Оловянная чума что поражает
Что такое «Оловянная чума», и Действительно ли она погубила великую армию Наполеона
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Однако в средневековье объяснения этому явлению люди не могли найти, да и встречались с ним только жители северных стран, поэтому знали о загадочной «болезни» тогда не все. Только этим можно объяснить то, что на протяжении многих сотен лет олово продолжали массово использовать, хотя это и приводило порой к неприятным ситуациям и даже трагедиям. Так, например, буквально «обратился в прах» огромный груз оловянных слитков, отправленный из Голландии в Россию в конце XIX века. По этому поводу даже проводили полицейское расследование, ведь огромный железнодорожный состав, груженый достаточно дорогим металлом стоил немало, а при вскрытии вагонов там нашли лишь серую пыль.
В 1912 году мужественные полярники покорили свою цель, но оказались не первыми – норвежцы обогнали их на месяц. Экспедиция начала долгий путь домой, но, добираясь до «схронов», измученные люди все чаще обнаруживали канистры с топливом пустыми. Наиболее правдоподобной причиной этого несчастья современные историки считают «оловянную чуму». Пайку швов в то время все еще делали из этого ненадежного металла, и, скорее всего, в условиях полярных морозов канистры дали течь. Кстати, команда Амундсена тоже страдала от этого явления, но их экспедиция была лучше организована, и потеря некоторой части керосина не стала критичной. А вот для англичан все закончилось плохо. Нехватка топлива стала для них настоящей катастрофой, и в марте 1912 года мужественные полярники погибли, не сумев преодолеть обратный путь от покоренного ими полюса.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
Что такое оловянная чума и почему она заразна
Оловянная чума – довольно опасная штука, из-за которой даже гибли люди и, говорят, потерпел поражение Наполеон
Олово относится к группе лёгких металлов. При нормальных условиях это пластичный, ковкий и легкоплавкий блестящий металл серебристого цвета. Известны также четыре аллотропические модификации олова: ниже +13,2 градусов — α-олово (серое олово) с кубической решёткой типа алмаза, выше +13,2 градусов — β-олово (белое олово) с тетрагональной кристаллической решёткой, а при высоких давлениях — γ-олово и σ-олово.
Соприкосновение серого олова и белого приводит к «заражению» последнего, то есть к ускорению фазового перехода по сравнению со спонтанным процессом из-за появления новой кристаллической фазы. Совокупность этих явлений и называется оловянной чумой – это название придумали в 1911 году, хотя явление было известно ещё в античности, когда люди стали замечать, что если переохладить оловянную посуду, то она рассыпется в порошок.
Причём если коснуться покрывшейся пятнами, но ещё не рассыпавшейся охлаждённой оловянной кружкой к другой такой же, то она точно так же покрывалась пятнами и рассыпалась. Понять суть явления удалось гораздо позже, когда на помощь учёным пришёл рентген. Оловянная чума погубила многие музейные экспонаты, за что её также прозвали музейной болезнью. Олово можно «вылечить», добавив в него стабилизатор – например, висмут.
«Оловянная чума» прошлого, от которой пострадало немало людей
Принято считать, что олово было известно человечеству еще в первом тысячелетии до нашей эры. О его удивительных свойствах во все времена слагались легенды, объяснить которые ученые смогли лишь в XX веке, когда стали использовать для изучения свойств металлов рентгеновский анализ. Издревле люди замечали, что изделия из олова, например посуда, на холоде вдруг начинали «заболевать»: покрывались пятнами, а потом и «язвами», которые, разрастаясь, превращали вещь в серый порошок. Если «простудившийся» оловянный предмет прислоняли к «здоровому», тот тоже начинал «болеть». Вот так родилось понятие под названием «оловянная чума», от которой порою страдали не только сами вещи, но и люди.
Много позже ученые выяснили, что при температуре ниже 13 градусов по Цельсию олово из пластичного металла белого цвета постепенно превращается в «грязный» порошок. Новая его модификация, о чем исследователям «рассказал» рентгеновский анализ, имеет кристаллическую решетку, в которой атомы связаны менее плотно. Чем ниже температура воздуха, тем «оловянная чума» протекает интенсивнее и быстрее, достигая максимальной скорости при 33 градусах мороза.
