Химические элементы

Железо, кобальт и никель — важнейшие металлы, обладающие не только интересной «химией», но и нестандартными физическими свойствами. Самыми распространенными степенями окисления являются +2 и +3, правда, никель проявляет в основном первую. Интересно, что эти элементы при не очень высоких температурах (а никель даже при температуре красного каления) устойчивы к воздействию сильнейшего окислителя — фтора. Образующиеся фториды этих металлов нелетучи, поэтому образуют защитный слой, который не дает протекать реакции. В связи с этим из никеля изготавливают аппаратуру для работы в среде фтора.

Железо. Металл, знакомый с детства

Если попросить ребенка назвать что-нибудь связанное с металлом, то с очень большой вероятностью он упомянет в своем ответе железо. С помощью этого мысленного эксперимента можно прийти к выводу, что железо относится к самым популярным и хорошо известным нам металлам. Это обусловлено в первую очередь его чрезвычайной распространенностью и очень широким кругом областей применения.

Железо занимает четвертое место по распространенности в земной коре, составляя примерно 4,65 % от общей массы. Тот факт, что железо встречается как в самородном виде, так и в составе различных минералов и руд, заслуживает особого внимания. Железо в чистом виде преимущественно имеет метеоритное прошлое, однако известны и случаи вынесения самородного железа из недр земли расплавленной магмой. Большая же часть этого металла входит в состав различных руд и алюмосиликатов.

Железо известно человеку с глубокой древности. Применение ему находили уже древние Египтяне, выделяя его из руд при помощи угля, но изначально люди познакомились с железом метеоритного происхождения. Об этом свидетельствует этимология слов, которыми они называли железо: «Небесная руда», «Капнувшее с неба» и т. д.

Больше всего железа уходит на изготовление чугуна и стали. Сталь — сплав железа с углеродом, а также другими легирующими добавками (Cr, Ni, Mn, Ti, Si). Процентное содержание углерода в ней варьируется от 0,1 до 2,14 %. Чугун — сплав железа с углеродом, массовая доля которого превышает 2,14 %, а также в состав которого входят небольшие количества серы и фосфора, иногда кремния. Чугун отличается от стали большей хрупкостью и меньшей ковкостью.

Нельзя обойти стороной важность железа в живых организмах. Этот металл входит в состав гемоглобина — белка, ответственного за обмен кислорода и углекислого газа у животных.

Железо — конечный продукт термоядерного синтеза элементов в звездах. Также, по убеждению большинства ученых, ядро Земли состоит из этого металла.

Кобальт. Краски древности

Соединения кобальта использовались с незапамятных времен разными цивилизациями для окрашивания стекол в синий цвет. Упоминания об этом металле можно встретить и у различных алхимиков. Первооткрывателем же принято считать Брандта, который впервые описал кобальт в 1735 году. Выделен, однако, в чистом виде этот металл был уже другим ученым — Берцелиусом.

По сравнению со своим собратом железом кобальт очень мало распространен на Земле и составляет лишь 3×10^-3 % массы земной коры. Самородного кобальта в природе нет, правда, он встречается, как и железо, в составе различных железных метеоритов. Важнейшим минералом кобальта является кобальтин, химический состав которого отражает формула CoAsS.

Большое количество постоянных магнитов содержат от 0,5 до 4 % этого переходного металла. Чистый кобальт сохраняет свои магнитные свойства до температуры в 1121 °C! Это очень выдающийся показатель.

Различные соли кобальта используются в стекольной и лакокрасочной промышленности. Другие соли применяют в качестве микроудобрений и для подкормки животных. Силицид кобальта (CoSi) — очень хороший термоэлектрический материал, который позволяет производить термоэлектрогенераторы с повышенным коэффициентом полезного действия. Кобальтат лития LiCoO₂ используется как катод для производства литиевых аккумуляторов.

Не стоит также забывать и биологической роли металла под номером 27. Он входит в состав витамина В12, участвует в процессах кроветворения. 15 мг — примерно такое количество кобальта находится в человеке массой 75 кг.

Никель. Ваши пять центов, мистер Кронштедт

Знатоки английского языка, вероятно, уже догадались, что речь пойдет о никеле — металле, в честь которого названа американская монета номиналом в пять центов.