Vài nét sơ lược về các nguyên tố Hoá Học

Cr
Crôm - linh hồn của kim loại không rỉ
Công nghiệp không thể thiếu được gang - thép. Ngày nay, sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đồ sộ đang có một nhu cầu lớn các loại vật liệu lớn bằng thép - thép không rỉ, thép cấu kết, thép công cụ, thép vòng bi... Ðại bộ phận các loại thép này đều có Brôm trong thành phần hợp kim.
Việc phát hiện ra thép không rỉ hoàn toàn ngẫu nhiên. Năm 1913, Bôriô - một nhà khoa học người Anh trong khi nghiên cứu chế tạo hợp kim, ông đã chế tạo được sản phẩm hợp kim có chứa Crôm. Nhưng, do tính năng không phù hợp với tiêu chuẩn, ông bèn...quẳng nó vào đống sắt cũ. Sau một thời gian dài trong đống sản phẩm cũ có nhiều thứ đã bị han rỉ nhưng mảnh hợp kim Crôm vẫn không hề hấn gì. Bôriô rất đỗi kinh ngạc nên ông tiếp tục nghiên cứu về loại thép này. Cuối cùng ông đã thành người đầu tiên chế tạo thép hợp kim không rỉ. Tại sao thép không rỉ lại chịu đựng được sự ăn mòn? Nguyên do của điều này là vì Crôm rất bền vững trong môi trường ẩm ướt. Khi nó tiếp xúc với axit Nitơric (có tính ăn mòn mạnh) ngay trên bề mặt kim loại xuất hiện một lớp mỏng ôxit Crôm (Cr2O3) rất vững chắc bao phủ, chặn đứng hoàn toàn quá trình ăn mòn các lớp kim loại bên trong. Ngay trong hợp kim chứa Crôm cũng sẽ tạo thành lớp mỏng bao phủ ổn định, chống lại quá trình ăn mòn.
Trong thép không rỉ, hàm lượng Crôm thường trên 12% (Crôm 17 - 19%, Niken từ 8 - 13%). Hàm lượng cacbon trong loại thép này rất thấp, chỉ không đến 0, l%. Bởi vì cacbon sẽ tạo thành hiện tượng cacbon hoá và crôm nằm bên lề ranh giới các tinh thể thép sẽ bị tách ra, hàm lượng crôm bên trong tinh thể thép sẽ hạ thấp làm cho tác dụng chống oxy hoá và chống ăn mòn của thép giảm hẳn.
Thép không rỉ có độ bền và khả năng chống ăn mòn rất cao. Người ta đã làm thí nghiệm như sau: Bỏ 20 gam thép không rỉ và thép cacbon thông thường và axit Nitoeric loãng, đun sôi trong vòng 1 ngày rồi cân lại trọng lượng. Kết quả, thép cacbon thông thường còn lại 13,6 gam, thép không rỉ vẫn còn 19,8 gam. Khi tiếp xúc với không khí, hơi nước, nước biển, axit, kiềm... ở nhiệt độ thường, thép không rỉ chống ăn mòn rất tốt. Do vậy, công nghiệp chế tạo xe hơi thường dùng thép không rỉ để chế tạo chi tiết máy. Công nghiệp hoá học thường dùng thép không rỉ làm các thiết bị chống ăn mòn trong các tháp, các lò phản ứng. Công nghiệp đóng tàu dùng thép không rỉ để chế tạo vỏ tàu thuỷ, vỏ ca nô, vỏ tàu ngầm... Trong sinh hoạt hàng ngày, mọi người cũng đã quen với thép không rỉ. Ðồng hồ đeo tay có vỏ và nắp đậy phía sau bằng thép không rỉ. Ngoài ra còn các vật dụng như: ấm chén trà, nồi cơm nồi chưng cất... cũng thường được làm bằng thép không rỉ. Thép không rỉ cũng được sử dụng để chế tạo các y cụ: dao mổ, kéo, xi lanh...
Theo nguyên văn tiếng La tinh, crôm là chrômium. Trung Quốc đã nghiên cứu chế tạo được loại hợp kim crôm - nhôm có khả năng chống ăn mòn gấp đôi thép cacbon thường. Các nước khác cũng chế tạo loại thép hợp kim crôm silic, bề mặt kim loại hình thành lớp phủ mỏng muối sunphát có khả năng chống ăn mòn rất cao.
Trong vương quốc kim loại thì crôm thuộc loại "ngôi sao" trong việc chống ăn mòn trong không khí. Các nhà khoa học đã gặp phải khó khăn rất lớn khi thực hiện ý đồ phủ (mạ) crôm lên bề mặt các kim loại khác. Sau suốt 75 năm ròng rã nghiên cứu, thực nghiệm thì công nghệ mạ crôm mới thành công. Vào năm 1920, các nhà khoa học đã phát hiện chỉ có crômic (CrO3 - hoá trị 6) mới cho lớp mạ crôm đạt yêu cầu kỹ thuật và đã sử dụng nó làm dung dịch điện phân. Tuy nhiên loại crômic này rất độc, người ta phải dùng loại crômic hoá trị 3 - Cr2O3 để thay thế nó.
Ðộ dày của lớp mạ crôm khác nhau tuỳ thuộc vào những yêu cầu khác nhau khi chế tạo các vật dụng. Các phụ tùng ở bên ngoài xe đạp, ô tô và mô tô, độ dày của lớp mạ chỉ dưới 0,1ml. Thậm chí có những vật dụng mà mạ crôm chỉ mang tính chất trang trí cho đẹp như: gọng kính, mặt đồng hồ, dây đồng hồ, quả đấm cửa, pha đèn, giá máy ảnh... Ðộ dày lớp mạ crôm chỉ khoảng 0,0002 - 0,005mm (tức là 2 phần vạn đến 5 phần nghìn mm).
Ngay đến nòng pháo, nòng súng lớp mạ crôm bên trong dù rất mỏng nhưng sau khi bắn hàng triệu phát đạn, lớp mạ crôm vẫn "ngang nhiên" tồn tại.
Tucurie

Trăng muôn đời thiếu nợ mà sông không nhớ ra!

