Е.В. Савинкина, Г.П. Логинова, С.С. Плоткин - История химии. Элективный курс (1118120), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Совместно с другими исследователями открыл благородные газы аргон, криптон,ксенон и неон. В 1904 г. за открытие благородных газов и определение их места в периодической системе элементов ему была присужденаНобелевская премия.английский астроном Норман Локьер (1836-1920) у себя народине во время солнечного затмения обнаружили в спектресолнечной короны яркую желтую линию, не принадлежавшуюни одному из известных к тому времени элементов. Локьерпредложил назвать этот элемент гелием.Лишь в 1895 г. английские исследователи Уильям Рамзайи Уильям Крукс (1832-1919) доказали существование г е л и яна Земле, выделив его из минерала клевеита. Оказалось, чтовыделенный газ не взаимодействует ни с одним из химическихвеществ, поэтому его отнесли к «благородным» газам.О существовании газов, не проявляющих химической активности, подозревали давно.
Еще в 1785 г. Г. Кавендиш обнаружил, что примерно 1/100 объема воздуха упорно не желалаучаствовать в химических реакциях. В 1894 г. директор Кавендишской лаборатории в Кембридже, физик Джон УильямРэлей (1842-1919) и Рамзай выступили с публичным сообщением об открытии нового химического элемента. Элемент назвалиаргон, что в переводе с греческого означает бездеятельный,ленивый. Этот «благородный» газ, как и гелий, не взаимодействовал ни с какими другими веществами. А через четырегода, в 1898 г. Рамзай и его ученик Моррис Уильям Траверс(1872-1961) спектральным методом открыли еще несколькоблагородных газов: неон, криптон и ксенон.Хотя Менделеев не предусмотрел для благородных газовместа в первоначальном варианте своей таблице, проблемаих размещения была довольно легко разрешена.
В 1900 г.одновременно сам Д.И.Менделеев, У.Рамзай и бельгийскийхимик Э. Эррера пришли к выводу о необходимости включения3.2. Новая металлургия69в периодическую систему элементов особой нулевой группыблагородных газов. И в периодической системе, вошедшей ввосьмое (последнее, вышедшее при жизни Менделеева) издание его знаменитых «Основ химии», эта группа уже заняласвое место.Менделеев считал, что пустые клетки могут быть не тольковнутри таблицы, но и за ее пределами.
К середине XX в.пустых мест внутри периодической системы не осталось, нопоиски новых элементов продолжались.Вопросы1. Используя положение элементов в периодической системе, опишите, какими должны быть химические свойстваэлементов VII периода (в том числе элементов, пока неоткрытых), начиная с элемента номер 104.2. Могут ли со временем в периодической системе появитьсяновые группы элементов?3.2. Новая металлургияКак связаны междудостиженияхимии?собой развитие машиностроения иАктивное развитие металлургического производства, в частности выплавки чугуна и переработки медной руды, началосьс работ Р.
Бунзена по изучению доменных и колошниковыхгазов. Эти исследования способствовали усовершенствованиюгазового анализа, особенно в промышленном производстве, чтопривело к усовершенствованию конструкции печей, а такжеразработке новых методов выплавки стали, которые впервыесделали возможным ее крупнотоннажное производство.3.2.1. Развитие черной металлургииМожно ли считать, что мы продолжаем жить в «железном веке»?На протяжении почти трех тысячелетий металлургия железа не претерпевала принципиальных изменений. Сначала человек научился восстанавливать железные руды нагреванием сдревесным углем, получая так называемое сыродутное железо,почти не содержащее углерода (ковкое и пластичное).
Первые70Часть 3.Развитие неорганической химиидоменные печи для производства чугуна появились в Европев середине XIV в.В нашей стране промышленное производство чугуна началось в XVII в., а при Петре I Россия по выпуску чугуна превзошла все европейские страны. Известен был также способпроизводства литой стали путем тигельной плавки.Революцию в выплавке стали произвел английский изобретатель Генри Бессемер (1813-1898). В 1856 г. он запатентовалспособ передела чугуна в сталь (так называемый бессемеровский процесс). Он предложил использовать конвертер —специальную емкость ретортообразной формы.
В конвертерзаливали жидкий чугун, через который продували кислород.Главные преимущества бессемеровского процесса — дешевизнаи высокое качество получаемой стали.Для выплавки стали бессемеровским способом нельзя былоиспользовать чугун с большим содержанием фосфора, так какконвертер был выложен изнутри (футерован) огнеупорнымматериалом с кислотными свойствами. В таком конвертеренельзя было удалить из чугуна фосфор, переведя его в ш л а к ,который состоял из соединений с основными свойствами, таккак при этом разрушалась бы футеровка конвертера, состо- |ящая главным образом из силикатов.
