Рассказы о металлах

Высокая реакционная способность лития, низкая температура плавления, малая плотность его соединений делают элемент прекрасным дегазатором, раскислителем и модификатором в черной и цветной металлургии.
В производстве алюминия литий успешно выступает в роли ускорителя процесса. Добавка его соединений к электролиту увеличивает производительность алюминиевого электролизера. При этом снижается необходимая температура ванны, сокращается расход электроэнергии.
Прежде электролит щелочных аккумуляторов состоял только из растворов едкого натра. При введении в него нескольких граммов гидроокиси лития срок службы аккумулятора возрастает втрое. Кроме того, значительно расширяется температурный диапазон его действия: он не разряжается даже при повышении температуры до 40°С и не замерзает при двадцатиградусных морозах. Безлитиевому электролиту эти испытания не под силу. Недавно в Японии разработана электрическая батарея нового типа, в которой одним из электродов служит литий. Запас энергии у этой батареи в 6 - 7 раз больше, чем у ее цинковых «предшественниц».
Некоторые органические соединения лития (стеарат, пальмиат и др.) сохраняют свои физические свойства в широком интервале температур. Это позволяет использовать их как основу для смазочных материалов, применяемых в военной технике. Смазка, в состав которой входит литий, помогает вездеходам, работающим в Антарктиде, совершать рейды в глубь континента, где морозы порой достигают - 60° С.
Литиевая смазка - надежный помощник автомобилистов. В этом уже убедились владельцы «Жигулей», не случайно называющие ее «вечной»: достаточно один раз в начале эксплуатации смазать ею некоторые трущиеся детали машины, и долгие годы - практически до конца «жизни» автомобиля - они не будут нуждаться в этой операции.
Один из героев фильма «Лимонадный Джо» - веселой пародии на голливудские боевики - выпивал «адскую смесь» и закусывал... стеклянными стаканами. По свидетельству очевидцев, этим же «блюдом» непрочь «полакомиться» индийские йоги, которые разгрызают граненый стакан на мелкие кусочки и проглатывают их с выражением такого удовольствия, будто в жизни не пробовали ничего вкусней. А вам не приходилось употреблять стекло в пищу? «Что за нелепый вопрос? Разумеется нет!» - так, вероятно, подумает каждый, кому доведется читать эти строки, - и ошибется. Оказывается, обычное стекло растворяется в воде. Конечно, не в такой степени, как, допустим, сахар, но все же растворяется. Точнейшие аналитические весы показывают, что вместе со стаканом горячего чая мы выпиваем около одной десятитысячной грамма стекла. Но если при варке стекла к нему добавить щепотку солей лантана, циркония и лития, его растворимость уменьшится в сотню раз. Оно станет весьма устойчивым даже по отношению к серной кислоте.
Роль лития в стекольном производстве не исчерпывается снижением растворимости стекла. Литиевые стекла характеризуются ценными оптическими свойствами, хорошей термостойкостью, высоким удельным сопротивлением, малыми диэлектрическими потерями. Литий, в частности, входит в состав стекол, из которых изготовляют телевизионные кинескопы. Если обычное оконное стекло обработать в расплаве солей лития, на нем образуется плотный защитный слой: стекло становится вдвое прочнее и устойчивее к повышенным температурам. Небольшие добавки этого элемента (0,5 - 1,5%) значительно снижают температуру варки стекла.
Издавна символом прозрачности служила капля росы. Но даже прозрачные, как роса, стекла уже не удовлетворяют современную технику: ей нужны оптические материалы, которые пропускали бы не только видимые глазом лучи света, но и невидимые, например ультрафиолетовые. При помощи обычных телескопов астрофизики не могут уловить излучения очень далеких галактик. Из всех известных оптике материалов самой высокой прозрачностью для ультрафиолетовых лучей обладает фтористый литий. Линзы из монокристаллов этого вещества позволяют исследователям значительно глубже проникать в тайны Вселенной.
Немаловажную роль играет литий в производстве специальных глазурей, эмалей, красок, высококачественного фарфора и фаянса. В текстильной промышленности одни соединения этого элемента служат для отбеливания и протравливания тканей, другие - для их окраски.