Hg
Thủy ngân - kim loại duy nhất dạng lỏng
Trong số hơn 80 kim loại, có một loại "không giống ai". Kim loại thường ở thể rắn, có ánh kim và có thể dãn dài nhưng riên thủy nhân lại ở trạng thái lỏng trong nhiệt độ bình thường.
Người Trung Quốc đã biết tới các hợp chất của thủy ngân (hydrargyrum) từ 4500 năm trước đây. Sách cổ có ghi: "Đế Toại luyện đan truyền cho Huyền Tử...". Đan chính nói ở đây chính là thủy ngân lưu hoá (tức đan ra). Điều này chứng tỏ các nhà luyện đan đã sớm kết bạn với thủy ngân.
Do rất dễ hóa hợp với các kim loại khác để thành hợp chất nên thủy ngân được gọi là "bạc lỏng", người xưa gọi là "hồng tề" (tề thời cổ là tên gọi của hợp chất).
Cho thuỷ ngân kết hợp với vàng tạo thành "kim hồng tề", nó có thể để lại vàng trên bề mặt các kim loại mà nó bao phủ. Người xưa gọi đó là "phi kim" (vàng bay). Người ta đã lợi dụng tính chất này bằng việc quét kim hồng tề lên bề mặt các dụng cụ bằng đồng sau đó qua nhiệt để thủy ngân bay đi, để lại một lớp vàng óng ả dát trên đồ vật. Những bình lưu ly dát vàng trong các kiến trúc cổ, màu vàng trên tấm thân rực rỡ của tượng Bồ Tát trong các chùa chiền chính là vàng lấy từ kim hồng tề. Vào thế kỷ thứ 19, để dát một lớp vàng mỏng lên vòm mái khổng lồ có đường kính 20m trên nóc giáo đường Sanhpêtecpua người ta đã phải dùng tới hơn 100 kg vàng để chế đủ lượng kim hồng tề. Sau "vụ" này hơn 60 người thợ dát vàng đã thiệt mạng do nhiễm độc thủy ngân.
Trong cuốn "Sử ký" có ghi lại một sự kiện như sau: Tần nhi Thế Hồ Hợi sau khi lên ngôi đã hạ chiếu chỉ cho thợ thuyền phu phen đổ đầy thủy ngân vào trong ngôi mộ của cha là Tần Thuỷ Hoàng (ngôi mộ này giờ thuộc Li Sơn, Lâm Ðồng, Thiền Tây, Trung Quốc).
Đây là bí mật thời thiên cổ. Các nhà địa chất học nêu giả thuyết Mộ Tần Thuỷ Hoàng được xây từ 2000 năm trước. Nếu quả thực trong mộ chứa đầy thủy ngân, do tính chất dễ bốc hơi, thuỷ ngân nhất định sẽ bốc hơi ra ngoài. Trong bóng tối của ngôi mộ dưới lòng đất sẽ hình thành quầng sáng hơi thủy ngân mạnh yếu khác nhau.
Các nhà khoa học Trung Quốc đã nhiều lần tiến hành thăm dò ngôi mộ Tần Thủy Hoàng bắt đầu từ những năm 80 của thế kỷ XX. Quả nhiên trong lớp đất gần ngôi mộ có nhiều thuỷ ngân một cách khác thường. Sau khi thăm dò tỉ mỉ trong phạm vi phong toả diện tích 12000m2) và thấy có rất nhiều thủy ngân. Việc thăm dò này đã chứng tỏ những gì ghi trong sử sách là có thật. Đồng thời cũng nói lên một điều là Trung Quốc cổ đại đã từng khai thác thủy ngân với quy mô và sản lượng lớn.
Hỗn hợp chì và thủy ngân sinh ra diên hồng tề vừa mềm vừa cứng. Người ta thường dùng hỗn hợp này để mài đánh bóng các tấm gương bằng đồng. Bạc thiếc và thuỷ ngân cũng tạo nên hỗn hợp mang tên "ngân tích hồng tề", có thể biến cứng rất nhanh. Thời cổ, người ta dùng nó làm răng giả. Natri, kẽm và thủy ngân tạo nên hỗn hợp "nạp hồng tề", "tân hồng tề" thường được dùng làm chất hoàn nguyên trong các phản ứng hoá học.
Thủy ngân được ứng dụng rất rộng rãi để làm các dụng cụ như: áp lực kế, khí áp kế, bơm chân không, đèn ánh sáng trắng, dụng cụ chỉnh lưu thủy ngân...
Các hợp chất có chứa thuỷ ngân phần lớn đều chứa chất độc, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Năm 1953, tại vịnh nước sâu (Shuyu) của Nhật người ta phát hiện ra một sản bệnh kỳ lạ. Người bệnh có triệu chứng thần kinh thất thường, bồn chồn đứng ngồi không yên, thật vô cùng khổ sở. Ngay đến loại mèo cũng nhảy ào ào xuống biển "tự sát". Nguyên nhân là do nước thải của một nhà máy có chứa nhiều hợp chất hữu cơ có thuỷ ngân làm cho cá, tôm bị trúng độc. Người và động vật ăn phải cá tôm này, lâu ngày độc tố tích tụ, gây tổn hại cho thần kinh trung ương.
Tucurie

Trăng muôn đời thiếu nợ mà sông không nhớ ra!

