Задать вопрос юристу

ВТОРОЕ ДЫХАНИЕ МАРАФОНЦА



”Мозг есть не орган мышления, а орган выживания, как клыки или когти. Он устроен таким образом, чтобы заставить нас принимать за истину то, что является только выгодой. И тот, кто логически доводит мысль до конца, совершенно не заботясь о последствиях, должен обладать исключительной, почти патологической конституцией.
Из таких людей выходят мученики, апостолы или ученые и большинство из них кончает жизнь на костре или на стуле - электрическом или академическом”.



А. Сент-Дьердьи, биофизик и поэт
Нарушим обычай, принятый в этой книге, и разберемся со смыслом эпиграфа в начале, а не в конце главы.
Точка зрения Сент-Дьердьи, Нобелевского лауреата и иностранного члена АН СССР, на первый взгляд далека от традиционной. Ho учение о мозге развивается сегодня столь стремительно, что верность традиции здесь скорее исключение, чем норма научного мышления. Идет широкая дискуссия. Кстати, и свинец может ’’сказать” в ней свое слово. Судите сами. Если принять концентрацию свинца в мозге барана за единицу, то получится такой ряд: баран (1) - бык (0,69) - лошадь (0,55) - человек (0,12). Ho вот как разместились бы члены этого ряда на шкале выживаемости? Это вопрос для биологов. Здесь же хотелось бы подчеркнуть еще один момент высказывания Сент-Дьердьи. Он говорит о стремлении к выгоде.

Ни в коей мере не абсолютизируя это стремление, в этой главе мы рассмотрим большей частью выгоды, которые принес свинец современной цивилизации. О бедах сказано достаточно в главах предыдущих.
Итак, тысячелетний марафон позади ... То ускоряясь, то замедляясь, бежал наш герой по извилистым тропам вслед за колесницей, которой правит История. И не просто бежал, а постоянно выполнял разные поручения управительницы колесницы, чаще даже капризы - краска для бровей и тому подобные мелочи. За восемьдесят веков такая ’’деятельность” может порядком утомить ... Так не пора ли подумать об отдыхе где-нибудь в стенах солидных университетов, в несуетливых научных лабораториях? В конце концов от такой беготни может и ’’сердце” (атомное ядро) не выдержать (со всеми вытекающими печальными последствиями). Впрочем, последнее свинцу не грозит - он бессмертен. Это последний ’’вечный” элемент в Периодической таблице Менделеева. Следующий за ним висмут уже не несет в себе бессмертной души бывшего олимпийского бога. Может быть, именно ’’олимпийское” происхождение и обеспечило свинцу так называемый магический атомный номер 82? Изотоп 208Pb и вовсе дважды магический - число нейтронов в его ядре равно 126, что, по современным представлениям, тоже является магическим числом. Эти числа называются магическими потому, что они обеспечивают полное заполнение внутриядерных оболочек. А это придает ядру особую устойчивость.
Очевидно, что рано или поздно роль эдакого ’’порученца” при историческом процессе должна была смертельно наскучить нашему герою. То, что в конце концов действительно произошло, известно нам из предыдущих глав. Ho хотя ’’результат игры” известен, здесь, как и в футболе, все-таки интересно узнать, когда и как отличился любимый ’’игрок”.
Для внешнего наблюдателя этот момент наступил в 1746 году, когда свинец, почувствовав второе дыхание, бросился в гущу жизни. Первая крупная работа, на которой ему удалось проявить себя в Новое время, связана с химическим производством.
К концу XVIII века химическая технология достигла значительных масштабов и потребляла большое число разнообразных реагентов. Одним из основных уже в то время была серная кислота. Вот что говорит об областях применения серной кислоты Г.Фестер в своей книге ’’История химической техники”: ’’Наибольшие количества серной кислоты потребляли содовое производство и текстильная промышленность для получения хлора, отбелки и подкисления после щелочной отбелки, а также для растворения индиго”. Серную кислоту использовали для получения солей железа, меди и цинка и производства соляной и азотной кислот. Купоросное масло (так называли
серную кислоту) производилось в стеклянных бутылях путем сжигания серы и селитры. Процесс был очень трудоемкий. Ho причем здесь свинец? Какова его роль? Оказывается, немалая. Крупный современный ученый-металлург М. Беккерт говорит, что свинец ’’существенное значение в технике приобрел только с развитием производства серной кислоты”. А случилось это в 17*46 году, когда Ребук и Гарбетт предложили вместо стеклянных бутылей использовать свинцовые камеры.
Заметим, что ’’второе дыхание” открылось у свинца во времена, когда такие (в современном понимании ’’деятельные”) элементы, как кислород, азот, фтор, натрий, магний, алюминий, кремний, хлор, калий, титан, ванадий, хром, марганец, никель, кадмий, иод, вольфрам и многие другие,даже не были известны человеку.
Кстати, хром был открыт в 1797 году французским химиком Л. Вокленом в ’’сибирском красном свинце”или крокоите, который представляет собой свинцовую соль хромовой кислоты, а ванадий - в 1801 году мексиканцем А.М. дель Рио в свинцовой руде. Правда, сам он в это не поверил и от открытия отказался. Фтор же пытались получить из фторидов серебра и свинца английские химики братья Ноке. Увы! - опыты окончились трагически: Томас погиб, а Георг стал инвалидом. Что касается калия, то только современный способ получения его электролизом с жидким свинцовым катодом сделал калий технологически доступным.
Так что в те времена, когда все перечисленные элементы еще существовали как ’’вещи в себе”, без свинца уже не могли обойтись при изготовлении промышленного оборудования. Такое оборудование довольно быстро заняло важнейшее место в сернокислотном производстве, поскольку из свинца можно было делать камеры сравнительно больших размеров без опасения коррозионных разрушений. Свинец годами прекрасно выдерживал те условия, в которых остальные металлы (за исключением благородных) быстро выходили из строя. Секрет успеха прост - на поверхности металлического свинца образуется плотная пленка сульфатов, которые и предохраняют аппаратуру от дальнейшего разрушения. А аппаратуру в XVIlJ веке ценили. О ней заботились, ее уважали, ее украшали ... Как сообщает тот же Г. Фестер, ”в 1772 году в Беттерси близ Лондона был основан завод, в котором имелось 72 [свинцовых] камеры цилиндрической формы, закрывавшиеся дверцами из красного дерева”.
Итак, свинец активно включился в работу. На рубеже XIX - XX веков мировое производство свинца значительно возрастает.
В разных изделиях расходились по миру свинцовые тонны. Среди многих прочих любопытно отметить одно. В газете ’’Московские ведомости” от 1 марта 1893 года мне попалось такое объявление:

’’Торговая фабрика пробок, капсюлей, смолки, чайного свинца, олова и пломб П.Т. Фирсова переведена в Средние Ряды, против собора Василия Блаженного, по Москворецкой улице, N0 26. Прейскуранты по требованию высылаются немедленно”. Ясно, что требовать ’’прейс-куранты” теперь неоткуда, но мне все-таки удалось выяснить, что же такое этот ’’чайный свинец”, который изготовляли почти под кремлевскими стенами в конце прошлого века. Оказалось - сплав 86,5 % свинца, 12,5 % цинка и 1 % меди, который в виде тонких листов использовался для обивки ящиков из-под чая. Разумеется, ’’чаевничала” только небольшая доля свинца из 864 тысяч тонн, производившихся ежегодно в мире на рубеже столетия. А XX век принес свинцу столь много дел, что для их осуществления потребовались уже миллионы тонн металла.
В каких же областях современной жизни свинец применил свои таланты? Прежде чем ответить на этот вопрос, хотелось бы отметить знаменательный факт - практически все они связаны с новейшими открытиями в науке, с достижениями научно-технического прогресса. Поэтому рассказы о каждой новой работе нашего героя будут начинаться с изложения сути открытия, послужившего базой для этой работы.
Прежде всего - это открытие рентгеновских лучей и радиоактивности. В 1895 году В.К. Рентген обнаружил, что, ’’если пропускать разряды довольно большой катушки Румкорфа через достаточно разреженную трубку Гитторфа, Ленарда, Крукса ..., то в совершенно темной комнате можно видеть, что бумажный экран, покрытий платиновосинеродистым барием и помещенный вблизи трубки, ярко светится, флуоресцирует ...” В следующем 1896 году
А.А. Беккерель, экспериментируя с солями урана, открыл их способность самопроизвольно испускать невидимые лучи, засвечивающие фотопластинку. Как показал позже Э. Резерфорд, источником энергии лучей Беккереля являются распад ядер тяжелых элементов и превращение одних ядер в другие.
Глубоко символично, кстати, то, что в решающих экспериментах' Резерфорда и Содди, показавших возможность превращения элементов, свинец сыграл свою роль. В опытах Резерфорда и Содди радиоактивное вещество помещалось в свинцовый сосуд, образовавшаяся эманация проходила через слой раскаленного до красного каления хромовокислого свинца (с его помощью пытались окислить эманацию), а активность эманации измерялась с помощью особого прибора, питавшегося от свинцовых аккумуляторов.
Благодаря открытиям Рентгена, Беккереля и Резерфорда область известного электромагнитного излучения чрезвычайно расширилась. Кроме радиоволн, инфракрасных, видимых и ультрафиоле-

