Титан: Элемент-катастрофа
Dec. 19th, 2020 07:11 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
andresolДжуне было скучно на работе. «Ученые обнаружили на Титане молекулы жизни», – прочитал механический голос диктора. Джуна выключила радио. «И здесь он. Правда, это не наш титан, а другой. Интересно, а есть ли титан на Титане?» – подумала она. С тех пор как она стала ответственным специалистом по технике безопасности на заводе, титан окружал ее повсюду. Родственники и знакомые считали своим долгом напомнить ей о работе своими подарками, поэтому оправа ее очков была из титана, ремешок часов – из титана, кружка, из которой она пила зеленый чай, и та была из титана. Для окончательного «отитанивания» Джуне оставалось вставить себе титановые кольца в нос и в язык, чтобы вечно ощущать вкус и запах тускло-серого металла, который она помогала производить.
Было время ланча, и еду Джуна взяла в тайской забегаловке, которая специально называлась «Ti22», чтобы заманивать работников завода. Пластиковая плошка с рисом была сделана из полипропилена, о чем говорила цифра 5 в выдавленном на дне треугольнике. Но Джуна знала, что пропилен полимеризуют с помощью катализаторов Циглера–Натта, содержащих все тот же титан, и частички катализатора неизбежно остаются в пластике. И его белый цвет указывал, что полипропилен, скорее всего, дополнительно подкрашен диоксидом титана TiO2, чтобы не пугать потребителей грязно-серым цветом чистого полимера.
«Надеюсь, что для полноты картины и оправдания названия, азиатские повара не положили мне титановые гайки вместо орехов кешью», – подумала Джуна, наворачивая первую ложку. Она вспомнила, как испугался Зюс, узнав, что белая посыпка на его любимых пончиках – это все тот же TiO2. И только после ее уверений, что он всю жизнь чистил зубы пастой с диоксидом титана и мазался кремом от загара, где диоксид титана был действующим ингредиентом, он перестал бояться химии и начал ее есть.
На производство диоксида титана уходит более 90% всей титановой руды. Титановыми белилами, заменившими ядовитые свинцовые белила, были выкрашены стены ее кабинета. Страницы в ее блокноте были отбелены с помощью того же титанового пигмента. Но все это эстетика: настоящую силу титан демонстрировал в своей металлической форме.
Некогда титан называли металлом будущего. Для Джуны он был самым что ни на есть настоящим. Такой же прочный как сталь, но более легкий (на 45%) и стойкий к коррозии, нетоксичный для людей, девятый по распространенности элемент в Земной коре, титан давно бы потеснил старика «феррума», если бы не высокая стоимость его восстановления из руды. Завод «Cronos» занимался именно этим процессом. Джуна с гордостью передовика титанового производства взглянула на монитор, показывающий состояние коммуникаций и реактора, и ложка выпала из ее рук. Давление в колонне с тетрахлоридом титана было сильно выше нормы и продолжало расти, приближаясь к критическому. Джуна отшвырнула тайскую еду в сторону и дернула за красный рубильник сигнализации.
Авария произошла где-то между колонной по очистке тетрахлорида титана и восстановительным реактором. Прямое восстановление из оксида углем – основной металлургический процесс для многих металлов – не работает в случае титана: вместо металла получается карбид TiC. Поэтому ученые долго не могли получить чистый титан, и до начала 20 века он оставался лабораторной диковинкой, считался хрупким и потому бесполезным. «Cronos» получал металлический титан по процессу, запатентованному в 1940 году люксембургским металлургом Уильямом Кроллом.
Вначале хлор пропускается над раскаленной до красна смесью титановой руды (минерал ильменит FeTiO3) и угля. Получается летучий тетрахлорид титана, который кипит всего при 136 ºC:
2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C = 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO
После очистки перегонкой газообразный TiCl4 поступает в стальной реактор, где происходит его восстановление жидким магнием при 1100 ºC:
TiCl4 + 2 Mg = 2 MgCl2 + Ti
Твердый металлический титан (температура плавления 1668 ºC) опускается на дно реактора в виде «губки», а расплавленный хлорид магния перегоняется в другой цех, где под действием электричества разделяется на хлор и магний, которые поступают назад в производство:
MgCl2 = Mg + Cl2
Титановая «губка» далее сплавляется в слиток и формуется в трубки или листы. Когда заказчику нужен титан повышенной чистоты, его подвергают дополнительной обработке иодом при 400 ºC: Ti + 2 I2 = TiI4. Пары образовавшегося иодида титана (IV) переносятся в зону разложения, нагретую до 1400 ºС, где он разлагается обратно на иод и высокочистый титан: TiI4 = Ti + 2 I2.
Но Джуне было не до химии. Надо организовать эвакуацию персонала, а потом разбираться с последствиями, если все рванет. «Где сейчас Зюс?» – с тревогой подумала она.
Последний раз она видела его, когда забирала ланч в «Ti22». Они стояли в очереди и привычно перешучивались. Джуна пожаловалась, что в эту смену работает одна без Светы, а Зюс поведал, что он и Оушен собираются наконец-то заняться плановым ремонтом колонки с тетрахлоридом титана.
Джуне не нравился седобородый работяга Оушен. Тот любил ругать молодежь и вспоминать времена, когда трубы завода были выше, а трава вокруг него белее. Вот и сегодня в очереди в кафе он затянул стихи из Гесиода:
Создали прежде всего поколенье людей золотое
Вечноживущие боги, владельцы жилищ олимпийских,
Был еще Крон-повелитель в то время владыкою неба.