Считается, что «оловянная чума» немало поспособствовала гибели британской экспедиции «Терра Нова» под руководством Роберта Скотта, организованной в 1911-1912 годах к Южному полюсу. Продвигаясь по антарктическим льдам к своей цели, полярники оставляли склады с запасами продовольствия и керосина. На обратном пути команда обнаружила, что емкости с горючим пусты, поскольку они были запаяны оловом, а его поразило загадочное разрушение. Без керосина же измученные члены экспедиции не могли согреться и приготовить себе горячую пищу…
Еще более впечатляет легенда о том, что и армия Наполеона Бонапарта потерпела в России полное поражение, оттого что на мундирах солдат и офицеров были оловянные пуговицы. Конечно, данное обстоятельство не могло сыграть решающую роль в трагедии французов, но ощутимо увеличило страдания и потери наполеоновской армии во время отступления при сильных российских морозах. Эту легенду очень любят рассказывать в университетах преподаватели химии, хотя у нее, как считают историки, есть немало слабых мест. Например, неоспоримым является факт, что к тому времени «оловянная чума» была хорошо известна в северных странах Европы и не учесть этого великий стратег Наполеон просто не мог. Но, с другой стороны, он многого не предвидел, а иначе просто не пошел бы на Россию. Так что, как говорится, дыма без огня не бывает.
Многочисленные легенды о «коварстве» металла подтверждают задокументированные случаи. Так, в конце XIX века из Голландии в Москву отправилось несколько вагонов с оловянными слитками. Но по прибытии в Россию вместо брусков белого металла в вагонах оказался лишь серый, ни на что не годный порошок. Или еще такой факт: в начале XX столетия вокруг военных складов Санкт-Петербурга разгорелся настоящий скандал, когда в ходе ревизии выяснилось, что на всех формах и мундирах нет пуговиц. Складских работников даже хотели отдать под суд, но экспертиза странного серого порошка на одежде подтвердила, что это и есть олово, из которого были изготовлены пуговицы, – опять поработала «оловянная чума».
В конце концов человечество справилось с этим «недугом» металла. Попробуйте сегодня найти изделие из чистого олова – у вас ничего не получится. И даже оловянный припой содержит примеси других металлов, которые легко предотвращают эту удивительную метаморфозу, свойственную только олову. Самым стойким сплавом считается пьютер, который состоит из 93 процентов олова, 2 процентов меди и 5 – сурьмы. Из пьютера изготавливают предметы быта, посуду, украшения и так далее. И даже знаменитые оскаровские статуэтки и «Кубок Америки» отлиты из пьютера и только потом покрыты серебром и золотом. Вот так была побеждена предательская «оловянная чума»»…
И не слова о причинах, ради этого только читал и такой облом.
Самое главное забыли написать:
Простое вещество олово полиморфно. В обычных условиях оно существует в виде β-модификации (белое олово), устойчивой выше +13,2 °C. Белое олово — серебристо-белый, мягкий, пластичный металл, образующий кристаллы тетрагональной сингонии, пространственная группа I4/amd, параметры ячейки a = 0,58197 нм, c = 0,3175 нм, Z = 4. Координационное окружение каждого атома олова в нём — октаэдр. Плотность β-Sn равна 7,228 г/см3. При сгибании прутков олова слышен характерный хруст от взаимного трения кристаллитов[8].
При охлаждении белое олово переходит в α-модификацию (серое олово). Серое олово образует кристаллы кубической сингонии, пространственная группа Fd3m, параметры ячейки a = 0,646 нм, Z = 8 со структурой типа алмаза. В сером олове координационный полиэдр каждого атома — тетраэдр, координационное число 4. Фазовый переход β-Sn в α-Sn сопровождается увеличением удельного объёма на 25,6 % (плотность α-Sn составляет 5,75 г/см3), что приводит к рассыпанию олова в порошок. Энтальпия перехода α → β ΔH = 2,08 кДж/моль. Одна модификация переходит в другую тем быстрее, чем ниже температура окружающей среды. При −33 °C скорость превращений становится максимальной. Тем не менее белое олово можно переохладить до гелиевых температур. Белое олово превращается в серое также под действием ионизирующего излучения[9].
