166512 (740296), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

«Если их свойства так близки, должны существовать и соединения двухвалентного алюминия, ведь соединения двухвалентного железа известны и хорошо изучены», – думал ученый.

Мысль о получении соединений двухвалентного алюминия не давала ему покоя. Он подробно изучил литературу по этому вопросу и познакомился с методом Вёлера: последнему удалось получить серый порошок, а потом и мелкие зернышки этого нового недостаточно изученного металла.

Может быть, при подходящих условиях восстановления именно метод Вёлера дает возможность получить соединения двухвалентного алюминия?

Металлический калий был уже сравнительно дешев, и проведение реакции не представляло таких трудностей, как это было во времена Вёлера. Девилль имел возможность осуществить реакцию в сравнительно большом масштабе. Для этой цели он использовал широкую платиновую трубку, которую загрузил металлическим калием. Один конец трубки он соединил с фарфоровым сосудом, в котором хлорид алюминия нагревался до высокой температуры. Пары хлорида алюминия вступали в реакцию с калием, который восстанавливал их до металлического алюминия. Благодаря усовершенствованным печам выпаривание хлорида алюминия осуществлялось легко. В этом случае в пламя не приходилось вдувать кислород, так как уже при 500°С вещество начинало испаряться.

Девилль подробно исследовал продукт реакции, пытаясь найти соединения двухвалентного алюминия, но все его усилия не привели к желаемому результату. В платиновой трубке он открыл лишь два металла – образовавшийся алюминий и непрореагировавший калий. Мелкие серебристо-белые частицы алюминия обладали хорошей ковкостью и не теряли блеска на воздухе.

Девилль называл алюминиевую руду глиной. Он, однако, применял не обычную глину, а пользовался совершенно чис­той, белой породой, которую добывали в окрестностях города Бо. Сегодня такая глина называется бокситом и по-прежнему является самым важным и почти незаменимым сырьем в производстве алюминия.

Эту глину подвергали очистке, чтобы удалить примеси железа, а потом смешивали получавшуюся окись алюминия с углем и смесь нагревали в среде хлора. Образовавшийся хлорид алюминия загружали в железную трубу, заполненную керамическими сосудами, каждый из которых вмещал по пол­килограмма натрия. Когда реакция заканчивалась, железную трубу нагревали до более высокой температуры, частицы образовавшегося алюминия расплавлялись и образовывали мелкие зернышки. После охлаждения железной трубы извлекали: керамические сосуды и тщательно собирали зернышки полученного металла. Когда их набиралось достаточно много, ими: загружали керамический сосуд и вновь нагревали до высокой: температуры, чтобы расплавить эти зерна и получить большой слиток металла. Однако операции эти были очень сложными, а их применение в большом масштабе невыгодно.

В результате многолетней работы Девиллю удалось усовершенствовать процесс. Теперь он мог в течение одного дня получить довольно большой слиток алюминия. Несмотря на это, стоимость серебристого металла достигала фантастической суммы: 30000 франков за килограмм! Алюминий стоил намного дороже золота.

Успех Девилля вызвал настоящую сенсацию. Несколько слитков алюминия выставили в фойе Академии наук, чтобы все могли видеть этот необычный металл. Через несколько дней Сент-Клер Девилль должен был отправиться на прием к самому императору, чтобы лично доложить ему о своих изысканиях.

Император Наполеон III долго любовался блестящими слитками металла.

Император замолчал на секунду, а потом сказал, обращаясь к Дюма: « Пусть из первого же полученного алюминия изготовят медаль, на которой должно быть изображение господина Девилля. Это будет выражением нашей признательности ученому.»

Но это заслуга Фридриха Вёлера, ваше величество. Он первый получил алюминий. Я лишь усовершенствовал процесс. Нужно изготовить медаль с изображением Вёлера... – возразил императору Девилль.

Работа на заводах Жавеля шла быстрым темпом. Девилль ввел ряд усовершенствований в метод получения натрия Гей-Люссака и Тенара, так как высокая цена на алюминий определялась значительной стоимостью натрия, необходимого для восстановления. Решение такой сложной проблемы требовало длительной и напряженной работы. Лучшими помощниками в этом Девиллю были Анри Жюль Дебре и Артур Морен. Усовершенствование методов, конструирование аппаратов – все требовало многократных опытов, тщательной проверки. Самая незначительная деталь имела большое значе­ние для производства.

Вскоре стало ясно, что взаимодействие с натрием протекает спокойнее и без опасности взрыва, если вместо хлорида алюминия брать его смесь с хлоридом натрия; даже когда металлический натрий плавился вместе с солями, опасности взрыва почти не было. По этому способу реакцию можно было проводить в значительно больших масштабах, а заметное увеличение производительности сразу снижало стоимость ме­талла.