Жили те люди, как боги, с спокойной и ясной душою,
Горя не зная, не зная трудов.
– Не думала, что вы такой старый, – съязвила Джуна.
Оушен презрительно посмотрел на нее и, забрав свой пакет с ланчем, ответил:
Землю теперь населяют железные люди. Не будет
Им передышки ни ночью, ни днем от труда и от горя,
И от несчастий. Заботы тяжелые боги дадут им.
Джуна прыснула от смеха, а Зюс шепнул ей на ухо: «Не зли его. Тебе за мониторами хорошо, а мне с ним работать».
Телефон Джуны завибрировал. Она с надеждой открыла сообщение Зюса, надеясь, что он пишет уже из безопасного места, но увидела только одно слово: «HELP». Джуна вздохнула, похоже, что ее собственную эвакуацию придется отложить. Как пить дать – Зюс снова решил погеройствовать, полез в самое пекло, и его снова надо спасать.
Джуна подбежала к «уголку пожарного»: пригодится ли ей сегодня огнетушитель класса D или костюм химзащиты? Время на раздумья не было. Вы, возможно, видели в «Уолмарте» ножницы с золотистым покрытием из нитрида титана, который по шкале твердости Мооса превосходит сталь? У Джуны из TiN был целый топор.
Она бежала так быстро, что чуть не столкнулась с Оушеном, запиравшим на замок лестницу, ведущую наверх колонки.
– Оушен, где Зюс? – крикнула Джуна.
Тот только пожал плечами и вместо того, чтобы двигаться к выходу с завода, ринулся к восстановительному реактору.
– Джуна, я здесь! – раздался голос Зюса откуда-то сверху.
Она вскинула голову, и в этот же момент огромное облако тетрахлорида титана выбросилось из колонки наружу, будто давно заточенные хтонические боги вырвались из своей подземной темницы Тартара.
«Кто так назвал этот проклятый элемент?» – промелькнуло в голове у Джуны. «Почему нельзя было оставить имя смиренного христианского святого?». Перед ее глазами встала ужасающая картина «Сатурн, пожирающий своего сына», которую написал глухой, престарелый Франциско Гойя на стене своей столовой:
В 1795 году химик и аптекарь Мартин Генрих Клапрот установил, что минерал рутил, привезенный из Венгрии, представляет собой «землю» (оксид) неизвестного элемента. В те годы французская научная традиция требовала называть элементы от греческих слов в соответствии с их свойствами. Например, хром был назван так, потому что многие его соединения были ярко окрашены (χρῶμα = цвет), а бром за свой запах (βρῶμος = зловоние).
(Кварц с включениями рутила).
Но Клапрот был немец, и ему нравилось давать элементам названия мифологические, размытые и ничего не значащие. Тем более, что в его распоряжении был только оксид: свойства чистого элемента не были известны. За несколько лет до этого Клапрот уже открывал новый металл, который нарек ураном. Ему показалось логичным назвать элемент из рутила в честь Титанов – детей Геи (богини Земли) и Урана (бога Неба).
Каково же было удивление Клапрота, когда ему сообщили, что его новокрещенный титан совпадает с элементом манакканитом, описанным в 1791 году священником и геологом-любителем Уильямом Грегором из Корнуолла.
Во время прогулки по окрестностям преподобный Грегор заметил, что черный песок у ручья притягивается магнитом. Но вместо того, чтобы подумать на нечистую силу, он занялся анализом песка в соответствии с последними достижениями химии и установил, что его можно разделить на магнитную часть – оксид железа – и на белое вещество, которое по всем признакам являлось оксидом неизвестного элемента. Тот черный песок был ильменитом FeTiO3 или, как его еще называют, титанистым железняком. Грегор назвал элемент манакканитом в честь Святого Манакка – покровителя местной церкви и долины.
История разрешила их спор своеобразно. Приоритет открытия титана остался за Грегором и Великобританией, но прижилось то название, которое дал Клапрот: еще неизвестно, что почетнее.
(Церковь Св. Манакка в Корнуолле).
Руки Зюса были заняты: он держал трубу, которую надо было приварить, а Оушен глядел в какой-то странный прибор.
– Может, будем работать? – нетерпеливо спросил Зюс.
Оушен кивнул, спрятал прибор в карман, но Зюс не сразу сообразил, что делает его напарник. А потом было поздно. Оушен проворно защелкнул браслет наручников на запястье Зюса, приковав того к лестнице.
– Что ты творишь?! – закричал Зюс.
Невозмутимый Оушен тем временем начал завинчивать вентиль, по которому тетрахлорид титана поступал из колонки в восстановительный реактор.
– В веке титана люди рискнули тягаться с богами: Лезут под воду и в воздух, космос хотят покорить, – наконец произнес он.
(Монумент «Покорителям космоса» и памятник Гагарину, сделанные из титана).
– Э, освободи меня! – Зюс дергал рукой, но цепь наручников крепко держала его на месте, и он никак не мог дотянуться ни до Оушена, ни до вентиля. – Ты же нас всех погубишь.
Оушен грозно посмотрел на прикованного юношу. Сейчас старик явственно походил на божество в фонтане Треви в Риме, которого Джуна ошибочно приняла за Нептуна, а Зюс назвал «Санта-Клаусом летом».
