|
|
Тантал, Пелопс и Ниобея В 1801 г. английский химик Чарлз Хатчет (1765-1847 гг.) занимался исследованием хранившегося в Британском музее минерала, присланного из Северной Америки. Он обнаружил в этом минерале новую и, по его мнению, чистую окись металла. Элемент, лежащий в основе окиси, он назвал колумбием, а сам минерал — колумбитом в честь открывателя Америки Христофора Колумба.Год спустя после успеха Хатчета шведский химик и минералог Андерс Густав Экеберг (1767—1813 гг.), ученик Клапрота и учитель Берцелиуса, нашел в двух редких минералах из Финляндии и Швеции «кислую землю» нового элемента. Он показал, что полученный им окисел не растворяется даже в избытке кислоты. Отметим, что выделенная Экебергом пятиокись тантала действительно растворяется лишь в плавиковой кислоте, а ее то шведский химик и не пробовал на своей «кислой земле». Экеберг назвал новый элемент танталом по имени греческого царя, которого наказали боги. После смерти Тантал попал в подземное царство, где стоял по подбородок в воде, а над ним свисала ветвь с фруктами. Но стоило несчастному нагнуться, чтобы попить воды, как она тут же уходила вниз; лишь только он протягивал руку, чтобы отведать плодов, ветвь тут же поднималась. Тантал уже не мог ее достать. Поэтому и называют «танталовыми муками» такие страдания человека, когда он видит рядом предмет своих желаний, но овладеть им не может. Об открытиях Хатчега и Экеберга знали многие химики мира. Некоторое время считали, что Колумбии и тантал — один и тот же элемент. Английский химик Волластон, открывший родий и палладий, пришел к этому выводу в 1809 г. Берцелиус, который в 1824 г. первым получил металлический тантал (правда, сильно загрязненный) восстановлением калий танталов ого фторида калием, считал сначала, что полученный Хатчетом окисел Колумбия — смесь танталовой и вольфрамовой «кислот». Но скоро и Волластон понял, что минералы тантала различных месторождений и получаемые из них окислы имеют значительные различия в плотности, а следовательно, и элементы,вероятно, разные. Теперь мы знаем, что тантал в природе почти всегда соседствует с ниобием (колумбием Хатчета) и встречается вместе с марганцем, оловом и редкоземельными металлами. Аатомный и ионный радиусы тантала и ниобия почти одинаковы, поэтому разделить эти элементы исключительно трудно. Можно также утверждать, что полученный Хатчетом окисел ниобия был очень сильно загрязнен пятиокисью тантала. Важнейшие танталониобиевые минералы — это колумбит, иногда называемый также ннобитом (в нем преобладает ниобий), и танталит (в нем преобладает тантал). Химическая формула обоих минералов одинаковая. Нельзя не упомянуть и пирохлор. Это минерал непостоянного состава, состоящий из кислородных соединений ниобия с натрием, кальцием и железом, сопровождаемыми обычно титаном, редкоземельными элементами и фтором. Название «пирохлор» для минерала кажется странным. Это название выбрал Вёлер по совету Берцелиуса; объясняется оно тем, что минерал при нагреве приобретает зеленовато-желтый цвет, а по-гречески «пирос» — огонь, а «хлор» — зеленый. В 1826 г. Вёлер приступил к анализу минерала. Как мы уже говорили в главе о титане, он нашел там, кроме фтора, сначала только окислы титана, кальция, железа и урана, а также «цериевую землю». 13 лет спустя Вёлер на основании дальнейших исследований пирохлора пришел к выводу, что в этом минерале содержатся еще значительные количества неизвестного окисла. По химическому поведению этот окисел напоминал окись тантала, но при обработке цинком и соляной, кислотой (т.е. водородом в момент его выделения) он принимал цвет от бурого до синего. Такое поведение наблюдается у соединений пятивалентного ниобия. Пятивалентный же тантал очень трудно перевести на более низкую валентность. Пробу, в которой предполагалось присутствие нового окисла, Вёлер переслал своему другу и учителю Берцелиусу. Он писал: «Таким образом, этот элемент X в пирохлоре находится и остается лишь выяснить, что это: танталовая кислота или новый металл». Берцелиус исследовал присланную ему пробу и согласился с Велером. Он написал Вёлеру: «Я отсылаю тебе твой X обратно. Я часто спрашивал его, откуда он взялся, но получал лишь уклончивые ответы. Я спросил, не титан ли ты? Он сказал, что Велер это отрицает. То же обнаружил и я. Но, может быть, ты цирконий? Он ответил — нет. Ведь с содой он образует эмалево-белое стекло, чего у цирконовой земли не получается. Ты олово? Во мне есть олово, но очень мало. Ты тантал? Мы родственники с ним, ответил он… Что же ты за сатанинский камень? И мне показалось, будто бы он ответил: имени у меня еще нет. Но я не уверен в том, что правильно расслышал, поэтому посылаю тебе этого озорника обратно, чтобы ты учинил ему новый допрос». К дальнейшим исследованиям похожего на «танталовую кислоту» вещества Вёлер не приступал. Но будучи в 1844 г. в Берлине, он рассказал о сомнительной окиси тантала своему другу Генриху Розе (1795-1864 гг.), профессору химии и фармацевтики. Розе в то время занимался анализом танталовых минералов в своей скромной берлинской лаборатории. Он пришел к выводу, что в этом веществе содержится похожий на тантал элемент. С большим трудом ему удалось выделить из танталитов хлорид, который по свойствам отличался от хлорида тантала. Было ясно, что это хлорид нового элемента, очень похожего на тантал, и Розе назвал его ниобием в честь дочери мифического Тантала Ниобеи. А в 1846 г. Розе открыл в некоторых «ниобитах» еще один элемент, который он назвал «пелопием» по имени Пелопса – сына Тантала. Однако в 1853 г. Розе пришел к выводу, что пелопиевая и ниобиевая «кислоты» – только различные окислы ниобия. Через год после смерти Розе шведский химик и минералог Кристиан Вильгельм Бломстранд (1826-1897 гг.) и профессор химии Женевского университета Жан-Шарль Галиссар де Мариньяк (1817-1899 гг.) установили, что выделенные Розе, окисные соединения ниобия и пелопия – не что иное, как смеси окислов ниобия и тантала. А в 1866 г. Мариньяк сумел разделить ниобий и тантал фракционной перегонкой комплексных фторидов и выделить в чистом виде оба эти элемента. Но это, разумеется, ни в коей мере не умаляет заслуги Розе, участвовавшего во «втором открытии» Колумбия. И хотя его препараты не обладали той чистотой, которая требуется сегодня, он сумел все же различить ниобий и тантал. По номенклатуре Международного союза чистой и прикладной химии элемент № 41 именуется ниобием, но в англоязычных странах до сих пор еще этот элемент иногда называют Колумбией. Тантало-ниобиевая «эпопея» закончилась в 1903—1906 гг., когда немецкий химик В.фон Болтон выделил чистые ковкие тантал и ниобий. Но прошло еще немало времени, пока эти металлы стали по праву называться «металлами будущего». |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||