Загадочная платина, таинственная ртуть

Повесть о «жидком серебре» 

«Серебряная вода» – то есть ртуть – была известна людям издавна. Например, ее использовали для «ловли» мелких частиц золота из раздробленной руды: на поверхности шариков ртути оседали эти самые крупицы золота. Этот способ извлечения золотая наблюдал на золотом прииске в Бурибае, что в Хайбуллинском районе республики.

В таблице Менделеева ртуть зовется «гидраргирум» – «жидкое серебро». Такое название ртути дал еще в I в. н. э. греческий врач Диоскорид. В самом деле, этот серебристый металл, единственный из 80 металлов, известных нам, остается при обычных условиях жидким, и не просто жидким, а необычайно подвижным. А вот если ртуть заморозить до

-38,9 по Цельсию, она становится твердой, образуя ромбические тяжелые кристаллы синевато-серого цвета.

Самый распространенный минерал ртути – ее сульфид киноварь – резко отличается от других сульфидов, как правило, металловидных. Киноварь – ярко-красного цвета полупрозрачные кристаллы с алмазным блеском. Кристаллическая разновидность ее встречается редко, большей частью киноварь образует сплошные ярко-красные тонкозернистые массы или порошковатые налеты. Киноварь выпадает из растворов при низких температурах. Вместе с ней в рудах месторождений образуются сульфиды сурьмы, цинка, железа, а также минералы мышьяка.

В зоне окисления сульфидных месторождений при разложении киновари образуются самородки ртути. По этим признакам еще в XIX веке было открыто меднокобальтовое месторождение, в первичных рудах которого находился первичный минерал киноварь, а в «гнилых», то есть окисленных рудах образовались самородки ртути в виде капель. Из-за внешней схожести этих самородков с серебром местные башкиры назвали их «тере комош» («живое серебро»). Рядом находящуюся башкирскую деревню стали называть Терекомош, позже название было переиначено на «Дергамыш».

С давних времен и до сих пор киноварь является единственным промышленно интересным минералом ртути. Будучи студентом-практикантом третьего курса геолого-разведочного факультета Московского института цветметзолота, я посетил самое древнее месторождение ртути в Средней Азии – Хайдаракан в Ферганской долине. Здесь сохранились следы древних разработок: отвалы горных пород, глиняные светильники и реторты для обжига руд, в полуобвалившихся выработках – скелеты погибших горняков. История гласит, что из-за высокой токсичности ртути добыча ее руды была уделом рабов-смертников.

Крупное месторождение ртути находилось на территории современной Украины – это месторождение Никитовское, в старых выработках которого находили даже каменные орудия труда.

А самым крупным месторождением ртути в мире является Альмаден в Испании. По описанию Плиния Старшего, ежегодно Рим вывозил из этих мест до 4,5 тонн ртути. До окончания Второй мировой войны на долю Испании приходилось 80% мировой добычи руд этого жидкого металла.

В древности из киновари получали яркую красную краску. В античное время открыли и важное свойство ртути – способность растворять металлы, даже такие стойкие, как золото и серебро. Простые медные предметы, покрытые таким раствором (амальгамой), после испарения ртути становились словно золотыми. Так золотили шпили дворцов, купола церквей и соборов. Например, в Петербурге в 1858 году завершилось строительство Исаакиевского собора. Диаметр громадного купола 26 метров. Более 100 кг золота было нанесено на полированные медные листы при помощи ртутной амальгамы. Правда, при этом свыше 60 рабочих умерли в муках, отравившись парами ртути.

И сегодня для золочения и серебрения различных изделий и украшений ртутные амальгамы незаменимы, хотя техника безопасности при работе с высокотоксичной ртутью, конечно же, шагнула далеко вперед.

Удивительное свойство ртути растворять металлы стало причиной того, что ее начали считать матерью всех металлов. Ну а раз есть мать металлов, должен быть и отец. И отцом всех металлов был признан «сульфур» – сера.

И в древности, и по сей день большинство металлов получают из сульфидов. И алхимики считали, что соединения этих двух начал – матери металлов ртути и их отца серы – должно быть тем таинственным «философским камнем», который превращает в золото обычные металлы.