– Планета раскопана и отравлена. Люди добывают титан, чтобы лезть туда, куда они лезть не должны: в воздух, под воду, в космос, – проговорил Оушен. – Думаешь титан производится для изготовления велосипедов и сковородок? Как бы не так: смертные выплавляют титан для постройки сверхсекретных летающих подлодок. Мир станет лучше, если эта фабрика будет уничтожена. Радиомаяк сообщил мне, что твоя легкомысленная подруга сейчас пьет чай из кружки, которую я ей подарил. Она еще нескоро заметит, что завод обречен.
Оушен вырвал у Зюса мобильник, на котором тот хотел набрать предупреждение Джуне, чтобы та спасалась, но успел отправить только одно слово.
– Прощай! Дождь уже близок.
Шаги Оушена загромыхали вниз по лестнице, а Зюс с тревогой увидел, как тетрахлорид титана под большим давлением вырвался на волю через предохранительный клапан.
Зюс вспомнил, как в колледже они с приятелем нашли большую бутылку с TiCl4. Она была настолько древней, что все ее горлышко успело забиться диоксидом титана, в который тетрахлорид медленно гидролизуется во влажном воздухе:
TiCl4 + 2 H2O = TiO2 + 2 HCl.
Они не могли расколоть эту белую пробку шпателем и не придумали ничего лучше, чем просверлить ее на станке. Когда же она была пробита, целый гейзер скопившегося в бутылке хлороводорода вырвался прямо в лицо Зюсу. Он чуть не потерял зрение и на всю жизнь запомнил этот едкий запах и белый дым. А теперь на него двигалось целое облако TiCl4, которое на лету разлагалось на частички TiO2 и кислотный HCl.
Свойство тетрахлорида титана давать такой нерассеивающийся белый дым использовалось в годы Второй мировой войны в дымовых гранатах и для создания маскировочной завесы кораблей. А сейчас находит мирное применение в качестве «чернил» для рисования самолетом букв и сердечек в небе.
Зюс приготовился к неминуемой смерти в удушающем титановом тумане, когда увидел мчащуюся по территории завода Джуну с огромным топором наперевес.
Одним метким ударом она разрубила замок с эмблемой «Cronos», на который Оушен закрыл лестницу.
– Умеешь же ты влипнуть! – воскликнула она, метко перерубая цепь наручников, которые сковывали Зюса. – Кто это тебя так?
– Оушен. Я должен его остановить, пока он не уничтожил завод.
– Он что, русский шпион?
– Хуже: сумасшедший пацифист.
Зюс открутил назад вентиль, чтобы тетрахлорид титана мог снова поступать в восстановительный цех.
– Я боюсь, что этот трюк с вентилем был лишь отвлекающим маневром, чтобы работники эвакуировались, и завод остался в его распоряжении. Убегая, он сказал: «Дождь близко». Что бы это значило?
– Я знаю. Я видела, куда он побежал, – с ужасом в глазах сказала Джуна. – Он хочет устроить магниевый пожар. А когда тут все взорвется, на город пойдет облако из хлора и хлороводорода.
– Дай мне топор, я должен его остановить. А сама беги, спасайся.
– Ну, уж нет. Кто из нас ответственный за технику безопасности? Я с тобой.
Когда они приблизились к реактору, Оушен с помощью стального лома уже отодвинул кусок крыши. Восстановление проводится в атмосфере аргона, потому что при высокой температуре магний и мелкодисперсный титан горят не только в кислороде, но и в азоте. Над заводом сгустились тяжелые тучи.
– Не успели, – прохрипел задыхающийся Зюс. – Бежим, сейчас здесь начнется фейерверк тысячелетия.
Оушен поднял свой лом над головой и заорал:
– Да свершится воля богов!
Первая же молния начинающейся грозы поразила святотатца. Раздался чудовищный гром, и сраженный Оушен полетел внутрь реактора в расплавленный металл.
– Отправляйся, откуда пришел! – крикнул ему вдогонку Зюс.
– Надо закрыть крышку, пока не поздно, – Джуна бросилась вверх по лестнице.
Используя топор, как рычаг, они задвинули стальную плиту на место. И как только крышка захлопнулась, хлынул ливень. Изможденные победители начали спускаться по лестнице.
– Джуна, мне надо тебе что-то сказать, – вдруг произнес Зюс.
Она резко обернулась, поскользнулась на мокрой ступеньке и полетела вниз.
Перед глазами Джуны плыли разные образы. Изломанные линии, блестящие поверхности. Наконец, она поняла, что ей чудится музей Гуггенхейма в Бильбао, где они были с Зюсом прошлым летом.
Изначально архитектор Фрэнк Гери хотел облицевать свое деконструктивистское творение нержавеющей сталью, но ему подвернулся более интересный материал. В 1990-е годы с окончанием Холодной войны и американцы, и русские выбросили на рынок титан, хранившийся до того в неприкосновенных стратегических запасах. Цены на этот металл упали, Гери скупил его по дешевке и покрыл здание музея титановыми пластинами общей площадью в 24 тысячи м2.
Джуна открыла глаза. Голос по радио рассказывал:
– Сегодня в окрестностях завода «Cronos» прошли дожди из соляной кислоты и выпал снег из диоксида титана. Но благодаря вовремя проведенной эвакуации пострадал всего один работник завода. Он доставлен в ближайший госпиталь. Еще один человек пропал без вести.