P
"Ma trơi" Phốt pho
Phốt pho là nguyên tố được tìm thấy tương đối sớm. Nhưng, nếu những nguyên tố khác thường được tìm thấy trong khoáng vật thì phốt pho lại được tìm thấy trong chất hữu cơ.
Năm 1669, Booclando - một thương nhân người Đức rất tin các thuật sĩ luyện kim với "thuyết" dùng nước tiểu của con người có thể chế ra vàng. Nghĩ rằng đây là một cơ hội phát tài lớn nên ông này bèn dùng cát, đá vôi, than củi trộn cùng với nước tiểu, cho vào bình kín rồi đem nung. Trong lớp cặn để lại ông phát hiện thấy một lớp bột màu trắng, phát sáng lấp lánh trong căn phòng tối.
Khi nhìn thấy ánh sáng màu lục "ma quái" này, Booclandô vui sướng nhẩy cẫng lên như bị ma làm vậy. Ông ta tuyên bố là đã tìm thấy "đá hiền triết" và đóng kín phòng thí nghiệm, nội bất xuất, ngoại bất nhập để giữ bí mật.
Thực ra, thứ bột mà ông làm ra, chẳng phải là loại "đá hiền triết" mà chính là phốtpho (P). Phốt pho tiếp xúc với không khí bị ôxy hoá và phát sáng trong bóng tối. Thứ ánh sáng lục ma quái này rất lạnh lẽo, không thể đốt cháy các vật chất khác. Vì vậy mà tiếng Hy Lạp - "Photphorum" có nghĩa là "dải sáng".
Trong cơ thể người và động vật đều có chứa hợp chất của phôtpho như trong xương có Phosphoticle caxi, phosphate of lime [Ca3(PO4). Trong não người có thành phần Phosphatide. Trong, tuyến nội tiết của cơ thể có chứa axit photphoric. Phôtpho giữ vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của cơ thể. Có phôtpho, sự tạo thành đường, truyền năng lượng trong cơ thể mới được tiến hành thuận lợi.
Trong thiên nhiên , photpho tương đối phong phú như: quặng photphat, phân chim, phân người và động vật, xương... Phốtphát là nguyên liệu quan trọng để sản xuất phân bón.
Nước được coi là "vương quốc của phốtphát" là Ma Rốc với sản lượng và trữ lượng đứng đầu trên thế giới. Trung Quốc cũng có quặng phốtphát phong phú, đặc biệt là ở núi Thanh Thành (Tứ Xuyên). Người dân ở dây thường gọi loại quặng này là "đá bón ruộng". Phôtpho ló ra ngoài mặt đất khi tiếp xúc với không khí thường phát sáng. Ðêm tối trời trên núi Thanh Thành thường thấy những đốm sáng lơ lửng, vật vờ theo gió, tựa hồ như đàn đom đóm lập lòe bay. Bao năm qua, người dân ở đây vẫn gọi đó là những "đốm lửa thần tiên".
Người yếu bóng vía đi qua các bãi tha ma, những nơi hoang dã, mộ địa thường sợ dựng tóc gáy lên khi nhìn thấy những đốm lửa xanh lục, chập chờn lúc ẩn lúc hiện... mà người ta gọi là "ma trơi". Thực ra đó là hợp chất của phốtpho được phân giải từ những cơ thể sinh vật thối rữa, gặp không khí bị ôxy hoá phá ra ánh sáng lục lạnh lẽo.
Phốtpho được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Nó là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp chế tạo diêm, axit photphoric, thuốc bảo vệ thực vật... phốtpho và axit photphoric thúc đẩy quá trình tăng trưởng của cây trồng, làm cho cây sai quả, quả to. Phốtpho là ngọn lửa của sự sống vì trong thế giới sinh vật muôn màu muôn vẻ, phốtpho là thành phần trọng yếu tạo nên tổ chức tế bào.
Tucurie

Trăng muôn đời thiếu nợ mà sông không nhớ ra!

As
Bạn biết gì về Asen?
Trong vỏ đất, hàm lượng Asen - một loại chất mà khi nhắc đến mọi người thường không thông thạo - có khoảng 1 phần triệu. Trong thiên nhiên, asen thường tồn tại dưới dạng vật chất của lưu huỳnh. Loại quặng chủ yếu nhất của Asen thường gồm 3 thành phần chính: asen, lưu huỳnh và sắt (arsenopyrit: FeAsS). Những khoáng vật này đem nung trong môi trường cách hiệt với không khí sẽ có thể điều chế được asen (arsenium).
Có tài liệu cho rằng, hồi trung thế kỷ, thuật sĩ luyện đan người Đức Naccơna là người đầu tiên đã điều chế được asen nguyên chất. Thực ra, người Trung Quốc đã biết và sử dụng các hợp chất của asen từ lâu. Các thuật sĩ luyện đan chế "tiên dược" trường sinh bất lão thường lấy hồng hoàng, từ hoàng (những tên gọi khác của hợp chất lưu huỳnh + asen) làm nguyên liệu. Mỏ quặng hùng hoàng ở hang Giới Bài, Hồ Nam là mỏ quặng hùng hoàng lớn nhất thế giới.
Hùng hoàng và từ hoàng đều là hợp chất của lưu huỳnh và asen. Khi bị nung chúng sẽ bốc ra mùi thối, người, vật hít vào có thể bị trúng độc. Hùng hoàng (con trống) và từ hoàng (con mái) thường có ở cùng một nơi, nên người ta thường gọi chúng là "quặng uyên ương".
Phạm vi ứng dụng của hùng hoàng rất rộng. Người Trung Quốc vào dịp tết Ðoan Ngọ thường uống rượu hùng hoàng để cầu may, vảy nước hùng hoàng quanh nhà để trừ độc. Trong y học, người ta dùng hùng hoàng để làm thuốc ổn định nhịp tim và chữa đầy hơi chướng khí. Nếu dùng sơn pha vào hùng hoàng quét lên đồ gỗ sẽ chống được mối mọt. Quét lên tàu thuyền chống được hà bám. Hùng hoàng còn dùng làm nguyên liệu chế thuốc nhuộm, chế hương trừ muỗi, pháo bánh và pháo hoa.
Asen có tinh thể rắn màu gang xám, có ánh kim nhưng thực chất lại là á kim. Asen là nguyên tố trung tính vừa có tính axit vừa có tính muối. Asen có 3 loại hình thức, tuy khác nhau nhưng cùng tính chất, đó là: asen xám, asen vàng và asen đen. Ba loại này chỉ khác nhau về hình thức và lý tính, còn hóa tính thì giống nhau.
Asen tương đối bền vững trong nước và không khí. Nó không tác dụng với các axit yếu. Tuy nhiên, nó tác dụng rất mạnh với axit Sulfuaric đặc. Ở nhiệt độ cao asen có phản ứng với lưu huỳn, Clo, Flo và oxy tạo thành các hợp chất. Phản ứng giữa asen và Hydrô tạo thành Alsenictrihydride đây là loại khí không màu cực độc. Asen không hoà tan trong nước. Khi bị đốt nóng trong không khí sẽ tạo thành arsenic glass (AS2O3) có dạng bột hay tinh thể mà người ta gọi là " sương thạch ", "bạch thạch" hay "bạch tín". Chất này độc tố rất mạnh, chỉ uống khoảng 0,1 gam con người sẽ tử vong.
Người ta đã sớm biết lợi dụng độc tố của sương thạch để phục vụ lợi ích của con người từ rất lâu. Chẳng hạn, trộn sương thạch vào thức ăn làm bả chuột hoặc ngâm hạt giống, trộn hạt giống với sương thạch đề phòng sâu, kiến tha hạt.
Trong Tiếng Nga, từ asen mang ý nghĩa là "thuốc chuột", còn theo tiếng la tinh thì mang nghĩa "khoáng vật dùng để nhuộm màu", còn tiếng Hy Lạp lại có nghĩa là "nam tính" hoặc "quyền lực".
Các loại hợp chất khác của asen như: arsenilic natri, arsennons canxi , arsenilic chì, arsenilic mangan đều là những nông dược thông dụng, người nông dân dùng để diệt châu chấu, kiến, sâu róm, bọ rùa vàng, sâu lông và những côn trùng khác.
Ở Châu Phi dịch bệnh ngủ vào đầu thế kỷ 20, do một loại vi trùng gây nên. Người bị mắc bệnh chìm vào giấc ngủ triền miên, hôn mê, rồi chết. Người ta buộc phải dùng loại hợp chất hữu cơ rất độc có chứa asen RAsH2 (còn gọi là thuốc 606) để chữa trị. Ðại bộ phận các hợp chất của asen đều rất độc cần đề phòng khi bảo quản và sử dụng.
Tucurie

