Происхождение. Как Земля создала нас

Мы научились применять и новые металлы. Пожалуй, самый очевидный пример – это алюминий, самый распространенный металл в земной коре (около 8 %), но извлечь его из каменистых руд невероятно трудно. Мы сумели наладить дешевое массовое производство алюминия только в конце XIX века, когда пропустили электричество через расплавленную руду. После этого он стал широко применяться как строительный материал и для упаковки пищи. В частности, алюминий очень легок, поэтому заявил о себе с распространением авиации после Первой мировой войны. Однако особенно сильно ассортимент металлов, которые использует наше технологическое общество, расширился в последние десятилетия.

Как вы думаете, сколько разных металлов сейчас при вас? Пять? Десять? Вы не поверите, но сегодня в одном карманном электронном устройстве задействовано больше 60 различных металлов. В это число входят и базовые металлы – медь, никель и олово, – и металлы особого назначения – кобальт, индий и сурьма, – и драгоценные металлы: золото, серебро и палладий[389]. Каждый из них ценится за особые электронные качества или идет на крошечные мощные магниты в динамике и вибрационном моторе. Стабильных (нерадиоактивных) химических элементов 83, и их них около 70 применяются в изготовлении электронных потребительских товаров вроде смартфонов[390], а следовательно, вы носите в кармане около 85 % всех доступных элементов из таблицы Менделеева.

Такой широкий ассортимент металлов идет не только на электронику. Высокоэффективные сплавы, применяющиеся в турбинах электростанции или в двигателе реактивного самолета, состоят более чем из десятка металлов, а катализаторы в химической промышленности, в том числе и участвующие в изготовлении современных лекарств, создаются с участием более 70 различных металлов. Однако большинство из нас о многих важнейших металлах даже и не слышали – это элементы с экзотическими названиями вроде тантала, иттрия и диспрозия.

Расширение диапазона полезных металлов просто поражает. Современные микросхемы могут содержать около 60 разных металлов, а еще в девяностые годы прошлого века их было около 20[391]. Возьмем, к примеру, индий. Этот металл открыли в 1863 году, а во время Второй мировой войны им покрывали детали авиационных двигателей, чтобы защитить от коррозии. Однако широкое применение индия началось только в девяностые годы ХХ века, когда экраны электронных устройств стали покрывать тонкой пленкой оксида индия-олова, поскольку он обладает редким сочетанием полезных свойств: оксид металла, который одновременно и прозрачен, и проводит электричество. Сегодня индий применяется во всем, от телевизоров с плоским экраном до ноутбуков, а особенно в сенсорных экранах современных смартфонов и планшетов[392]. Так же обстоят дела и с галлием – он был открыт через несколько лет после индия, однако нашел широкое применение лишь в эру электроники: сегодня он применяется в интегральных микросхемах, солнечных батареях, голубых светодиодах и лазерных диодах для дисков Blu-ray.

Большинство этих металлов с экзотическими названиями принадлежат к одной из двух групп – редкоземельные металлы и металлы платиновой группы. Металлы из этих групп химически очень схожи, а следовательно, концентрируются в одних и тех же минералах и добываются в ходе сепарационных процессов одновременно. Таких металлов примерно два десятка, и они и в самом деле определяют облик нашей технологической эпохи: свыше 80 % случаев их применения произошли после восьмидесятых годов прошлого века[393]. А если они – главные составляющие нынешней технологической эпохи, тем важнее станет их роль в будущем, когда мы отойдем от нынешней углеродной экономики. Именно они обеспечивают нам компактные, но мощные магниты, необходимые для генераторов в ветряных турбинах и моторов электромобилей, а также аккумуляторные батареи большой емкости.

Семнадцать редкоземельных металлов – это лантаниды, группа элементов из шестой строки таблицы Менделеева, а также химически похожие на них элементы скандий и иттрий. Правда, название «редкоземельные» не вполне удачно – не так уж и редко они встречаются в горных породах нашей планеты, не считая радиоактивного прометия, которого во всей земной коре не больше полкило[394]. Например, лантана на Земле почти столько же, сколько меди и никеля, и в три раза больше свинца. И все редкоземельные металлы распространены по меньшей мере в двести раз больше золота.