товых лучей, стали известны рентгеновское и v-излучения. Рентгеновские лучи быстро вошли в медицинскую и научную практику, о v-излучении заговорили в военных штабах. Радиоактивность и f-излучение стали зловещими символами XX века.
... Американская пустыня в штате Нью-Мексико. Полигон в Аламогордо. 16 июля 1945 года здесь впервые вознесся над Землею трагический ядерный "гриб” ...
Ho военное производство - не единственная область использования ядерной энергии. Гораздо более перспективным, как можно надеяться, является применение мирного атома. Атомные электростанции (АЭС) вырабатывают все больше энергии, помогая преодолеть энергетический кризис. Как же свинец помогает работе АЭС? Кроме защиты от излучения, о чем речь пойдет впереди, свинец нашел себе работу в "сердце” атомного реактора, в урановых тепловыделяющих блоках. Дело в том, что, хотя блоки и называются урановыми, в их состав входят и многие другие элементы. С чем это связано? Вот что говорят по этому поводу М.А. Филянд и Е.И. Семенова: ’’Металлический уран, применяемый в ядерных реакторах в качестве тепловыделяющего элемента, обладает рядом эксплуатационных недостатков, к числу которых относятся небольшая прочность, низкая коррозионная стойкость и нестабильность формы и размеров урановых блоков. Применение сплавов на основе урана позволяет устранить эти недостатки”. К числу важнейших сплавов урана для реакторостроения относятся и сплавы высокообогащенного урана со свинцом и висмутом.
Еще один сплав свинца - на этот разе изотопом полония-210- работает как тепловой источник на борту искусственных спутников Земли. Свинец здесь необходим потому, что чистый изотоп полония плавится от собственного тепловыделения. В сплаве же со свинцом он остается твердым до 600 °С. Тепла же выделяется за счет радиоактивного распада очень много - тепловая мощность этого источника 150 Вт в каждом кубическом сантиметре!
Так свинец оказался действительно необходимым для ’’алхимической трансмутации” одного металла в другие.
Ho вернемся в Аламогордо. Уже через несколько минут после взрыва к месту испытания шел танк, в котором находился один из создателей нового оружия Э. Ферми. Во избежание поражения излучением радиоактивных продуктов взрыва танк был оборудован свинцовой защитой. Свинцовая защита от проникающей радиации стала настолько привычной, что упоминание о ней кажется азбучной истиной. Действительно, кто не слышал о ’’свинцовых” перчатках и фартуках врачей-рентгенологов или не знает о свинцовых контейнерах для хранения радиоактивных веществ? Ho теперь этот тра
диционный набор должен быть дополнен новым защитным материалом - свинцовым войлоком, который недавно начали выпускать в Японии. Волокна, полученные путем пропускания расплавленного свинца через специальные фильеры, образуют материал, напоминающий войлок. И используется этот ’’войлок” не только как средство защиты от ядерного излучения, но также в качестве упаковочного материала и для изготовления виброгасящих прокладок.
Когда радиоактивная беда пришла на нашу землю, свинец и здесь послужил для защиты от излучения. Разумеется, большого количества специальной техники в Чернобыле было мало, ее явно не хватало, особенно в начале работ. И тут пришли на помощь изобретательные мастеровые. Кабины обычных тракторов, бульдозеров, кранов, вертолетов обшивали свинцовыми листами и герметизировали. Свинец сбрасывался с вертолетов и в атомное жерло разрушенного блока реактора для его закупорки и предотвращения дальнейших выбросов радиоактивных веществ. Позже, когда пришла специальная техника, работу в самых опасных местах осуществляли роботы. Ho и они требовали свинцовой защиты! Работа электронных схем без защиты от ионизирующего излучения невозможна. И в связи с этим можно только поражаться провидению поэта С. Кирсанова, написавшего в 1934 году:
Пружиня в рессорах,
пулей не тронуты, как ящеры
в проволочном лесу, пошли - гипнотически - двигаясь - роботы, свинцовые
лапы
держа
на весу.
Много ли нужно свинца для обеспечения безопасности? Ответ зависит от многих факторов - вида и интенсивности излучения, характера выполняемых работ и целого ряда других, но все же можно сказать, что 20-сантиметровый слой свинца надежно предохраняет человека от любого известного вида излучения. (Роботам, естественно, хватит и меньшего).
Свойство свинца поглощать все известные виды излучения фи- зики-ядерщики научились использовать весьма необычно. Помещая свинец в качестве мишени на пути пучка тяжелых ионов, они получили ... новые химические элементы. Так, при бомбардировке свинца ванадием рождается изотоп 105-го элемента, а при бомбардировке кальцием - изотоп 102-го элемента. Причем в последнем
случае вероятность образования изотопа 102-го элемента в 40 раз больше, чем в реакциях, применявшихся для этого прежде.
А что случится, если свинцовую мишень облучить ионами кислорода? По правилам ’’ядерной арифметики”: 82 + 8 = 90; Pb + О = Th, то есть ничего особенно интересного - какой-то изотоп тория. Ho, рассматривая реальные проблемы, никогда не следует исключать неожиданных вариантов их решения. И примером тому - результат бомбардировки свинца кислородом ...
6 апреля 1988 года на знаменитом общемосковском семинаре по теоретической физике акад. В.Л. Гинзбурга в ФИАНе шло, как всегда, обсуждение новостей. И среди многих интереснейших событий мое внимание, естественно, привлекло обсуждение результатов эксперимента, проведенного в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) по бомбардировке свинцовой мишени ядрами кислорода, ускоренными до недоступных прежде энергий. Оказалось, что при этом возникает (вероятно, что возникает, - уточню для строгости) новый вид состояния материи - кварк-глюонная плазма. Иными словами, столкнувшиеся ядра "разогреваются" настолько, что даже их нуклоны не выдерживают и начинают распадаться на кварки и связывающие их глюоны. Результат особенно поражает воображение потому, что буквально до последнего времени кварки считались принципиально невысвобождаемыми из связанного состояния. Любопытно, что эволюция представления о кварках является очень быстрой. Как признался при обсуждении акад. В.Л. Гинзбург, были времена (он употребил эмоциональный эпитет ’’позорные”), когда он не считал кварки чем-то серьезным в физике, а теперь речь идет об изучении деталей проявления сил их взаимодействия с глюонами, частицами, обеспечивающими стабильность структуры некогда ’’элементарных” протона, нейтрона и других барионов. Когда-то, в первые мгновения существования Вселенной (точнее, ранее, чем через 0,01 с с момента Большого взрыва), когда она еще не успела остыть до температуры ниже 100000000000 градусов, вся Вселенная представляла собой такую кварк- глюонную плазму. Тогда эта плазма успела ’’развиться” до сферы с объемом несколько миллиардов кубических километров. Капля же кварк-глюонной плазмы, полученной физиками из ЦЕРНа, была, естественно, значительно меньшей по объему - около 0,000000000000000000000000000000000001 кубического миллиметра. Ho значение этой работы таким малым объемом никак не умаляется, оно очень велико - мы спустились в глубину познания мироздания на одну ступень. А помог нам в этом свинец, буквально сжегший свое ядерное "сердце” для того, чтобы осветить путь ученым.
Ho, оказывается, кроме свинцовых мишеней, существует и ... свинцовое излучение. Причем это выражение - не метафора, обозначающая излучение радиоактивного свинца (свинец имеет 20 радиоактивных изотопов с массовыми числами от 188 до 214 да еще 10 метастабильных ядер с периодами полураспада от 3-10'7 с у метастабильного ядра 204Pb до З-Ю5 лет у 202Pb), а название реального излучения, состоящего из потока ядер свинца. Такое излучение является составной частью тяжелых космических лучей.
Впрочем, свинцовое излучение - конечно же,экзотика. А вот ’’обычная” радиоактивность и свинец позволили сделать весьма необычное открытие. Это одно из эффективных достижений науки XX века, о котором стоит поговорить подробно. Дело в том, что на вопрос, каков возраст Земли, до начала XX века можно было только гадать. Только в 1907 году стало возможным эксперимен
тально определить возраст горных пород, исчисляемый десятками и сотнями миллионов лет. Идея метода принадлежит Э. Резерфорду. Суть ее заключается в том, что,если скорость радиоактивного распада элемента не зависит от внешних условий (по крайней мере, тех, которые могут встретиться на Земле), то по соотношению продуктов распада радиоактивных элементов можно определить возраст образца. И если найдется такой изотоп, период полураспада которого достаточно велик, можно надежно определить возраст весьма древних образцов. Такие элементы нашлись - это уран, торий, калий, рубидий и рений. Ho наибольшее значение среди них имеют изотопы урана с массами 238 и 235 и изотоп тория с массой 232. Именно по накоплению свинца, являющегося конечным продуктом распада этих изотопов, Б. Болтвуд в Канаде осуществил практическую реализацию идеи Резерфорда. Возраст Земли, рассчитанный с помощью анализа содержащихся в рудах изотопов свинца с массами 206, 207 и 208, оказался равным около 5 миллиардов лет. Так что постулированная древними связь свинца с Кроном, богом времени, оказалась не лишенной оснований. Ho не только возраст земных горных пород можно определять по ’’свинцовым” часам. Изучив изотопный состав свинца в метеоритах, было установлено, что существовали, по крайней мере, два различных родительских тела, из которых они образовались. Одно из них, ’’молодое”, имеет возраст до 3800 миллионов, а другое,’’старое”, - до 4800 миллионов лет.
А по изотопу свинца с массой 210, входящему в состав многих красок, определяют дату создания (а следовательно, и подлинность) картин старых мастеров. Кстати, именно наличие изотопов свинца, а точнее разное их содержание в разных породах, явилось причиной того, что Т. Ричардс в 1913 году обнаружил отличия в атомном весе свинца различного происхождения. Эти отличия явились в то время одним из серьезных доказательств существования самих изотопов в природе.
Правда, в самое последнее время появились сомнения в точности свинцовых часов. Дело в том, что из радиоизотопных исследований некоторых образцов грунта Луны следует, что Луна старше Земли и всей солнечной системы раза в 2 - 3. Объяснить это можно двумя путями: либо в метеоритах содержится избыток свинца с массовым числом 207, либо ... скорость радиоактивного распада на самом деле не является постоянной! Проведенные исследования пока не подтвердили первую точку зрения. Значит ли это, что справедлива вторая? Есть гипотеза, согласно которой гибель динозавров была результатом нарушения стабильности изотопа висмут-210. В соответствии с ней и изотопы свинца 206 - 208 могут когда-то ’’преподнести сюрприз” и стать радиоактивными. Трудно сказать, на
сколько эта гипотеза справедлива, но то, что она достаточно умозрительна, сказать можно определенно. Впрочем не стоит спешить с выводами - слишком сложен вопрос и серьезны последствия того или иного его решения для науки. Одно очевидно - свинец и здесь оказался в центре внимания.
Пытался свинец сделать карьеру и в новейших областях химии - химии бывших инертных газов. Вот что вспоминает И. Бартлетт, первооткрыватель соединений инертных газов. ’’После того, как возможность окислить ксенон была доказана, коллеги сомневаться перестали, и все как один обратились в мою веру. Тем не менее, справиться с криптоном удалось не сразу. Я понимал, что шестифтористой платины здесь уже недостаточно и надеялся на гексафториды свинца или родия”. Увы! Свинец не оправдал надежд, но как участник уникальных работ остался в истории химии.
Открытие, раскрывшее перед свинцом новое поле деятельности, было сделано в 1911 году нидерландским физиком Г. Камерлинг- Оннесом. Ему удалось получить жидкий гелий при температуре 4К. В результате изучения поведения металлов, в частности свинца, при столь низких температурах открыто явление сверхпроводимости. Теория этого явления в главных чертах разработана выдающимися физиками нашего времени американцами Дж. Бардиным, Л. Купером, Д.Р. Шриффером и советскими учеными В.Л. Гинзбургом, Л.Д. Ландау, Н.Н. Боголюбовым, А.А. Абрикосовым, Л.П. Горьковым. Конечно, это не полный список, к тому же, в свете последних революционных открытий в этой области он обязательно должен пополниться новыми именами, но ... подождем продолжать его. Кто оказался (или окажется ...) счастливчиком, создавшим общую и полную теорию сверхпроводимости, пока не известно.
Суть же явления ’’обыкновенной”, или низкотемпературной сверхпроводимости состоит в том, что при достаточно низких температурах электроны проводимости, существующие в металлах, связываются в пары, образуя ’’частицы”, по квантово-механическим свойствам близкие к изотопу гелия 3He. А для гелия при таких низких температурах характерно сверхтекучее состояние, открытое в 1938 году П.Л. Капицей. Сверхпроводимость можно считать проявлением сверхтекучести электронных пар. Сверхтекучесть возникает при исчезновении вязкости у жидкости. Это объяснение может показаться не вполне корректным - одно непонятное явление объясняется другим, не менее непонятным. Ho, принимая этот упрек, можно сказать, что смысл в таком объяснении все же есть - от объяснения двух явлений мы перешли уже только к одному, пусть и непонятному, но зато наглядному.
Очень важным с практической точки зрения показателем для
сверхпроводника является температура перехода в сверхпроводящее состояние. Оказалось, что эта критическая температура для свинца довольно высока: 7,23 К. Из элементов только ниобий и германий имеют более высокую критическую температуру. Вот почему (по сообщениям Б.И. Казакова) ”из свинца была сделана обмотка первого сверхпроводящего трансформатора, построенного в 1961 году”.
Преимущества сверхпроводников перед обычными проводниками видны из такого примера. Сверхпроводящий соленоид, создающий магнитное поле в 40 - 50 килоэрстед, имеет массу 300 - 500 граммов, тогда как обычный электромагнит с такой же напряженностью поля "потянет” на 15 - 20 тонн.
На сверхпроводимости свинца основан и физический опыт по демонстрации эффекта "свободного парения” тяжелого предмета в воздухе без всяких опор.
В 30-х годах советский физик В.К. Аркадьев (по свидетельству Б.И. Казакова) продемонстрировал физическую возможность такого ’’свободного парения”. (Даже в научной литературе это явление часто называют ’’гроб Магомета”).
Опыт заключался в том, что на свинцовую пластину, погруженную в жидкий гелий, помещался небольшой магнит. С первого взгляда магнит должен был плотно лечь на пластинку, однако он ... парил над нею. Дело в том, что магнит возбуждает в пластинке токи Фуко, которые в обычных условиях быстро затухают, но при столь низких температурах в сверхпроводящем свинце токи свободно циркулируют, создавая магнитное поле, удерживающее магнитик на весу.
Кстати, для измерения столь низких температур, как температура жидкого гелия, используют термометры сопротивления из сплава меди со свинцом. Термометры имеют линейную характеристику в интервале температур 0,1 - 5 К.
И другие сплавы свинца, по мнению ученых, могут стать со временем жизненно необходимыми для человечества. Это предсказание вызвано тем, что существует теория, согласно которой материал, состоящий из специального полимера, наполненного мелкими частичками металла, сможет оставаться сверхпроводником и при комнатной температуре. В Институте химической физики АН СССР и ряде институтов изучили свойства металло- полимера на основе полидифенилбутадиена и сплава свинца с висмутом. Полученные результаты пока не привели к открытию сверхпроводника, сохраняющего свои свойства при комнатной температуре. Однако выяснилось, что температура перехода в состояние сверхпроводимости для металлополимера выше, чем для чистого сплава свинец - висмут. Это дало основание рецензенту
журнала ’’Химия и жизнь” М. Багарцеву заявить, что ’’новый путь к созданию высокотемпературных сверхпроводников открыт. Приведет ли он к успеху - покажет будущее”. Как мы сегодня знаем, первые успехи были достигнуты на другом пути. Ho и ’’свинцовый” не утратил своей перспективности! Ученые ищут новые свойства сверхпроводников, путей много, и некоторые из них, начавшись в стенах академических лабораторий, продолжаются в ... космических просторах. На орбитальной станции ”Салют-6” проводилось изучение кристаллизации сплавов свинец - олово. Образцы были доставлены космонавтами на Землю и изучались в ИМЕТе АН СССР группой под руководством члена-корреспондента АН СССР Е.М. Савицкого. Конечно, трудно ожидать, что на первых же шагах будут получены сенсационные результаты. И действительно, критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние для сплава, полученного в космосе, не изменилась. Ho все же некоторые характеристики образцов отличались от земных весьма значительно. Например, кристаллы свинца в сплаве, полученном в невесомости, были в 3 - 6 раз крупнее. Пока это просто научный факт. Ho ученые уверены - именно ’’простые” научные факты приведут в конце концов космическую металлургию к земным успехам.
Ho сверхпроводимость не ограничилась тем, что "подарила” свинцу высокую критическую температуру. Гораздо более важным в судьбе свинца явилось открытие так называемых эффектов Джо- зефсона. В 1962 году молодой английский ученый Б. Джозефсон опубликовал статью, в которой предсказал интересные эффекты в сверхпроводниках. Уже в следующем, 1963 году американские физики П. Андерсон и Дж. Роуэлл сообщили об открытии эффектов Джозефсона. В чем же суть этих эффектов, и какую роль играет здесь свинец?
Согласно предположению Джозефсона, в случае, если между двумя сверхпроводниками находится тонкий слой изолятора, через него может самопроизвольно протекать ток. За счет чего? Ведь даже тонкий изолятор обладает конечным сопротивлением и должен прекращать движение электронов. Все это так, но наши рассуждения не учитывают специфики квантовомеханического поведения электронов в сверхпроводниках. Представляя себе сопротивление в виде некоторой стенки, перелезая через которую "классическим образом” электроны должны тратить энергию, мы не учитываем тех дополнительных возможностей, которые дает микрочастицам квантовая механика.
У электронов есть еще одна возможность оказаться ”по ту сторону” стенки, кроме классического ’’перелезания”. Эта возможность связана с так называемым ’’туннельным эффектом”. Название
этого эффекта хорошо передает его смысл. Электроны как бы "роют туннели” в стенке и проходят через них на другую сторону без всяких энергетических затрат. Здесь важно, чтобы толщина стенки была не слишком большой. И эффект Джозефсона действительно возникает при толщине изолирующего слоя порядка 10 А (одна миллиардная доля метра). На джозефсоновский переход сильно влияет внешнее магнитное поле, что позволяет построить прибор для измерения этого поля с точностью до 10~9 эрстеда. Прибор может зарегистрировать на расстоянии в один метр магнитное поле от проводника, по которому течет ток силой 0,0000025 ампера. Ho это не все ’’чудеса” джозефсоновского перехода. При некотором значении тока он начинает испускать электромагнитные волны, причем частоту можно плавно регулировать.
На эффекте Джозефсона основана работа интерферометров, генераторов СВЧ, чувствительных детекторов, усилителей, сверхточных вольтметров и. других приборов, крайне необходимых современной науке и технике. Чувствительные элементы на джозеф- соновских переходах используются в экспериментах по биомагнетизму, поскольку остальные методы нельзя применять для точного измерения тех слабых магнитных полей, которые генерируются живыми организмами.
Применение магнитометров, основанных на эффекте Джозефсона, возможно, позволит успешно завершить и эксперимент по проверке Общей теории относительности Эйнштейна, разработку которого 15 лет назад начали ученые Станфордского университета. Вся аппаратура будет установлена на специальном спутнике Земли и позволит определить смещение оси вращения кварцевого шарика, находящегося на борту спутника, не превышающее 1,4-10-5 градусов в год.
И все это благодаря свинцу. Оказывается, именно он особенно ’’пришелся по вкусу” технологам, реализующим эффект Джозефсона в виде приборов.
Вот что говорит Дж. Кларк, представитель Калифорнийского университета: ’’Наиболее пригодными для использования, как показала практика, являются следующие переходы: Pb - NbOx - Pb; Nb - NbOx - Pb ... Все они могут храниться при комнатной температуре и выдерживать многократные температурные циклы без существенных изменений качества”. А вот мнение Б.Т. Ульфиха и Т. Ван Дузера, специалистов по технологии получения джозефсо- новских переходов: ’’Наиболее часто для изготовления джозефсо- новских переходов применяются Pb, Sn и In. Пленки из этих элементов очень легко получить вакуумным напылением, и их температура сверхпроводящего перехода очень близка к значениям, полученным на массивных образцах”.