Из-за сильного различия структур двух модификаций олова разнятся и их электрофизические свойства. Так, β-Sn — металл, а α-Sn относится к числу полупроводников. Ниже 3,72 К α-Sn переходит в сверхпроводящее состояние. Атомы в кристаллической решётке белого олова находятся в электронном s2p2-состоянии. Серое олово — ковалентный кристалл со структурой алмаза и электронным sp3-состоянием. Белое олово слабо парамагнитно, атомная магнитная восприимчивость χ = +4,5·10−6 (при 303 К), при температуре плавления становится диамагнитным, χ = −5,1·10−6. Серое олово диамагнитно, χ = −3,7·10−5 (при 293 К).
Соприкосновение серого олова и белого приводит к «заражению» последнего, то есть к ускорению фазового перехода по сравнению со спонтанным процессом из-за появления зародышей новой кристаллической фазы. Совокупность этих явлений называется «оловянной чумой». Нынешнее название этому процессу в 1911 году дал Г. Коэн. Начало научного изучения этого фазового перехода было положено в 1870 году работами петербургского учёного, академика Ю. Фрицше. Много ценных наблюдений и мыслей об этом процессе высказано Д. И. Менделеевым в его «Основах химии».
Что такое «Оловянная чума», и Действительно ли она погубила великую армию Наполеона
Олово – это пластичный, легкий, серебристо-белый металл, который оказал огромное влияние на историю человечества, ведь его сплав с медью называется бронзой. Однако, когда в средневековье люди смогли отделить от примесей и начали использовать чистое олово, их начали настигать неожиданные неприятности. Существует легенда о том, что именно благодаря «оловянной чуме» потерпела поражение наполеоновская армия.
Серое и белое олово
Однако в средневековье объяснения этому явлению люди не могли найти, да и встречались с ним только жители северных стран, поэтому знали о загадочной «болезни» тогда не все. Только этим можно объяснить то, что на протяжении многих сотен лет олово продолжали массово использовать, хотя это и приводило порой к неприятным ситуациям и даже трагедиям. Так, например, буквально «обратился в прах» огромный груз оловянных слитков, отправленный из Голландии в Россию в конце XIX века. По этому поводу даже проводили полицейское расследование, ведь огромный железнодорожный состав, груженый достаточно дорогим металлом стоил немало, а при вскрытии вагонов там нашли лишь серую пыль.
Олово после оловянной чумы
Команда Скотта на Южном полюсе 18 января 1912 года
В 1912 году мужественные полярники покорили свою цель, но оказались не первыми – норвежцы обогнали их на месяц. Экспедиция начала долгий путь домой, но, добираясь до «схронов», измученные люди все чаще обнаруживали канистры с топливом пустыми. Наиболее правдоподобной причиной этого несчастья современные историки считают «оловянную чуму». Пайку швов в то время все еще делали из этого ненадежного металла, и, скорее всего, в условиях полярных морозов канистры дали течь. Кстати, команда Амундсена тоже страдала от этого явления, но их экспедиция была лучше организована, и потеря некоторой части керосина не стала критичной. А вот для англичан все закончилось плохо. Нехватка топлива стала для них настоящей катастрофой, и в марте 1912 года мужественные полярники погибли, не сумев преодолеть обратный путь от покоренного ими полюса.
Статуэтки «Оскара» отливают из сплава олова
Оловянная чума что поражает
Одно из самых известных применений олова в быту, это пайка. Консервные банки сейчас в основном покрывают лаком (раньше лудили), а посуду чаще делают из более дешевых метериалов. Для пайки, олово обычно продается в виде прутков или проволоки различной толщины (от 8-10 мм и меньше), примерно как на пятом фото. Достаточно часто при этом используется не чистое олово, а его сплавы с другими металлами (свинец, серебро, медь, индий и т.п.). Эти сплавы имеют меньшую температуру плавления и ряд каких-либо еще специальных свойств.
