Дороже денег. Часть 2.

[4toblog]

Древние были не столько богаты, сколько любили понтоваться

Владыки древности, поддерживая легенды о своем божественном происхождении, стремились ослепить подданных великолепием. Золото сверкало на их одежде, в их жилищах. С золота ели и пили, на золоте спали и решали государственные вопросы. Представим себе, что носилки, на которых восседал фараон, были бы действительно золотыми - их невозможно было бы поднять. Золото - чуть ли не самый тяжелый металл. Только три металла платиновой группы: осмий, иридий, платина превосходят его по удельному весу.

Удельные веса вольфрама и золота равны. В древности не знали этого металла, но если допустить, что золотая корона сиракузского царя Гиерона была бы подделана не серебром, а вольфрамом, великий Архимед, пользуясь открытым им законом, не смог бы этого обнаружить и уличить мошенника-мастера.

Допустить это можно только теоретически, ибо если бы древние и знали вольфрам и даже сумели бы получить его слиток, то едва ли сумели бы приготовить сплав с золотом, даже имея посуду невиданной огнеупорности: золото превратится в пар раньше (2966 градусов), чем вольфрам перейдет в жидкое состояние.



Многие вещи, слывущие золотыми, были на самом деле позолоченными. Можно думать, что таковым было и знаменитое кресло, поднесенное Юлию Цезарю, ставшее в какой-то степени причиной его трагической гибели. Золотую фольгу умели выделывать в самые отдаленные времена. Ее приклеивали к дереву, к меди, к железу с помощью специальных лаков. На предметах домашнего обихода такое покрытие держалось около 50 лет. Это был не единственный тогда способ золочения. Некоторые изделия промазывались специальным клеем и посыпались тончайшим золотым порошком.



С давних пор известно, что золото растворяется в ртути. Это свойство использовали как для извлечения золота из руд, так и для нанесения золотых покрытий. Купол Исаакиевского собора, сверкающий, как солнце, виден далеко с моря. Но сколько человеческих жизней стоило это великолепное золотое покрытие! Медные листы, из которых монтировали купол, после их полировки натирались вручную золотой амальгамой. Листы нагревали на жаровнях, и через некоторое время они начинали сиять. Для того чтобы получить слой золота в 3-5 микрон (тысячных миллиметра), эту операцию повторяли дважды и трижды. Легкий синеватый дымок испаряющейся ртути стал смертельным ядом для рабочих, занятых на этой операции.

Шпиль Петропавловского собора в Ленинграде, главы Благовещенского собора в Кремле покрыты более совершенным и не столь вредным способом. Им же воспользовались и в советское время при золочении каркаса рубиновых звезд Кремля.

В настоящее время существует рецептура покрытий различных тонов и оттенков. Для получения красного цвета в золотой электролит добавляют соли меди или же наносят золото на медный подслой.

Введением в электролит желтой кровяной соли, соды, солей меди добиваются получения золотого покрытия розового цвета. Зеленое золото получают добавками серебра, белого мышьяка, углекислого свинца. Четыре-пять граммов соли никеля, добавленные на 1 литр электролита, позволяют получить золотое покрытие белого цвета.

Конечно, во всех этих случаях на изделии осаждается не чистое золото, а с примесями других металлов, доля которых, однако, незначительна. В каждом отдельном случае предусматривается свой режим. Добавлением различных солей в электролит преследуют нередко не столько изменение окраски покрытия, сколько повышение его твердости. Этому служит, например, никель. В осажденном слое его содержится всего 0,17 процента. Путем изменения режима гальванического процесса - подведением тока различной силы через определенные промежутки времени - можно добиться повышения содержания никеля в золотом слое до 1,7 процента с одновременным упрочнением покрытия.

Осажденная в значительных количествах медь также повышает твердость золотого покрытия, но ее значение в этом смысле, конечно, меньше, чем никеля.

Золочение выполняется не только в декоративных целях. Покрытия драгоценным металлом резко увеличивают долговечность изделий.