Джуна увидела, что лежит на больничной койке. К ней зашел врач.
– Что со мной? – спросила она.
– Перелом позвонка. Но все будет хорошо. Вы сможете ходить и вернуться к полноценной жизни. Мы уже поставили вам протез из титана. Кому как не вам знать, что этот металл не вызывает аллергической реакции и легко вживается в кость.
«Да уж», – подумала Джуна, глядя вслед вышедшему доктору. «Вот и стала я совсем титановой».
Но она не долго была одна: в палату вошел Зюс.
– Как ты? – спросил он. – У меня для тебя кое-что есть.
Было время ланча, и еду Джуна взяла в тайской забегаловке, которая специально называлась «Ti22», чтобы заманивать работников завода. Пластиковая плошка с рисом была сделана из полипропилена, о чем говорила цифра 5 в выдавленном на дне треугольнике. Но Джуна знала, что пропилен полимеризуют с помощью катализаторов Циглера–Натта, содержащих все тот же титан, и частички катализатора неизбежно остаются в пластике. И его белый цвет указывал, что полипропилен, скорее всего, дополнительно подкрашен диоксидом титана TiO2, чтобы не пугать потребителей грязно-серым цветом чистого полимера.
«Надеюсь, что для полноты картины и оправдания названия, азиатские повара не положили мне титановые гайки вместо орехов кешью», – подумала Джуна, наворачивая первую ложку. Она вспомнила, как испугался Зюс, узнав, что белая посыпка на его любимых пончиках – это все тот же TiO2. И только после ее уверений, что он всю жизнь чистил зубы пастой с диоксидом титана и мазался кремом от загара, где диоксид титана был действующим ингредиентом, он перестал бояться химии и начал ее есть.
На производство диоксида титана уходит более 90% всей титановой руды. Титановыми белилами, заменившими ядовитые свинцовые белила, были выкрашены стены ее кабинета. Страницы в ее блокноте были отбелены с помощью того же титанового пигмента. Но все это эстетика: настоящую силу титан демонстрировал в своей металлической форме.
Некогда титан называли металлом будущего. Для Джуны он был самым что ни на есть настоящим. Такой же прочный как сталь, но более легкий (на 45%) и стойкий к коррозии, нетоксичный для людей, девятый по распространенности элемент в Земной коре, титан давно бы потеснил старика «феррума», если бы не высокая стоимость его восстановления из руды. Завод «Cronos» занимался именно этим процессом. Джуна с гордостью передовика титанового производства взглянула на монитор, показывающий состояние коммуникаций и реактора, и ложка выпала из ее рук. Давление в колонне с тетрахлоридом титана было сильно выше нормы и продолжало расти, приближаясь к критическому. Джуна отшвырнула тайскую еду в сторону и дернула за красный рубильник сигнализации.
Авария произошла где-то между колонной по очистке тетрахлорида титана и восстановительным реактором. Прямое восстановление из оксида углем – основной металлургический процесс для многих металлов – не работает в случае титана: вместо металла получается карбид TiC. Поэтому ученые долго не могли получить чистый титан, и до начала 20 века он оставался лабораторной диковинкой, считался хрупким и потому бесполезным. «Cronos» получал металлический титан по процессу, запатентованному в 1940 году люксембургским металлургом Уильямом Кроллом.
Вначале хлор пропускается над раскаленной до красна смесью титановой руды (минерал ильменит FeTiO3) и угля. Получается летучий тетрахлорид титана, который кипит всего при 136 ºC:
2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C = 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO
После очистки перегонкой газообразный TiCl4 поступает в стальной реактор, где происходит его восстановление жидким магнием при 1100 ºC:
TiCl4 + 2 Mg = 2 MgCl2 + Ti
Твердый металлический титан (температура плавления 1668 ºC) опускается на дно реактора в виде «губки», а расплавленный хлорид магния перегоняется в другой цех, где под действием электричества разделяется на хлор и магний, которые поступают назад в производство:
MgCl2 = Mg + Cl2
Титановая «губка» далее сплавляется в слиток и формуется в трубки или листы. Когда заказчику нужен титан повышенной чистоты, его подвергают дополнительной обработке иодом при 400 ºC: Ti + 2 I2 = TiI4. Пары образовавшегося иодида титана (IV) переносятся в зону разложения, нагретую до 1400 ºС, где он разлагается обратно на иод и высокочистый титан: TiI4 = Ti + 2 I2.
Но Джуне было не до химии. Надо организовать эвакуацию персонала, а потом разбираться с последствиями, если все рванет. «Где сейчас Зюс?» – с тревогой подумала она.
Последний раз она видела его, когда забирала ланч в «Ti22». Они стояли в очереди и привычно перешучивались. Джуна пожаловалась, что в эту смену работает одна без Светы, а Зюс поведал, что он и Оушен собираются наконец-то заняться плановым ремонтом колонки с тетрахлоридом титана.
Джуне не нравился седобородый работяга Оушен. Тот любил ругать молодежь и вспоминать времена, когда трубы завода были выше, а трава вокруг него белее. Вот и сегодня в очереди в кафе он затянул стихи из Гесиода:
Создали прежде всего поколенье людей золотое
Вечноживущие боги, владельцы жилищ олимпийских,
Был еще Крон-повелитель в то время владыкою неба.
