Книга Таблица Менделеева. Элементы уже близко - Аркадий Искандерович Курамшин

на сине-серебристый металл и сконцентрировался на другом металле, том, который отличался золотистым блеском, да еще и давал соединения всех цветов радуги, – осмий и иридий были открыты в ходе одного эксперимента.

Возможно, Теннанта неприятно поразило, что соединения металла могут пахнуть так отвратительно, так что в итоге в письме об открытии элемента Лондонскому Королевскому обществу Теннант упомянул, что наиболее характерным свойством нового элемента является «…острый и стойкий запах…», назвав элемент осмием (по-гречески слово «осме» – запах). Может быть, это и не самое красивое название, зато честное – осмий образует тетроксид осмия (OsO4), который не только неприятно пахнет, но является сильным окислителем, может повредить кожу, глаза и лёгкие. Вместе с этим тетроксид осмия применяется в синтезе для окисления органических соединений и в криминалистике – с его помощью собирают отпечатки пальцев на месте преступления.

Осмий – твёрдый, тугоплавкий, серебристо-белый переходный металл платиновой группы, обладающий высокой плотностью. По одной версии плотность осмия максимальна для всех известных элементов, по другой – находится на втором месте после открытого одновременно с ним иридия. Удивительно, но даже сейчас, в первой половине XXI века, невозможно сказать, что плотнее – осмий или иридий. Дело в том, что благодаря систематическим ошибкам измерения, которых нельзя избежать, экспериментально измеренные значения плотности осмия и иридия равны (в пределах ошибки), а значение плотности, определенное с помощью квантово-химических методов, зависит от выбранной для расчета модели. Поэтому, наверное, проще сказать, что иридий и осмий делят пьедестал как самые плотные элементы. В конце концов, это справедливо – иридий и осмий были обнаружены в ходе одного эксперимента, они оба относятся к металлам платиновой группы, более того – осмий и иридий в составе сплава осмиридия применяются для изготовления хирургических инструментов и перьев для ручек. Небольшой шарик из осмиридия можно заметить на кончиках перьев перьевых ручек, особенно хорошо его видно на золотых перьях, где он отличается по цвету от самого пера. Осмий также используется для получения катализаторов, а его соединения – для введения цветных меток в образцы, изучаемые с помощью оптической микроскопии.

Осмий не тот металл, который является объектом крупнотоннажного производства, более того, сейчас его годовое производство в масштабах человеческой цивилизации не достигает одной тонны (если честно, в год добывается около 100 килограммов этого металла). Правда, были времена, когда осмий был популярнее, и эту популярность он приобрёл после изобретения в 1879 году Томасом Эдисоном лампы накаливания и необходимости её модификации – подбора такого материала для нити накаливания, который бы светился, но не плавился.

Было перепробовано много вариантов, один из которых предложил австрийский химик Карл Ауэр фон Вельшбах. Исходя из того, что наиболее тугоплавки вольфрам и осмий, он предложил использовать для нитей накаливания ламп сплав осмия с вольфрамом, который назвали «осрам». Начиная с 1906 года осрам некоторое время применялся для изготовлений ламп накаливания, хотя чуть позже стало ясно, что одного вольфрама вполне достаточно. Организованная в 1919 году немецкая компания по производству осветительных устройств стала называться OSRAM Werke GmbH. Компания существует и в наши дни, и на её лампах до сих пор можно наблюдать маркировку OSRAM, хотя с 2000-х годов она уже не производит лампы накаливания, переключившись на выпуск энергосберегающих источников света – люминесцентных, галогенных и светодиодных ламп.

77. Иридий

В отличие от осмия, иридию повезло – Смитсон Теннант в первую очередь обратил внимание на разнообразную окраску соединений этого металла, а не на их запах, поэтому и назвал новый элемент в честь греческой богини радуги – Ириды (справедливости ради, окраска соединений ванадия более разнообразна).

Повторю, что иридий относится к тугоплавким элементам и что вместе с осмием является самым плотным веществом. Если в плане плотности иридий делит пальму первенства с осмием, в одном он точно непревзойдён. Мы привыкли к тому, что эталонами химической стойкости для нас являются золото и платина, однако способность иридия сопротивляться коррозии гораздо выше, чем у платины. И ещё одно – по сравнению с распространённостью иридия в земной коре золото и платину можно считать весьма распространёнными металлами. В наши дни ежегодно в мире добывается не более трёх тонн иридия, который из-за устойчивости к коррозии и твёрдости преимущественно применяется для изготовления электродов автомобильных свечей зажигания.

Устойчивость иридия стала причиной и того, что этот металл послужил стандартизации измерений в Международной системе единиц. Артефакты из сплава платины с иридием долгое время применялись в качестве первичных стандартов, определяющих единицу измерения длины – метр и единицу измерения массы – килограмм.

30 марта 1791 года Учредительным собранием Франции единица длины «метр» была определена как одна сорокамиллионная часть Парижского меридиана (одна десятимиллионная часть расстояния от северного полюса до экватора по поверхности земного эллипсоида на долготе Парижа). 7 апреля 1795 года Национальный Конвент Французской Республики принял закон о введении метрической системы во Франции и поручил учёным выполнить работы по экспериментальному определению единиц длины и массы. В 1799 году из платины был изготовлен эталон метра, длина которого соответствовала одной сорокамиллионной части Парижского меридиана.

На метре как единице длины и килограмме как единице массы была основана метрическая система, которая 20 мая 1875 года была введена «Метрической конвенцией», принятой на Международной дипломатической конференции 17 государств Европы. В 1889 году был изготовлен новый международный эталон метра, сделанный из сплава, содержавшего 90% платины и 10% иридия. В наше время Международное бюро по мерам и весам отказалось от привязки метра к парижскому меридиану или материальному носителю, и с 1983 года метр определяется через скорость света, составляющую 299 792 458 метров в секунду, а секунда – через работу атомных часов (хотя эталонный метр и его копии до сих пор хранятся в Парижской и национальных палатах мер и весов соответственно). Кстати, килограмм до сих пор определяется массой эталонной платиново-иридиевой гири, хранящейся в Париже, однако, учитывая тенденцию переноса единиц СИ с материальных носителей на фундаментальные константы нашей Вселенной, в скором времени следует ожидать и переопределения килограмма, который, вероятно, будет выражен через число Авогадро – число частиц в одном моле вещества.

Иридий выходит с Земли в космос – как безопасный контейнер для плутониевого топлива для ядерно-электрических генераторов космических зондов дальнего радиуса действия и как покрытие для отражателей рентгеновского излучения орбитальных телескопов.