Соли лития окрашивают в яркий синезеленый цвет след трассирующих пуль и снарядов.
На пиротехнических способностях лития основан следующий фокус. Попытайтесь поджечь кусочек сахара спичкой - у вас ничего не выйдет: сахар начнет плавиться, но не загорится. Если же перед этим сахар натереть табачным пеплом, то он легко вспыхнет красивым голубым пламенем. Объясняется это тем, что в табаке, как и во многих других растениях, в довольно больших количествах содержится литий. При сгорании табачных листьев часть его соединений остается в пепле. Они-то и позволяют провести этот несложный химический фокус.
Но все, о чем мы пока рассказали, - это лишь второстепенные, побочные занятия лития. Есть у него дела и посерьезней.
Ученые установили, что ядра изотопа лития-6 могут быть легко разрушены нейтронами. Поглощая нейтрон, ядро лития становится неустойчивым и распадается, в результате чего образуются два новых атома: легкого инертного газа гелия и редчайшего сверхтяжелого водорода - трития. При очень высоких температурах атомы трития и другого изотопа водорода - дейтерия объединяются. Этот процесс сопровождается выделением колоссального количества энергии, называемой обычно термоядерной.
Особенно энергично термоядерные реакции протекают при бомбардировке нейтронами соединения изотопа лития-6 с дейтерием - дейтерида лития. Это вещество служит ядерным горючим в литиевых реакторах, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с урановыми: литий значительно доступней и дешевле урана, при реакции не образуется радиоактивных продуктов деления, процесс легче регулируется.
Относительно высокая способность лития-6 захватывать медленные нейтроны легла в основу использования его в качестве регулятора интенсивности реакций, протекающих и в урановых реакторах. Благодаря этому свойству изотоп нашел применение также в защитных экранах против радиации, в атомных батареях с большим сроком службы. Не исключено, что в скором времени литий-6 станет работать поглотителем медленных нейтронов на атомных летательных аппаратах.
Подобно некоторым другим щелочным металлам, литий применяют как теплоноситель в ядерных установках. Здесь можно использовать его менее дефицитный изотоп - литий-7 (в природном литии на его долю приходится около 93%). Этот изотоп, в отличие от своего более легкого «брата», не может служить сырьем для производства трития и поэтому не представляет интереса для термоядерной техники. Но с ролью теплоносителя он справляется вполне успешно. В этом ему помогают высокая теплоемкость и теплопроводность, большой температурный интервал жидкого состояния (180 - 1336°С), незначительная вязкость, малая плотность.
В последнее время серьезные права на литий начинает предъявлять ракетная техника. Много энергии необходимо затратить, чтобы преодолеть силы земного тяготения и вырваться в космические просторы. Ракета, которая вывела на орбиту корабль-спутник с первым в мире космонавтом Юрием Гагариным, имела шесть двигателей общей мощностью 20 миллионов лошадиных сил! Это мощность двадцати таких гидроэлектростанций, как Днепрогэс.
Естественно, что выбор ракетного топлива представляет собой проблему исключительной важности. Пока наиболее эффективным горючим считается керосин (да-да, добрый старый керосин!), окисляемый жидким кислородом. Теплотворность этого топлива составляет 2300 килокалорий на килограмм. (Для сравнения укажем, что при взрыве 1 килограмма нитроглицерина - одного из сильнейших взрывчатых веществ - выделяется лишь 1480 килокалорий тепла.)
Отличные перспективы может иметь применение металлического горючего. Теорию и методику использования металлов в качестве топлива для ракетных двигателей впервые разработали еще несколько десятилетий назад замечательные советские ученые Ю. В. Кондратюк и Ф. А. Цандер. Одним из наиболее подходящих для этой цели металлов является литий. При сгорании 1 килограмма этого металла выделяется 10270 килокалорий! Большей теплотворностью может похвастать лишь бериллий. В США опубликованы патенты на твердое ракетное топливо, содержащее 51 - 68% металлического лития.