DMK

Металл и Чёрт ( 15 фото )

1735 год, Стокгольм. Начальник Королевского монетного двора Георг Брандт не любил алхимиков и отрицал возможность взаимопревращения металлов. Не раз, порой в присутствии самого короля, он разоблачал мошеннические способы получения золота из низших металлов. А ещё Брандт заведовал химической лабораторией при Совете рудников и постоянно выслушивал жалобы шахтёров на проделки кобольдов, что те сами ничего не добывают, а лишь вредят людям, путают верёвки и обваливают своды шахты.

Старый шахтёр Юхан из местечка Нашкель поведал учёному, что в последнее время кобольды подсовывают им руду, которая выглядит как серебряная, но сколько ни пытались выплавить из неё серебро, получали лишь бесполезный чёрный порошок и вонючий едкий запах. Что за чертовщина! Шахтёры и в церквях молились, и подношения в шахте оставляли серебром и золотом, но кобольды ответили тем, что подсунули ещё больше ядовитой руды. «Сам дьявол со своей адской свитой кобольдов не даёт добрым христианам забрать у природы её минеральные милости», – заключил старик. Брандт извинился, что он не экзорсист, чтобы ловить чертей за хвост, но он посмотрит, чем сможет помочь как химик.

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Начал Брандт растворять адский порошок в азотной кислоте, запахло серой, и перед ним, как чёрт из табакерки, появилось существо три фута ростом. Незваный гость был одет в потёртую шахтёрскую одежду и качал большой безобразной головой с огненными глазами. Химик понял, что перед ним тот самый кобольд.
– Думаешь, самый умный? – невежливо начал Чёрт. – Великий Ньютон тоже был начальником монетного двора, а в алхимию верил.
– Нет никаких философских камней и эликсиров бессмертия, – отвечал Брандт. – Мир рационален и познаётся через научный эксперимент.
– Вот как! Тогда давай заключим договор: коли разгадаешь секрет кобольдов – мы оставим шахтёров в покое и даже будем им помогать. А не разгадаешь – отдашь нам свою новорождённую дочку Катарину-Элизабет.
– Принято, – дёрнул чёрт за язык самоуверенного учёного, и Георг потряс протянутую волосатую лапу. – Только Анне-Марии не говорите. Муж и жена – одна сатана, но нервы у неё ни к чёрту.

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Брандт был лучшим шведским химиком своего времени, и всем чертям назло определил, что за неприятный запах, отравлявший шахтёров, отвечают сера и мышьяк, превращающиеся при прокаливании в летучие соединения. Мы сейчас знаем, что кобальт обычно встречается в виде сульфидных и арсенидных минералов, таких как кобальтин (CoAsS) и линнеит (Co3S4). А прокаливанием с углём чёрного порошка оксида кобальта(II) (CoO) Брандт сумел получить королёк доселе неизвестного «полуметалла», который назвал “cobalt rex” – «король кобольдов». Ей-богу нужно было перевести этот элемент на русский как бесовий, демоний или чёртий.

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Пришлось кобольдам сдержать своё обещание. Ходят они в камне злые как черти и громким стуком предупреждают, куда шахтёрам ходить не следует. Правда, в шахтах поселился другой злобный дух по прозвищу Старый Никкел, но с ним придётся разбираться уже ученику Брандта Акселю Кронстедту. А Катарина Элизабет выросла в прекрасную девушку, вышла замуж и стала матерью важного генерала. История не сохранила изображений самого Георга Брандта (сам чёрт не разберёт почему – рисовать портреты тогда уже умели), но остались его научные статьи и открытия. Он поднял шведскую химию на высочайший уровень, и на протяжении 18–19 веков шведы откроют чёртову уйму химических элементов.

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Завистливые немецкие химики не поверили, что Брандт смог раскрыть секрет кобольдов. Уверяли, что его попутал бес, никакого нового металла он не получил и кобальт – это смесь железа или меди с мышьяком. Но в 1780 году учёные подтвердили, что кобальт – отдельный элемент, и он стал первым металлом в истории, для которого мы знаем имя первооткрывателя. При том, что соединения кобальта для окраски стекла в синий цвет человечество использовало чёрт знает сколько лет, начиная с бронзового века: от Древнего Египта до средневекового Китая:

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Предполагают, что алхимики могли выплавлять кобальт за несколько столетий до Брандта, но не понимали, что получили новый металл. Сам Брандт верил в то, что металлы – соединения «земли» (оксида) с гипотетической материей флогистоном, а процесс горения сопровождается высвобождением флогистона. Только полвека спустя Лавуазье откроет кислород и составит таблицу, куда с настоящими элементами включит и некоторые оксиды химически активных металлов, которые всё ещё не могли выделить в свободном виде.

Получается, что если бы проницательный шахтёр заявил, что чёрный порошок – оксид доселе неизвестного элемента, первооткрывателем кобальта посчитали его? Чёрта лысого. Всё зависит от того, кто и насколько громко заявляет. Множество таких заявок об открытии элементов впоследствии не подтвердилось, но Брандту повезло несмотря на то, что он тоже не получил чистый кобальт: выделенный им металл имел плотность 7,7 г/см3, а современное значение для кобальта – 8,9.