Во второй половине XIX столетия в России только гальваническим методом было покрыто до 10 тысяч квадратных метров поверхности куполов церквей. Разумеется, это дорогое удовольствие. Но посчитайте: при толщине золотого слоя 0,0015-0,003 миллиметра такое покрытие оставалось неповрежденным в течение ста лет; сколько раз пришлось бы ремонтировать железную крышу? Благодаря устойчивости золота к коррозии изделия древних мастеров сохранились тысячелетия, пролежав в земле, и позволили нам полнее представить материальную культуру древних народов. Но «благородство» золота не единственное его качество, привлекающее современную технику. Золотое покрытие отличается высокой отражательной способностью. В наше время золочению подвергаются различные детали проводников в высоковольтной радиоаппаратуре, части рентгеновских аппаратов. Для сушки лакокрасочных покрытий инфракрасными лучами изготовляют позолоченные отражатели.

Применение инфракрасных лучей решает многие технические проблемы, однако в ряде случаев они являются значительной помехой. Врачу-хирургу требуется, чтобы лампа, освещающая операционный стол, выделяла как можно меньше тепловых лучей. То же требуется киномеханику, демонстрирующему цветной фильм, ибо перегрев пленки приводит к выцветанию красок. Люди, работающие у печей, также нуждаются в теплозащитном стекле. Задача получения такого стекла, которое задерживало бы инфракрасные лучи и свободно пропускало видимый свет, была успешно решена введением в шихту небольших количество железа, угля, олова (или цинка). Однако такие стекла страдают существенным недостатком: поглощают инфракрасные лучи, сами нагреваются при этом, становясь источником тепла. Предполагали, что на юге в летнее время, вставив в окна такие стекла, удастся создать в помещении прекрасное освещение и одновременно прохладу, но получили баню. Для решения задачи в полном ее объеме требовалось создать стекло, которое не поглощало бы, а отражало тепловые лучи, будучи в то же время прозрачно для видимого света. Это удалось с помощью золота. Для козырька гермошлема изготовили стекло, покрытое слоем золота в одну миллионную долю миллиметра толщиной. Такой слой не задерживал видимые лучи, но инфракрасные отражал на 60 процентов. Для предохранения поверхности космических спутников от влияния коррозии и нагрева прямыми солнечными лучами не раз прибегали к золотому покрытию. Известно, что знаменитый изобретатель Эдисон решительно отвергал возможность установления телефонной связи через океан, хотя телефон был и его детищем. Это действительно оказалось очень трудным. Телеграфные линии, проложенные через моря и океаны, действуют уже более ста лет, а первый телефонный разговор через Атлантику состоялся лишь в конце 1956 года. Установление прямой телефонной связи между Вашингтоном и Москвой - это победа миролюбивых сил. Это и замечательное достижение техники. Трудность решения проблемы заключалась в том, что электрический сигнал, передаваемый по телефонному кабелю, быстро ослабевает, необходимы усилители, вмонтированные на определенных расстояниях друг от друга на всем протяжении подводного кабеля. Эти усилители должны были быть миниатюрными, гибкими и надежно защищенными от агрессивного действия морской воды. Для достижения этого последнего условия многие детали таких усилителей покрываются благородным металлом.

Одним из наиболее совершенных методов нанесения золотого покрытия является так называемое катодное распыление. Электрический разряд в разреженном газе сопровождается разрутением катода. Частицы металла, из которого, он изготовлен, летят с огромной скоростью и осаждаются не только на металле, но и на других материалах: бумаге, дереве, керамике.

Именно таким способом и покрывал Р. Вуд целлулоидные пленки тончайшим слоем когда работал над разгадкой пурпурного золота Тутанхамона. Способ дает возможность получать тончайшие слои. Применяется он лишь в особых случаях в сложнейшей современной технике. Самые ажурные ювелирные изделия кажутся топорными но сравнению с этими деталями.

