для драгоценных камней. Но этот недостаток удалось устранить добавкой 4 процентов рутения и одного процента родия, благодаря им прочность увеличивается вдвое. Твердость в такой же мере повышают холодной прокаткой сплава. И все же в изделиях такого класса камни обычно используются синтетические, "полудрагоценные".

Название "белое золото" к платине не привилось, и теперь так называют сплав палладия и золота в соотношении примерно 1:5. Он имеет снежно-белую окраску, и изделия из него пользуются большим спросом. Кстати, Лондонское геологическое общество с 1846 года отмечает научные заслуги медалью имени Волластона из палладия. Учреждена эта медаль была в 1831 году, но первые 15 лет ее чеканили из золота, пока не было налажено извлечение палладия из палладистого золота бразильских месторождений. Этой медалью в 1943 году был награжден советский академик А. Е. Ферсман.

Американское электрохимическое общество награждает медалью из палладия за выдающиеся достижения в электрохимии. В 1967 году такая медаль была присуждена советскому академику А. П. Фрумкину.

За последнее время еще один платиноид получил применение в ювелирных изделиях - родиевые покрытия придают им солнечный блеск. В натуральном виде родий ювелиры почти не используют, стоит он примерно втрое дороже платины, а легковесен, как палладий, и изделия из него не производят внушительного впечатления.

предыдущая главасодержаниеследующая глава






Лабораторные бриллианты становятся популярнее

В Калининграде нашли янтарь весом более 3 кг

Муассанит: ярче бриллианта и крепче сапфира

На кувейтском острове нашли 3,6-тысячелетнюю ювелирную мастерскую

Сияющий опал: 10 удивительных фактов о самом красивом драгоценном минерале

Модный тренд 1950-х: ювелирные украшения, которые приклеивали к телу

Ювелирный этикет ношения колец: правила, которые необходимо соблюдать

Странные гигантские алмазы приоткрывают тайну состава Земли

Что хранится в королевской шкатулке?

Работу хабаровского ювелира приняли в постоянную экспозицию Эрмитажа

В Болгарии найден древний амулет из Китая



Rambler s Top100 Рейтинг@Mail.ru
© Карнаух Лидия Александровна, подборка материалов, оцифровка; Злыгостева Надежда Анатольевна, дизайн;
Злыгостев Алексей Сергеевич, разработка ПО 2008-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник: 'IzNedr.ru: Из недр Земли'