Металл — «пожиратель олова»

Слово «вольфрам» существовало задолго до открытия этого металла. Еще немецкий врач и металлург Георгиус Агрикола (1494—1555) называл вольфрамом некоторые минералы. Слово «вольфрам» име­ло много оттенков значения; оно, в частности, означало и «волчью слюну» и «волчью пену», т. е. пену у пасти разъяренного волка. Металлурги XIV—XVI вв. заметили, что при выплавке олова примесь какого-то минерала вызывает значительные потери металла, переводя его в «пену» — в шлак. Вредной примесью был минерал вольфрамит (Mn, Fe)WO₄, похожий внешне на оловянную руду — касситерит (диоксид олова SnO₂). Средневековые металлурги называли вольфрамит «вольфрамом» и говорили, что он «похищает олово и пожирает его, как волк овцу».

Впервые вольфрам получили испанские химики братья де Элуяр в 1783 г. Еще раньше — в 1781 г. — шведский химик Шееле выделил триоксид вольфрама WO₃ из минерала состава CaWO₄, впоследствии получившего название «шеелит». Поэтому одно время вольфрам называли шеелием.

В Англии, США и Франции вольфрам именуют иначе - тунгстен, что означает в переводе со шведского «тяжелый камень». В России в XIX в. вольфрам называли волчец. Температура плавления вольфрама примерно 3400° С.

«Парадоксальное золото»

В XVIII в. в Трансильвании (Румыния) и Тироле (Германия) нашли новую золотосодержащую руду серого цвета, названную «белым», или «парадоксальным золотом». В 1782 г. горный инженер и директор горных приисков Ференц-Иожеф Мюллер (1740—1825) исследовал эту руду и выделил из нее хрупкое, похожее на сурьму серебристо-белое вещество с металлическим блеском, которое, как он полагал, было новым неизвестным металлом. Чтобы удосто­вериться в своем открытии, он послал пробу металла шведскому химику-аналитику Бергману, который был в это время тяжело болен. Тем не менее Бергман провел анализ присланного образца и успел только установить, что он отличается по хими­ческим свойствам от сурьмы. После смерти Бергмана никто новым металлом не заинтересовался; став бароном фон Рейхенштейном, забыл о нем и его первооткрыватель.

В 1786 г. венгерский профессор химии Китаибель, не зная ничего об исследованиях Мюллера и Бергмана, снова выделил из аналогичной руды золото и какой-то новый металл. Свои иссле­дования он не опубликовал, но о них каким-то образом узнал немецкий химик-аналитик Клапрот. Он провел обстоятельные ис­следования «парадоксального золота» и в 1798 г. выступил с со­общением перед Берлинской академией наук об открытии им нового элемента теллура Те, названного так в честь нашей планеты Земли. «Теллус» — латинское название древнеримской богини, ма­тери Земли. «Парадоксальное» же золото оказалось теллуридом золота АuТе₂.

«Серебро» из глины

«Профессор, я получил его!» — с таким криком вбежал к американ­скому химику Иветту в 1886 г. молодой инженер Холл, держа на протянутой ладони двенадцать маленьких шариков алюминия — первого алюминия, полученного электрохимическим методом.

Приоритет открытия алюминия Аl, который одно время называли «серебром из глины», принадлежит датскому физику Гансу-Христиану Эрстеду (1777—1851), известному больше своими работами по электромагнетизму. Чтобы получить алюминий, Эрстед нагревал безводный хлорид алюминия с амальгамой натрия (раствором натрия в ртути):

AlCl₃ + 3Na(Hg) = А1 + 3NaCl + Hg.

Продукты реакции он обработал водой для растворения хлорида натрия NaCl, а из остатка, содержащего амальгаму алюминия, удалил нагреванием ртуть. Так в 1825 г, впервые был получен алюминий. Название «алюминиум» дал новому металлу английский химик Дэви. «Алюмен» в переводе с латинского языка означает квасцы — сульфат калия-алюминия, — известные с давних времен и имеющие состав KA1(SO₄)₂∙12H₂O.

В 1827 г. немецкому химику Вёлеру также удалось выделить алюминий, используя реакцию восстановления гексафтороалюмината натрия металлическим калием:

Na₃[AlF₆] + 3К = Аl + 3NaF + 3KF.

Алюминий в этом случае легко отделяется от фторидов калия KF и натрия NaF, хорошо растворимых в воде. Все это были лабораторные способы получения очень небольших количеств алюминия.

В 1845 г. два химика независимо друг от друга - немец Бунзен и француз Анри-Этьен Сент-Клер-Девилль (1818—1881) — разработали первый промышленный метод получения алюминия, осно­ванный на восстановлении расплава тетрахлороалюмината натрия Na[AlCl₄] натрием: Na[AlCl₄] + 3Na = Al + 4NaCl.

На Парижской всемирной выставке в 1855 г. демонстрировалось «серебро Девилля» — слиток алюминия ценой 2400 марок за 1 кг. Алюминий стоил дороже, чем золото и серебро.

Наполеон III (племянник Наполеона I), узнав об алюминии, задумал снабдить своих солдат нагрудниками и касками, сделан­ными из этого металла. По его приказу Сен-Клер-Девиллю были выделены большие средства для получения нужного количества алюминия. Однако Наполеону III пришлось ограничить свое же­лание изготовлением алюминиевых кирас только для небольшой группы его личной охраны. Способ Сен-Клер-Девилля все еще имел лабораторные масштабы.

Современный промышленный метод получения алюминия, основанный на электролизе расплава Na₃[AlF₆], был разработан молодыми инженерами французом Полем Эру (1863-1914) и американцем Чарльзом Холлом (1863—1914). Они почти одновременно выяснили, что метагидроксид алюминия AlO(ОН) хоро­шо растворяется в расплаве Na₃[AlF₆]. Расплав такого состава ока­зался наилучшим электролитом для электрохимического получения алюминия, и он используется до сих пор на всех алюминиевых заводах.

В России в XIX в. алюминий называли по-разному: глинистость, глиний, глинозем, квасец, алумий. К началу XX в. осталось только одно название — алюминий.