Низкая температура плавления дает возможность запаять небольшое количество металлического олова в стеклянную ампулу.
Большее количество металла можно достаточно легко расплавить, например, на газовой плите и отлить в форму из графита или какого-либо другого материала, выдерживающего нагрев до 250 градусов и не смачивающегося расплавленным оловом. На воздухе расплавленное олово медленно окисляется с поверхности, но в твердом виде оно устойчиво против атмосферной коррозии. Иногда это используют для нанесения металлических покрытий на жесть, но, в отличие от цинковых, оловянное покрытие является более электроположительным и не дает электрохимической защиты металла. То есть, при нарушении покрытия (царапины и т.п.) коррозия железа в этом месте будет происходить быстрее, чем в случае нелуженого металла.
Для полупроводниковой промышленности требуется олово чистотой 99.999% и выше (чистота технического металла обычно составляет 96-99%). Очистку металла до такой чистоты обычно производят зонной плавкой, а потом отливают металл в виде вот таких слитков (на фото). Если согнуть палочку или продолговатый слиток чистого олова, слышен хруст – так называемый «крик олова». Этот хруст вызывается спонтанным образованием двойниковых кристаллов при деформации слитка. Хрустят при изгибании только достаточно чистые образцы олова (чище 99%), оловянные сплавы такой способностью не обладают. Кроме олова, хруст можно наблюдать еще в еще в случаях индия, ниобия (не пробовал) и кадмия.
Для исследований удобнее использовать гранулированное олово. Оно быстрее вступает в реакции и его удобнее отмерять на весах. Встречаются гранулы разной формы: в виде капелек, чешуек или кусочков неправильной формы. Это зависит от скорости выливания олова из гранулятора, его охлаждения и других факторов.
Одним из уникальных (правда, не всегда полезных) свойств чистого олова является его способность при температуре немного ниже комнатной претерпевать аллотропный переход и превращаться в низкотемпературную модификацию – серое олово (или альфа фазу).
Давным-давно было замечено, что при сильных холодах посуда, сделанная из олова, покрывается специфическими «язвами», которые, разрастаясь, постепенно приводят к превращению такой посуды в порошок. Причем стоило «простудившейся» миске прикоснуться к здоровой, та тоже покрывалась пятнами и рассыпалась. Долго люди не могли понять сути происходящего. В конце прошлого века в России был такой случай. Из Голландии в Россию был отправлен железнодорожный состав, доверху груженный брусками олова. По прибытии в Москву в открытых вагонах грузчики вместо ожидаемого металла обнаружили… серый порошок. Объяснить это необычное явление удалось лишь много позже, когда на помощь ученым-металловедам пришел рентгеновский анализ, давший возможность проникнуть в суть кристаллического строения веществ. В частности, олово может принимать различные кристаллические формы. Известное нам белое олово — пластичный металл, при температуре ниже 13°С образует новую модификацию, обладающую свойствами полупроводников, — олово серое, в кристаллической решетке которого атомы располагаются менее плотно. Одна модификация переходит в другую тем быстрее, чем ниже температура окружающей среды. При –33°С скорость превращений становится максимальной. Олово трескается и превращается в порошок.
Именно это превращение и получило название «оловянная чума».
«Вылечить» же металл, столь необходимый для пайки проводов и электронной аппаратуры, возможно, если добавить в него стабилизатор, например висмут.
Для следующего видео, взя т более аккуратный брусок олова, проточенный на токарном станке и увеличил и частоту съемки примерно в три раза (20 фотографий в час). Это, видео получилось более плавным, смена кадров поч т и не заметна. Одна секунда видео соответствует одному часу реального времени. На всех видео хорошо видно, что цвет образующегося серого олова действительно серый и хорошо отличим от исходного метала.
На третьем ролике, кусочек олова имеет форму диска. В центр диска поместил затравку, но хорошо видно, что превращение началось сразу в несколких местах образца.