Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Октября 2011 в 17:36, доклад
Так как в периодах и группах периодической системы Д.И. Менделеева существуют закономерности в изменении металлических и неметаллических свойств элементов, можно достаточно определенно указать положение элементов металлов и элементов-неметаллов в периодической системе. Если провести диагональ в периодической таблице Менделеева от элемента бора В (порядковый номер 5) до элемента астата At (порядковый номер 85), то слева от этой диагонали в периодической системе все элементы являются металлами, а справа от нее элементы побочных подгрупп являются металлами, а элементы главных подгрупп – неметаллами. Элементы, расположенные вблизи диагонали (например, Al,Ti,Ga,Sb,Te,As,Nb),обладают двойственными свойствами: в некоторых своих соединениях ведут себя как металлы; в некоторых – проявляют свойства неметаллов.
Общая характеристика металлов
Как известно, все химические элементы и образуемые ими простые вещества делятся на металлы и неметаллы.
Так как в периодах и группах периодической системы Д.И. Менделеева существуют закономерности в изменении металлических и неметаллических свойств элементов, можно достаточно определенно указать положение элементов металлов и элементов-неметаллов в периодической системе. Если провести диагональ в периодической таблице Менделеева от элемента бора В (порядковый номер 5) до элемента астата At (порядковый номер 85), то слева от этой диагонали в периодической системе все элементы являются металлами, а справа от нее элементы побочных подгрупп являются металлами, а элементы главных подгрупп – неметаллами. Элементы, расположенные вблизи диагонали (например, Al,Ti,Ga,Sb,Te,As,Nb),обладают двойственными свойствами: в некоторых своих соединениях ведут себя как металлы; в некоторых – проявляют свойства неметаллов.
Атомы большинства металлов на внешнем электронном слое имеют от 1 до 3 электронов. Исключение имеют атомы германия Ge, оловаSn, свинца Pb на внешнем электронном слое имеют четыре электрона, атомы сурьмы Sb, висмута Bi – пять, атомы полония Ро – шесть. Атомы металлов имеют меньший заряд ядра и больший радиус (размер) по сравнению с атомами неметаллов данного периода. Поэтому прочность связи внешних электронов с ядром в атомах металлов небольшая. Атомы металлов легко отдают валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы.
Простые вещества, которые образуют элементы-металлы, при обычных условиях являются твердыми кристаллическими веществами (кроме ртути).
| Металлы,
их положение в периодической
системе химических элементов Д.
И. Менделеева, строение атомов (на примере
натрия, алюминия). Характерные физические
и химические свойства металлов. Металлы составляют большую часть химических элементов. Каждый период периодической системы (кроме 1-го) химических элементов начинается с металлов, причем с увеличением номера периода их становится все больше. Если во 2-м периоде металлов всего 2 (литий и бериллий), в 3-м — 3 (натрий, магний, алюминий), то уже в 4-м — 13, а в 7-м — 29. Атомы металлов имеют сходство в строении внешнего электронного слоя, который образован небольшим числом электронов (в основном не больше трех). Это утверждение можно проиллюстрировать на примерах Na, алюминия А1 и цинка Zn. Составляя схемы строения атомов, по желанию можно составлять электронные формулы и приводить примеры строения элементов больших периодов, например цинка. В связи с тем что электроны внешнего слоя атомов металлов слабо связаны с ядром, они могут быть «отданы» другим частицам, что и происходит при химических реакциях: Свойство атомов металлов отдавать электроны явтяется их характерным химическим свойством и свидетельствует о том, что металлы проявляют восстановительные свойства. При характеристике физических свойств металлов следует отметить их общие свойства: электрическую проводимость, теплопроводность, металлический блеск, пластичность, которые обусловлены единым видом химической связи — металлической, и металлической кристаллической решетки. Их особенностью является наличие свободноперемещаю-щихся обобществленных электронов между ион-атомами, находящимися в узлах кристаллической решетки. При характеристике химических свойств важно подтвердить вывод о том, что во всех реакциях металлы проявляют свойства восстановителей, и проиллюстрировать это записью уравнений реакции. Особое внимание следует обратить на взаимодействие металлов с кислотами и растворами солей, при этом необходимо обратиться к ряду напряжений металлов (ряд стандартных электродных потенциалов). Примеры взаимодействия металлов с простыми веществами (неметаллами): с солями (Zn в ряду напряжений стоит левее Сu): Zn + СuС12 = ZnCl2 + Сu! Таким образом, несмотря на большое многообразие металлов, все они обладают общими физическими и химическими свойствами, что объясняется сходством в строении атомов и строении простых веществ. • Перейти к списку вопросов » как "неизвестно, не найдено", отражая реальное положение. На будущее Севергин свое заключение не распространял. По случайному совпадению как раз в том же 1814 году, когда академик Севергин подвел печальный итог, произошло событие, которое быстро все изменило. В связи с Отечественной войной 1812 года нужда в металлах крайне обострилась, и на Урал из столицы шли строжайшие предписания. Горный начальник Екатеринбургских заводов и города Екатеринбурга Н. А. Шленев, недавно занявший эту должность, принимал энергичные меры. В числе их было и назначение на Первопавловскую рудотолчейную фабрику смотрителем по всему золотому производству мастерового Льва Брусницына. Должность смотрителя до этого занимал чиновник IX класса, дела при нем шли плохо, и все же замена горного офицера на мастерового была событием по тем временам необычайным. Брусницын начал работать с 11 лет, в 1795 году, был промывальщиком, крепильщиком, дробильщиком, пробщиком, плавильщиком, рудоищиком. Безусловно, он обладал выдающимися способностями, коль не сломил его воистину каторжный "денно-нощный" труд. Сумел он хорошо