В 1980 году М.И. Качанов и С.М. Чудинов описали необычные свойства сплавов свинца, олова, теллура с примесью индия. В результате этой работы, кроме действительно интересных теоретических результатов, авторами было предложено ’’использовать кристалл Pbi_xSnxTe с примесью In в качестве полупроводника со своеобразной памятью. Хранителем информации служит количество электронов в зоне, которое можно зафиксировать на многие часы, охладив кристалл до гелиевых температур. Информация бесследно стирается, если кристалл нагреть до 20 - 25 К”. Итак, в ближайшие годы,возможно, возникнет новая, очень важная сфера деятельности свинца - создание сверхбыстрых ЭВМ.
Впрочем, предсказать все то, что произойдет в ближайшие годы в области изучения и применения сверхпроводников, не решится, видимо, никто. После открытия в 1986 году швейцарским ученым Г. Беднорцом и А. Мюллером (ФРГ) высокотемпературной сверхпроводящей керамики события в этой сфере нарастают лавинообразно. Внешне "сверхпроводящий бум” как будто не затрагивал свинец. Первые роли играли медь, барий, лантан, потом иттрий, висмут, таллий, но вот, наконец, очередь дошла и до свинца. В результате исследований, выполненных в лаборатории фирмы ’’Белл”, о которых было сообщено в 1988 году, выяснилось, что в соединении свинца, висмута, бария и кислорода, полученном при соблюдении определенных условий, критическая температура достигает 30 К! Это, конечно, еще очень далеко до нынешних рекордсменов - тал- лиевых керамик, имеющих стабильное значение критической температуры около 125 К, - однако находится на уровне первых ’’высокотемпературных” сверхпроводников, полученных Беднорцом и Мюллером. Ho в отличие от всех предыдущих высокотемпературных сверхпроводящих керамик свинцовая не содержит ни меди, ни ее аналогов - так называемых d-элементов. He содержит она и редкоземельных металлов. Все это делает ее уникальной, а значит и обещающей интереснейшие открытия, системой.
В связи с этим позволим себе маленькую фантазию по мотивам состоявшегося 11 мая 1988 года заседания уже упоминавшегося семинара академика В.Л. Гинзбурга. (На нем, кстати, и прозвучала информация о работах фирмы "Белл”). Фантазия будет кислородной. Действительно, только кислород, входящий в состав высокотемпературных сверхпроводников, химически роднит их. Уж не ионы ли кислорода выступают в роли узлов сверхпроводящей решетки, ’’легированной” иттрием, барием, медью, свинцом? Если это так, то мы имеем дело со сверхпроводящим металлическим кислородом! Даже если это и не так, то столь изящную, но экстравагантную идею можно было бы попытаться осуществить, создав особый модельный кислородный образец. Как? Я не знаю ...