Trăng muôn đời thiếu nợ mà sông không nhớ ra!

Zn
Vài điều về kẽm
Nước biết kỹ thuật luyện kim và biết sử dụng kẽm sớm nhất là Trung Quốc. Người Trung Quốc đã biết luyện kẽm để chế tạo đồng vàng từ rất sớm. Đồng vàng là hợp kim của đồng và kẽm. Đồng và quặng kẽm cho vào lò cùng với than nung chảy sẽ cho đồng vàng.
Các nhà khảo cổ học đã tiến hành phân tích hoá học đối với tiền đồng thời Hán, đồng vàng luyện trong lò tuyên Ðức thời Minh đã chứng minh Trung Quốc đã biết sử dụng kẽm từ thời nhà Hán. Cho đến những năm 20 của thế kỷ 15, Trung Quốc đã có một sản lượng kẽm tương đối lớn.
Năm 1739, người Anh công bố văn bản độc quyền phát minh chưng cất kẽm nên mọi người đều cho rằng người Anh biết luyện kẽm sớm nhất. Lại có tài liệu nói năm 1746, nhà hoá học người Ðức lần đầu tiên dùng phương pháp hoàn nguyên thu được kẽm. Tuy nhiên, qua khảo chứng thì tất cả những phương pháp này đều được truyền bá từ Trung Quốc.
Kẽm (Zn) là kim loại có màu xám tro, nhiệt độ nóng chảy không cao, chỉ khoảng 4190C, bốc hơi ở nhiệt độ 9070C. Kỹ thuật luyện kẽm thời cổ đến chậm hơn so với luyện vàng, bạc, đồng, sắt, thiếc. Trong lòng đất, trữ lượng kẽm không nhiều nhưng ngược lại nó đứng thứ 4 trong ngũ kim. Tên La Tinh của kẽm là Zincum, có ý nghĩa là "lớp mỏng màu trắng" vì muối kẽm thường có màu trắng.
Kẽm là thứ kim loại có hoạt tính cao. Kẽm hóa hợp với oxy trong không khí tạo thành oxyt kẽm. Lớp oxyt bao phủ bề mặt kẽm rất mỏng và vững chắc, bảo vệ kẽm ở bên trong khỏi bị oxyt hóa tiếp tục. Tính chất này rất giống với nhôm. Các tấm tôn mạ kẽm thường sáng lấp lánh. Tôn mạ kẽm không may bị va đập các chỗ bị tróc lớp mạ cũng không bị ăn mòn.
Tucurie

Trăng muôn đời thiếu nợ mà sông không nhớ ra!