овладеть грамотой и практически освоить весь курс горных наук. К тому же ему еще и повезло. На разведке уфалейского золота он работал под непосредственным руководством Шленева и проявил себя так, что генерал о нем не забыл и в дальнейшем предпочел его офицеру. Можно представить себе, как в такой обстановке старался новый смотритель, как помогали ему рабочие, для которых он был свой. Война пробудила патриотизм, и, вероятно, впервые уральские "трудники" работали не по принуждению, связывая с победой надежды на лучшую жизнь. При их участии Брусницын быстро навел на фабрике порядок, сумел подобрать режим обработки, заметно повысивший извлечение золота. Но успех сводили на нет частые простои. Первопавловский рудник работал с 1764 года и уже давно пережил лучшую пору - руды поступало мало. И все же Брусницын не сложил руки. Он начал искать руду сам, но не в недрах - это было на территории фабрики бесполезно,- а в ее отвалах. За полвека работы в пойме реки Березовки накопились горы "мертвых" кварцевых песков. Несмотря на все "извлекательные хитрости", полностью уловить полезные компоненты руды не удается. Зернышки золота и других тяжелых, химически инертных минералов попадают в отвалы, продолжают там жить своей жизнью. Они ни с чем не вступают в соединение и, лишь сталкиваясь с себе подобными, слипаются, погружаются все ниже, становятся крупнее. Поэтому у основания отвала или там, где продвижению тяжелых частиц помешал какой-нибудь плотный слой, происходит их накопление, возникает как бы "вторичное" месторождение. Его промывка стоит дешево и не раз оправдывала себя, но выявить такие обогащенные участки нелегко. На Урале и до Брусницына пытались перерабатывать отвалы, но в его действиях, как увидим, был элемент новизны. Обычно опробование рыхлых отложений производили так же, как и рудных жил. Многопудовые пробы отвозили на фабрику и пропускали по всей технологической цепочке - просев, промывка на качающихся желобах (вашгердах), и наконец полученный "черный шлих" тщательно домывали вручную, в деревянных корытцах-лотках, чтобы отделить золотины от других тяжелых минералов. Применение лотков в России началось при Петре I, об этом говорит запись, сделанная им при посещении рудников в Англии: "Всякую руду перво истолочь и потом положа в лоток и налить воды и толкать в один конец, чтобы руда села на дно, и потом воду слить, а материю высушить". Под "материей" подразумевались ценные минералы. Петр хорошо знал, что делалось на горных предприятиях страны, и не стал бы этого записывать, если бы лотки там уже применялись. В его заметке следует подчеркнуть слова "перво истолочь": уже тогда в сознание вошло, что так надо поступать со всякой рудой, и это, как увидим, имело далеко идущие последствия. Все детство Брусницына прошло с лотком в руках, он был искусный, опытный промывальщик, и накопленный опыт ему очень пригодился. Он не стал кому-то перепоручать опробование отвалов, а занялся промывкой проб сам и при этом нарушил привычную схему: не возил пробы на фабрику, значительно уменьшил их вес и упростил обработку, ограничил ее промывкой на лотке в речке, протекавшей возле отвалов. И стало очевидным, что множество мелких проб быстрее и надежнее характеризует распределение золота в отвале, чем редкие крупные пробы. Богатые участки были выявлены быстро и надежно. Брусницын начал питать фабрику собственной рудой, увеличил добычу металла. Все это заслужило одобрение начальства, но было событием значительным лишь в масштабе фабрики. Закончив изучение отвалов, Брусницын по-прежнему проводил возле них, у речки, больше времени, чем на фабрике. Теперь он промывал на лотке пробы уже не из отвалов, а из того, что лежало ниже - из речных песчано-галечных наносов. Это уже вовсе было ни на что не похоже! Когда он промывал отвалы, порядок, строжайше оговоренный во всех инструкциях - "перво истолочь", еще не был нарушен, потому что там материал уже был истолчен. А теперь смотритель явно чудил: вместо того чтобы отправить "речник" на фабрику, тщательно раздробить перед промывкой, он промывал сразу на месте, отбрасывая прочь крупную гальку. Вскоре удивляться пришлось уже не странным действиям Брусницына, а совсем иному-тому, что на его лотке засверкало золото! Так была открыта первая в России (и вообще в северных странах) золотая россыпь. Рухнули привычные представления. Оказалось, если песчаную руду не дробить, ее выгодно разрабатывать даже при содержании золота раз в десять ниже, чем в коренных жилах. Столь же важным был и другой вывод Брусницына: если пробы из рыхлых отложений не дробить, а сразу промывать, удается обнаружить золотинки там, где их прежде не замечали. Применяя промывку в лотке, можно быстро и надежно вести поиски. Действуя так, Брусницын и его помощники за три года выявили много россыпей в долинах Березовки и Пышмы. Брусницына командировали по всему Уралу "...для показания лучших способов вымывки золота из песков" - так было сказано в приказе, но на самом деле задача его была куда шире. Прежде всего надо было научить искать россыпи. За века освоения Урала накопили большой опыт визуального изучения: осматривали каждый камень, вскрывали все "сумнительные" зоны на водоразделах и склонах, а долины оставляли без внимания, считая, что на заболоченных их пространствах, в "наносных" землях, ничего полезного не найти. Теперь надо было поднимать эту целину. Спустя 10 лет после открытия Брусницына там уже действовало более 200 приисков, казенных и частных. И было ясно, что это лишь начало... Открытие золотых россыпей сняло "запрет" и на платину, появилась реальная надежда ее найти при промывке песков. _ЛИКОВАНИЕ И УНЫНИЕ_ Для поисков россыпей не требовалось больших затрат и сложного оборудования. Кайло да лопата, ковш или деревянный лоток - вот и все что нужно, плюс упорный, тяжелый труд. Рой ямы, промывай грунт слой за слоем, старайся, терпи и, может быть, поймаешь жар-птицу. Простота дела определила то, что старателями (тогда, по-видимому, и возник этот термин) становились в основном люди "подлого" звания, как именовали в отличие от благородных тех, кто платил подати. Поэтому мало сохранилось имен первооткрывателей, слава, как и доходы, почти всегда доставались не им, а владельцам земель. Относительно россыпи, открытой в долине Верхней Нейвы - притока Исети (примерно в 50 километрах к западу от Свердловска), некоторые подробности сохранил известный историк Урала Н. К. Чупин. Летом 1813 года "...