Мы уже обсуждали работы по синтезу сверхпроводников на борту станции ”Салют-6”. Новые, высокотемпературные, оказались настолько интересными и важными, что их синтез уже был проведен в космосе на борту китайского искусственного спутника Земли. Мы перечислили сейчас воистину революционные события в физике и технике. И свинец, как видим, один из участников этих событий.
Телевидение является одним из символов технического прогресса в XX веке. По определению энциклопедии - это ’’область науки, техники и культуры”, синтетический феномен нашего времени. Роль и значение телевидения в жизни современного человека трудно переоценить. Нас будет интересовать та роль, которую приходится играть свинцу в этом механизме. Без свинца, а точнее без его соединений, телезвезды просто не могли бы появиться на телевизионных экранах. Дело в том, что именно оксиды свинца часто являются тем чувствительным элементом в передающей телевизионной трубке, который и преобразует видимое изображение в электрический сигнал.
История ’’внедрения” свинца в телевидение вкратце может быть представлена так. В 1925 году советский инженер А.А. Чернышев предложил идею видикона - электроннооптического устройства для преобразования изображения в электрический сигнал. Сущность идеи состоит в том, что оптическое изображение, сфокусированное на специальную мишень, за счет внутреннего фотоэффекта изменяет сопротивление различных ее участков. Изменяется потенциал поверхности мишени и создается так называемый потенциальный рельеф, соответствующий спроецированному на мишень изображению. Считывание информации с мишени осуществляется пучком электронов, который ’’пробегает” по мишени строчка за строчкой. Сам же луч замкнут на выходную цепь трубки. В результате электрический сигнал на выходе из видикона будет полностью соответствовать распределению яркостей объекта, на который направлена оптическая система передающей камеры.
Однако идея А.А. Чернышева перешла в стадию практической реализации не сразу. Только в 1932 - 1936 гг. Л. Бергман и И. Хен- слер сообщили об обнаружении ими внутреннего фотоэффекта у оксидов свинца PbO и Pb3O4 в смеси с цапонлаком, а О.Ф. Лосев наблюдал подобные же явления, изучая растворы сурика в пиридине. В конце 40-х годов Б.Т. Коломиец, К. Франк и К. Райтел обнаружили, что образование оксидов свинца вызывает процесс термической сенсибилизации (повышение фотоэлектрической чувствительности) поликристаллов PbS. С этого времени интерес к оксидам свинца со стороны создателей телевизионной техники становится систематическим. В то же время появляются сообщения о создании первых видиконов с оксидносвинцовыми мишенями.