W
Kim loại nào khó nóng chảy nhất?
Đó chính là Wolfram (W). Tên nguyên tố này theo tiến Thụy Điển có nghĩa là "nặng". Điều này không có thể lý giải được vì một mét khối Wolfram nặng 19,1 tấn, so với các kim loại khác không nặng hơn là mấy, chỉ gấp hai lần sắt. Theo tiến latinh Wolfram lại có nghĩa:"bộ mõm sói". Tại sao Wolfram lại có liên quan tới việc ăn của một loài động vậ?
Đã từ lâu, trong các mỏ quặng thiếc, người ta đã phát hiện có những cục đá "rất nặng", màu hạt dẻ hoặc vàng sẫm, chúng làm cho sản lượng thiếc sụt hẳn. Những người thợ luyện thiếc cảm thấy loại "đá" này "nuốt thiếc" như sói nuốt thịt dê nên họ gọi chúng là "bộ mõm sói". Có nước lại gọi Wolfram là "đá nặng".
Trong tự nhiên, trữ lượng Wolfram chiếm khoảng 1/100 nghìn trong vỏ trái đất. Nó xuất hiện trong thành phần quặng Wolframite (còn gọi là quặng Wolfram đen) hoặc Wolfram ore (còn gọi là quặng Wolfram trắng).
Ở Trung Quốc có tỉnh Nam Lĩnh là vành đai có mỏ quặng Wolfram trữ lượng vào loại lớn nhất trên thế giới. Đặc biệt là vùng phía Nam Giang Tây, được gọi là "quê hương của Wolfram". Nơi có mỏ Wolfram có trữ lượng lớn nhất trên thế giới là vùng Đại Dư - Giang Tây và Thị Trúc Viên - Hồ Nam. Trung Quốc cũng là nước có trữ lượng Wolfram lớn nhất thế giới.
Vào thời Chiến Quốc, nước Việt đã luyện ra những thanh bảo kiếm chém sắt như bùn. Trong đó có đôi kiếm âm - dương "Tê Lợi" do nữ phu nhân Mạc Gia luyện vẫn còn lưu lại tới bây giờ. Thời đó, người ta không thể hiểu được tại sao đôi kiếm ấy lại có khả năng kỳ diệu như vậy. Ngày nay, theo phân tích của các nhà luyện kim, với sự hỗ trợ của các thiết bị hiện đại cho biết: Trong thành phần kim loại luyện ra kiếm báu có một lượng nhỏ Wolfram.
Vào năm 1864, một người Manchettơ, lần đầu tiên luyện được thép hợp kim có độ cứng rất cao nhờ thêm 5% Wolfram vào thành phần thép. Ông dùng loại thép này chế tạo dụng cụ cắt gọt (lưỡi dao) và đưa tốc độ cắt gọt kim loại từ 5m/1 phút trước đây lên 7,5m/1 phút. Ông không ngừng nghiên cứu để nâng tốc độ cắt gọt bằng cách thay đổi hàm lượng Wolfram trong thép tạo ra thép có độ cứng cao. Qua hơn 40 năm, ông đã nâng được tốc độ cắt gọt kim loại lên 35 mét 1 phút so với trước đây tăng 6 lần.
Năm 1907 một loại thép mới mang tên "Steel" ra đời. Đây là một hợp kim cơ bản gồm Wolfram, Crôm, Côban. Nó có độ cứng rất cao khiến tốc độ cắt gọt kim loại tăng lên rất nhanh.
Hiện nay, kim loại siêu cứng là do Wolfram cacbon hóa (cácbonnizing Wolfram) cùng một số kim loại cácbon hóa khác, được chế tạo theo phương pháp nung kết. Chúng đều là dạng hạt cứng cácbon hóa kim loại khó nóng chảy như: Wolfram, Tantan, tinan, Môlipoten...hỗn hợp với một vài loại bột kim loại đen như: Bột sắt, Côban, Niken được ép định hình dưới áp lực cao. Sau đó, chúng được xử lý qua nhiệt như: tôi, ủ...
Loại thép dùng kim loại đã cácbon hóa này siêu cứng - độ cứng của nó ngang bằng với kim cương.
Ngay cả ở nhiệt độ 1000oc loại dao cắt gọt loại hợp kim này vẫn không hề suy giảm độ cứng. Bởi vậy, tốc độ cắt gọt hiện nay đã được nâng cao tới 2000m/1 phút gấp 100 lần so với tốc độ cắt bằng dao cắt gọt thép cacbon thường. Còn so với loại dao cắt gọt bằng thép hợp kim Wolfram (thép gió) cũng tăng 15 lần. Nếu ta dùng nó để chế tạo dao phay định hình hoặc cối đột dập có thể chịu áp lực để cắt đột hơn 3 triệu lần. So với những dụng cụ cắt đột hơn 3 triệu lần. So với những dụng cụ cắt đột bằng thép hợp kim thông thường độ bền tăng gấp 60 lần.
Tucurie

Trăng muôn đời thiếu nợ mà sông không nhớ ra!