Золотые покрытия, однако, применяются и в больших, как принято говорить, крупногабаритных промышленных установках. Тот, кому приходилось соприкасаться со штамповкой листовой стали, знает, какие порой бывают неприятности от травления листов. Этот процесс сопровождается выделением водорода, его атомы внедряются (диффундируют) в поверхность стали. Металл приобретает так называемую водородную хрупкость и под штампом может давать разрывы. Как этого избегают - статья особая, и потому на ней останавливаться не будем. В промышленности существуют аппараты, работающие в атмосфере водорода. Детали таких аппаратов могут приобрести водородную хрупкость (особенно под давлением) и вывести всю установку из строя. Они нуждаются в защитном покрытии. Самым лучшим является золотое.

Слушая голос Шаляпина или Людмилы Зыкиной, записанный на грампластинку, мы не задумываемся над тем, что и здесь не обошлось без золота. Технология производства звучащих дисков такова. Голос певца записывается на восковой пластинке. Теперь можно изготовить матрицу. Для этого мягкой кистью на вращающуюся восковую пластинку наносят токопроводящий слой: тонкий золотой порошок в смеси с графитом. В некоторых случаях золото наносят на воск путем восстановления его из солей или же в вакууме методом катодного распыления. Для этих целей применяется, правда, и серебро, однако золото предпочтительнее, ибо оно, лишь немного уступая серебру в электропроводности, почти не подвержено коррозии. Золотой слой на воске - еще не матрица, но он может служить катодом в электролитической ванне, где эфемерный след звука способом гальванопластики закрепляют настолько, что он выдерживает значительные механические нагрузки.



Рекордер (слева с резаком) и микроскоп справа для визуального контроля записи.

«Благородно» золото лишь относительно, иначе говоря, вовсе не так уж невозможно получать его соединения с другими элементами. Промышленный процесс извлечения золота из руд - цианирование - основан на взаимодействии золота с цианистыми щелочами. В основе другого такого процесса - хлоринации лежит взаимодействие золота с хлором. Золото не реагирует с сильными кислотами, но поддается смеси их, так называемой царской водке (три части соляной и одна часть азотной кислоты).

Этой особенности растворять царя металлов, собственно говоря, и обязана смесь своим названием. А причина явления в том, что в смеси этих кислот образуется соединение хлористый нитрозил, перед которым золото теряет свои царские особенности. Существует кислота - селенистая, не относящаяся к разряду сильных, которая сама свободно растворяет золото. Получающийся при этом селенат золота выпадает в виде желтых кристаллов. Нерастворимые в воде, они растворяются как в серной, так и в азотной кислотах, а также и в той же селенистой кислоте (горячей). Действием хлора селенат золота разлагается на исходные вещества: золото и селенистую кислоту. Этого же можно добиться и термическим путем. Так извлекают металл из австралийских руд.

Кстати, существует и такое соединение золота, для разложения которого не требуется ни нагрев, ни химические агенты. Получается оно действием аммиака на соединения трехвалентного золота. Высушенное, оно становится сильно взрывчатым веществом, подобным широкоизвестной гремучей ртути. Оно и называется гремучее золото. Его можно применять для запалов, только это пока еще никому не приходило в голову.

Химические соединения золота применяются в промышленности. Наибольший спрос имеет хлорное золото. Выдающийся английский ученый Майкл Фарадей действием на холодный разбавленный раствор этой соли общеизвестным формальдегидом получил жидкость красивейшей рубиновой окраски. Тот же эффект наблюдался от воздействия фосфора, растворенного в сероуглероде. Это коллоидный раствор металлического золота. Оно восстанавливалось из соли (хлорного золота) и в виде мельчайших частичек равномерно распределялось по всей жидкости, придавая ей эту замечательную окраску. В науке эта жидкость и получила название «золото Фарадея». Однако она представляла собой, пожалуй, не более чем научный феномен. Аналогичный ей «кассиев пурпур» получил широкое признание в промышленности. Приготовить его сравнительно просто: на раствор хлорного золота действуют двухлористым оловом, получают коллоидное золото и четыреххлористое олово. Последнее кипячением осаждают в виде нерастворимой оловянной кислоты. Это конечно, не подробная, а лишь принципиальная схема получения красителя. Он широко использовался для росписи фарфора, стекла глазури. В зависимости от дозировки удавалось получить самые разнообразные оттенки, более того, с помощью «кассиевого пурпура» стало возможным получать прекрасные имитации драгоценных камней.