Впервые такие видиконы были созданы в Нидерландах, а потом и в ряде других стран, в том числе в Советском Союзе. Первые отечественные эксплуатационные образцы видиконов появились в 1950 году.
Многого ли добились ученые и конструкторы с тех пор? Вот что говорится об этом в монографии В.А. Извозчикова и О.А. Тимофеева, посвященной использованию оксидов свинца в электронике: ’’Видиконы с мишенями на основе полиморфных форм PbO, выпускаемые промышленностью ряда стран, получили широкое применение в черно-белом и, особенно, в цветном телевидении, рентгеновском и инфракрасном (ИК) телевидении. Имеются указания на их чувствительность к у-излучению и на перспективность использования в космическом телевидении. Кроме того, на основе оксидов свинца изготовлены экспериментальные электрофотографические слои (ЭФС), сложные фотоэлектрические преобразо
ватели и усилители изображения, интерференционные зеркала и светофильтры для лазерной техники”. Как видим, пройден путь от растворов сурика в пиридине до лазеров и космического телевидения. Передающие трубки на оксидах свинца столь важны и распространены, что именно свинец дал им название. В Нидерландах фирма ’’Филлиппс” выпускает плюмбиконы, в Англии - леддико- ны и т.д.
В чем же состоит секрет столь впечатляющих успехов? Оказывается, оксиды свинца чувствительны в широком спектральном диапазоне - от инфракрасных до у-лучей, обладают очень большим ’’темновым” удельным сопротивлением - около миллиарда килоом на сантиметр. Столь большое сопротивление особенно важно потому, что при этом время релаксации, то есть рассеивания зарядов, много больше времени кадра, а это позволяет повысить разрешающую способность передачи. Ho очень важно и то, сколь существенна ’’прибавка” к проводимости под действием светового излучения. Ведь именно она будет определять уровень сигнала. И эта величина для оксидов свинца очень велика - до 100000 %.
В ходе изучения оксидов свинца значительно обогатились наши знания о химических свойствах этого элемента. Кто не помнит из курса химии о существовании ионных и ковалентных связей! Ho вот при изучении состава соединений свинца с кислородом обнаружились ”ионно-ковалентно-ван-дер-ваальсовые с sp-гибри- дизацией орбиталей кислорода и включением в связь d-орбиталей свинца” связи.
Роль свинца в технике телевидения не ограничивается только передающими телекамерами. Полупроводники, этот универсальный компонент электронных устройств, тоже становятся ’’свинцовыми”.
Можно научить зайца играть на барабане, кошку дружить с собакой, грушевое дерево - плодоносить яблоками, можно даже выращивать кубические арбузы, но заставить мелодично звенеть свинцовый колокольчик - задача, кажется, явно неразрешимая. И тем не менее она имеет даже несколько вариантов решения. Один из них (наиболее простой) заключается в том, что погружают колокольчик на некоторое время в жидкий азот или воздух. После охлаждения до температуры 77 К колокольчик зазвенит. Ho когда

Самая современная технология получения полупроводников - космическая плавка на борту орбитального комплекса ’’Мир” - используется для получения кристаллов состава ’’свинец - олово - теллур”. Так что свинцу порой приходится преодолевать весьма высокие барьеры, чтобы оказаться на уровне современных требований.
Кстати, именно космическая технология может дать такие перспективные композиционные материалы, как сплавы свинца с алюминием или цинком. В земных условиях добиться однородного перемешивания частиц столь разнородных по химическим свойствам и, главное, по плотности металлов хотя и возможно, но связано с большими трудностями. И качество перемешивания, конечно же, оставляет желать лучшего. А вот в космосе - другое дело.
Впрочем, и вполне обычные соединения свинца могут проявить совершенно необычные свойства. Помните, у Пушкина:
Ненастный день потух: ненастной ночи мгла
По небу стелется одеждою свинцовой.
Конечно, помню! - отзывается читатель, - но причем здесь свинец? Ведь ясно же, что это художественный образ, а на самом деле никакого свинца в тучах, бежавших по небу над задумавшимся поэтом, не было! Согласен, в пушкинские времена это действительно был только образ.
He было его, видимо, и в тучах Иосифа Бродского, усилившего трагизм пушкинского образа за счет очеловечивания точки зрения на стихию:
И мелькают стога, завалившись в Буг.
Вспять плетется ольшаник с водой в корзинах,



извлеченный на воздух колокольчик прогреется, звон быстро прекратится (у свинца, как и всякого металла, теплоемкость невелика).
Другое решение описано М. Беккер- том в книге "Мир металла” и является гораздо более радикальным. Стоит поместить свинцовый колокольчик в ядерный реактор с мощным потоком нейтронов, как,спустя некоторое время, извлеченный из зоны облучения, он будет звенеть не хуже, чем его собрат, изготовленный из лучшей колокольной бронзы. Причем свойство это останется у облученного колокольчика неопределенно долгое время.
Что же случается со свинцом в жидком азоте и атомном реакторе, почему так резко именяются упругие свойства металла? Все дело в строении кристаллической решетки, точнее в искажениях этой решетки - дислокациях. Дислокации - места сдвигов атомных слоев - очень подвижные образования. Они перемещаются по металлу, потребляя для своего движения энергию от внешнего источника, например, от ударяющего по стенке язычка колокольчика. Обычно в свинце дислокаций очень много,и они поглощают практически всю энергию удара, не оставляя почти ничего для

И в распаханных тучах свинцовый плуг He сулит добра площадям озимых.
Ho времена меняются ...
В 1946 году Б. Воннегат открыл льдообразующие свойства аэрозолей йодистого серебра и йодистого свинца. Это открытие позволило метеорологии из науки пассивной, регистрирующей стать активной, преобразующей. С помощью соединений серебра и свинца теперь стало возможным создавать дождевые облака и рассеивать облака. А о том, насколько это важно, говорит тот факт, что в международном эксперименте по увеличению осадков, о котором в 1976 году на страницах журнала ’’Химия и жизнь” рассказал доктор физико-математических наук Ю.С. Седунов, участвуют 17 стран. Материальную поддержку в осуществлении этой программы оказывают Австралия, Болгария, Великобритания, Канада, Коста-Рика,, Кувейт, Израиль, Мали, СССР, США, Франция, ФРГ, Япония. О материальной поддержке речь зашла не зря. Ведь ’’йодистое серебро, - как говорит Ю. Седунов, - довольно дорого, его на атмосферу не напасешься. Хорошо, что его могут заменить йодистый свинец, раствор 1,5 диоксинафталина ...”
Теперь читатель понимает, что,когда А.П. Чехов в конце прошлого века писал: "Теперь я опять в Лопасне, в Мелихове ... Холодный дождь ... Свинцовое небо ..то ’’свинцовое небо”, очевидно, метафора, а когда у В. Орлова в наши дни альтист Данилов лежал в воздушных струях, как в гамаке, положив ногу на ногу и закинув за голову руки ... и ждал, когда с северо-запада, со свинцовых небес Лапландии подойдет к нему тяжелая снежная туча”, то в этом случае ’’свинцовые небеса” и впрямь могут быть носителями соединений свинца!



упругих колебаний атомов, в результате которых и возникает звук. При очень низких температурах подвижность дислокаций резко снижается и доля энергии удара, переходящая в упругие колебания, увеличивается. Именно поэтому и звенит охлажденный до ’’космического” холода колокольчик.
Аналогичные причины придают звонкость и облученному свинцу, HO здесь достигается постоянный эффект. Дело в том, что быстрые нейтроны при бомбардировке выбивают из узлов атомы металла, и они, перемещаясь в толще кристалла из одного промежуточного положения к другому, ’’сталкиваются” в конце концов с дислокациями. В результате образуется устойчивая связь атом металла - дислокация. Эта связь удерживает на месте как выбитый нейтронами атом, так и саму дислокацию. А раз так - голос свинцового колокольчика становится все звонче и, наконец, при поглощении определенной дозы нейтронов и вовсе достигает совершенства. Кстати, по чистоте звука облученного колокольчика можно судить о степени закрепления дислокаций, или, если это необходимо, об уровне поглощенной дозы нейтронов. Так что и яблоки на грушевом дереве, и свинцовый колокольчик - вещи вполне доступные.