***

И лишь в 20 веке люди узнали, что со дня творения использовали кобальт для важнейших биохимических реакций. Узрел американец Уильям Мёрфи, что искусственно вызванная анемия у собак может быть вылечена поеданием говяжьей печени. А соотечественники его Джордж Уипл и Джордж Майнот выделили из печени красное водорастворимое вещество, отвечающее за лечебное свойство. Назвали они его витамином B12 и подозревали, что дело в железе, но чёрта с два: по всем анализам вещество содержало не железо, а кобальт. С его помощью врачи смогли лечить у людей «злокачественное малокровие», которое было до того болезнью смертельной и неизлечимой. А троица исследователей получила Нобелевскую премию (НП) по физиологии и медицине за 1934 год.

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Есть в нашем теле два фермента, чьи названия звучат как заговоры по призыву нечистой силы: метилмалонил-КоА-мутаза и 5-метилтетрагидрофолат-гомоцистеин-метилтрансфераза. Они участвуют соответственно в получении энергии из белков и жиров и в синтезе аминокислоты метионина. В качестве коферментов (химических помощников) они используют кобаламины – хелатные комплексные молекулы, содержащие атом кобальта, которые и составляют группу витаминов B12. Людям непосвящённым в рогатых структурах кобаламинов не понятно ни черта, но я их все равно приведу:

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Получается, что в каждом человеке сидит маленький чёртик, без которого нам будет очень плохо. На кой же чёрт природа решила использовать кобальт? Неужели нельзя было обойтись намного более распространённым железом, которое уже входит в состав многих ферментов? Богослов ответит, что сиё есть биохимическое наследие первородного греха. Учёные отметят, что кобаламины – единственный пример в природе ковалентной связи углерода с переходным металлом. Но почему именно кобальт – одному чёрту известно.

Структура витамина B12 сложнее, чем у любого другого витамина, и окончательно её смогла установить в 1956 году британка Дороти Кроуфут-Ходжкин по данным рентгеноструктурного анализа. За неё она получила Нобеля по химии в 1964 году.

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Со сложностью этой структуры связана ещё такая история. Когда после 10 класса я был в летнем химическом лагере, каждой палате надо было придумать себе название. А я притащил в лагерь двухтомный учебник «Начала органической химии» Несмеяновых (1974 года издания). Мы открыли его, нашли самую большую и устрашающую структуру, какую только смогли, перерисовали её на листок бумаги и назвали нашу палату «Кобаламин». Я не верил ни в бога, ни в чёрта и не придавал этому названию бесовского смысла.

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Но не так страшен чёрт, как его малюют. В 1972 году Роберт Вудворд из Гарварда (гений органического синтеза, уже получивший химическую НП за своё искусство в 1965 году) и Альберт Эшенмозер из цюрихского ETH (который НП пока не получил) сообщили, что их группы смогли совместно синтезировать витамин B12. Чертовски сложный синтез занял 12 лет. Им занимались больше 100 человек, а число стадий по одному из подсчётов составило 95. Ввести кобальт в молекулу не так сложно, как собрать правильно органическую часть с многочисленными стереоцентрами, в которых чёрт ногу сломит. Почитатели Вудворда обязаны посмотреть его лекцию об этой работе. И с тех пор ни одна синтетическая группа не решилась повторить, не то, чтобы улучшить это эпохальное достижение.

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Посему о синтетическом витамине B12 приходится забыть. Фиксация кобальта происходит на бактериальном или архейном уровне, но не в растениях или в животных. Так кобольды ставят подножку правоверным веганам, которые еды животного происхождения боятся, как чёрт ладана. И вот приходит Чёрт к такому постнику и начинает его искушать:
– Съешь котлетку из коровы. Съешь сыр. Икры не хочешь? Помрёшь же без витамина B12 от пернициозной анемии и необратимой гибели нервных клеток.
– Ступай к чёрту, – отвечает веган. – Не оскоромлюсь я ни сыром, ни икрой. Пострадаю за веру свою. Коровы мяса не едят, и я есть не буду.
– Дурак! У коров в желудке живут симбиотические бактерии, которые и синтезируют для них этот витамин. А у тебя желудок вовсе не коровий. Слушай, витамин B12 можно получать микробиологически из пропионовокислых бактерий и добавлять в сухие завтраки. И овцы сыты, и волки целы.
– Хм. Где-то ты меня хочешь, Чёрт, обмануть. Все эти «фортифицированные» хлопья – ненатуральная химия от лукавого. Есть такое грешновато.
– Чёрт с тобой. Есть тогда крайнее средство: выращивай на козьем навозе шпинат, собери урожай в полнолуние, и получишь 0,14 мкг витамина B12 на 100 г листьях.

