В мире металлов - Венецкий Сергей Иосифович (читаем книги онлайн бесплатно без регистрации .TXT) 📗
По подсчетам автора известной за рубежом книги "600 миллиардов под водой" Г.Ризберга, именно на эту сумму океан "позаимствовал" у человека золота, серебра, олова и других металлов.
Нефтяная "руда"
На северо-восточном побережье Каспийского моря есть полуостров Бузачи. Надавно здесь началась промышленная добыча нефти. Само по себе это событие не вызвало бы большого резонанса, если бы не оказалось, что бузачинская нефть характеризуется высоким содержанием ...... ванадия.
Сейчас ученые Института химии, нефти и природных солей, а также Института металлургии и обогащения АН Казахской ССР разрабатывают эффективную технологию извлечения ценного металла из нефтяной "руды".
Ванадий из асцидий
Некоторые морские растения и животные — голотурии, асцидий, морские ежи — "коллекционируют" ванадий, извлекая его из воды каким-то неведомым человеку способом. Одни ученые полагают, что ванадий, присутствующий в живых организмах этой группы, выполняет те же функции, что железо в крови человека и высших животных, т.е. помогает впитывать кислород, или, образно говоря, "дышать". Другие ученые считают, что ванадий необходим обитателям морского дна не для дыхания, а для питания. Кто из этих ученых прав, покажут дальнейшие исследования. Пока же удалось установить, что в крови голотурий содержится до 10 % ванадия, а у отдельных разновидностей асцидий концентрация этого элемента в крови в миллиарды раз превышает содержание его в морской воде. Настоящие "копилки" ванадия!
Ученые заинтересовались возможностью извлекать ванадий из этих "копилок". В Японии, например, целые километры морских берегов занимают плантации асцидий. Эти животные очень плодовиты: с одного квадратного метра голубых плантаций снимают до 150 килограммов асцидий. После сбора урожая живую ванадиевую "руду" отправляют в специальные лаборатории, где из нее получают нужный промышленности металл. В печати было сообщение о том, что японские металлурги уже выплавили сталь, которая легирована ванадием, "добытым" из асцидий.
Огурцы, "фаршированные" железом
Биологи все чаще обнаруживают, что в живых организмах могут протекать такие процессы, для которых обычно требуются высокие температуры или давления. Так, недавно внимание ученых обратили на себя морские огурцы — представители древнего рода, существующего уже 50 миллионов лет. Оказалось, что в студенистом теле этих животных длиной до 20 сантиметров, обитающих обычно в иле на дне морей и океанов, прямо под кожей накапливается обыкновенное железо в виде крохотных шариков (диаметром не более 0,002 миллиметра) . До сих пор неясно, как морским огурцам удается "добывать" это железо и для чего им нужна такая "начинка". Серия экспериментов с изотопами железа, возможно, даст ответ на эти вопросы.
"Усы" входят в моду
С тех пор как каменный век сдал свои полномочия эпохе меди и главенствующее положение среди материалов, используемых человеком, занял металл, люди постоянно искали пути повышения его прочности. В середине XX века перед учеными встали проблемы освоения космических пространств, покорения океанских глубин, овладения энергией атомного ядра, и для успешного решения их понадобились новые конструкционные материалы," в том числе сверхпрочные металлы.
Незадолго до этого физики расчетным путем определили максимально возможную прочность веществ: она оказалась в десятки раз больше реально достигнутой. Каким же образом можно приблизить прочностные характеристики металлов к теоретическим пределам?
Ответ, как часто случалось в истории науки, пришел совсем неожиданно. Еще во время второй мировой войны было зафиксировано немало случаев выхода из строя различных электронных устройств, конденсаторов, морских телефонных кабелей. Вскоре удалось установить причину аварий: виновниками их были мельчайшие (диаметром один — два микрона) кристаллики олова или кадмия в форме иголок и волокон, которые вырастали иногда на поверхности стальных деталей, покрытых слоем этих металлов. Чтобы успешно бороться с нитевидными кристаллами, или "усами" (как назвали вредную металлическую "растительность"), нужно было их тщательно изучить. В лабораториях различных стран были выращены нитевидные кристаллы сотен металлов и соединений. Они стали объектом многочисленных исследований, в результате которых выяснилось (поистине, нет худа без добра), что "усы" обладают колоссальной прочностью, близкой к теоретической. Удивительная прочность нитевидных кристаллов объясняется совершенством их структуры, которая, в свою очередь, обусловлена их миниатюрными размерами. Чем меньше кристалл, тем менее вероятно присутствие в нем различных дефектов — внутренних и внешних. Так, если поверхность обычных металлов, даже отполированная, при сильном увеличении напоминает хорошо вспаханное поле, то поверхность нитевидных кристаллов при тех же условиях выглядит практически ровной (у некоторых из них не обнаружена шероховатость даже при увеличении в 40 000 раз).
С точки зрения конструктора, вполне уместно сравнение "усов" с обыкновенной паутиной, которую по отношению прочности к массе или длине можно считать "рекордсменом" среди всех природных и синтетических материалов.
Свинец и вечные снега
В последние время внимание ученых приковано к проблемам защиты окружающей среды от промышленных загрязнений. Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что не только в индустриальных районах, но и вдали от них атмосфера, почва, деревья содержат во много раз больше таких токсичных элементов, как свинец и ртуть.
Любопытны данные, полученные при анализе гренландского фирна (плотного снега). Пробы фирна брались из разных горизонтов, соответствующих тому или иному историческому периоду. В образцах, датированных 800 годом до н.э., на каждый килограмм фирна приходится не более 0,000 000 4 миллиграмма свинца (эта цифра принята за уровень естественного загрязнения, главный источник которого — вулканические извержения). Образцы, относящиеся к середине XVIII века (начало промышленной революции), содержали его уже в 25 раз больше. В дальнейшем же началось настоящее "нашествие" свинца на Гренландию: содержание этого элемента в пробах, взятых с верхних горизонтов, т.е. соответствующих нашему времени, в 500 раз превосходит естественный уровень.
Еще богаче свинцом вечные снега европейских горных массивов. Так, содержание его в фирне одного из ледников Высоких Татр за последние 100 лет возросло примерно в 15 раз. К сожалению, более ранние образцы фирна не были подвергнуты анализу. Если же исходить из уровня естественной концентрации, то оказывается, что в Высоких Татрах, находящихся рядом с промышленными районами, этот уровень превышен почти в 200 тысяч раз!
Дубы и свинец
Сравнительно недавно объектом исследования шведских ученых стали многовековые дубы, растущие в одном из парков в центре Стокгольма. Оказалось, что содержание свинца в деревьях, возраст которых достигает 400 лет, в последние десятилетия резко увеличилось вместе с ростом интенсивности автомобильного движения. Так, если в прошлом веке в древесине дубов содержалось всего 0,000 001 % свинца, то к середине XX века свинцовый "запас" удвоился, а к концу 70-х годов возрос уже примерно в 10 раз. Особенно богата этим элементом та сторона' деревьев, которая обращена к автомобильным дорогам и, следовательно, более подвержена воздействию выхлопных газов.