малолетняя дочь заводского жителя Катерина Богданова нашла в этой долине тяжелый, блестящий камень и принесла его заводскому приказчику Ив. Ефтеф. Полузадову". Впоследствии в связи с этим она получила известность и даже была представлена Александру Гумбольту, когда он в 1829 году посетил Урал, но тот день, когда она нашла тяжелый камень, закончился для нее печально: была она "...высечена со строгим приказом молчать о своей находке". Как отметил историк Ключевский, "донос тогда служил главным агентом контроля", поэтому утаить самородок Полузадову не удалось, и владелец завода корнет Яковлев поступил с ним примерно так же, как он сам с девочкой Катей. А относительно происхождения самородка решили, что он выпал из расположенной в борту долины золотоносной жилы, работы на которой были прекращены "за убогостью руд". Когда же существование россыпей на Урале стало очевидным, об этом самородке вспомнили и в 1819 году начали разведку долины, которая завершилась большим успехом. При изучении россыпи заметили, что местами золоту сопутствуют какие-то серые металлические зерна. Осенью 1821 года около фунта <1 фунт = 96 золотников = 409,51 грамма, 1/40 пуда (16,380 килограмма)> зерен переправили горному начальству в Екатеринбург (ныне Свердловск), где было установлено, что у этого металла "...относительный вес такой же или почти такой же, как и золота, ибо он получается на вашгердах вместе с сим последним, и иначе не мог быть от него отделен, как механическим разбором. Хотя по наружному виду, а более по относительному весу и по нерастворимости в сильных минеральных кислотах можно бы почитать сей металл платиной, но поелику при ближайшем рассмотрении зерна оного оказались различного вида и блеска, иные цвета почти серого, чугунного или свинцового с малым блеском, другие цветом похожие на серебро, ярко блестящие, как бы полированные; притом иные были неправильно угловаты, другие казались окристаллизованными, то назвали его просто белым металлом, пока химическое розыскание точно не покажет, что металл сей есть действительно платина". Осторожное это заключение свидетельствует о хорошей наблюдательности и осведомленности уральских специалистов. Розыскание было поручено аптекарю Гельму и казенной химической лаборатории, которая в Екатеринбурге еще только создавалась. И все же единственный сотрудник двадцатипятилетний Иов Игнатович Варвинский - "из воспитанников Горного корпуса, выпущенных практикантами и отличивших себя перед прочими отменными способностями, хорошими познаниями, похвальным поведением и усердием" - преодолел все трудности и опередил аптекаря. Интерес к находке был так велик, что известие "об особливых металлических веществах, открытых близ Екатеринбурга", "Новый магазин Естественной истории, Физики, Химии и Сведений Экономических, издаваемый Иваном Двугубским в Москве, в Университетской типографии" опубликовал еще до окончания исследования в конце 1822 года. В этом известии Варвинский дал подробную и очень точную характеристику физических и химических свойств металлических зерен, "сообщенных ему для исследования". Свойства явно указывали на то, что на Урале открыты металлы платиновой группы. И все же Варвинский воздержался от окончательного заключения, сославшись на "недостаток орудий и реагенций", необходимых для точного определения. Он заверил, что все относящееся до познания сих металлов сообщено будет по мере производства опытов. В примечании к статье издатель, профессор Двугубский усерднейше поблагодарил автора и сообщил, что вместе со всеми любителями минералогии нетерпеливо ожидает открытия, которое прославит и обогатит Россию. Пока любители ожидали, а Варвинский и независимо от него аптекарь Гельм изучали, уральские горняки обнаружили белый металл во многих местах по долинам притоков Нейвы. Вынужденные кропотливо отбирать белые зерна от золота, они придумали им хорошее применение - в качестве дроби для охотничьих ружей. Свинец-то в магазинах денег стоил! Сохранился след и еще одного применения. Как сообщил "Горный журнал", какой-то "Невьянец" (вероятно, житель поселка Невьянский завод) скупал белый металл "по 5 коп. за золотник". Он научился его золотить и сбывал "воровское" золото. "Невьянца" ловили, но не поймали, и осталось неизвестным имя этого изобретательного человека, по-видимому самостоятельно открывшего секрет. Много истратить белого металла на такие применения не успели. Было опубликовано "Заключение о химическом испытании металлических зерен, кои были отделены при промывке золотоносного песка Хребто-Уральских россыпей, учиненном аптекарем Гельмом", в котором он подтвердил выводы Варвинского. Вскоре данные уральских специалистов проверили в столице профессор университета Д. Соколов и управляющий лабораторией Горного корпуса В. Любарский, В марте 1823 года "Магазин" Двугубского, а вслед за ним и другие издания сообщили "об открытии платины, иридия, осмия в России". Сомнений не осталось. Началось ликование! Подсчитали, что выстрел белым металлом стоит гораздо больше, чем самая крупная дичь! О важной находке министр финансов доложил царю. Последовало высочайшее повеление всем горным начальникам "стараться о приобретении платины и извлечении оной из песков в казенную и частную выгоду" и срочно специальными курьерами доставлять платину в столицу. Тут уже рьяно взялись за дело, стали подбирать каждую серебристую крупинку и на казенных, и на частных приисках. И все же в 1823 году с ранней весны до поздней осени, пока была возможна промывка песков, получили всего два фунта белого металла. Какие уж тут курьеры! К тому же выяснилось, что платины в "белом металле" из россыпей долин Исети, Пышмы, Нейвы значительно меньше, чем