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

***

Всего в теле взрослого человека содержится 2–5 мг витамина B12, а в кармане многие носят ещё 10 г кобальта. В каждом айфоне черти водятся: около 5% массы телефона – это кобальт. Катод литий-ионных аккумуляторов делается из оксида лития–кобальта(III) LiCoO2. Когда во время циклов разрядки-зарядки ионы лития уходят и приходят, оксид кобальта поддерживает слоистую трёхмерную структуру материала, значительно увеличивая энергоёмкость и время жизни батареи. Катод временно превращается в LixCoO2, где 0 < x < 1 (часть кобальта окисляется до +4).

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Использовать этот материал для электрода предложили несколько научных групп в 1980 году. Я не знаю, какому дьяволу продал душу Джон Гуденаф из Оксфорда, но он смог обставить всех конкурентов и дожить до Нобеля по химии, который присвоили за батарейки в 2019 году. Вместе с ним премию разделили Стэнли Уиттингем, который изобрёл более ранний и менее эффективный катод с дисульфидом титана, и Акира Ëсино, который собрал в 1985 году первый практичный литий-ионный аккумулятор:

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Если в айфоне 10 г кобальта, то в типичном электромобиле его до черта. Потребность в металле и его добыча резко выросли за последние 20 лет. Содержание кобальта в земной коре 0,003%, и руды с содержанием больше 0,1% считаются промышленными. Текущая цена кобальта $80/кг (для сравнения 1 кг серебра стоит $800, золота – $60 000; железа - 12 центов).

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Добывают кобальт у чёрта на куличках: 63% мировой добычи приходится на Демократическую Республику Конго. Владеет шахтами англо-швейцарская компания Glencore, и вся кобальтовая руда отправляется для выплавки металла в Китай на фабрики Zhejiang Huayou Cobalt. В 2017 году Bloomberg писал, что к 2030 году потребность в кобальте вырастет в 47 раз и его производство будет зависеть от ДР Конго, которая, чем чёрт не шутит, станет «Саудовской Аравией эпохи электромобилей». Не знаю, как в Демократической Республике Конго обстоят дела с демократией, но с добычей кобальта у них творится чёрти что.

Металл и Чёрт chemistry,history,cobalt,elements

Где Чёрт, там ничего хорошего не жди. Пришли слухи, что в нарушение древних договорённостей на шахте Мутанда появились кобольды, которые питаются работающими там детьми. Буквально отгрызают ноги шахтёрам. Прогрессивная общественность возмутилась, но так как лезть к чёрту на рога желающих нет, некоммерческие организации подали иск к Apple, Tesla, Dell, Microsoft и Google, обвинив, что те зашибают бешеные деньги на жестоком рабском и детском труде. Компании вину ожидаемо не признали, но пророк зелёных технологий Илон Маск возглавил крестовый поход против кобальта и приказал отказаться от использования чёртова металла в аккумуляторах к две тысячи чёрт-те какому году.

Учёные активно ищут материал для катода без кобальта. Есть литий-железо-фосфатные наработки и варианты с марганцем, никелем и алюминием, но они пока, как говорится, ни богу свечка, ни чёрту кочерга. И чем больше кобальта нам нужно «возобновляемой энергетики», тем больше воды мы льём чёрту на мельницу.

***

Другие мои посты о химических элементах:
Почему элемент литий так называется?.
Экспериментальный пост Титан: Элемент-катастрофа.
О кобальте-чёрте была вставная история в моём романе «Ктулхумицин», если в Части 4 поискать слова «Был вечер накануне Дня Крота».

Взято: Тут

+278837
  • 0
  • 10 507
Обнаружили ошибку?
Выделите проблемный фрагмент мышкой и нажмите CTRL+ENTER.
В появившемся окне опишите проблему и отправьте уведомление Администрации.
Нужна органическая вечная ссылка из данной статьи? Постовой?
Подробности здесь

Добавить комментарий

  • Внимание!!! Комментарий должен быть не короче 40 и не длиннее 3000 символов.
    Осталось ввести знаков.
    • angelangryapplausebazarbeatbeerbeer2blindbokaliboyanbravo
      burumburumbyecallcarchihcrazycrycup_fullcvetokdadadance
      deathdevildraznilkadrinkdrunkdruzhbaedaelkafingalfoofootball
      fuckgirlkisshammerhearthelphughuhhypnosiskillkissletsrock
      lollooklovemmmmmoneymoroznevizhuniniomgparikphone
      podarokpodmigpodzatylnikpokapomadapopapreyprivetprostitequestionrofl
      roseshedevrshocksilaskuchnosleepysmehsmilesmokesmutilisnegurka
      spasibostenastopsuicidetitstorttostuhmylkaumnikunsmileura
      vkaskewakeupwhosthatyazykzlozomboboxah1n1aaaeeeareyoukiddingmecerealguycerealguy2
      challengederpderpcryderpgopderphappyderphappycryderplolderpneutralderprichderpsadderpstare
      derpthumbderpwhydisappointfapforeveraloneforeveralonehappyfuckthatbitchgaspiliedjackielikeaboss
      megustamegustamuchomercurywinnotbadnumbohgodokaypokerfaceragemegaragetextstare
      sweetjesusfacethefuckthefuckgirltrolltrolldadtrollgirltruestoryyuno