Герой известного романа А. Н. Толстого «Гиперболоид инженера Гарина» надеялся разбогатеть, найдя в глубинах Земли «золотой слой». Кульминационный момент описан весьма подробно, но... Давайте вчитаемся.
«Гарин, Чермак и инженер Шефер опускались в лифте в глубину главной шахты...
...Стоя внутри кротовой системы на кольцевой площадке, Гарин наблюдал необычайное явление. Сверху, с воронки, собирающей газы, пошёл ртутный дождь. Пришлось прекратить действие гиперболоидов. Ослабили замораживание на дне шахты. Черпаки прошли оливин и брали теперь чистую ртуть. Следующим номером, восемьдесят первым, по таблице Менделеева за ртутью следовал металл таллий. Золото (по атомному весу — 197,2 и номеру — 79) лежало выше ртути по таблице.
То, что произошла катастрофа и золота не оказалось при прохождении сквозь слои металлов, расположенных по удельному весу, понимали только Гарин и инженер Шефер. Это была катастрофа!..
Испокон веков мерцающий блеск золота возбуждал людскую алчность, манил вдаль бесчисленных искателей приключений, становился причиной кровавых войн. «О, если бы оно могло быть совсем изгнано из жизни!» — восклицал Плиний Старший. Ещё в глубокой древности золотистый цвет металла ассоциировался в сознании людей с цветом солнца. Так, по одной из версий, русское название металла происходит от слова «солнце». Латинское название элемента (Aurum) в переводе означает «жёлтый».
При длительном хранении на воздухе серебряные изделия (ложки, кресты, украшения) тускнеют — покрываются тончайшим слоем сульфида серебра:
4Ag+2H2S+О2=2Ag2S+2Н2О.
Для того чтобы вернуть изделию прежний блеск, необходимо снять образовавшуюся сульфидную плёнку. Это можно сделать химическим путём. По одному из методов изделие кипятят в содовом растворе в алюминиевой посуде или в любой другой, но с добавлением кусочков алюминия (проволоки, фольги). В щелочной среде, образующейся при гидролизе соды, алюминий восстанавливает серебро до металла:
3Ag2S+2Al+5NaOH+3H2O=6Ag¯+2Na[Al(OH)4]+3NaHS.
В старину потускневшие серебряные предметы опускали на несколько минут в раствор цианистого калия
KCN. В настоящее время использования ядовитого цианида реставраторы стараются избегать: его заменяют роданидом калия KSCN или аммония NH4SCN. Оба эти вещества связывают ионы Ag+ в прочные комплексные соединения, например K[Ag(SCN)2].
Серебро с давних времён используют для лечения различных болезней. В наши дни в медицинской практике применяют нитрат серебра и коллоидные препараты серебра — колларгол и протаргол, в которых этот металл находится в растворе в виде мельчайших твёрдых частиц. Чтобы они не выпадали в осадок, в препараты вводят специальные стабилизирующие добавки. В колларголе это яичный белок — альбумин. Сухой колларгол — синий порошок, содержащий около 75 % серебра. Колларгол и протаргол в виде водных растворов и мазей применяют для смазывания воспалённых слизистых оболочек верхних дыхательных путей, в глазных каплях, для промывания гнойных ран, при рожистых воспалениях и т. д.
Иногда поверхность серебряных изделий покрывают слоем черни — плёнки из сульфида серебра Ag2S. В зависимости от толщины и способа получения цвет черни изменяется от бархатисто-серого до чёрного. Предметами и ювелирными украшениями, выполненными в технике серебряной черни, прославились мастера города Великий Устюг. Аля получения черни мастер готовит особый состав — серную печень, которая представляет собой порошок, состоящий из смеси тиосульфата и полисульфидов калия. Они образуются при сплавлении серы с поташом в массовом соотношении 1:1,5
4К2СО3+14S+О2 = 2K2S5+2K2S2O3+4СО2.
Горы Центральной Европы — Рудные, Гарц, а также горы Богемии, Саксонии с древних времён славились богатством недр. Здесь добывали железо, золото, олово, медь, серу, мышьяк, каменный уголь и многие другие полезные ископаемые. Издавна эти места были знамениты серебряными рудниками. С 1518 по 1907 г. из серебра, месторождения которого располагались близ города Иоахимсталя (ныне Яхимов в Чехии), были отчеканены миллионы монет. Вначале они так и именовались — «иоахим-сталеры». Затем это название в Европе укоротилось за счёт первой части слова до «талера», а в России — за счёт второй — до «ефимки». Талер был в ходу по всей Европе, став самой распространённой большой серебряной монетой, от него произошло и название доллара. Серебряные рудники Германии были тоже очень богаты. Из добывавшегося в них металла делали огромные вазы и столовые сервизы на сотни персон, на каждый из которых расходовали тонны серебра! Легенда приписывает открытие одного из месторождений германскому императору Оттону I (912—973) и его егерю. Вот как она выглядит в изложении М. В. Ломоносова: «Сей государь, будучи в Гарцских горах, забавлялся немалое время охотою и некогда послал своего охотника, называемого Раммелем, в тамошний лес для ловли диких зверей, за которыми он, гнавшись до горы, где ныне рудники учреждены в великом множестве, не мог за дичью ради трудности на коне следовать, для того, привязав его к дереву, за зверьми пеш помчался. А когда к коню назад возвратился, то увидел, что он, господина своего с нетерпением ожидая, землю копытами разрыл и из ней выбил некоторые тяжёлые и светлые камни. Сии камни взяв, Раммель привёз и показал самому императору, который, через пробование удостоверившись, что они металл в себе содержат, велел учредить заводы на том месте. Оная гора и поныне именем помянутого егеря Раммельсберг называется».