В 1877 г. английский 1металлург Сидни Джилкрист Томас (1850-1885) предложилфутеровать стенки бессемеровского конвертера обожженнымдоломитом, а в качестве флюса добавлять известь, котораяпревращала образующийся при плавке оксид фосфора в фосфаткальция (томасовский процесс). Таким образом, попутно в томасовском процессе получалось фосфорное удобрение. Первоекраткое сообщение о своем изобретении Томас сделал в 1878 г.на собрании Английского института железа и стали.В 1864 г. французский металлург Пьер Мартен (1824-1915)предложил новый способ получения литой стали в «пламенных» (мартеновских) печах. Он применил принцип регенерации для подогрева газовой среды, что дало возможностьполучить температуру, достаточную для выплавки стали.
Современем был разработан электросталеплавильный метод. Первая такая печь была построена французским инженером ПолемЭру (1863-1914) в 1899 г. Метод удобен тем, что позволяетболее точно регулировать условия процесса, а также проводитьплавку в вакууме или под высоким давлением.Важным шагом в развитии металлургии стал метод легирования (улучшения) сталей путем добавления точно дозирован-3.2. Новая металлургия71ных количеств различных металлов или других веществ, чтопредварительно тщательно изучалось химиками.
Например,полученная в 1882 г. сталь, содержащая 12% марганца, былатверже обычной стали. В 1919 г. была получена нержавеющаясталь, которая, помимо железа, содержит хром и никель. Онаустойчива к воздействию влаги и кислорода. Для защитыот коррозии изделий из недорогих сплавов часто применяютповерхностное легирование цинком, алюминием, хромом.Русские металлурги внесли весьма ценный вклад в усовершенствование сталелитейного дела. Больших достиженийв этой области добился великий русский металлург ПавелПетрович Аносов (1799-1851).
Он воссоздал утерянный секретизготовления булата, который опубликовал в 1841 г. в работе«О булатах», а также усовершенствовал способ производствавысококачественных марок сталей. В 1851 г. Павел МатвеевичОбухов (1820-1869) получил привилегию на изобретенный имспособ получения однородной тигельной стали, идущей наизготовление артиллерийских орудий. Он организовал в Петербурге завод, ставший одним из лучших орудийных производствмира (Обуховский завод).
Огромные достижения в металлургии связаны с именем русского металлурга и металловедаДмитрия Константиновича Чернова (1839-1921). Он усовершенствовал процесс выплавки чугуна и стали и обработкистальных изделий. Чернов является основоположником нового научного направления, изучающего металлы и сплавы,—металловедения.Вопросы1. Почему многотоннажное производство стали оказалось возможным лишь в XIX в.?2. Каково значение стали для современного человека?3.2.2. Развитие цветной металлургииПочему железо на долгое время потеснило цветные металлы?Возникновение цветной металлургии относится к глубокойдревности. Вначале человек познакомился с самородными металлами — золотом, серебром, медью, затем научился получатьметаллы из руд.
Первым металлом, выплавленным из руд,была медь. Во II тысячелетии до н. э. медь стала вытесняться72Часть 3.3.2. Новая металлургияРазвитие неорганической химиибронзой (сплавом меди с оловом) — наступил бронзовый век.С приходом железного века главенствующее положение заняличерные металлы (т. е. железо и его сплавы).
Однако получениеи использование цветных металлов (золота, серебра, меди,олова, свинца и др.) ни в древности, ни в средние века непрекращалось. Постепенно разработка новых легких, прочныхи коррозионностойких материалов вновь привлекла вниманиек цветной металлургии.Первое место занял алюминий. Он входит в состав глины,полевого шпата и других минералов и горных пород и являетсясамым распространенным металлом на Земле. В 1856 г. французский химик Анри Этьенн Сент-Клер Де БИЛЛЬ (1818-1881)использовал электрохимический метод для получения довольно больших количеств алюминия.
Он выделил металл электролизом расплавленного двойного хлорида алюминия-натрия.Однако стоимость алюминия была так высока, что из этоголегкого металла могли изготавливать только дорогие предметы(драгоценные изделия).Электролитическое получение алюминия в промышленныхмасштабах стало возможным только с появлением мощныхэлектростанций. Промышленный метод электролитическогополучения алюминия из раствора оксида алюминия в расплавленном криолите был разработан в 1886 г. французомПолем Луи Туесеном Эру (1863-1914) и американцем ЧарлзомМартином Холлом (1863-1914).
В 1884 г. (до открытия этогометода) во всем мире было произведено всего 11 т алюминия,а в 1913 г. — уже более 66 тыс. т.В первой половине XX в. были обнаружены новые полезные свойства многих металлов, например бериллия, титана,циркония, ванадия. Усовершенствование процессов извлеченияэтих металлов из руд и их глубокой очистки способствовалоразвитию электроники, атомной энергетики, космонавтики идругих передовых отраслей науки и техники. Так, в авиационной промышленности наряду с алюминием стали использоватьмагний.Объемы производства некоторых цветных металлов исчисляются миллионами тонн в год. Больше всего добывают алюминия, за ним следуют медь, цинк, свинец.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