Những kim loại kỳ lạ
Trong thế giới, của mình, các kim loại thể hiện đặc tính rất khác nhau. Có kim loại nhẹ nổi bồng bềnh trên mặt nước. Có loại hợp kim tan trong nước, lại có loại hợp kim tan có mùi hay lên tiếng kêu hoặc "siêu dẻo". . .
Tại Sở nghiên cứu luyện kim Viện Baicơnua (Liên Xô trước đây), các nhà khoa học đã sáng chế ra loại hợp kim mangan, liti siêu nhẹ. Tỷ trọng hợp kim này chỉ bằng l/2 nhôm, so với gỗ còn nhẹ hơn và nổi được trên mặt nước. Người ta gọi chúng là hợp kim siêu nhẹ. Loại thép này có cường độ cơ tính rất lớn, độ dẻo cao, đặc biệt là không hề "sợ" nóng, lạnh hoặc các hạt siêu tốc bắn phá. Loại hợp kim này có phạm vi ứng dụng rất rộng. Bên cạnh những dụng cụ gia đình, máy móc nhẹ, người ta còn dùng nó trên các con tàu du hành vũ trụ để giảm trọng lượng và bớt tiêu hao năng lượng.
Một công ty của Mỹ, gần đây đã nghiên cứu tìm ra một loại hợp kim nhôm đặc biệt kỳ lạ nó có đầy đủ đặc tính của hợp kim nhôm nhưng đặc biệt hơn cả là có thể hòa tan trong nước. Nó sẽ tan thành bột màu đen và giải phóng khí hydro trong môi trường nước. Một tấm kim loại nhôm loại này dày 1,5 mm trong vòng 2 - 3 phút sẽ tan hết trong nước. Cứ mỗi gam kim loại hoà tan trong nước sẽ giải phóng 100 ml khí hydro, đồng thời giải phóng năng lượng bằng 200 calo.
Hợp kim đặc trưng này ra đời sử dụng rất rộng rãi. Ở những nơi cần khống chế mực nước, người ta lắp một linh kiện loại hợp kim tan này ở vị trí nước cần khống chế. Nếu nước bị dâng cao linh kiện bị ngập nước sẽ nhanh chóng hoà tan, phát ra những tín hiệu báo động. Hợp kim này còn được dùng chế tạo khuôn mẫu. Lúc đầu người ta làm mô hình bằng loại hợp kim tan, sau đó phun (phủ) các vật liệu tạo hình ra bên ngoài. Cuối cùng dùng nước hoà tan vật mẫu ta sẽ có khuôn đúc như ý muốn.
Hiện nay, người ta cũng đã sản xuất ra kim loại có mùi thơm bay xa. Nguyên liệu để chế tạo kim loại có mùi này là: Bột kim loại và hương liệu trộn thành hỗn hợp đem đi ép định hình trong buồng chân không. Kim loại có mùi thơm được ứng dụng làm: Ðĩa nhạc, giá sách, bút chì, cặp da, áo mưa, dây đeo đồng hồ, cúc áo vét... được mọi người ưa thích vì có hương thơm lâu dài. Thậm chí người ta còn dùng kim loại có mùi thơm chế tạo hoa giả, quạt điện. . . rất được ưa thích.
Sau nhiều năm cố gắng người ta đã nghiên cứu chế tạo thành công một loại kim loại có độ bền cao, lại giảm được tiếng ồn, kể cả hạ âm (âm thanh có tần số thấp). Ðộ bền của vật liệu này tương đương với độ bền của thép, truyền âm chỉ như gỗ và được gọi là hợp kim vô thanh (hay hợp kim câm). Các nhà khoa học bắt tay vào nghiên cứu, tìm tòi loại hợp kim này xuất phát từ thực tế, đại bộ phận các cấu kiện máy móc làm bằng kim loại, khi máy móc chuyểnđộng nhanh, các cấu kiện bằng kim loại bị chấn động tạo ra tiếng ồn. Tiếng ồn cũng là một dạng ô nhiễm môi trường. Nó tác động vào hệ thống thần kinh trung ương, hệ tuần hoàn của con người.
Khi bắt đầu nghĩ đến kim loại "câm", lúc đầu người ta tìm đến chì - nguyên tố được coi là "đứa con câm" của vương quốc kim loại. Họ kết hợp chì với sắt tạo ra một hợp kim cứng như thép lại câm bặt như chì. Tuy nhiên, sau này người ta lại phát hiện hợp kim mangan - đồng tốt hơn hẳn hợp kim chì - sắt. Nó có độ bền cao, tính giảm chấn lớn, lại rất thuận tiện trong việc gia công nóng nguội.Hơn nữa nguồn nguyên liệu mangan lại rất phong phú nên nó là mục tiêu trước mắt để nghiên cứu, chế tạo loại vật liệu chống ồn này. Hải quân Anh đã sáng chế được loại hợp kim "Cyanua Steel". Có cường độ cơ tính tương đương loại thép không rỉ nhưng khả năng chống ồn gấp đôi loại gang đúc than chì. Nó được dùng để chế tạo bộ phận dung động trong máy hút bụi, xe hơi, động cơ đốt trong, bánh răng hộp số trong máy, chân vịt tàu ngầm, ngư lôi.
Ngoài ra, thực tế cũng có những hợp kim vô thanh (câm) khác như: Magiê - sắt - crôm, côban - niken, đồng - kẽm - nhôm, đồng - nhôm - niken. . .
Hợp kim magiê - zicôni thường dùng bởi tỷ trọng nhẹ tính giảm chấn đặc biệt tốt. Loại hợp kim này chủ yếu được dùng trong các bộ phận cần giảm chấn trong tên lửa, đạn đạo, hoả tiễn, máy bay trực thăng . . . như vách ngăn bộ phận dẫn đường hoặc la bàn con quay. Các loại hợp kim sắt - crôm, côban - niken được dùng chế tạo cánh tuabin, đồ điện gia dụng, các linh kiện máy dùng trong thương mại và hệ thống điều khiển tự động.
Tucurie

Trăng muôn đời thiếu nợ mà sông không nhớ ra!

H
Nguyên tố nào nhẹ nhất?
Ðó chính là Hydro. Vào thế kỷ 10, dược sĩ người Thụy Sĩ Bensaio đã làm thí nghiệm dùng mạt sắt tác dụng với axit Sulfuaric và tạo ra khí Hydro. Năm 1766, Kacoandi - một nhà hóa học người Anh đã phát hiện ra một điều: để hỗn hợp ôxy và hydrô trong bình mở nắp, châm lửa đốt sẽ phát ra tiếng nổ mạnh chói tai. Thí nghiệm này khiến nhà khoa học Anh Tôriselli rất thích thú, ông thường đem thí nghiệm này làm trò "ảo thuật" cho mọi người xem. Trong một lần diễn trò, bạn bè xem đã vô tình phát hiện thấy: thành bình lúc đầu khô ráo, sau khi có tiếng nổ lại trở thành ẩm ướt.
Lần đầu tiên phân tích được nước thành hydrô và oxy là do nhà hoá học Pháp Lavoadiê làm năm 1783 . Để tránh sai sót, ông đã làm thí nghiệm nhiều lần. Cuối cùng, ông quyết định chắc chắn rằng nước không phải là một nguyên tố mà đó là hợp chất của hydrô và oxy. Trọng lượng nước đúng bằng trọng lượng của hydrô và oxy tham gia phản ứng cộng lại. Thực ra, đến lúc này, Lavoadie mới đặt tên cho hydrô (Hydrogenium). Theo nghĩa của tiếng Hy Lạp thì từ này có nghĩa là "người sinh ra nước". Hydro là khí nhẹ nghĩa là mật độ khí rất loãng, phân tử vừa nhỏ vừa nhẹ, chuyển động rất nhanh.
Là nguyên tố có nguyên tử nhỏ nhất, nguyên tử lượng chỉ có một nên hydro trở thành nguyên tố đứng hàng đầu (số 1).
Trong tự nhiên, hydro tồn tại trong trạng thá khí không màu, không mùi vị. Hàm lượng của nó trong bầu khí quyển rất nhỏ. Theo tính toán chỉ chiếm khoảng 1 phần 2 triệu. Đại bộ phận hydro tồn tại trong thiên nhiên dưới dạng hợp chất.
Hydro chiếm 17% trong toàn bộ vỏ đất, đứng thứ hai sau oxy. Hydro phân bố rất rộng, chính vì vậy có người gọi "địa cầu" là "thủng cầu" vì đâu đâu cũng có nước, mà có nước là có hydro.
Hydro l à nguyên tố nhẹ nhất, một lít hydro ở 00C chỉ nặng có 0,08988 gam. Nếu so với nguyên tố nặng nhất Osmi (O3), một lít nặng tới 22480 gam thì trọng lượng riêng cách nhau tới 250.000) lần.
Vào năm 1780, Bô Rắc - nhà hoá học người Pháp đã bơm oxy vào bóng đái lợn tạo thành quả "khinh khí cầu" đầu tiên của nhân loại. Hiện nay thì bóng bay bơm khí hydro đã được dùng phổ biến. Các đài khí tượng cũng dùng khinh khí cầu mang máy thám không theo dõi sự thay đổi của thời tiết. Người ta nói hydro là một chất có khả năng kết hợp với các chất khác để tạo ra hợp chất rất cao. Một trong những sự kết hợp được sử dụng nhiều là giữa hydro và Nitơ. Hai chất này không tác dụng với nhau ở điều kiện áp suất và nhiệt độ bình thường. Khi nhiệt độ và áp suất tăng, phản ứng xảy ra rất mạnh, nhanh chóng tạo thành Amôniac. Đây chính là "mẹ đẻ", của phân bón hữu cơ. Amôniac tác dụng với axit Sulfuaric tạo thành Sulffade Amôn dùng làm phân bón. Hydro cũng là tay "sát thủ" chuyên "cưỡng đoạt" oxy và clo từ tay kẻ khác. Nhiều hợp chất như oxyt kim loại hoặc muối clorua kim loại chỉ cần dùng hydro "cưỡng đoạt" oxy (hay clo) sẽ giải phóng kim loại. Wolfram, germani, silic... thường được giải phóng theo cách này.
Tucurie