Крупнейший английский философ XIII века и один из авторитетных алхимиков Роджер Бэкон заключил: киноварь и есть «философский камень». Чтобы тайну Бэкона не узнали за рубежом, философ-алхимик был заточен в темницу на два десятилетия. Именно в темнице Бэкон написал свой трактат «Зеркало алхимии» – самую полную работу о превращении металлов, созданную в средние века.

В этой связи нельзя не привести слова ученого и революционера, узника Шлиссельбургской крепости Николая Морозова: «При других условиях из Бэкона вышел бы Ньютон современной химии, а теперь в его лице мы видим Ньютона, из которого церковное самодержавие средних веков сделало большого мечтателя, истинного отца последующего алхимического направления в учении о строении вещества».

Алхимики считали, что золото – символ Солнца, серебро – Луны, медь – Венеры. Железо посвятили Марсу, олово – Юпитеру, свинец – Сатурну. А ртуть они сопоставили с Меркурием – самым ловким, деятельным и подвижным божеством античности. Почему алхимики считали ртуть матерью всех металлов? Помимо способности растворять металлы, было и другое основание: ртуть так относится к металлам, как вода ко льду. Если вода – жидкий лед, то ртуть – жидкий металл, а уплотнить металл до предела – получится желанная мечта всех алхимиков, золото, самый плотный из металлов. Итак, рассуждали алхимики, на небе семь планет, а на Земле семь металлов и каждой планете соответствует свой металл, а восьмого быть просто не должно!

Однако от столь стройной и весьма логичной гипотезы пришлось отказаться. И вот почему…

Платина и ее загадки

Испанские конкистадоры на своих кораблях доставили из Америки «странное серебро», то есть даже не серебро (по-испански «плата»), а так себе, «серебришко» – платину. По весу ее оценивали в полцены серебра.

Платина из Колумбии с точки зрения алхимиков оказалась «бесовским порождением» – она была плотнее и тяжелее золота! Да и расплавить ее не удалось. И не мудрено: платина плавится при температуре в 1773 градуса!

Впоследствии фальшивомонетчики догадались подмешивать платину в золото. Платина была дешевле серебра – так в казну стало поступать фальшивое платинизированное золото. «Бесовский металл» подвергся жестоким преследованиям испанской короны. Король в 1735 году издал специальный указ: платину, «засоряющую» государственную казну, впредь не ввозить! Исполняя королевский указ, при разработке испанцами россыпей платины Колумбии тщательно отделяли ее от золота и топили платину под строжайшим надзором чиновников в глубоких местах реки, которую после этого переименовали на Платино-дель-Пинто. А привезенную в Испанию платину всенародно и торжественно топили в море. Правда, через полвека король отменил этот закон, подумав, что фальшивомонетчики, конечно, вредят, но ведь их способ разбавления золота можно обратить казне на пользу! К тому времени было утоплено 4 тонны платины.

Но строптивый тугоплавкий металл долгое время еще не удавалось освоить – не было ни одной печи, чтобы нагреть платину до температуры плавления. Наконец, в 1827 году петербургские инженеры Соболевский и Любарский предложили свой оригинальный метод обработки платины, который лег в основу нынешней порошковой металлургии. Заключался этот способ в следующем. При химической обработке руд платина обретает вид серой пористой губки. Эту самую платиновую губку инженеры предложили формовать при температуре в тысячу градусов. Результат превзошел все ожидания. Благодаря методу Соболевского и Любарского Россия стала пионером в области использования платины.

Проект чеканки монет из платины, смелый по тем временам, принадлежит министру финансов правительства России Е. Канкрину. Николай I утвердил этот заманчивый проект, фантастический по содержанию и соблазнительный для казны. Однако царь поставил условие: проект главного финансиста России должен одобрить международный авторитет. И этот авторитет нашелся в лице всемирно известного геолога Александра Гумбольдта. Он снарядил экспедицию на Урал, посетил месторождения россыпных и коренных месторождений платины и предприятия по обработке этого металла.

