Рассказы о металлах

Спустя год, в 1802 году, шведский ученый Андрес Экеберг в некоторых скандинавских минералах нашел еще один новый элемент, названный им в честь мифологического героя танталом. Название, по-видимому, символизировало те трудности («муки Тантала»), которые испытывали химики, пытаясь растворить окисел нового элемента в кислотах. Свойства тантала и Колумбия оказались совершенно идентичными, и многие ученые, в том -числе знаменитый химик Йёнс Якоб Берцелиус, решили, что имеют дело не с двумя различными элементами, а с одним и тем же - танталом.

В дальнейшем Берцелиус усомнился в правильности такой точки зрения. В письме к своему ученику немецкому химику Фридриху Вёлеру он писал: «Посылаю тебе обратно твой X, который я вопрошал, как мог, но от которого я получил уклончивые ответы. «Ты титан?» - спрашивал я. Он отвечал: «Вёлер же тебе сказал, что я не титан». Я также установил это.

«Ты цирконий?» - «Нет, - отвечал он. - Я же растворяюсь в соде, чего не делает цирконовая земля». - «Ты олово?» - «Я содержу олово, но очень мало». - «Ты тантал?» - «Я с ним родствен, - отвечал он. - Но я постепенно растворяюсь в едком кали и осаждаюсь из него желто-коричневым». - «Ну что же ты за дьявольская вещь?» - спросил я. Тогда мне показалось, что он ответил: «Мне не дали имени». Между прочим, я не вполне уверен, действительно ли я это слышал, потому что он был справа от меня, а я очень плохо слышу на правое ухо. Так как твой слух лучше моего, то я тебе шлю этого сорванца назад, чтобы учинить ему новый допрос ..».

Но и Вёлеру не удалось разобраться во взаимоотношениях элементов, открытых Хетчетом и Экебергом. Лишь в 1844 году немецкий химик Генрих Розе доказал, что минерал колумбит содержит два различных элемента - тантал и колумбий, которому

Розе дал новое имя - «ниобий» (по древнегреческой мифологии богиня печали и страданий Ниоба - дочь Тантала). Однако в некоторых странах (США, Англии) долго сохранялось первоначальное название элемента - колумбий, - и только в 1950 году Международный союз чистой и прикладной химии (ЮПАК) решил Покончить с этой «разноголосицей» и предложил химикам всего мира именовать этот элемент ниобием.

Первое время американские и английские химики пытались добиться отмены этого решения, которое казалось им несправедливым, но «приговор» ЮПАК был окончательным и обжалованию не подлежал. Пришлось «колумбистам» примириться с этим ударом судьбы, а в химической литературе США и Англии появился новый символ «Nb».

Совместное «проживание» ниобия и тантала в природе, обусловленное их чрезвычайным химическим сходством, долгое время тормозило развитие промышленности этих металлов. Лишь в 1866 году швейцарский химик Жан Шарль Галиссар дс Мариньяк сумел разработать первый промышленный способ разделения химических «близнецов». Он воспользовался различной растворимостью некоторых соединений этих металлов: комплексный фторид тантала не растворяется в воде, аналогичное соединение ниобия достаточно хорошо растворимо в ней. В усовершенствованном виде способ Мариньяка применяли до недавнего времени, однако в последние годы на смену ему пришли новые более эффективные способы - избирательная экстракция, ионный обмен, ректификация галогенидов и др.

В конце XIX века французский химик Анри Муассан получил чистый ниобий электротермическим путем, восстанавливая окись ниобия углеродом в электропечи.

В наши дни производство металлического ниобия представляет собой сложный многостадийный процесс. Сначала ниобиевую руду обогащают.

Полученный концентрат сплавляют с различными плавнями (едким натром, гидросульфитом или содой), затем выщелачивают, в результате чего выпадает нерастворимый осадок гидроокиси ниобия и тантала. Теперь необходимо их разделить. Продуктом разделения может быть либо пятиокись ниобия, либо его хлорид. Восстановлением этих соединений при высокой температуре удается получить порошкообразный ниобий, который нужно превратить в компактный металл, пригодный для обработки.

Это достигается следующим образом. Из порошка под большим давлением прессуют так называемые штабики (заготовки) прямоугольного или квадратного сечения. Штабики спекают в вакууме в несколько этапов, причем на заключительной стадии температура достигает 2350°С. В дальнейшем ниобий поступает в дуговую вакуумную печь, где и завершается весь цикл превращения ниобиевой руды в металл.

Несколько лет назад промышленность освоила электроннолучевую плавку ниобия, исключающую такие трудоемкие промежуточные операции, как прессование и спекание. При этом способе на порошкообразный ниобий направляют мощный поток электронов. Порошок начинает плавиться, и капли металла падают на ниобиевый слиток, который по мере проплавления порошка растет и постепенно выводится из рабочей камеры.