Trăng muôn đời thiếu nợ mà sông không nhớ ra!

Ni
Niken và kỳ tích của "đá Trung Quốc"
Theo nhiều tài liệu thì người làm Niken (Ni) đầu tiên là nhà bác học người Thụy Ðiển mang tên Gumstast. Ông phát hiện ra Niken (tên la tinh Niccolum) vào năm 1751. Tên gọi la tinh của Niken có nghĩa là "đồng không dùng được" (vì có chất độc là aren ở bên trong).
Kền (Niken) là kim loại có ánh kim, vừa cứng rắn lại khó nóng chảy. Nhiệt độ nóng chảy của kền so với vàng cao hơn nhìều, tới 14550C. Trong tự nhiên, kền thường tồn tại dưới dạng hợp chất cùng với lưu huỳnh, aren và sắt mà đại diện là các loại quặng arsenonikenite hoặc arsenicalniken.
Hồi trung thế kỷ đã từng lưu truyền câu chuyện về một loại "đồng nua". Thời đó công nhân mỏ vùng Sactơn của Châu Âu, thường gặp những vỉa quặng màu đỏ tưởng lầm đó là quặng đồng. Một thời gian dài, họ mày mò nung nấu hy vọng lấy được đồng từ loại quặng mới này. Tuy nhiên, mọi biện pháp luyện đều thất bại. Người Sactơn tốn hao bao tâm huyết cũng không sao tìm ra được nguyên nhân thất bại. Cuối cùng họ đành "bịa" ra câu chuyện thần thoại cho rằng thần núi Nikơ cùng Sactơn tác oai tác quái,... Các nhà khoa học cũng chẳng còn cách giải quyết nào khác, cũng đành gọi loại quặng đó là "đồng nua" để người đời sau không ảo tưởng rằng sẽ khai thức được loại quặng này.
Tuy nhiên, nhà khoa học Grunstast không chịu tin vào chuyện ma quỷ và ông quyết định tiếp tục nghiên cứu loại quặng này. Cuối cùng, đến năm 1751 đã tìm thấy một thứ kim loại mới từ loại quặng trên. Nó không phải là một chất ma quỷ nào cả mà là Kền (Niken - Ni ).
Sau hơn 50 năm nữa, Ricac - nhà hoá học người Ðức đã luyện từ loại quặng đỏ kia thu được Niken gần như nguyên chất.
Thực ra, nhân loại đã sớm biết đến niken và theo đuổi nó từ những niên đại xa xưa.
Từ thời Chiến Quốc, người Trung Quốc đã có "đồng bạch" - một loại hợp kim đồng - kền mà người đương thời gọi là "ốc". Trong "Kinh Thi" của Trung Quốc có đoạn viết "Dùng đồng bạch làm đồ trang sức đeo trên mình ngựa". Các sách vở cổ của thời Tống, thời Minh đều có ghi chép tỉ mỉ về loại quặng để luyện ra đồng bạch. Hiện nay, loại quặng đó chính là alsenical niken, đang được khai thác tại Vân Nam (Trung Quốc).
Thời cổ người Trung Quốc thường dùng đồng bạch làm đế đèn, chân cắm nến, nghiền mực, đĩa... Phân tích hoá học những dụng cụ này cho thấy: Hàm lượng hợp kim ngoài 62% ngoài ra còn có một lượng nhỏ thiếc, kẽm, chì và khoảng 6% Niken.
Theo "con đường tơ lụa", các đồ dùng bằng đồng bạch của Trung Quốc thời cổ viễn du tới vành đai trung Á, Ả Rập, Ba Tư xa xăm. Tiếp đó, chúng lại được vận chuyển tiếp tục tới tận các quốc gia Đức, Thụy Điển của Châu Âu.
Thời Tần Hán, Đại Hạ quốc đã cho đúc tiền bằng đồng bạch với hàm lượng kền chiếm tới 20%. Vào thế kỷ thứ 3 trước công nguyên, tiền đồng bạch của người Bactơrian (nay là Trung á thuộc Liên Xô cũ) là do từ Trung Quốc chuyển sang. Có những đồng tiền được chế tạo vào những năm 235 trước công nguyên nay vẫn còn được lưu trữ tại viện bảo tàng quốc gia Luân Ðôn.
Cho đến nay, trong ngôn ngữ của người Ba Tư và người Ả Rập từ "đồng bạch" vẫn mang ý nghĩa là "đá Trung Quốc". Đồng bạch Trung Quốc đã dấy lên sự chú ý của một số nhà Khoa học Châu Âu.
Đến đầu thế kỷ 19, các nhà khoa học và luyện kim Châu Âu đã nghĩ ngay đến "đá Trung Quốc" khi họ muốn tìm kiếm một loại hợp kim mới có thể thay thế bạc trong việc chế tạo các bộ đồ ăn và đồ gia dụng khác. Trên cơ sở đó họ đã luyện được hợp kim đồng - kền chế tạo những dụng cụ sinh hoạt bằng kim loại giả bạc hoặc bạc mới thu được những món lợi kếch sù. Có một thời những dụng cụ hợp kim mới này làm sôi động thị trường Châu Âu, hàng sản xuất ra không đủ bán.
Tucurie

Trăng muôn đời thiếu nợ mà sông không nhớ ra!