В стекольной промышленности хлорному золоту принадлежит особое место. Как при помощи кобальта было получено стекло синего цвета так и при помощи золота варили красное стекло. Золотой рубин, так оно называется, впервые был изготовлен еще в конце XVII столетия химиком Иоганном Кункелем. А вот описание процесса появилось лишь в 1836 году. Для введения металла в стекольную шихту применяют раствор хлорного золота. Обычно его заготовляют прямо на заводе, растворяя металлическое золото в царской водке, пользуются и заранее приготовленным дозированным раствором в запаянных стеклянных ампулах. В зависимости от дозировки можно получить различные оттенки стекла: от нежно-розового до темно-пурпурного. Лучше всего принимают окраску стёкла, содержащие в своем составе свинец. Для осветления стекла в шихту вводят от 0,3 до 1 процента «белого мышьяка» (мышьяковистого ангидрида), не мешающего рубиновой окраске. Золота же требуется не более трех тысячных долей процента. Расплав окрашивают не химические соединения золота, а его металлические коллоидные частицы.

Красное стекло необходимо для фотолабораторий, сигнальных фонарей, колориметрического анализа, не говоря уже о художественных поделках.

Красное окрашивание стеклу дает введение в шихту соединений меди или селена. Так получают медный и селеновый рубин. Дешевизна материалов, конечно, является неоспоримым преимуществом, однако технологически золото гораздо удобнее. Производство медного рубина более сложно. Интенсивность окраски сильно зависит от режима варки стекла. Изготовление селенового рубина натыкается на такую трудность, как выгорание селена и серы из сернистого кадмия, который также вводится в шихту. Для художественных целей золотой рубин наиболее удобен по той причине, что не теряет цвета при обработке горелкой, а неудавшуюся деталь можно пустить в переплавку.

Выдающийся специалист по варке стекла профессор Н. Н. Качалов в своей книге «Стекло» высказывает предположение, что процесс изготовления золотого рубина был известен намного раньше, чем принято думать. Стеклоделы Эллады использовали золотую фольгу для украшения художественных изделий. Вырезанные из нее рисунки мастера впаивали между двумя слоями стекла. Использование этого приема и привело, может быть, к открытию золотого рубина, который в дальнейшем приготовляли введением в шихту или расплавленное стекло истертой в порошок золотой фольги.

Хлорное золото используется при рисовании по стеклу и фарфору. С давних пор применяют его в качестве тонирующего вещества в фотографии. Вираж-фиксаж с золотом придает фотоотпечаткам черно-фиолетовый, коричневый и пурпурно-фиолетовый оттенки. Для этих же целей используют и другое соединение золота - аурат натрия (натриевая соль золотой кислоты). Некоторые зарубежные фирмы используют золото вместо серебра при изготовлении черно-белых фотобумаг. Изображение, создаваемое микрокристаллами золота, характерно глубиной и богатством полутонов.



Одним из самых известных в мире слонов после Джамбо считается белый слон Папы Римского - Ханно, живший в эпоху Возрождения и умерший от запора, а точнее, от его лечения золотыми пилюлями. Слон был португальским трофеем времён грабежа ими юго-восточной Азии.

К металлу-солнцу, металлу-совершенству давно обращались взоры врачующих. Еще более шестнадцати веков назад китайский химик Ко Хунг целую главу своего обширного сочинения посвятил описанию приготовления лекарств и пилюлей бессмертия из золота. Нет нужды говорить, что ни самому ученому, ни его почитателям и последователям эти снадобья не помогли.