осмия и иридия, в которых нужды в России еще не было. И пришлось главному уральскому горному начальнику уведомить министра, что ликование началось преждевременно, что во всех известных россыпях "белый металл содержится в столь малом количестве, что заслуживал внимания только по своей новости". Получилось, что платина вроде бы и есть в России и нет ее. Было отчего прийти в уныние! И не только тем, кто ожидал от платины доходов. Выявление платины в золотых россыпях Урала, как станет ясно из дальнейшего, очень затруднило решение вопроса, одинаково важного как для теории, так и для практики: как попали в наносный слой драгоценные металлы? Пока же со всей определенностью стало ясно, что догма о принадлежности россыпей только солнечным странам несправедлива. Скептицизм, привитый веками неудачных поисков, растаял, и многие впали в иную крайность. Например, журнал "Сын отечества" напечатал статью под названием "Где нет золота?", в которой доказывалось, что оно в песках имеется почти везде, надо лишь уметь найти. Внушительно звучала при этом ссылка на известного немецкого профессора Вернера и его последователей-"нептунистов", утверждавших, что зерна драгоценных металлов попали в наносный слой из "минерально-геогностического раствора" первозданного моря. Споры между нептунистами ("все из воды!") и плутонистами ("все из огненных недр!") к этому времени уже почти завершились и отнюдь не в пользу нептунистов, но открытие россыпей в России неожиданно содействовало восстановлению их популярности, и вот почему. Россыпи на Урале были найдены в Березовском золоторудном районе, вблизи коренных месторождений, и это, казалось бы, должно было укрепить представление о их взаимосвязи, подтвердить слова Ломоносова о том, что россыпи возникают там, "где золотые зерна из рудной жилы каким-нибудь насильством натуры оторвали и меж песком рассеяны". Однако этого не произошло. Более того, в печати утверждалось, что "представление о происхождении россыпей в результате разрушения окрестных гор, вместе с жилами в оных заключенными, вызывает недоверие, которое у многих горных специалистов по мере накопления данных обратилось уже в совершенное отвержение". К этому добавлялось, что коль не верна "разрушительная теория", значит, верна противостоящая ей, морская, "созидательная". В качестве важного аргумента указывалось, что ее сторонниками выступают как раз те, кто лучше всего знает дело, рудоискатели-практики. И один из важнейших их аргументов - присутствие платины в золотых россыпях. В Петербургском минералогическом обществе в начале 1823 года состоялась дискуссия о происхождении россыпей. Тех, кто разделял представления Ломоносова, возглавил Дмитрий Иванович Соколов - один из самых ярких геологов той поры. Ему, сыну слесаря, повезло: его отец работал в Горном училище. Там обратили внимание на выдающиеся способности мальчика и после внезапной смерти отца помогли - допустили к экзаменам в восемь лет вместо установленных двенадцати, а затем зачислили "на полное казенное обеспечение". Училище Соколов закончил с большой золотой медалью, был оставлен в нем преподавателем - в то время ему было всего-то 17 лет! В дальнейшем он стал профессором Горного института, а с 1822 года и университета. Человек широкого круга интересов, он был близко знаком с Пушкиным и за заслуги в создании словаря русского языка избран почетным членом отделения словесности Академии наук. Соколов начинал как нептунист, но оставался им недолго и, глубоко проанализировав накопленные данные, стал последователем Ломоносова, Севергина и Геттона - главы школы плутонистов. В ходе дискуссии Соколов отметил, что замечания его противников конкретны и свидетельствуют о хорошей наблюдательности. Так, их утверждение о том, что золото уральских россыпей пробой и цветом несколько отличается от расположенных поблизости рудных жил, верно. Такая особенность уже давно была подмечена и в других странах. Но еще Кай Плиний Старший в своей 37-томной "Истории природы" отметал, что это не может служить доказательством различного их происхождения и более вероятно, что золото "от влечения и обтирания в реках пресветлый получает облик". (Лишь в наше время точнейшими анализами доказано, что золотые песчинки, постепенно теряя серебро и другие примеси, становятся высокопробными). Следующий тезис противников обломочного происхождения россыпей выглядел более доказательно. На коренных месторождениях Березовского района за долгие годы их разработки значительные самородки ни разу не были найдены, в то время как в россыпях они нередки и, что особенно интересно, некоторые из них встречаются в форме правильных многогранников. Разве могли бы они сохранить такую форму при перемещениях? Следовательно, они образовались на месте. И это относится не только к золоту. В Бразилии найдены платиновые самородки, похожие на сталактиты с их натечным, радиально-лучистым строением - о каком перемещении тут можно говорить! Соколов согласился с этим, добавив лишь, что такие неокатанные самородки большая редкость, а все остальные, как и более мелкие частицы золота и платины, несут ясные следы истирания и ударов о камни. На его контрвопрос - как же образовались самородки? - нептунисты-теоретики объяснили, что при случайных пожарах, например при возгорании прослоек угля, золотые песчинки плавятся и слипаются воедино. Соколов посоветовал "сим умствователям" побывать на россыпях, убедиться, что глина, окружающая самородки, мягкая, не спекшаяся. Возразить на это было нечего, и нептунисты-практики поспешили изменить тему, предъявили эффектный аргумент: в некоторых уральских россыпях, так же как и в колумбийских, золоту сопутствует платина и осмистый иридий, а между тем в расположенных поблизости золотоносных жилах никто не обнаружил даже единичных зерен этих металлов. Следовательно, они, а вместе с ними и золото россыпей к этим жилам отношения не имеют. Соколов ответил: "Пока платиновые металлы не будут открыты в наших уральских жилах или горных породах, наука не может удовлетворительно решить сей задачи". Признавая, что "настоящие познания наши не позволяют толковать многие дела природы", Соколов утверждал, что даже если источник платины или происхождение некоторых самородков навсегда останутся для нас загадкой, то и в таком случае теория обломочного образования россыпей будет справедливой: "...