Жили те люди, как боги, с спокойной и ясной душою,
Горя не зная, не зная трудов.
– Не думала, что вы такой старый, – съязвила Джуна.
Оушен презрительно посмотрел на нее и, забрав свой пакет с ланчем, ответил:
Землю теперь населяют железные люди. Не будет
Им передышки ни ночью, ни днем от труда и от горя,
И от несчастий. Заботы тяжелые боги дадут им.
Джуна прыснула от смеха, а Зюс шепнул ей на ухо: «Не зли его. Тебе за мониторами хорошо, а мне с ним работать».
Телефон Джуны завибрировал. Она с надеждой открыла сообщение Зюса, надеясь, что он пишет уже из безопасного места, но увидела только одно слово: «HELP». Джуна вздохнула, похоже, что ее собственную эвакуацию придется отложить. Как пить дать – Зюс снова решил погеройствовать, полез в самое пекло, и его снова надо спасать.
Джуна подбежала к «уголку пожарного»: пригодится ли ей сегодня огнетушитель класса D или костюм химзащиты? Время на раздумья не было. Вы, возможно, видели в «Уолмарте» ножницы с золотистым покрытием из нитрида титана, который по шкале твердости Мооса превосходит сталь? У Джуны из TiN был целый топор.
Она бежала так быстро, что чуть не столкнулась с Оушеном, запиравшим на замок лестницу, ведущую наверх колонки.
– Оушен, где Зюс? – крикнула Джуна.
Тот только пожал плечами и вместо того, чтобы двигаться к выходу с завода, ринулся к восстановительному реактору.
– Джуна, я здесь! – раздался голос Зюса откуда-то сверху.
Она вскинула голову, и в этот же момент огромное облако тетрахлорида титана выбросилось из колонки наружу, будто давно заточенные хтонические боги вырвались из своей подземной темницы Тартара.
«Кто так назвал этот проклятый элемент?» – промелькнуло в голове у Джуны. «Почему нельзя было оставить имя смиренного христианского святого?». Перед ее глазами встала ужасающая картина «Сатурн, пожирающий своего сына», которую написал глухой, престарелый Франциско Гойя на стене своей столовой:
В 1795 году химик и аптекарь Мартин Генрих Клапрот установил, что минерал рутил, привезенный из Венгрии, представляет собой «землю» (оксид) неизвестного элемента. В те годы французская научная традиция требовала называть элементы от греческих слов в соответствии с их свойствами. Например, хром был назван так, потому что многие его соединения были ярко окрашены (χρῶμα = цвет), а бром за свой запах (βρῶμος = зловоние).
(Кварц с включениями рутила).
Но Клапрот был немец, и ему нравилось давать элементам названия мифологические, размытые и ничего не значащие. Тем более, что в его распоряжении был только оксид: свойства чистого элемента не были известны. За несколько лет до этого Клапрот уже открывал новый металл, который нарек ураном. Ему показалось логичным назвать элемент из рутила в честь Титанов – детей Геи (богини Земли) и Урана (бога Неба).
Каково же было удивление Клапрота, когда ему сообщили, что его новокрещенный титан совпадает с элементом манакканитом, описанным в 1791 году священником и геологом-любителем Уильямом Грегором из Корнуолла.
Во время прогулки по окрестностям преподобный Грегор заметил, что черный песок у ручья притягивается магнитом. Но вместо того, чтобы подумать на нечистую силу, он занялся анализом песка в соответствии с последними достижениями химии и установил, что его можно разделить на магнитную часть – оксид железа – и на белое вещество, которое по всем признакам являлось оксидом неизвестного элемента. Тот черный песок был ильменитом FeTiO3 или, как его еще называют, титанистым железняком. Грегор назвал элемент манакканитом в честь Святого Манакка – покровителя местной церкви и долины.
История разрешила их спор своеобразно. Приоритет открытия титана остался за Грегором и Великобританией, но прижилось то название, которое дал Клапрот: еще неизвестно, что почетнее.
(Церковь Св. Манакка в Корнуолле).
Руки Зюса были заняты: он держал трубу, которую надо было приварить, а Оушен глядел в какой-то странный прибор.
– Может, будем работать? – нетерпеливо спросил Зюс.
Оушен кивнул, спрятал прибор в карман, но Зюс не сразу сообразил, что делает его напарник. А потом было поздно. Оушен проворно защелкнул браслет наручников на запястье Зюса, приковав того к лестнице.
– Что ты творишь?! – закричал Зюс.
Невозмутимый Оушен тем временем начал завинчивать вентиль, по которому тетрахлорид титана поступал из колонки в восстановительный реактор.
– В веке титана люди рискнули тягаться с богами: Лезут под воду и в воздух, космос хотят покорить, – наконец произнес он.
(Монумент «Покорителям космоса» и памятник Гагарину, сделанные из титана).
– Э, освободи меня! – Зюс дергал рукой, но цепь наручников крепко держала его на месте, и он никак не мог дотянуться ни до Оушена, ни до вентиля. – Ты же нас всех погубишь.
Оушен грозно посмотрел на прикованного юношу. Сейчас старик явственно походил на божество в фонтане Треви в Риме, которого Джуна ошибочно приняла за Нептуна, а Зюс назвал «Санта-Клаусом летом».