Процесс стал еще выгоднее, когда вместо смеси хлоридов натрия и алюминия стали применять фторид натрия – алюминия. Это вещество (криолит) встречается в природе, образуя кристаллы, похожие на лед. Криолит плавится при сравнительно низкой температуре, легко соединяется с натрием, а образовавшийся алюминий удобно отливать в слитки.

18 июля 1855 года на заводах Жавеля получили первый слиток алюминия, произведенный в промышленном масштабе по усовершенствованному методу. За один производственный цикл получали слитки весом до 6 – 8 кг.

Когда была готова алюминиевая медаль, Академия наук устроила специальное торжество и вручила ее Фридриху Вёлеру. Девилль сидел в первом ряду и искренне радовался. Он всегда был далек от мыслей о славе и богатстве. Несмотря на то, что его вклад в производство алюминия был исключительным, он великодушно настоял на том, чтобы на медали было выгравировано имя Вёлера и год, когда великий немецкий ученый впервые получил крохотные зерна металла, – 1827.

– Не нахожу слов, чтобы выразить благодарность французским ученым, – сказал Вёлер. – Но, по-моему, заслуга в разработке процессов получения алюминия профессора Анри Сент-Клер Девилля исключительно велика. Только благодаря его трудам мы имеем возможность производить такие большие количества металла.

Вёлер подошел к Девиллю и сердечно пожал ему руку.

В сущности начало всему положили исследования Эрстеда, –продолжал Вёлер. – Еще в 1824 году он, восстановив хлорид алюминия амальгамой калия, после отгонки ртути получил серый металлический порошок. И лишь позже, по его просьбе, я принялся за усовершенствование этого метода.

И все-таки современный метод получения алюминия
своим появлением обязан вам, – настаивал Девилль.

Без вашей упорной работы он остался бы только научным фактом, коллега. Впрочем, оставим это, лучше покажите мне свою лабораторию.

Лаборатория Девилля слыла одной из самых современных не только в Париже, но и во всей Европе. Все выдающиеся химики того времени поддерживали тесные контакты с Анри Сент-Клер Девиллем. В его лаборатории часто делались открытия. Поскольку публикация научных статей требовала довольно длительного времени, Девилль каждую неделю докладывал о своих достижениях научной общественности. По воскресеньям, рано утром, все сотрудники приходили в лабораторию, чтобы привести ее в порядок. Они мыли пол, загрязненный шлаком и золой, чистили рабочие столы, расставляли на них полученные в течение недели вещества. Когда к десяти часам утра двери лаборатории открывались, она становилась похожей скорее на учебную аудиторию. Студенты, бывшие ученики Девилля, профессора, академики – химики, математики, философы, просто любители науки –— все торопились занять в ней места, чтобы услышать сообщения о последних достижениях Девилля.

Вёлер знал об этих интересных заседаниях по своим прежним посещениям Парижа, но теперь он имел возможность посетить лабораторию внеочередно и подробно побесе­довать об исследовательской работе Девилля.

Они вошли в лабораторию, когда в ней, как всегда, кипела работа. Сотрудники Девилля трудились буквально в поте лица. Шум насосов, подающих кислород, и грохот печей создавали впечатление, будто это кратер вулкана, где вот-вот начнется извержение.

Девилль подвел Вёлера к высокому молодому человеку, укреплявшему графитовое блюдо над раскаленной печью. По его лицу текли крупные капли лота.

– Хочу представить вам одного из моих сотрудников. Это Анри Жюль Дебре.

Дебре выпрямился, вытер замасленные руки тряпкой и поздоровался.

Мне известно, что вы работаете над методом очистки платины, – сказал Вёлер. – Вы разрешите присутствовать мне при разливке металла?

Если бы вы смогли задержаться еще на полчаса; то я был бы искренне рад показать вам эту операцию, – ответил Дебре.

Ну конечно! Вы же знаете, что, кроме вас, никто еще не смог добиться таких высоких температур! Мне это очень интересно.

– Здесь температура около 1800°, – сказал Девилль. – Пройдем теперь к другой печи. Имею честь представить вам Анри Луи Мориса Карона. Надеюсь, что эта наша работа также привлечет ваше внимание. Ведь вы занимались минералообразованием, не так ли? Высокая температура благоприятствует кристаллизационным процессам. Нам с Кароном до известной степени удалось добиться контроля над ними. Расплавить окись алюминия невозможно; это вы знаете из вашей практики. Но при известных условиях и в присутствии разнообразных примесей она плавится и потом выкристаллизовывается, образуя прекрасные рубины и сапфиры.

Девилль попроеил сотрудника принести ящичек с драго­ценными камнями. На стол высыпалась разноцветная груда самых разнообразных камней – красных рубинов, синих сапфиров, темно-коричневых полупрозрачных цирконов... Вёлер долго любовался ими.

Вы в самом деле соперничаете с природой! – сказал он
с восхищением.