Неизвестно, какой успех имел основатель медицинской химии Парацельс в XVI столетии, когда использовал препараты золота для лечения сифилиса. Бесспорно лишь его программное высказывание: «не превращение металлов в золото должно быть целью химии, а приготовление лекарств», а также яростные слова из ожесточенной его полемики с современниками: «...я излечил самую упорную венерическую болезнь, не щадящую ни народы, ни государей!»

Значительно позднее золотые соли были предложены как лекарства против туберкулеза. Вне организма, в пробирке, эти соли гибельно действовали на туберкулезную палочку. Разочарование в лекарствах такого рода вызвало то обстоятельство, что без риска для жизни нельзя применять эффективную дозу золота. Определенную роль в борьбе с туберкулезом соли золота играют и в наше время, повышая сопротивляемость организма заболеваниям. Не столько хлорному золоту, сколько другому соединению суждено было стать эффективным медицинским средством. Тиосульфат золота стали с успехом использовать для лечения эритематозной волчанки. В последующие годы нашли применение органические соединения золота, прежде всего это кризолган (натриевая соль 4 - амино - 2 - ауротиосалициловой кислоты), использовавшийся в континентальной Европе для лечения туберкулеза, и трифал, показавший себя как менее токсичное и более эффективное лекарство при лечении эритематозной волчанки. В Советском Союзе синтезировали органический препарат золота для лечения волчанки, ревматических артритов - кризанил. После открытия радиоактивных изотопов роль золота в медицине значительно повысилась. При лечении злокачественных опухолей сейчас используют радиоактивные коллоиды золота. Они физиологически инертны, не обязательно выводить их из организма. Задерживаясь в отдельных клетках опухоли, они разрушают только пораженную ткань. Некоторые виды рака успешно излечиваются при их помощи. Раствор радиоактивных солей золота можно вводить из шприца в поверхностно расположенную злокачественную опухоль. Радиоактивное золото используется также и в виде иголочек, стерженьков, бусинок, которые, будучи введены в пораженную ткань, действуют лишь в ее пределах. Создан даже специальный «радиоактивный пистолет», в обойме которого заключено 15 стерженьков радиоактивного золота с периодом полураспада в 2,7 дня. Практика показала, что лечение «радиоактивными иголками» дает возможность уже на седьмой-десятый день уменьшить поверхностно расположенную опухоль молочной железы, а на двадцать пятый почти полностью ее ликвидировать.

Применение радиоактивного золота не ограничивается областью медицины. В самое последнее время появились сообщения о возможности заменить им более дорогой металл - платину в качестве катализатора в нефтеперерабатывающей и в других отраслях химической промышленности.

Особенно любопытные перспективы использования каталитических свойств золота намечаются в области сверхскоростных полетов. Известно, что на высоте свыше 80 километров в атмосфере находится большое количество атомарного кислорода. При объединении отдельных атомов кислорода в молекулу выделяется значительное количество тепла. Ускорителем такого процесса является золото. Если воздух двигателем сверхскоростного реактивного самолета будет забираться на такой высоте, то горючего, как это ни кажется странным, не понадобится. Достаточно будет лишь одного катализатора - золота. Отпадает нужда и в ряде деталей двигателей: форсунках, распылителях, стабилизаторах пламени,- все это приведет к облегчению самолета, даст возможность увеличить полезный груз.

Двигатель нового типа представит собой трубу, проходя через которую атмосферный атомарный кислород, встречаясь с катализатором, объединяется в молекулы с выделением энергии. От распыления катализатора в такой трубе-камере отказались не только из-за того, что это расточительно, но и по той причине, что, выбрасываясь из двигателя, катализатор «поджигал» бы окружающий воздух, лишив тем самым самолет его двигательной силы. Конструкторы остановились на другом решении: поместить в трубе вольфрамовую решетку, покрытую золотом. Сказать, что все уже удалось прекрасно, будет неоправданной поспешностью - поиски продолжаются.