– Планета раскопана и отравлена. Люди добывают титан, чтобы лезть туда, куда они лезть не должны: в воздух, под воду, в космос, – проговорил Оушен. – Думаешь титан производится для изготовления велосипедов и сковородок? Как бы не так: смертные выплавляют титан для постройки сверхсекретных летающих подлодок. Мир станет лучше, если эта фабрика будет уничтожена. Радиомаяк сообщил мне, что твоя легкомысленная подруга сейчас пьет чай из кружки, которую я ей подарил. Она еще нескоро заметит, что завод обречен.
Оушен вырвал у Зюса мобильник, на котором тот хотел набрать предупреждение Джуне, чтобы та спасалась, но успел отправить только одно слово.
– Прощай! Дождь уже близок.
Шаги Оушена загромыхали вниз по лестнице, а Зюс с тревогой увидел, как тетрахлорид титана под большим давлением вырвался на волю через предохранительный клапан.
Зюс вспомнил, как в колледже они с приятелем нашли большую бутылку с TiCl4. Она была настолько древней, что все ее горлышко успело забиться диоксидом титана, в который тетрахлорид медленно гидролизуется во влажном воздухе:
TiCl4 + 2 H2O = TiO2 + 2 HCl.
Они не могли расколоть эту белую пробку шпателем и не придумали ничего лучше, чем просверлить ее на станке. Когда же она была пробита, целый гейзер скопившегося в бутылке хлороводорода вырвался прямо в лицо Зюсу. Он чуть не потерял зрение и на всю жизнь запомнил этот едкий запах и белый дым. А теперь на него двигалось целое облако TiCl4, которое на лету разлагалось на частички TiO2 и кислотный HCl.
Свойство тетрахлорида титана давать такой нерассеивающийся белый дым использовалось в годы Второй мировой войны в дымовых гранатах и для создания маскировочной завесы кораблей. А сейчас находит мирное применение в качестве «чернил» для рисования самолетом букв и сердечек в небе.
Зюс приготовился к неминуемой смерти в удушающем титановом тумане, когда увидел мчащуюся по территории завода Джуну с огромным топором наперевес.
Одним метким ударом она разрубила замок с эмблемой «Cronos», на который Оушен закрыл лестницу.
– Умеешь же ты влипнуть! – воскликнула она, метко перерубая цепь наручников, которые сковывали Зюса. – Кто это тебя так?
– Оушен. Я должен его остановить, пока он не уничтожил завод.
– Он что, русский шпион?
– Хуже: сумасшедший пацифист.
Зюс открутил назад вентиль, чтобы тетрахлорид титана мог снова поступать в восстановительный цех.
– Я боюсь, что этот трюк с вентилем был лишь отвлекающим маневром, чтобы работники эвакуировались, и завод остался в его распоряжении. Убегая, он сказал: «Дождь близко». Что бы это значило?
– Я знаю. Я видела, куда он побежал, – с ужасом в глазах сказала Джуна. – Он хочет устроить магниевый пожар. А когда тут все взорвется, на город пойдет облако из хлора и хлороводорода.
– Дай мне топор, я должен его остановить. А сама беги, спасайся.
– Ну, уж нет. Кто из нас ответственный за технику безопасности? Я с тобой.
Когда они приблизились к реактору, Оушен с помощью стального лома уже отодвинул кусок крыши. Восстановление проводится в атмосфере аргона, потому что при высокой температуре магний и мелкодисперсный титан горят не только в кислороде, но и в азоте. Над заводом сгустились тяжелые тучи.
– Не успели, – прохрипел задыхающийся Зюс. – Бежим, сейчас здесь начнется фейерверк тысячелетия.
Оушен поднял свой лом над головой и заорал:
– Да свершится воля богов!
Первая же молния начинающейся грозы поразила святотатца. Раздался чудовищный гром, и сраженный Оушен полетел внутрь реактора в расплавленный металл.
– Отправляйся, откуда пришел! – крикнул ему вдогонку Зюс.
– Надо закрыть крышку, пока не поздно, – Джуна бросилась вверх по лестнице.
Используя топор, как рычаг, они задвинули стальную плиту на место. И как только крышка захлопнулась, хлынул ливень. Изможденные победители начали спускаться по лестнице.
– Джуна, мне надо тебе что-то сказать, – вдруг произнес Зюс.
Она резко обернулась, поскользнулась на мокрой ступеньке и полетела вниз.
Перед глазами Джуны плыли разные образы. Изломанные линии, блестящие поверхности. Наконец, она поняла, что ей чудится музей Гуггенхейма в Бильбао, где они были с Зюсом прошлым летом.
Изначально архитектор Фрэнк Гери хотел облицевать свое деконструктивистское творение нержавеющей сталью, но ему подвернулся более интересный материал. В 1990-е годы с окончанием Холодной войны и американцы, и русские выбросили на рынок титан, хранившийся до того в неприкосновенных стратегических запасах. Цены на этот металл упали, Гери скупил его по дешевке и покрыл здание музея титановыми пластинами общей площадью в 24 тысячи м2.
Джуна открыла глаза. Голос по радио рассказывал:
– Сегодня в окрестностях завода «Cronos» прошли дожди из соляной кислоты и выпал снег из диоксида титана. Но благодаря вовремя проведенной эвакуации пострадал всего один работник завода. Он доставлен в ближайший госпиталь. Еще один человек пропал без вести.
Джуна увидела, что лежит на больничной койке. К ней зашел врач.
– Что со мной? – спросила она.