ибо многие явления доказывают оную положительно". Обосновал это Соколов результатами тщательного изучения геологии района, показавшими, что в россыпях представлены "те же породы и минералы, из которых состоят уральские золотоносные горы". Особенно доказательным было присутствие в россыпях характерных кубов и двенадцатигранников пирита, а также их сростков с золотом и кварцем, "точно таких же, какие встречаются во всех жилах и служат для них весьма отличительным признаком". Утверждая, что "главное вещество россыпей произошло от разрушения гор", Соколов допускал, что некоторые минералы "могли и должны были образоваться иными путями, уже в самом веществе россыпи". В первую очередь он имел в виду уникальные, неокатанные самородки. (Возможность их роста на месте, переотложение золота и платины под воздействием галогенов и органических соединений с образованием и распадом коллоидальных растворов теперь доказана экспериментально.) С большой объективностью рассмотрев все данные, Соколов показал, что его оппоненты, как говорится, "за деревьями не видят леса", что верно понять происхождение россыпей можно только в комплексе геологических процессов, начиная с внедрения рудоносных магматических расплавов и воздымания горных хребтов и кончая их разрушением, перемещением обломков с континентов в моря, образованием осадочных пород. И в этом непрерывном потоке "металлоносный песок есть шлих, отмытый природой от великого запаса руды, ею же измельченной". В наши дни, когда все это известно каждому, кто осилил "Природоведение" в 6-м классе, нелегко понять, почему такие, казалось бы, очевидные истины встречали яростное сопротивление. Для этого надо вспомнить, что по святому писанию все сущее было создано в семь дней творения и с той поры остается неизменным. Поэтому даже непосредственно наблюдаемые процессы изменений - такие, как наводнения или извержения вулканов, - считали божьей карой за грехи местных жителей, ничего в природе существенно не меняющей. В ее неизменности были тогда убеждены не только те, для кого каноны религии были высшим авторитетом. Даже в философской системе Гегеля, оказавшей большое влияние на передовых людей начала XIX века, принцип диалектического развития не распространялся на природу, она признавалась застывшей, чуждой преобразованиям во времени. Само понятие о геологическом времени и его миллионнолетних масштабах тогда еще не вошло в обиход, и всякое отступление от библейской хронологии грозило суровой карой. Вероятно, поэтому даже такой передовой человек, как Д. И. Соколов, в своих рассуждениях о скорости накопления уральских россыпей исходил из установленного богословами "существования нашей земли в устроенном состоянии в течение 7733 лет". Признание того, что россыпи образуются при постепенном разрушении коренных пород, вело к перестройке мышления, к отказу от привычного представления, что руда в недрах лежит неподвижно. Быстрому распространению новых идей содействовали многочисленные лекции Д. И. Соколова, его "Курс геогнозии" и "Руководство по минералогии", статьи "О металлоносных сибирских песках" ("Отечественные записки", No2, 3, 1823), "Мысли об уральских золотоносных россыпях", "О месторождениях платины" ("Горный журнал", No II, 12, 1826) и другие работы. Значительно содействовали этому же видные уральские специалисты, такие, как В.Ю. Соймонов, Н. Р. Мамышев и П. П. Аносов, который оставил в науке след не только как металлург - его "Геогностические наблюдения над уральскими горами", как и предложенные им способы промывки песков, обогатили теорию и практику новой отрасли горного дела. "Наука выполнила свой долг, установив происхождение россыпей,- сказал Соколов завершая дискуссию,- но это лишь путеводная нить, а дальше допрашивайте землю сами". Эти "допросы" привели с необычайной для тех лет быстротой к открытию на восточном склоне Урала все новых и новых россыпей, бедных платиной (или вовсе ее не содержащих), но богатых золотом. Все яснее становилась возможность поправить дела с помощью этого словно с неба свалившегося богатства, выскочить, говоря пословицей того времени, "из грязи в князи". И царское правительство с несвойственной ему энергией начало действовать. _ПЛАТИНА ЕСТЬ В РОССИИ!_ В сатирической поэме А. К. Толстого, когда советник Попов явился на именины без панталон, министр пришел в ярость, заподозрив, что тот хотел "...боже упаси, собой бюджет представить на Руси!". В годы, когда были открыты золотые россыпи, для такого предположения имелись все основания. Страна, победившая в великой войне 1812 года, находилась на грани банкротства, государственный долг достиг огромной суммы, "твердой" валюты не хватало даже для зарубежных платежей. Возможность покрыть дефицит бюджета за счет добычи драгоценных металлов из россыпей выглядела спасительной, но осуществление этого требовало решительных мер. Начавшаяся на Урале "золотая лихорадка" сопровождалась всем, что для таких лихорадок типично - хищнической добычей, утаиванием золота, дезорганизацией других отраслей промышленности. Министром финансов в те годы был Гурьев. В том, что бюджет страны выглядел, как советник Попов на именинах, была и его немалая личная "заслуга". Тогдашний канцлер (высший гражданский чин России, что-то вроде премьер-министра) В. П. Кочубей так охарактеризовал своего коллегу Гурьева: "...