После всего сказанного об ультрасовременных областях применения свинца может создаться впечатление, что все ’’традиционные” области его работы на цивилизацию отпали за ненадобностью. Отнюдь нет! Вот, к примеру, кабельная промышленность. Конечно, она возникла не в Древнем Риме, но и к открытиям эпохи HTP ее не отнесешь. К оболочке кабеля предъявляются довольно жесткие требования, и такие качества свинца, как устойчивость в воде и хлорсодержащих растворах, отсутствие химического взаимодействия с водородом, привлекли внимание специалистов. Ho, разумеется, у свинца есть и недостатки, отмеченные при изготовлении кабелей. К ним относятся прежде всего ползучесть и плохая вибростойкость. А это приводит к тому, что в условиях эксплуатации кабель попросту рвется. К счастью, эти недостатки вполне преодолимы. Добавки десятых и сотых долей процента теллура, сурьмы, кадмия, меди резко снижают ползучесть и повышают вибростойкость. Конечно, точные количества добавок в разных случаях разные. Вот, например, фирма ’’Дженерал Электрик” применяет такой ’’рецепт”: ’’Pb + (0,07 - 0,1)% Te + (0,18 - 0,20) % As + (0,13 - 0,14) % Sn + (0,06 - 0,07) % Bi”. Здесь можно отметить, что кабельная промышленность в настоящее время достаточно ’’тяжеловесная”. Так, в 1974 году во Франции, ФРГ, Италии, Японии и Великобритании на производство кабелей было израсходовано 205 тысяч тонн металлического свинца. Это действительно крупная отрасль промышленности. А с чего все началось? He вдаваясь в подробности истории кабельной промышленности, упомянем лишь следующий эпизод. В 1785 году в России купец Семен Алекссеев открыл волочильную фабрику. Многие десятилетия производство успешно развивалось, причем особенно много для его подъема сделал внук основателя - К.С. Алексеев. К сожалению, многим идеям талантливого инженера не суждено было сбыться. В расцвете сил он сменил поприще и под псевдонимом Станиславский посвятил себя служению театру. Ho и до сих пор специалистам хорошо известен кабельный завод ’’Электропровод” - прямой потомок фабрики К.С. Алексеева.
Ho, может быть, в этой области свинцу предстоит вскоре сдать свои позиции. Как показывают последние исследования, вулканизированный полиэтилен оказыается более пригодным для кабелей высокого напряжения, чем свинец. Думается, что и свинец был бы не прочь освободиться от этой, прямо скажем, тяжелой работы.
Он вполне готов заняться делами, требующими более высокой квалификации. Оказывается, свинец входит в состав очень перспективных стабилизаторов поливинилхлорида - материала, в широком спектре применений которого не последнее место занимает электроизоляционная функция. Теперь дело за внедрением новинки. Ho это,
как показывает опыт, дело не скорое. Так что вид свинцовых кабелей еще долго будет напоминать вам, читатель, превратности судьбы талантливого инженера.

Конечно же, неожиданные повороты и особенности биографии К.С. Станиславского не исчерпывают связей свинца с художественным творчеством. Есть сферы, где такого рода отношения органичны и неразрывны. И прежде всего это - производство хрусталя. Собственно, хрусталь - это особого рода свинцовое стекло. И именно то, что стекло - свинцовое, делает его особенным.
Поразительно глубоки порой поэтические образцы! У хорошего поэта за первым, грамматическим смыслом, плотной обоймой следуют ассоциации: чем более далекие, тем более конкретные. Иногда ведомые поэту, иногда - только читателю. Ho, думается, генетическая связь свинца и хрусталя явственно ощущалась и самой М. Цветаевой, когда она в цикле ’’Стихи к Чехии”, вызванном захватом Чехии фашистами, писала:
Брали - скоро и брали - щедро: - Взяли горы и взяли недра,
Взяли уголь и взяли сталь,
И свинец у них и хрусталь.
А вот что говорят о хрустале специалисты: ’’Ценные декоративные свойства хрусталю обеспечивает PbO. Оксиды свинца оказывают также благоприятное влияние на чистоту и звонкость посуды из хрусталя”. А много ли этих оксидов в хрустале? Оказывается, не менее четверти по весу. И хотя свинцовое стекло было известно еще в Древнем Риме, именно теперь в производстве хрусталя наблюдается своеобразный ренессанс.
Сегодня только в нашей стране масштабы производства свинцового стекла достигают десятков тысяч тонн в год, выпускаются миллионы изделий из хрусталя. О хрустале написано столь много и столь интересно, что вряд ли стоит рассказывать о нем здесь.
Еще одна традиционная область, в которую XX век привел нашего героя, - это металловедение. Какую же роль играет здесь свинец? Ведь сталь была и остается основным конструкционным материалом. И свинец, согласно традиционным взглядам, лишь мешает ей работать. Действительно, наличие свинца, согласно исследованиям Г.С. Черняка,’’ухудшает механические свойства стали при температурах горячей механической обработки” уже при содержании его 0,00042 %. Ho, оказывается, не всегда свинец для стали вреден. Как сообщил журнал ’’Кэмикал энд инжениэринг ньюс”, при ’’обстреливании” поверхности металла ионами свинца коррозионная стойкость образца возрастает. Значит, свинец может быть и врагом, и другом. Нужно только уметь правильно его использовать. И в
подходящих условиях не только с железом вступает в союз свинец. Группе ученых под руководством члена-корреспондента АН СССР И.Н. Фридляндера удалось создать на основе алюминия легкий сплав, ’’отличающийся высокой прочностью и коррозионной стойкостью, которая к тому же надолго сохраняется”. Этот сплав содержит 15 компонентов, в том числе свинец (0,5 %).
А вот "безжелезный” сплав (70 % свинца, 20 % олова и 10 % таллия) устойчив к действию азотной и соляной кислот. Другой свинцовый сплав (72 % свинца) с добавками сурьмы, олова и таллия превосходит лучшие оловянные подшипниковые сплавы! Правда, оба эти сплава содержат очень дефицитный и ядовитый таллий, но первый недостаток не является органически присущим ему свойством - возможно, что будут обнаружены новые источники этого металла, что касается второго, то он тоже не препятствует технически грамотному использованию - ведь даже ртуть используется в медицинских термометрах. Кстати, сплав, содержащий 93 % свинца, 3 % олова и 4 % ртути, является лучшим припоем для пайки оцинкованных труб.
О припоях, конечно же, стоит сказать еще несколько слов. Обычный припой марки ПОС-40 (припой оловянно-свинцовый) содержит 60 % свинца. Кроме него перспективным считается и аналогичный мягкий свинцово-серебряный припой. Он содержит всего 2,5 % серебра, а остальная масса - свинец. He правда ли, любопытная "петля” в нашем рассказе - когда-то серебро добывалось из свинцово-серебряных руд, а теперь специально получают свинцово-серебряный сплав. Впрочем, подобного рода петли - обычное явление в истории технологии. Они органически присущи ее развитию, поскольку часто вновь возникающие потребности можно удовлетворить на основе решений, отвергнутых ранее без учета возможности появления этих потребностей. Известное правило о том, что все новое - это хорошо забытое старое, вполне применимо к данному случаю.
Еще одна "технологическая петля” обещает свинцу значительное расширение сферы его использования. Действительно, мы получаем свинец из "земель” (так в старину назывались оксиды) и, как оказалось, готовы снова зарыть его буквально в землю. Точнее, в дорожное покрытие, которое, получив такую добавку к битуму, значительно увеличивает свою прочность и долговечность. А если вспомнить состояние наших дорог!... Пожалуй, новая служба надолго привлечет внимание нашего героя.
Всякое использование свинца по-своему важно. И, скажем, искусное изготовление “оловянных” солдатиков из свинцово-оловянного сплава, создание П. Космолинским своеобразных "военных музеев” в форме детской игры не менее важная заслуга перед культурой, чем отливки свинцовых мормышек.
Ho при демократизме подходов нужно уметь видеть главное. И всякий автор, который хоть однажды опубликовал свое произведение, должен быть особенно благодарен свинцу за возможность увидеть свое творение в виде книги или газетной страницы. Хотя фотонабор и пластмассы несколько потеснили свинцовые сплавы из полиграфии, все же подавляющее большинство печатной продукции выходит из типографий после того, как с помощью набора, изготовленного именно из свинцовых сплавов, на поверхности бумаги был оттиснут текст. Конечно, с тех пор как, по словам Г. Смакони, ”в 1438 году Гутенберг заключил в Страсбурге с одним из сыновей семьи Дритцен договор, по которому предполагалось
использовать изобретение, строго сохраняемое в тайне”, множество сочинений увидело свет. Более 500 лет назад "для осуществления этого изобретения требовались свинцовые формы и пресс”. И теперь для напечатания часто требуется в сущности то же самое. Такова жизненная сила великих изобретений - они переживают века. Ho, разумеется, сохранился только принцип. Одних ’’свинцовых форм” - шрифтов - теперь существуют сотни видов, различающихся и по размерам: цицеро, корпус, нонпарель, петит, перль, диамант, и по рисунку (гарнитура) - литературная, обыкновенная, елизаветинская, академическая ... А ’’прессы”, или,говоря современным языком, печатные машины? Технические решения, сменяя друг друга, привели типографию от кустарной мастерской издателя- одиночки к современным гигантам. Еще в прошлом веке, говоря о труде наборщика, Н.А. Некрасов писал:
От частой недосыпки,
От пыли, от свинца Мы все здоровьем хлипки,
Все зелены с лица.
Ему вторит и Саша Чёрный:
У наборных касс молчанье.
Свисли груши - огоньки И свинец с тупым мерцаньем Споро скачет из руки.
Стоит ли говорить о том, как изменились условия труда в современных типографиях! Например, типография газеты ’’Правда”, в которой установлены ’’автоматические линии для фоторепро- дукционных процессов, однопроцессное травление для газетных клише разной сложности, автоматические наборные машины, центральная плавильня, высокопроизводительные газетные агрегаты, автоматические линии для формирования и упаковки газет перед экспедированием, новейшая технология для офсетных форм, автоматические линии для подготовки формных пластин на основе медь - хром, фотонабор, электронные цветокорректирующие и цветоделительные автоматы, читающие, управляющие и режущие автоматы для изготовления форм глубокой печати”. И во всем этом сложном хозяйстве свинец - незаменимый работник.
Что еще можно сказать об отношениях свинца с современностью?
Наш век суров. Так чуткость обнаружим,
Когда пойдем глаголом жечь сердца;
Co словом - осторожно, как с оружьем:
И шрифт и пуля - оба из свинца!