Мы скорее пытаемся подражать ей, – шутливо ответил Девилль. – Теперь мы уже знаем условия, при которых образуются эти красивые камни.

И многие другие минералы, – добавил Карон. – Вот, в этой коробочке хранится полученный нами апатит. Он очень похож на природный.

Если мы расплавляем смесь аморфного фосфата кальция и фторида кальция, образуется фторапатит, – сказал Девилль. – Если вместо фторида к фосфату добавить хлорид кальция, получается хлорапатит. Мы получили и другие фосфатные минералы, которые очень редко встречаются в природе.

Вот это фосфат магния, а это фосфат железа, – сказал Карон, подавая два блюда с мелкими блестящими образцами полученных минералов.

Удивительно! – воскликнул Вёлер. – Ваши высокотемпературные печи дают вам поистине неограниченные возможности для синтеза минералов. А что за синтез вы проводите теперь?

В настоящее время мы несколько отошли от проблемы получения минералов, – сказал Девилль. – Успехи в производстве алюминия заставили нас искать пути для получения других металлов в чистом виде. Вы знаете, что еще в 1829 году Бусси получил металлический магний, применив ваш ме­тод восстановления хлорида магния калием. Мы заменили калий натрием, поскольку с натрием реакция протекает более спокойно, и теперь предприятия производят, значительные количества этого легкого металла.

Мы пытаемся усовершенствовать метод, – вмещался Карон. – Присутствие фторида кальция благоприятствует реакции, так как реакционная смесь плавится при более низкой температуре.

Полагаю, что вы уже занимались изучением свойств магния? – спросил Вёлер. – Ведь мы до сих пор почти ниче­го не знаем о нем.

– Отчасти, – ответил Девилль. – Самое интересное то, что магний, подобно калию и натрию, горит на воздухе. Впрочем, вы можете в этом сами убедиться.

Девилль взял железной ложкой небольшой кусочек сероватого металла и внес в открытую печь. Магний воспламенился, и ослепительно белый свет залил всю лабораторию. Вёлер прикрыл глаза рукой.

Будто в лаборатории вспыхнуло солнце!

Предложение о восстановлении окиси бора натрием оказалось очень плодотворным: Вёлер и Девилль получили чистый аморфный бор в виде тонкого коричневого порошка. Они установили многие не известные до тех пор свойства этого элемента.

Особое внимание они обратили на способность бора гореть в атмосфере чистого азота. Полученный при этом процессе продукт представлял собой нитрид бора. Кроме опытов по восстановлению с помощью натрия, они сделали попытку провести восстановление алюминием, однако смесь окиси бора и порошкообразного алюминия оказалась инертной. Смесь нагрели настолько, что окись бора расплавилась и содержимое тигля превратилось в густую массу, но, тем не менее, реакция не шла. Температуру продолжали повышать дальше, и вдруг смесь в тигле стала потрескивать, на поверхности появились искорки, а стенки тигля стали раскаляться от выделившегося тепла. Температура повысилась еще больше, и непрореагировавший порошок алюминия расплавился. Немного спустя реакция прекратилась и раскаленный докрасна тигель стал медленно темнеть. Девилль высыпал его содержимое на фарфоровую плитку. Вёлер удалил белый порошок окиси алюминия, и открылась поверхность уже остывшего слитка алюминия. Коричневого порошка бора в тигле не было.

Невозможно, чтобы бор не выделился, – сказал Девилль, продолжая рассматривать белый порошок.

Если образовалась окись алюминия, должен получиться и бор, – заметил Вёлер.

Может быть, бор соединился с избыточным алюминием? Ответ нам даст анализ. Надо растворить алюминий и проанализировать образовавшийся раствор.

Вёлер опустил кусочек алюминия в стакан с соляной кис­лотой. Когда реакция закончилась, на дне стакана собралось несколько черных блестящих кристалликов, не растворявшихся в кислоте. Вскоре ученые убедились, что они получили новую аллотропическую форму бора – кристаллический бор. Эти маленькие блестящие кристаллика соперничали по твердости и блеску с самым твердым минералом – алмазом.

Сотрудничество ученых привело к еще одному значительному открытию. Им удалось получить в чистом виде и элемент титан. Вёлер знал по своим прежним исследованиям, что титан обладает весьма значительной реакционной способностью. Он очень легко связывается с азотом, образуя нитрид, поэтому все опыты по его получению он проводил в атмосфере водорода. Восстановление расплавленного фтортитаната калия парами натрия привело к получению чистого металла. Прежде пытались получить его и Берцелиус, и Уолластон, и Вёлер, но вместо металла образовывался нитрид, ошибочно принимаемый ими за металл. Чистый титан был очень похож на железо. Как и железо, он растворялся в соляной кислоте, образуя раствор хлорида титана.

Характеристики

Список файлов реферата