– Перелом позвонка. Но все будет хорошо. Вы сможете ходить и вернуться к полноценной жизни. Мы уже поставили вам протез из титана. Кому как не вам знать, что этот металл не вызывает аллергической реакции и легко вживается в кость.
«Да уж», – подумала Джуна, глядя вслед вышедшему доктору. «Вот и стала я совсем титановой».
Но она не долго была одна: в палату вошел Зюс.
– Как ты? – спросил он. – У меня для тебя кое-что есть.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2020-12-20 06:09 am (UTC)Кстати, я недавно смотрел на спектральные линии атомарного титана, чтобы использовать его в качестве сэмпла для новой установки. Прежде чем изучать что-либо сложное, нужно ее "откалибровать" на простых атомных спектрах. У титана крайне удачная электронная конфигурация 3d2 4s2, много интенсивных линий в видимой области спектра. И, что немаловажно, титановый стержень не нужно заказывать за больные деньги у химической компании типа Альфы или Сигмы, а можно купить за копейки на МакМастере.
no subject
Date: 2020-12-20 06:24 am (UTC)О таком применении титана я не знал. С электронной конфигурацией титана я такую загадку знаю: если в 4-м периоде вначале заполняется 4s уровень (у K и Ca) и только потом 3d, почему у иона Ti3+ конфигурация 3d1, а не 4s1?
Мне кажется, что сейчас у многих дома будет что-нибудь из титана. У нас точно есть титановые ножницы.
no subject
Date: 2020-12-20 07:17 am (UTC)У друга в хозяйстве деревенского дома наблюдал титановую лопату. (Ручка деревянная, полотно из куска титана). Она ему досталась в наследство от деда, который работал на каком-то закрытом предприятии, и тот периодически приносил всякий подобный стафф, списанный как лом, приспосабливая к бытовым нуждам.
(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2020-12-20 07:42 am (UTC)У нас с поздне-советских времен есть титановая фомка, кованная из квадрата 20-ки, с подкаленным гвоздодёром. Зачем оно было надо - не ясно, но могли и просто из любви к искусству сделать - материал был, термичка и кузня - тоже.
(no subject)
From:no subject
Date: 2020-12-20 11:25 pm (UTC)Насчет дома - не уверен, но титановой лопатой мне копать приходилось в археологическую бытность. Неплохая вещь, острая и легкая. А в научной жизни мне "везло" на элементы, от бериллия до урана, и много всего между ними.
(no subject)
From:no subject
Date: 2021-05-04 01:59 pm (UTC)С мультиплетностью что-то :)
(no subject)
From:no subject
Date: 2020-12-20 06:40 am (UTC)no subject
Date: 2020-12-20 06:51 am (UTC)Лопата из титана должна быть легче аналогичной стальной. Если ее много с собой таскать, то ожидаемо полюбишь. Наверно, и копать ей чуть легче.
no subject
Date: 2020-12-20 09:31 am (UTC)К ней глина меньше липнет
(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2020-12-21 05:37 am (UTC)(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2020-12-20 11:53 am (UTC)no subject
Date: 2020-12-20 07:47 am (UTC)Так что там с безопасностью? Настораживает, что наночастицы TiO2 оказываются неплохим бактерицидом. В составе материала упаковки для продуктов они уничтожают болезнетворных бактерий — сальмонеллу, клебсиеллу и шигеллу, причем первую — совершенно точно за счет выработки активных форм кислорода («Colloids and Surfaces B: Biointerfaces», 2016, 148, 600—606; doi:10.1016/j.colsurfb.2016.09.042). Между тем потребление этих частиц растет и они неизбежно попадают в воздух, воду, почву как в местах производства, так и на свалках. В настоящий момент нет понимания, вредны ли наночастицы TiO2. Однако есть подозрения, что сквозь ткань легких они все-таки проникают и далее путешествуют по всему организму. У некоторых животных это вызывало онкологические заболевания, но в таких опытах использовались очень высокие дозы частиц. При меньших дозах, впрочем, удавалось вызвать воспалительный процесс в легких животных. В общем, авторы обзора, посвященного этой проблеме («Particle and Fibre Toxicology», 2013, 10, 15; doi: 10.1186/1743-8977-10-15), рекомендуют как можно скорее установить нормы на загрязнение этими наночастицами и провести подробные исследования токсичности тех разновидностей, что применяют в промышленности.
Зачем наночастицы в креме? Диоксид титана и диоксид цинка — непременные компоненты крема от загара. Дело в том, что первый поглощает ультрафиолет Б (длина волны 290—320 нм), а второй — ультрафиолет А (290—400 нм) и тем самым защищают кожу. Но, как уже было сказано, при таком поглощении TiO2 становится мощным окислителем, поэтому его покрывают оболочкой из диоксида кремния. Казалось бы, решение найдено, но с появлением нанотехнологий изготовители крема, естественно, решили использовать новейшие достижения: чем мельче частицы, тем плотнее они распределены по крему и соответственно тем ниже его прозрачность. Как оказалось, наночастицы могут встраиваться в поверхностные слои кожи и там после активации ультрафиолетом вступают в сложные физико-химические реакции, которые могут плохо повлиять на кожу. В общем, изготовителям кремов надо тщательнее работать над формулами противосолнечных составов («Journal of Nanotechnology, Science and Applications», 2011, 13, 4, 95—112; doi: 10.2147/NSA.S19419)".