Прав, конечно же, Г. Эмин. Ho, к счастью, этой дилеммой отношения не ограничиваются.
Поле деятельности свинца в XX веке действительно необозримо: изготовление антифрикционных сплавов (баббитов) и свинцовых бронз, получение и переработка цветных и черных металлов, производство пластмасс, инсектицидов и текстильное производство, пьезокерамика, очистка воды, производство спичек, производство красителей, в том числе и жемчужных пигментов, подводные работы ...
Думаю, что читатель убедился - свинец в XX веке оказал и оказывает человеку неоценимую помощь. Конечно, при определенных обстоятельствах приходится беречься свинца, но, оказывается, и свинец нужно беречь! Как сообщил академик П.Л. Капица, по зарубежным данным, запасов свинца хватит всего на 20 - 60 лет. Есть и другие оценки, но суть не в точности цифр.
В мире ежегодно потребляется 5,5 миллионов тонн свинца. Из них 2,3 миллиона тонн - вторичный свинец, полученный из отходов. Это около 42 %. Цифра немалая по сравнению с другими металлами, но она не должна нас успокаивать. Только когда она будет равна 100 %, когда свинец побежит по замкнутому кругу, мы сможем спокойно наблюдать за этим уникальным долгожителем, сопровождающим технический прогресс с момента его зарождения и без устали работающим вот уже десятки веков. Очевидно, что он обрел в наши дни второе дыхание и готов принять участие в решении тех непростых проблем, которые стоят перед человечеством.
Как уже было сказано, ядерные реакции, а также порождаемое ими опасное излучение неразрывно связаны со свинцом использованием его для защиты от такого проникающего излучения. Ho ядерная физика использует свинец не только для этих целей или в качестве ’’сырья” для синтеза далеких трансуранов, о чем тоже упоминалось. Вот несколько неожиданный аспект ядернофизической деятельности свинца. He так давно газета ’’Известия” сообщила своим читателям следующее: ’’Американский физик П.Коттл заявил, что ему удалось совершить операцию, обратную попыткам алхимиков всех времен и народов, - превратить золото в свинец. Изучая взаимодействие протонов и нейтронов, физик использовал ускоритель элементарных частиц для бомбардировки ионами ядра атома золота,передает агентство Франс Пресс. Ионы, летящие со скоростью 40 тысяч километров в секунду, взаимодействуя с ядром атома золота, произвели атом свинца. По мнению физика, возможна и обратная реакция - превращение свинца в золото. ’’Только вряд ли подобная операция рентабельна, - говорит ученый.” Разумеется, с мнением П.Коттла нельзя не согласиться, но следует помнить также

о              том, что рентабельность очень сильно зависит от уровня технологии. Так что искусственное ’’свинцовое золото” вовсе нельзя исключить из ассортимента будущих ’’фабрик ядерного синтеза”. Все будет зависеть от того, чего потребуется больше в третьем тысячелетии для нормальной жизни людей - свинца для защиты от излучения или золота для унитазов. К тому же в будущем, в связи с техническим прогрессом могут завязаться новые узелки во взаимоотношениях свинца и человека, как это происходит уже сейчас. Действительно, только-только опробовано применение на практике соединений таллия, а в Черновцах уже происходят события, привлекшие внимание всей страны - массовое заболевание детей, сопровождающееся их облысением. И здесь завязался свинцово-алюмо-тал- лиевый узел, ибо именно при совместном действии соединений этих металлов и происходит заболевание. Как выяснилось, в Черновцах до сих пор работает свинцовый водопровод, сами -Черновцы стоят на глиноземах, богатых алюминием, а таллий использовался как антидетонационная добавка, вводимая местными ’’умельцами” для улучшения качества бензина. Какой же из названных элементов виноватее в черновицкой трагедии, судить трудно. Ho ясно, что во всякой новой ситуации за свинцом нужен глаз да глаз.




Произошло подсчитывание, пересыпаемое шуточками и прибаутками
Коровьева, вроде ’’денежка счет любит", "свой глазок - смотрок” и прочего такого же.
М. Булгаков
Мы говорили о свойствах свинца.не чуждаясь цифр, но и не давая им слишком большой воли. Однако бывают случаи, когда цифры определяют логику мышления, вскрывая такие связи, которые при ’’метафизических” рассуждениях или вовсе не видны,или искажены по масштабу. Где и как читатель встретится с такой ситуацией, предвидеть, конечно, невозможно и единственное, что можно сделать для него, - это дать подробную сводку числовых значений физико-химических свойств нашего героя. Учитывая специфику книги, каждое свойство будет введено с толковательным комментарием. Для сравнения будут приведены и данные об элементах, для которых свойство принимает рекордно низкое и рекордно высокое значения. Информация представлена в алфавитном порядке ключевого существительного, входящего в состав термина. Разумеется, представленная сводка не является исчерпывающей, но она включает данные наиболее распространенных справочных изданий. Итак, слово цифрам.
Магнитная восприимчивость (х)
Во всех веществах, кроме железа, кобальта и никеля, являющихся ферромагнетиками, намагниченность пропорциональна напряженности внешнего магнитного поля. Коэффициент пропорциональности называется магнитной восприимчивостью. Если она положительна, то магнитное поле усиливается в образце по сравнению с вакуумом (вещества с такой восприимчивостью называются парамагнетиками), а если отрицательна - ослабляется (вещества с такой восприимчивостью - диамагнетиками). Парамагнетики втягиваются в области с более сильным полем, а диамагнетики - выталкиваются. Величина и знак магнитной восприимчивости определяются электронным строением вещества. Измеряется в единицах, размерность которых см3 • г-1.
Бериллий              -1,00-10'6
Свинец              —0,11 -10_6
Гадолиний              +2270-10'6

Давление пара при температуре плавления
Эта величина определяет летучесть вещества при переходе его в жидкое состояние. Чем она выше, тем быстрее испаряется расплавленное вещество. Измеряется в единицах давления, Па.
Галлий              9,31 ¦ 10~31
Свинец              4,21 • 10-7
Астат              4,81 • 104
Кларк в литосфере
Кларк - это характеристика распространенности химического элемента в некоторой глобальной среде, в данном случае в литосфере Земли. Введен А.С. Ферсманом, а назван в честь американского геохимика Ф.У. Кларка. Равен процентному содержанию атомов данного элемента среди других атомов литосферы.
Радон              5-10"41
Свинец              1,6 ¦ 10'4
Кислород              5,8-101
Кларк в морской воде
Аналогичен по смыслу предыдущему. При подсчетах, разумеется, не принимаются во внимание водород и кислород. Измеряется в миллиграммах на литр воды.
Радон              0,6-10-15
Свинец              3-10~5
Хлор              1,9-104
Температурный коэффициент линейного расширения (ос)
При нагревании твердые тела, как известно, расширяются. Количественно это расширение характеризуется отношением относительного изменения длины к разности между температурой измерения и начальной температурой. Измеряется в единицах, имеющих размерность обратной температуры, К'1.
Теллур              0,2-10-6
Свинец              28,3-10"6
Цезий              97,0-10-6
Температурный коэффициент электрического сопротивления (ос)
Аналогично предыдущему выражает влияние температуры на электрическое сопротивление тела. Количественно равен отношению относительного изменения сопротивления к разности между температурой измерения и начальной температурой. Может быть отрицательным, в этом случае с ростом температуры сопротивление падает. Имеет размерность обратной температуры, К'1.
Бор              -79-10"3
Свинец              4,2 • 10_э
Фосфор              45,6 -10_3
Коэффициент теплопроводности (X)
Различные вещества по-разному проводят тепло. Количественно способность проводить тепло определяется коэффициентом теплопроводности. Чем он выше,