Хотя серебро с кислородом непосредственно не реагирует, оно может растворять в себе немало этого газа. Растворимость кислорода в твёрдом серебре максимальна при температуре 450 °С, когда 1 объём металла способен поглотить 5 объёмов кислорода. Значительно больше кислорода (до 20 объёмов на 1 объём серебра) растворяется в жидком металле.
Этот процесс сопровождается красивым (и опасным) явлением, которое известно с древних времён, — разбрызгиванием серебра. Происходит оно вот почему. Когда жидкое серебро затвердевает (при температуре 962 °С), сначала, как правило, застывает верхний слой металла. На поверхности образуется корка, под которой ещё находится жидкое серебро. Если расплавленный металл поглотил много кислорода, то затвердевание сопровождается обильным высвобождением газа. Под давлением выделяющегося кислорода корка разрывается, и происходит взрывное разбрызгивание металла, словно серебро плюётся.
Латинское название серебра — Argentum — связано с цветом этого металла; оно восходит к греческому «аргос» — «белый», «блестящий». Русское слово «серебро», как считают учёные, происходит от слова «серп» (серп луны). Блеск серебра напоминал таинственное лунное сияние и алхимикам, использовавшим в качестве символа элемента знак луны.
Древнейшие серебряные изделия, обнаруженные в Передней Азии, датируются V тысячелетием до н. э. Они изготовлены из самородного серебра. Часто такие самородки окрашены в светло-жёлтый цвет, так как представляют собой не чистое серебро, а сплав с золотом (греки называли его «электрон» или «электрум»), Находки серебряных самородков чрезвычайно редки (они встречаются примерно в пять раз реже золотых), поэтому неудивительно, что вплоть до конца I тысячелетия до н. э. серебро стоило дороже остальных металлов, даже золота. Ситуация изменилась лишь после того, как примерно в VI в. до н. э. древние умельцы освоили процесс выделения серебра из свинцовых руд. Некоторые свинцовые сульфидные руды, например галенит PbS, содержат значительные примеси сульфида серебра Ag2S. При обжиге такой руды на воздухе PbS переходит в оксид Pb3О4 (свинцовый сурик), а серебро выделяется в свободном виде:
В природе малахит рождается там, где медные руды соседствуют с карбонатными породами: известняками, доломитами и др. Под действием подземных вод, в которых растворены кислород и углекислый газ, мель из руды переходит в раствор. Медленно просачиваясь через пористый известняк, этот раствор взаимодействует с ним, образуя основной карбонат меди — малахит. Обычно естественное формирование минералов — процесс крайне медленный. Но иногда кристаллы минералов растут чуть ли не так же интенсивно, как и растения. Лабораторные исследования показали, что малахит может расти со скоростью до 10 мкм в сутки. Это значит, что в благоприятных условиях слой самоцвета толщиной 10 см может образоваться менее чем за 30 лет. Самую большую глыбу малахита (массой 250 т) нашли на Урале в 1835 г.
Для получения искусственного малахита необходимо использовать гидротермальный синтез (от греч. «гидор» — «вода» и «термос» — «горячий»). Этот процесс моделирует образование минералов в земных недрах. Он основан на способности воды растворять при высокой температуре (до 500 °С) и очень высоком давлении (до 3000 атм) вещества, которые в обычных условиях практически нерастворимы, например, основной карбонат меди.
Латинское наименование меди — Cuprum — происходит от названия острова Кипр, где уже в III в. до н. э. существовали медные рудники. Русское «медь», вероятно, восходит к слову «смида», обозначавшему металл у древних германцев.
Хотя медь иногда встречается в природе в виде самородков (самый большой из найденных весил 420 т), основная её часть входит в состав сульфидных руд, например халькопирита (медного колчедана) CuFeS2. Реже встречается минерал малахит — зелёный основной карбонат меди (CuОН)2СО3.
Медь, серебро и золото — эти металлы были в числе первых, освоенных человеком. Из них чеканили монеты, изготовляли предметы домашнего обихода, орудия труда и украшения. Со временем серебро и особенно золото стали универсальным мерилом материальных ценностей. Получение золота из других металлов составляло предмет алхимии — ярчайшей страницы в истории человеческой мысли, давшей начало современной химии. С тех пор жизнь людей почти до неузнаваемости изменилась, а золото по-прежнему является символом богатства и эталоном ценности...
Среди многочисленных знаков отличия, которыми награждают выдающихся учёных, есть одна медаль, которая сделана из чистого палладия. Это медаль имени Волластона, присуждаемая ежегодно Лондонским геологическим обществом. Чем же так прославился Уильям Хайд Волластон (1766—1828)? Ещё в конце XVIII в. он был мало кому известным лондонским врачом. В то время многие врачи являлись также аптекарями, а значит, и химиками. Волластон оказался неплохим химиком, он изобрёл новый способ изготовления платиновой посуды и наладил её производство.
Разбогатев таким образом, Волластон навсегда оставил медицинскую практику и посвятил себя химии и минералогии. Его основной научной задачей стало выделение платины из руд и её очистка. В ходе исследований Волластон отделял и анализировал все примеси. Результатом этих работ стало открытие палладия и родия. Родий учёный назвал так по розовому цвету его солей (от греч. «родон» — «роза»), а палладий получил своё имя в честь недавно открытой немецким астрономом Генрихом Ольберсом малой планеты Паллады (Афина Паллада — греческая богиня мудрости). В 1804 г. Волластон обнаружил в горных породах самородный палладий, а затем сумел изготовить и первый слиток чистого палладия.
В эти же годы английский химик Смитсон Теннант (1761 ——1815) выделил ещё два платиновых металла — иридий (от греч. «иридос» — «радуга») и осмий (от греч. «осме» — «запах»; оксид OsO4 имеет неприятный запах).