он обладал умом неповоротливым, и ему трудно было удерживать равновесие рассуждений". Но при всем этом у Гурьева хватило "поворотливости", чтобы жениться на графине Строгановой, войти в аристократический круг, к которому он не принадлежал, стать министром и любимцем всесильного Аракчеева. (Нельзя отказать ему и в недюжинных способностях, правда, не по финансовой, а по кулинарной части, он оставил след в истории как изобретатель "гурьевских" каш). Горный департамент входил тогда в состав министерства финансов, стало быть, ему и надлежало разобраться в уральских делах, навести там порядок, освоить открывшиеся богатства. Но для этого требовалось, чтобы министерство возглавил человек с умом очень поворотливым. Это осознал даже царь. Поэтому Гурьева "отставили", а министром, неожиданно для всех, был назначен Егор Канкрин, который среди особ сановных во многом выглядел белой вороной. Сын горного инженера, выходца из Германии, он получил хорошее образование и прошел суровую практическую школу бухгалтера, управляющего шахтой, сумев при этом опубликовать несколько книг по истории техники, философии и даже роман "Дагоберт". Отечественную войну он начал интендантом в первой армии у Барклая де Толли. К концу войны он уже генерал-интендант, руководящий снабжением всех действующих армий. После победы ему было поручено трудное дело - произвести расчеты со всеми странами, союзниками в войне. Он справился с этим так выгодно для России, что сомнений о его финансовых талантах не осталось. Наиболее разумные из царского окружения настаивали уже тогда на его назначении министром. Вместе этого Канкрина ждала опала, вызванная тем, что он в 1815 году представил царю записку "об ужасающем положении крестьян" и проект постепенной отмены крепостного права (вероятно, не без влияния будущих декабристов. Он был женат на племяннице одного из их лидеров-С. И. Муравьева-Апостола). В современных справочниках о Канкрине обычно упоминают кратко - "реакционный деятель". Конечно, в императорском окружении иных вообще не было, но по сравнению со многими другими, о которых в справочниках вообще не упоминают, Канкрин был прогрессивен и сделал очень много для развития экономики страны и, в частности, Урала. Сразу же царским указом была создана временная горная комиссия для всемирного содействия добычи золота и платины. Ее наделили совершенно необычным для бюрократических порядков того времени правом немедленно приводить в исполнение свои решения, а о тех, какие требуют "высочайшего утверждения", делать представления министру для доклада царю. Председателем комиссии, тоже неожиданно для всех, был назначен В. Ю. Соймонов, опытный горный инженер. В 1804 году, будучи вице-президентом Берг-коллегии, он представил царю смелый проект реформы горнозаводской промышленности, после чего был "сослан"... в сенат. Канкрин добился его назначения и в своем выборе не ошибся: в мае 1823 года уже приступили к работе 19 геогностических партий и 12 групп рудоискателей, сформированные из лучших специалистов. Эти работы положили начало систематическому изучению россыпей, они проводились по единому плану, на основе разработанной Соймоновым инструкции, вскоре опубликованной под названием "Геогностическое описание хребта Уральского для приискания руд и золотосодержащих россыпей". Соймонов сразу же упростил выдачу разрешений на поиски и разработку россыпей и ввел систему премий не только за их открытие, но и за технические усовершенствования. Особые премии были установлены за платину и объявлен указ, поощряющий ее поиски и добычу частными лицами: лишь 10 процентов отходило казне, а все остальное разрешалось продавать кому угодно и вывозить за границу, "доколе правительство не встретит надобности требовать и сие количество на какое-либо полезное для казны употребление и не определит постоянной цены на платину". Все это выглядело поначалу как дележ шкуры неубитого медведя, но вскоре обстоятельства изменились. "Кто будет писать историю открытия платины в Старом Свете... тот, может быть, удостоит упомянуть и мое имя и почтенных моих в сем деле сотрудников. Это одна из лучших наград для тех, которых служба приводит в сии дикие и пустынные края..." Эти слова принадлежат Николаю Родионовичу Мамышеву, автору статьи "Краткое описание обретения платины в Сибири" (Горный журнал, No 1, 1827), а "дикие и пустынные края", упоминаемые им, это район Нижнего Тагила, который теперь диким трудно даже представить. Мамышев работал на Урале с 1795 года, закончив "за казенный кошт" горное училище шихтмейстером XIII класса, что указывало на особые успехи (обычно выпускникам присваивали XIV класс). Дальнейшей работой он доказал, что высокая оценка его способностей не была ошибкой. Когда Брусницын нашел первую золотую россыпь, Мамышев уже руководил Гороблагодатскими заводами, целым горным округом, сердцем которого были железные руды горы Благодать. Три задачи определяли в основном круг его обязанностей: искать, добывать и плавить железо. Открытие золотых россыпей к нему непосредственного отношения не имело. По понятиям того времени он уже был в преклонном возрасте, когда избегают лишних забот. И тем не менее Мамышев первым из начальников уральских заводов заинтересовался открытием Брусницына, приехал к нему. Быстро оценив перспективы нового дела, Мамышев не только изучил строение россыпей и методы их поиска, но и помог Брусницыну. Они вместе создали промывальный шлюз, специально предназначенный для каменистых песков. Тогда же Мамышев придумал конструкцию разборного бура для разведки наносов, который впоследствии получил широкое применение. Вернувшись в свой "железный" округ, он провел обучение новой методе, создал специальную партию для изучения наносов. "Поиски мои почитали химерическими",- пишет он. .