А. Мотыляев, "Химия и жизнь", № 1, 2017
no subject
Date: 2020-12-20 07:56 am (UTC)Ну, пусть изучают. Когда-то люди носили одежду, окрашенную мышьяковой краской, или глотали радий, пока ученые не доказали, что так не надо делать.
no subject
Date: 2020-12-20 08:55 am (UTC)(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2020-12-20 04:29 pm (UTC)(no subject)
From:no subject
Date: 2020-12-20 04:49 pm (UTC)Первое что пришло мне в голову, из моего ежедневного титана, это литий-титанатная батарея моего электромобиля. Специально выбирал, и долго ждал в продаже машину именно с этой батарейкой. В отличии от обычных литий-ионных батарей, (1) не боится мороза, (2) может за 10-15 минут полностью зарядиться высокими токами, и (3) выдерживает по разным данным от 20 до 40 тысяч(!) циклов заряд/разряд без критичной потери ёмкости. Эти цифры можно разделить на 365 дней в году, чтобы понять, что такая батарея даже при ежедневном использовании прослужит дольше, чем среднестатистический автомобиль). Можешь добавить это применение титана в свой рассказ, где-нибудь между строк :)
Ещё один титан из моей жизни, это зубной имплант, вроде бы они тоже из титановых сплавов в основном изготавливаются. Ну и лопату уже упоминал в коментах выше.
Ещё один факт про титан всплывает в голове, что значительная часть его производства находится в России, Верхняя Салда ВСМПО Ависма. И мировой рынок весьма сильно зависит от этого источника. Элементы шасси то ли боингов то ли аэрбасов там штампуют, в том числе.
no subject
Date: 2020-12-20 06:32 pm (UTC)Про батареи можно было бы упомянуть, но они все же в первую очередь связаны с литием. У титана еще много применений академических и промышленных. Ученые все пытаются из диоксида титана сделать катализатор для искусственного фотосинтеза или эффективного разложения воды на водород и кислород. Но мой опыт пока такой, что лучше написать подробно об одной стороне или способе применения элемента, чем пытаться в кучу запихать все, что о нем известно.
Есть такая популярная книга об элементах «Исчезающая ложка». Я специально посмотрел, что там автор пишет о титане. Он решил всего одну тему затронуть – титановые протезы и импланты. Рассказал, как они были изобретены, и личную семейную историю, связанную с титановым протезом. И больше не грузил читателей ни батарейками, ни красками, ни подводными лодками, а перешел к следующему элементу. Поэтому я решил, что на протезах останавливаться не буду, напишу о чем-нибудь еще.
Пока искал, что на русском языке о титане пишут, часто натыкался на ВСМПО Ависма. Они когда-то хороший пиар своей компании проплатили в СМИ и в жж, и в Википедии о них очень длинная подробная статья, которую я не читал, но да, они одни из ведущих производителей титана в мире.
no subject
Date: 2020-12-20 07:27 pm (UTC)no subject
Date: 2020-12-20 08:22 pm (UTC)no subject
Date: 2020-12-21 07:04 pm (UTC)no subject
Date: 2020-12-21 07:36 pm (UTC)Write the valence electron configuration of Ti and Ti1+.
Solution
Titanium (Ti) is in group 4, thus it has 4 valence electrons. If we use the periodic table as a guide, we can predict that two of the electrons would reside in the 4s orbital, and two of the electrons would reside in the 3d orbital. The valence electron configuration for Titanium is [Ar] 4s23d2. A more correct way to write this is [Ar] 3d24s2 because the 3d orbital is actually lower in energy than 4s in this element.
We know that the 4s orbital is the highest-energy occupied orbital, so we should remove one electron from this orbital to form the (+1) ion. However, upon formation of the (+1) ion, the 3d energy level drops even more relative to the 4s orbital. Therefore, the one electron that would be in 4s moves to the lower-energy 3d orbital. This gives us the correct electron configuration for Ti1+: [Ar] 3d3. Another correct way to write this is [Ar] 3d34s0
И мне многое тут не нравится. Во-первых, если уже в Ti0 энергия 3d орбитали ниже, почему конфигурация не 3d4? В моем представлении у нейтрального атома пять d-орбиталей должны быть энергетически вырожденными, и электронам должно быть все равно, на какую из пяти сесть. У них получается, что факт, что два уже сели, как-то влияет на то, что другие два идут на 4s.
Во-вторых, предполагается, что это задача для студентов, но как те могут догадаться, что после ухода одного электрона 3d настолько опустится, что теперь 3 электрона спокойно сядут на ней? Если такой эффект реален, то он очень тонкий, и его невозможно предсказать на экзамене из тех принципов, изложенных в теоретическом параграфе.
Я уверен, что у квантовиков есть приемлемый ответ, и что в J. Chem. Ed. публиковалось нормальное объяснение, а не «махание руками». Может, когда-нибудь все же возьмусь разобраться и пересказать в жж ответ.
(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2020-12-25 05:59 am (UTC)no subject
Date: 2020-12-25 06:20 am (UTC)Не знаю насчет учебников – в них место ограничено – но книги о занимательной химии можно писать в таком ключе. Может, я сам этим когда-нибудь займусь, когда найду нужны баланс между фактами и беллетристикой.
no subject
Date: 2021-05-04 02:35 pm (UTC)no subject
Date: 2021-05-04 06:19 pm (UTC)