тем большее количество тепла перейдет через единичное поперечное сечение образца единичной толщины в единицу времени при единичной разности температур. Измеряется в единицах, имеющих размерность Вт ¦ м-1 • К"1.
Материалы с малым значением \ называются теплоизоляторами (например, перо, пенопласт, стекловата).
Сера              0,269
Свинец              35,2
Алмаз              545,0
Атомная масса
I
Одна из основных характеристик элемента. Обычно определяется для природной смеси изотопов (у свинца их четыре 204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb). Измеряется в углеродных атомных единицах массы (1 а.е.м. = 1,6, • 10~27 кг).
Водород              1,008
Свинец              207,2
Эка-Платина ~ 265
Модуль объемной упругости
Характеризует сжимаемость тела. Равен отношению давления однородного сжатия к относительному изменению объема. Чем он выше, тем сильнее сжимается вещество при сжатии. Измеряется в единицах, имеющих размерность м2 • кг-1.
Алмаз              0,16 • 10‘10
Свинец              2,37-10'10
Цезий              70-10"10
Модуль Юнга
Характеризует деформацию тела при его растяжении. В соответствии с законом Гука напряжение, возникающее в теле при растяжении, пропорционально относительному удлинению. Коэффициентом пропорциональности и является модуль Юнга. Чем он больше, тем меньше деформируется тело при растяжении. Измеряется в единицах, имеющих размерность давления H • м-г.
Цезий              1,79-10«
Свинец              16,4 -109
Осмий              550-10’
Атомный номер
Наиболее общая характеристика химического элемента. Установлена Д.И. Менделеевым, характеризует положение элемента в периодической системе. Численно равна числу электронов в нейтральном атоме, а также заряду его ядра. Безразмерная величина.
Водород              1 />Свинец              82
Эка-Платина              110
Плотность (р)
Масса единицы объема. Важная характеристика конструкционных материалов. Измеряется в единицах, имеющих размерность г • см-з.
Водород              8,987-10-2
Свинец              11,34
Осмий              22,57
потенциал ионизации (U+)

Физико-химическая характеристика прочности связи внешнего электрона атома. Чем он выше, тем более прочно связан электрон, тем сильнее, как правило, выражены окислительные свойства соединений. Определяется как работа по удалению электрона от атома в бесконечность. Измеряется в единицах, имеющих размерность энергии, Дж.
Цезий              6,23-10-19
Свинец              11,9-10'19
Гелий              39,3-10'19
Стандартный электродный потенциал (E0)
Скачок потенциала на границе вещество - электролит. Электролит содержит ионы, находящиеся в равновесии с веществом электрода, причем их концентрация 'должна быть равна 1 молю в литре. Характеризует окислительно-восстановительную активность ионов в водных растворах. Чем он выше, тем менее активно вещество, тем более склонны его катионы в растворе проявлять окислительные свойства. Измеряется в вольтах, В.
Литий              -3,2
Свинец              -0,126
Фтор              2,85
Ковалентный радиус
Конечно, атомы не шарики с твердой поверхностью. Ho все же существует область пространства, в которой присутствие атома определяется ’’особенно заметно”. Количественно ее можно определить как половину расстояния между ядрами атомов в кристалле. Размер этой области и считается ковалентным радиусом атома. Измеряется в метрах.
Водород              0,37-Ю'10
Свинец              1,47-10'10
Цезий              2,35              • 10'10
Удельное электрическое сопротивление (р)
Электрическое сопротивление проводника единичной длины с единичной площадью поперечного сечения. Чем оно больше, тем больше энергии рассеивается в виде тепла при протекании через проводник электрического тока. Или, с другой стороны, тем меньше ток в образце при заданном падении напряжения. Измеряется в единицах, имеющих размерность Ом • м. По величине р материалы делят на проводники (р й 10-1), полупроводники (10"1 SpS 109), изоляторы (р й 109).
Серебро              1,62-10'а
Свинец              21 •              10~8
Сера              1,91              • 1021
Температура кипения
Температура,              при которой              давление              паров              данной              жидкости              становится
равным              атмосферному (1,013              ¦              105              Па).              Характеризует              летучесть              вещества.
Чем она выше, тем менее летуче вещество. Измеряется в градусах Цельсия, °С. Гелий              -268,9
Свинец              1745
Вольфрам              5367

Критическая температура сверхпроводимости (T0)
Температура, ниже которой электрическое сопротивление вещества равно нулю и оно находится в сверхпроводящем состоянии. Измеряется в Кельвинах, К.
Родий              0,002
Свинец              7,19
Ниобий              9,25
Температура плавления
Характеризует устойчивость кристаллической решетки тела к нагреванию. Чем она выше, тем более устойчива кристаллическая решетка. Измеряется в градусах Цельсия, °С.
Гелий (при давлении 26 атмосфер)              -272,2
Свинец              327,5
Углерод              4000
Теплота испарения
Энергия, поглощаемая жидкостью при переходе ее в пар. Чем она выше, тем сильнее связь между частицами жидкости. Измеряется в единицах, имеющих размерность КДж • моль'1.
Гелий              0,084
Свинец              179,5
Вольфрам              799
Теплота плавления
Энергия, поглощаемая телом при плавлении. Чем она выше, тем более устойчивым является кристаллическое состояние тела. Измеряется в единицах, имеющих размерность КДж • моль"1.
Гелий              0,021
Свинец              4,77
Алмаз              104
Электроотрицательность
Одна из главнейших физико-химических характеристик элемента. Показывает стремление к приобретению электронов в ходе химических взаимодействий. Чем она выше, тем большую окислительную способность проявляет элемент. При взаимодействии с более электроотрицательным элементом данный проявляет себя как восстановитель, с менее - как окислитель. Измеряется в условных единицах.

Цезий

0,7

Свинец

1,8

Фтор

4,0


Энтропия (S)
Термодинамическая характеристика упорядоченности структуры вещества. Сильно зависит от агрегатного состояния и температуры. При плавлении и испарении увеличивается. Чем они больше, тем более хаотично движение частиц, составляющих данное тело. Измеряется в единицах, имеющих размерность Дж • моль'1 • К'1.

Алмаз              2,0
Свинец              65
Хлор (газ)              223
Теперь, после "подсчитывания" достоинств и недостатков нашего героя, становится очевидно, что по отношению к нему вполне возможно употребить самокритичную характеристику честолюбивого Гильденстерна: ”мы не верхи на колпаке Фортуны”; правда, столь же обоснованно в применении к свинцу и продолжение этой характеристики, данное острым и, в этой ситуации ироничным, Гамлетом: "Ho также не низы ее подошв”. Одни говорят - средний; другие - гармоничный ... А что же автор? Я опять скроюсь за цитатой - ’’Мне нечего- сказать ни греку, ни варягу”, поскольку не считаю правильной ни одну из оценок. Свинец (как, впрочем, и любой другой элемент) по набору свойств уникален, поэтому он готов выполнить уникальные функции. Какие? Ставьте вопросы и пробуйте - дело за вами, читатель!
Чуть-чуть фантазии - и результат не заставит себя ждать. Впрочем, ’’чуть-чуть” - это              сколько? В              этой главе царствуют цифры!              Поэтому              жаль,              конечно,              что              фантазия              не измеряется ими. Ho это              вовсе не значит,              что              она              не              может              быть описана
вообще. На образном уровне очень выпукло изобразил фантазию Д.Самойлов, причем сумел при этом загадочно соединить многие свойства нашего героя:
Фантазия - свержение с престола,
Разъятье мировых кругов и сфер.
Ее для нас придумал Люцифер.
Фантазия - слепая ярость пола,
Ломание рогов и рык самца.
Крушение систем и крах теорий.
Она - недостоверность всех историй
До гибельной нелепости свинца.

 
<< | >>
Источник: Лебедев Ю.А.. Второе дыхание марафонца (о свинце). - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ’’Металлургия”. - 144 с.. 1990

Еще по теме ВТОРОЕ ДЫХАНИЕ МАРАФОНЦА:

  1. Лебедев Ю.А.. Второе дыхание марафонца (о свинце). - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ’’Металлургия”. - 144 с., 1990
  2. Дыхание и брожение
  3. 3. ПСИХОГЕННЫЕ РАССТРОЙСТВА ДЫХАНИЯ
  4. 3. [МЫСЛЬ, РЕЧЬ, ДЫХАНИЕ]
  5. Физиология дыхания
  6. 4. Средства индивидуальной зашиты органов дыхания
  7. 2. [ТОЖДЕСТВО ДЫХАНИЯ И БРАХМАНА]
  8. ПСИХОГЕННЫЕ РАССТРОЙСТВА ДЫХАНИЯ
  9. ИСКУССТВЕННОЕ ДЫХАНИЕ И МАССАЖ СЕРДЦА
  10. 2.5. Методики определения пульса и дыхания;         их оценка
  11. ЭМОЦИОНАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ПРИ НАРУШЕНИЯХ ДЫХАНИЯ
  12. ПРОХОЖДЕНИЕ УНИПОЛЯРНЫХ АЭРОИОНОВ ПО ВОЗДУХОНОСНЫМ ПУТЯМ И ДЕЙСТВИЕ ИХ НА ДЫХАНИЕ И ГАЗООБМЕН
  13. Деление второе
  14. АНТИНОМИИ ВТОРОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ
  15. § 6. Первое, второе и третье 32.
  16. ЗАМЕЧАНИЕ ВТОРОЕ
  17. ВТОРОЕ НАШЕСТВИЕ
  18. Второе обстоятельство
  19. Письмо второе
  20. Второе рождение