Основания для такой оценки, казалось бы, имелись. К тому времени золоторудные месторождения были выявлены во многих районах Урала, но только на водоразделе и восточном склоне, там, где развиты гранитоиды-светлые магматические породы, содержащие много кварца и в своем составе, и в жильных обособлениях. Открытие россыпей тоже началось в таких районах. А для западного склона хребта характерны темноцветные магматические породы, кварцевых жил не содержащие. Этот склон был признан бесперспективным в отношении золотых руд. Такие породы в Гороблагодатском округе распространены не только на западном, но и на восточном склоне, поэтому золотоискатели обычно обходили этот округ стороной. Поиски россыпей, предпринятые там в первые годы, принесли лишь убытки казне да неприятности Мамышеву, но он и в этом деле проявил свойственную ему настойчивость и смелость. В одном из его рапортов есть такие слова: "... в необходимости нахожусь противупоставить твердость, свойственную одной справедливости... лучше желаю на себя перенести неприятности..." Обосновывал Мамышев свое упорство тем, что кое-где в пробах попадались отдельные золотинки. Успех пришел летом 1821 года. В долине реки Серебрянки, притоке Чусовой, в 60 километрах к западу от Нижнего Тагила поисковый отряд, посланный Мамышевым, обнаружил богатую золотую россыпь. В следующем году там начал работать первый на европейском склоне Николаевский прииск. Мамышева удостоили "лестного благоволения", назначили членом "временной комиссии", и в его лице Соймонов получил наиболее энергичного и умного помощника. Мамышев добился выделения значительных средств для поисков россыпей в своем "темноцветном" округе и взял на себя руководство этими работами. По притокам Чусовой удалось выявить десятки россыпей. "Я всегда буду почитать себя весьма счастливым,- писал Мамышев, - что в мое управление открыто золото, коего в сих местах никто не предполагал... Но счастье мое усугубилось открытием настоящей платиновой руды, сей новой дани от богатого Урала, бывшей дотоле чуждой не только России, но и вообще Старому Свету... В исходе августа месяца 1824 г. ...маркшейдером Н. Волковым с нарядчиком, мастеровым Андреевым (его имя равномерно заслуживает сохранения в памяти)... посреди березового и соснового леса в некрутоберегом логу, по которому протекает речка Уралиха или Орулиха, впадающая в реку Баранчу, к юго-западу от Баранчинского завода на 12 верст, недалеко от дороги, ведущей из сего завода в Нижнетагильский" при промывке проб, взятых из пласта "обыкновенной желтой горшечной глины, смешанной с песком и отторженцами змеевика, роговой обманки, зеленого камня, яшмы разных видов и малой частью железного блеска и кварца", обнаружили не только золото, но и угловатые мелкие зерна серого металлического цвета. Накопленный к этому времени опыт - Мамышев и его помощники бывали на Невьянских приисках - позволил уверенно определить - это платина! Осмистый иридий составлял в ней лишь малую примесь. "Преследование" пласта показало, что он имеет мощность около одного метра и протягивается более чем на 2 километра по долине при ширине 50 метров. Среднее содержание платины составило 15 граммов на тонну породы (в Колумбии на самых богатых россыпях она была раза в три ниже!). Подсчеты показывали, и каждодневная добыча это подтверждала, что в "некрутоберегом логу" хранится платины не меньше, чем ее добыли в Колумбии за столетие. Как раз в те дни, в конце сентября 1824 года, царь Александр I совершил поездку по Уралу, чтобы разрешить спор между его сановниками и Соймоновым о дальнейших мерах, необходимых для развития горной промышленности. Уральские начальники поспешили смягчить безрадостные впечатления о ее состоянии приятной вестью об открытии платины, попросили позволения, "учитывая видимое богатство, доказанную благонадежность и торжественность дня открытия первого в Старом Свете платинового прииска... наименовать его Царево-Александровским". Это было милостиво разрешено и "усугубило усердие". Результат превзошел все ожидания. "Не прошло и двух недель после обретения Царево-Александровского рудника,- пишет Мамышев,- как партией, руководимой гитенфервальтером Голляховским, найдена была новая золото-платиновая россыпь, отстоящая от первой на 50 верст к северо-востоку, между Туринским и Нижне-Туринским заводами". По своему строению - "бурая глинистая масса с обломками известковистого камня, яшмы, кварца", залегающая на трещиноватых скальных породах,- эта россыпь была сходна с первой. А в ноябре К. Голляховский выявил еще одну богатую россыпь возле Нижней Туры, в долине реки Мельничной. "Итак, существование в уральских горах платины, сей американской редкости, ныне доказано несомненно... и нет причин сомневаться чтобы нахождение оной пресеклось". Это заключение Мамышева было подтверждено летом 1825 года. Партия Голляховского обнаружила десять россыпей в долинах рек Иса, Тура и на их притоках. Впоследствии было установлено, что они, по существу, участки единого месторождения, величайшей в мире русловой россыпи, протянувшейся почти на 150 километров. Общая длина россыпей по боковым притокам Исы и Туры составила свыше 70 километров. "Все они,- писал Мамышев,- богаты и благонадежны, платина в них почти не сопровождается золотом". Привычное представление о том, что эти два металла, как сиамские близнецы, всегда вместе, оказалось ошибочным. Обратил Мамышев внимание и на то, что платиновые россыпи бедны кварцем, который "показывает в уральских наносах золотое богатство". Он первым сделал вывод, существенный для дальнейших поисков, о том, что "платина не сродна с золотом". Открытие платины на казенных землях пробудило инициативу предпринимателей; первым успеха добился Демидов - его владения вблизи Тагила оказались очень богаты "белым золотом". За лето 1825 года добыто было около 200 килограммов платины. Если вспомнить, что в Колумбии добыча за этот год не превышала 20 килограммов, станет ясным значение уральских открытий. Метод Брусницына - отбор множества мелких проб от низин до водораздела, по всем элементам рельефа, и промывка их без предварительного измельчения-обеспечивал выявление не только россыпей, но и коренных месторождений. Так, в Миасском районе в "голове" нескольких золотых россыпей обнаружили золотоносные жилы, убедились в тесной их взаимосвязи. Поиски приносили все новые доказательства правильности обломочной теории происхождения золота. По-иному обстояло дело с платиной. Наблюдения показывали, что она имеет свой, отдельный от золота, коренной источник. В россыпях не раз находили платиновые самородки, и это, конечно, порождало надежду, что коренные залежи где-то близко и очень богаты, но обнаружить их не удавалось, Естественно, что все это пробудило повышенный интерес к минералогии, ее стали изучать. Выяснилось, что