Емблема кафедри ФХОТМ.Перехід на головну сторінку

Кафедра фізико-хімічних основ технології металів

Вступ (абітурієнтам) Новини Корисні посилання Контакти
Історія кафедри

Металеве скло

Bi

Як відомо, усі метали, та й взагалі більшість твердих тіл, мають кристалічну структуру, при якій їх атоми (іони, молекули) розташовуються в просторі в суворо визначеному порядку. Інша справа - рідини або гази. Взяти хоча б звичайну воду. Що вона собою являє? Абсолютно хаотичне скупчення молекул H2O. Але варто охолодити воду до нуля, як її молекули, що замерзають, прагнуть зайняти вже не випадкове положення, а лише те, що відповідає кристалічній решітці льоду. Так, непримітна крапелька дощу перетворюється на красуню - сніжинку. В результаті цієї перебудови суттєво змінюються не тільки "зовнішні дані", а й багато фізико-хімічних властивостей речовини.

Однак не всі тверді тіла "визнають" кристалічну структуру. Так, наприклад, скло - є аморфним і в рідкому, і в твердому стані. А чи не можна аморфні металеві розплави змусити переходити в твердий, але також аморфний стан, тобто в так зване "металеве скло"? Ця смілива задача була продиктована не простою цікавістю вчених: адже у нових матеріалів могли виявитися зовсім несподівані властивості. Але як же вирішити задачу?

Зазвичай процес кристалізації речовини протікає у часі, і тому молекули мають можливість "подумати" над тим, як їм поводитися під час перебудови. А що якщо здійснити миттєве твердіння і, отже, не дати молекулам часу на "роздуми"?

На допомогу довелося покликати глибокий вакуум і пекельний холод. Саме вони допомогли створити такі умови, опинившись в яких, молекули змушені були, як в знайомій усім грі вмить підкорятися команді: "Замри!". В ході численних дослідів вдалося встановити, що якщо на переохолоджену металеву пластинку, що знаходиться в камері, де забезпечені зазначені умови, нанести пари будь-якого металу, то на платівці тут же утворюється "скляна" плівка. Подібний експеримент, зокрема, був проведений з вісмутом. Виявилося, що плівка з вісмутового "скла" товщиною всього в декілька мікрон володіє буквально казковими магнітними і надпровідними властивостями. Навіть при звичайній температурі її опір електричному струму у багато разів нижчий, ніж у того ж вісмуту в кристалічному стані.

Магнетизм і надпровідність - чи не найважливіші якості матеріалів, без яких неможливий розвиток багатьох напрямків сучасної техніки. І, мабуть, металеве "скло" (або, якщо хочете, "скляний" метал) скаже з цього приводу своє вагоме слово.

Вісмут - останній практично не радіоактивний елемент періодичної системи. Саме практично, тому що тонкі експерименти показали, що ядра атомів його основного природного ізотопу вісмуту-209 все ж схильні до радіоактивного перетворення, але період напіврозпаду цього ізотопу в сотні мільйонів разів перевищує вік Землі. Тому його з повною підставою можна характеризувати як стабільний, чого не скажеш про інші 19 ізотопів вісмуту, період напіврозпаду деяких з яких не перевищує декількох діб.

Свого часу вісмут допоміг радянським фізикам синтезувати ядра 107-го елементу періодичної системи. Розміщена в прискорювачі вісмутова мішень піддалася жорсткому бомбардуванню іонами хрому. Більше двох місяців безперервно працював прискорювач, зіставлялися і аналізувалися результати десятків найтонших експериментів, і ось, нарешті, з’явилася можливість з упевненістю заявити, що при злитті іона хрому з ядром вісмуту утворюються ядра 107-го елемента, період напіврозпаду яких - всього близько двохтисячних часток секунди.

Попит на вісмут зростає з року в рік. За останні кілька десятків років ціна на нього на світовому ринку підскочила більш ніж в шість разів. За запасами в земній корі вісмут займає дуже скромне місце в восьмому десятку, позаду більшості рідкісних і розсіяних елементів. У той же час мінералів цього металу не так вже й мало - більше 70. Правда, скупчень вони не утворюють, і добувати вісмут доводиться як супутній продукт при виробництві свинцю, міді, срібла та інших поширених металів, руди яких містять часом всього 0,0001 % вісмуту. Найвідоміші вісмутові родовища знаходяться в Болівії, на острові Тасманія і в Перу.

На території колишнього СРСР пошуки родовищ вісмуту почалися в роки I світової війни, коли різко зросла потреба в лікувальних і антисептичних засобах. Вісмутові препарати, що використовувалися для медичних цілей, ввозили в царську Росію з Німеччини. З початком військових дій на старого торгового "партнера" розраховувати не доводилося, і Управління верховного начальника санітарної та евакуаційної частини звернулося до Академії наук з проханням вказати, чи є в Росії руди вісмуту і чи можна виплавляти з них цей метал.

Прохання було передано найбільшому геологу академіку В. І. Вернадському, який в ті роки очолював Комісію з вивчення природних продуктивних сил Росії. Дослідивши зразки Мінералогічного музею академії, вчений дійшов висновку, що пошукові роботи слід вести в Забайкаллі, і незабаром туди відправився один з його учнів К. А. Ненадкевич (згодом член-кореспондент АН СРСР). Через деякий час він знайшов в Шерловій горі новий мінерал і назвав його базобісмутитом. Мінерал містив досить велику кількість вісмуту і міг бути відмінною сировиною для його виробництва. Надалі геолог знайшов ще ряд вісмутових родовищ, а вже в 1918 році з руд одного з них - Букукінського - ним були виплавлені перші десятки кілограмів вітчизняного вісмуту.

(За матеріалами книги С. І. Венецького "Розповіді про метали" та Вікіпедії)

Співробітники
Освітні програми
Дисципліни
Студентам
Викладачам
Наукова робота та зв'язки
Видання кафедри
Здобутки
Випускники
Фотогалерея
Мультимедіа
Народна творчість
Студентський пульс
Публічна інформація
Вхід в систему:
Логін:
Пароль:

Новий користувач
Забули пароль ?
Зробити стартовою
Додати в вибране

Статистика:
Гостей: 2
Користувачів: 0
Зареєстровано: 2928
     Зараз на сайті користувачів немає                    Найкращі користувачі сайту: Joy (156) , piternow (124) , jarek (17) , dorothyov11 (0) , stdumps (0) , Kireev51 (0) , leannezc1 (0) , kodir.ru (0) , mejgoowuo70 (0) , MartinPauth (12)                     Відмічають день народження: SohjreLtup SohjreLtup (SohjreLtup) , anaer18 anaer18 (anaer18) , coloumb coloumb (coloumb) , angeliquejc3 angeliquejc3 (angeliquejc3) , kiraduhovnay kiraduhovnay (kiraduhovnay) , dwightfb16 dwightfb16 (dwightfb16) , loufd60 loufd60 (loufd60) , victoriatot victoriatot (victoriatot) , jzkzxbuqffy jzkzxbuqffy (jzkzxbuqffy) , denisene69 denisene69 (denisene69)
Лічильник відвідувань сайту
з 5.02.2006 року
Copyright © 2005-2020 Кафедра ФХОТМ, ІФФ, КПІ ім. Ігоря Сікорського, Київ
Designed by S. Rybak
Edited and supported by Y. Antonevich