Гумбольдт по достоинству оценил качество уральской платины и дал «добро» на проект Канкрина. А инженеру Соболевскому после одобрения Гумбольдта было поручено решить труднейшую проблему технологии переработки платины на монеты, которую он успешно решил. И российские платиновые монеты появились (кстати, соболевский метод обработки платины применяется до сих пор). С 1828 по 1845 гг. в Петербурге чеканили монеты из платины достоинством 3, 6 и 12 рублей, потратив 15 тонн металла и произведя валюту в сумме 1,4 млн. рублей. Однако после смерти министра финансов Е. Канкрина чеканка платиновой монеты прекратилась. Ее славу воскресили отчеканив платиновые рубли и червонцы к Всемирному фестивалю молодежи и студентов в Москве в 1957 году и к Московской олимпиаде 1980 года.

Но история освоения платины таит немало загадок. Например, вождь индейцев ацтеков Монтесума в 1520 году преподнес в качестве подарка испанскому королю… полированные платиновые зеркала. Выходит, индейцы доколумбовой Америки знали способ обработки платины как минимум за 300 лет открытия русских ученых!

В природе платина, как и ее собрат золото, сосредоточена большей частью в самородном состоянии. Найти ее непросто, у нее нет броского, «опорного» поисково-познавательного критерия. Меняются оттенки цвета минерала (от сероватого до черноватого), блеск (от яркого до тусклого), форма зерен: от угловатых до окатанных, в виде пластинок и чешуек. Во времена «платиновой лихорадки» на Урале находили самородки весом 8-9 кг, причем некоторые самородки напоминали свинцовые слитки. Даже постоянное для всех металлов свойство – магнитность – у платины меняется: она может быть и сильно магнитной, и немагнитной вовсе. Единственный постоянный признак платины – ее тяжесть.

Английский минералог и химик У. Волластон серьезно заинтересовался этими странностями платины. В 1805 г. он выявил у платины еще один парадокс: платиной часто считают зерна осмистого иридия. А химсостав настоящих зерен платины колебался: платины 80-85%, железа 7-15%, а также палладий, иридий, родий, никель, медь, свинец в самых разных соотношениях.

Вдруг Волластона осенила смелая догадка: несмотря на различия, все разновидности представляют не просто самородный минерал-металл, а минерал-сплав! Природный сплав платины и железа со множеством мелких примесей! Вот почему колеблются свойства платины. Оказалось: изменчивость физикохимических свойств платины и есть ее постоянное свойство! За это свойство Волластон дал природной разновидности платины новое название – «поликсен» (от греческого означает «много чужих»).

На сегодня кроме пяти главных минералов платиновой группы: поликсена (основная форма) ферроплатины, палладистой платины, самородного палладия и осмистого иридия известно еще множество более редких: платинистый иридий, иридистый осмий (невьянский и сысертский, получивший название от города Невьянск и реке Сысерть на Среднем Урале).

Платина обладает замечательным комплексом свойств. По химической стойкости она не уступает золоту, ее электро- и теплопроводность чуть ниже, чем у серебра, а по твердости, механической прочности и жаростойкости она далеко превосходит всех своих благородных братьев. Эти замечательные свойства позволяют широко применять платину и ее сплавы в современной передовой технике.

Одна из почетных «миссий» платины – служба в палате мер и весов. В 1789 г. одним из первых декретов революционного правительства Франции стало постановление ввести метрическую систему. В 1797 г. был изготовлен первый платиновый эталон метра – «архивный метр». Рядом с ним воцарилась гиря – килограммовый платиновый цилиндр, эталон массы одного кубического дециметра воды из реки Сены. Тираж «главных метров» (31 экземпляр) и «главных килограммов» (40 штук) в дальнейшем был в точности воспроизведен в платиновоиридиевом сплаве (иридий еще больше повышает стабильность и стойкость против коррозии) и переправлен в разные страны.

В последние годы платиновый метр, уступив свой почетный пост оранжевому лучу криптона (в 1960 г. за эталон метра принята длина, равная 1650763,73 длины волны оранжевого излучения атома изотопа криптона-86), перебрался на постоянное жительство в исторический музей. Однако «главный» килограмм – платиноиридиевая цилиндрическая гиря – больше столетия неплохо справляется со своей почетной ролью, сверкая в темноте сейфа Санкт-Петербургского научно-исследовательского института метрологии им. Менделеева…