колумбийская и уральская руды не полностью схожи между собой. Волластон, как мы помним, показал, что колумбийская руда состоит из пяти минералов, из которых три - платиновые (самородная, палладистая платина и поликсен), а два платины не содержащие (самородный палладий и осмистый иридий). В 1827 году И. Варвинский и П. Соболевский выявили в россыпях Нижнетагильского района минерал, похожий на поликсен, но более темный, отличающийся повышенной магнитностью, несколько меньшей твердостью, а главное - значительно большим содержанием железа ( до 24 процентов) и палладия (до 10 процентов) при бедности иными примесями. Относительно этого минерала названного ферроплатиной, долго шел спор: "самостоятельный" он или разновидность поликсена? Лишь в наш век удалось доказать, что это разные минералы и по структуре и по условиям формирования. Дальнейшее изучение россыпей Урала привело ко многим минералогическим открытиям. Серебряно-белые, очень твердые и тяжелые кристаллы (кубы, октаэдры), лучше других сохраняющие в россыпях свои очертания, назвали платинистым иридием, установив, что его состав примерно отвечает формуле Ir4Pt. Этот минерал привлек к себе особое внимание потому, что оказался самым тяжелым из всех известных в природе - его плотность 22,8 г/см3. Тогда же в россыпях нашли похожие, но более легкие кристалл
http://u5959.81.spylog.com/ Оригинал: http://www.lib.ru |
http://www.teenshop.ru/
http://www.teenshop.ru/
| • экранизации
произведений • готовые домашние задания • интеллект тренажеры • подготовка к ЕГЭ • сочинения на CD |
| http://www.examens.ru/ege_ |
Подробнее |
| http://www.examens.ru/ege_ |
В разделе размещены актуальные статьи, полезные материалы для подготовки к экзамену, демонстрационные варианты ЕГЭ 2005 и другая информация. |
| Физика • Математика • Русский язык |
| • Биология • География • Геометрия • Информатика • История • Литература • ОБЖ • Физкультура • Физика • Химия |
• Биология • География • Геометрия • Информатика • История • Литература • ОБЖ • Обществознание • Русский язык • Физкультура • Физика • Химия |
| http://www.examens.ru/ |
Статьи |
| http://www.examens.ru/forum/ http://www.examens.ru/forum/ | Форум |
Общая характеристика. История открытия Титан (Titanium), Ti,— химический элемент IV группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Порядковый номер 22, атомный вес 47,90. Состоит из 5 устойчивых изотопов; получены также искусственно радиоактивные изотопы. В 1791 году английский химик У. Грегор нашёл в песке из местечка Менакан (Англия, Корнуолл) новую «землю», названную им менакановой. В 1795 году немецкий химик М. Клаирот открыл в минерале рутиле неизвестную еще землю, металл которой он назвал Титан [в греч. мифологии титаны — дети Урана (Неба) и Геи (Земли)]. В 1797 году Клапрот доказал тождество этой земли с открытой У. Грегором. Чистый титан выделен в 1910 году американским химиком Хантером посредством восстановления четырёххлористого титана натрием в железной бомбе. Нахождение в природе Титан относится к числу наиболее распространённых в природе элементов, его содержание в земной коре составляет 0,6% (весовых). Встречается главным образом в виде двуокиси TiO2 или её соединений — титанатов. Известно свыше 60 минералов, в состав которых входит титан Он содержится также в почве, в животных и растительных организмах. Ильменит FeTiO3 и рутил TiO2 служат основным сырьём для получения титана. В качестве источника титана приобретают значение шлаки от плавки титано-магнетитов и ильменита. Физические и химические свойства Титан существует в двух состояниях: аморфный — темносерый порошок, плотность 3,392—3,395г/см3, и кристаллический, плотность 4,5 г/см3. Для кристаллического титана известны две модификации с точкой перехода при 885° (ниже 885° устойчивая гексагональная форма, выше — кубическая); t°пл. ок. 1680°; t кип. выше 3000°. Титан активно поглощает газы (водород, кислород, азот), которые делают его очень хрупким. Технический металл поддаётся горячей обработке давлением. Совершенно чистый металл может быть прокатан на холоду. На воздухе при обыкновенной температуре титан не изменяется, при накаливании образует смесь окиси Ti2O3 и нитрида TiN. В токе кислорода при красном калении окисляется до двуокиси TiO2. При высоких температурах реагирует с углеродом, кремнием, фосфором, серой и др. Устойчив к морской воде, азотной кислоте, влажному хлору, органическим кислотам и сильным щелочам. Растворяется в серной, соляной и плавиковой кислотах, лучше всего — в смеси HF и HNO3. Добавление к кислотам окислителя предохраняет металл от коррозии при комнатной температуре. В соединениях проявляет валентность 2, 3 и 4. Наиболее устойчивы и имеют наибольшее практическое значение соединения Ti(IV). Наименее устойчивы производные Ti(II). Соединения Ti(III) устойчивы в растворе и являются сильными восстановителями. С кислородом титан даёт амфотерную двуокись титана, закись Ti0 и окись Ti2O3, имеющие основной характер, а также некоторые промежуточные окислы и перекись TiO3. Галогениды четырёхвалентного титана, за исключением TiCl4 — кристаллические тела, легкоплавкие и летучие в водном растворе гидрализованы, склонны к образованию комплексных соединений, из которых в технологии и аналитической практике имеет значение фтортитанат калия K2TiF6. Важное значение имеют карбид TiC и нитрид TiN— металлоподобные вещества, отличающиеся большой твёрдостью (карбид титан тверже карборунда), тугоплавкостью (TiC, t°пл. 3140°; TiN, t°пл. 3200°) и хорошей электропроводностью. получение Соединения титана получили применение в промышленности в начале 20 в. Организация производства титана относится к 1946 (в 1948 выплавлено 10 m, 72OO т в 1954 и ок. 20000 т в 1955). Способ получония основан на восстановлении четырёххлористого титана металлическим магнием в атмосфере аргона или гелия. Компактный металл получается переплавкой в дуговых печах. Компактный металл высокой чистоты образуется при термической диссоциации тетраиодида титана. Большое значение приобрело восстановление TiCI4 натрием вместо магния.