Pb
Công và tội của chì
Con người đã biết luyện chì từ thời nguyên cổ xa xưa. Chì (Plumbum) hoàn toàn khác với những kim loại khác. Nhiệt dộ nóng chảy của nó rất thấp, chỉ có 3270C. Trong tự nhiên, chì thườnng tồn tại ở dạng hợp chất. Nó cũng có thể ngẫu nhiên xuất hiện đột ngột. Sau một lần cháy rừng ở Mỹ, người ta phát hiện dưới lớp tro bụi những đống chì rất lớn vì trận cháy rừng xảy ra ngay trên bề mặt vỉa quặng chì. Nhiệt độ cao của ngọn lửa đã tinh luyện quặng chì lỏng nguyên chất chảy ra. Có lẽ con người cổ đại sớm biết sử dụng chì cũng chính vì nguyên nhân này.
Người Trung Quốc đã biết luyện chì từ thời nhà Thương. Thời đó, ngoài việc luyện kim để lấy chì, thuỷ ngân mà các nhà luyện đan còn gắng công luyện "hoàng đan" - một thứ được coi là " tiên dược" chính là ôxỉt chì Pb3O4. Và "Hoàng đan" lại có thể hoàn nguyên thành chì. Ngày xưa, người ta coi chì và thuỷ ngân là "tiên phẩm".
Người Babilon cổ đại, La Mã cổ và người Do Thái cũng có lịch sử sử dụng chì lâu đời. Người La Mã thường dùng chì làm ống dẫn nước. Tầng lớp quý tộc thường dùng chì để chế tạo khí cụ, bộ đồ ăn, hoá mỹ phẩm... Nhưng họ đâu có biết rằng độc tố trong chì có thể gây chết người, làm cho phụ nữ mắc bệnh vô sinh, thai chết lưu, đẻ non và thai nhi chết yếu. Một số dược sĩ Mỹ cho rằng, độc tố trong chì đã dẫn tới sự diệt vong của đế quốc La Mã. Khi khai quật các di chỉ La Mã cổ, các nhà khảo cổ đã phát hiện các xác chết đều có chứa lượng chì khá lớn vì người La Mã có sử dụng nước có chứa hàm lượng Cacbonic khá cao. Cacbonic tác dụng với chì làm ống dẫn tạo thành Cacbonat chì hòa tan trong nước. Khi con người dùng loại nước nhiễm chì này, chì sẽ lưu lại trong cơ thể, phá hủy canxi trong xương và dẫn tới nhiều chứng bệnh mãn tính khác.
Thực ra, đế chế La Mã cổ tiêu vong còn vì một nguyên nhân khác, rất nhiều nô lệ, phạm nhân và dân thường bị bọn thống trị dùng chì nóng chảy để bức hại.
Do hợp chất chứa chì có màu sắc tươi đẹp nên thường được dùng làm phẩm nhuộm. Chẳng hạn, Cacbonat chì, lốt tua chì, Crômmua chì có sắc trắng, ánh sáng và màu vàng. Cũng do tính năng này, các hoạ sĩ thời cổ thường dùng bột màu có chứa chì làm nguyên liệu vẽ tranh tường, nhưng theo thời gian màu sắc sẽ dần dần biến thành ảm đạm, mù mờ. Nhưng, các giáo sĩ Cơ đốc luôn biết rõ chỉ cần dùng xút hoặc dấm lau rửa qua bức tranh, màu sắc sẽ trở lại tươi sáng như cũ. Họ thường cho các giáo đồ tụ tập lại để làm lễ và biểu diễn khả năng phi phàm của mình là "phục sinh" các bức tranh thánh.
Trong lớp vỏ trái đất, trữ lượng của chì không cao, chỉ chiếm khoảng 0,0016%. Thế nhưng, giá của chì lại rất rẻ, nên được dùng nhiều trong công nghiệp. Chì có tỷ lệ rất cao trong các kim loại màu như thiếc và kẽm.
Chì có tính ăn mòn cao trong không khí và trong nước. Nó có khả năng chống được sự ăn mòn và phá hủy của axit vì vậy nó thường được dùng làm vật liệu chống, hoặc đựng axi t như: ống dẫn axit, khay chứa axit, bơm axi t,... chì còn được dùng làm đầu đạn và là nguyên tố rất quan trọng trong chế tạo dụng cụ phòng hộ, các tia Rơn ghen. (tia X) và tia phóng xạ X đều không thể xuyên qua nó.
Tuy nhiên, như chúng ta đã biết chì và nhiều hợp chất của chì có chứa độc tố. Trong thế kỷ XX, người ta thường pha chì vào xăng để chống va đập trong máy nổ của ô tô, nhưng khí thải của ô tô lại làm ô nhiễm không khí vì chứa chì, đó là sự de dọa tới sức khoẻ và tính mạng của con người. Để phòng ngừa tác hại của chì, hiện nay một số quốc gia đã cấm không sử dụng xăng pha chì làm nhiên liệu xe hơi, đặc biệt là trong thành phố và các khu điều dưỡng. Để đảm bảo tính chống va đập trong máy, người ta phải dùng các nguyên tố đất hiếm pha thêm vào xăng thay cho chì sẽ vừa đảm bảo tốt tính chống va đập của xăng vừa giảm thiểu ô m nhiễm môi trường.
Tucurie

Trăng muôn đời thiếu nợ mà sông không nhớ ra!