Алмаза ценность - вес его в каратах,
Красив алмаз, гранённый в бриллиант.
О бриллиантах пишутся трактаты,
Земных глубин научный фолиант
(Татьяна Пастернак)
ЦИРОЛИТ - искусственный продукт, имитирующий бриллиант, алюминат иттрия. ОнВ отличие от фианита, ЦИРОЛИТ имеет другую кристаллическую структуру и состав.
Алюминат иттрия - бесцветное, нерастворимое в воде неорганическое соединение. Представляет собой кристаллы иттрий-алюминиевого граната, которые благодаря высокой твёрдости (8.5 по шкале Мооса) и хорошему блеску используются в ювелирных изделиях.
Алюминат иттрия используется как искусственный материал (имитация алмаза), в лазерной технике, для создания высокотемпературных "окон" в приборах и как люминофор. Обладает высокой прозрачностью и термической стойкостью
Люминофор - это светонакопительный или фотолюминесцентный порошок, способный преобразовывать поглощаемую энергию (свет, ультрафиолет) в видимое свечение в темноте. Безопасный, нетоксичный материал, используемый в красках, декоре, системах безопасности и промышленности, часто светится до 8-12 часов после зарядки.
Искусственный продукт, имитирующий бриллиант, на основе алюмината иттрия - это иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ, YAG — Yttrium Aluminium Garnet). Бесцветные кристаллы ИАГ используются как ювелирная имитация (диамонит, диамоник) из-за высокого блеска и твердости, хотя их преломление ниже, чем у алмаза.
ИТТРИЙ (Y, от лат. Yttrium) - химический элемент 3-й группы 5-го периода с атомным номером 39, светло-серебристый редкоземельный переходный металл. Обладает высокой температурой плавления (1500°C), стойкостью к коррозии и прочностью, близкой к стали.
Название получил в честь шведского местечка Иттербю.
В природе встречается в основном в виде единственного стабильного изотопа.
Иттрий используется в атомной технике, лазерах, металлургии и электронике.
Открытию предшествовало более чем столетнее исследование минералов, содержащих редкоземельные элементы, в частности ГАДОЛИНИТА.
В 1787 году лейтенант шведской армии Карл Аррениус (1) решил провести летний отпуск в местечке Иттербю, расположенном на одном из многочисленных островков вблизи столицы Швеции Стокгольма. Выбор был сделан не случайно: страстный любитель минералогии, Аррениус знал, что в окрестностях Иттербю есть давно заброшенный карьер. Он и привлекал молодого офицера, надеявшегося пополнить свою коллекцию минералов.
День за днём Аррениус долгое время тщательно обследовал все новые и новые участки карьера. (2) И вот, наконец, он нашёл чёрный тяжёлый камень, похожий на каменный уголь. "Такая находка уже чего-то стоила", - обрадовался Аррениус.
Но мог ли он тогда предположить, что этот невзрачный на вид минерал сыграет огромную роль в истории неорганической химии, а заодно впишет в неё его имя, как первооткрывателя?
Отпуск подошёл к концу. Вернувшись домой, Аррениус составил описание минерала, дал ему без долгих раздумий название "иттербит" (в честь местечка, где тот был найден) и вновь приступил к несению военной службы. Время от времени он продолжал заниматься минералогическими поисками, но звёздный час его был уже позади.
В 1794 году ИТТЕРБИТОМ заинтересовался финский химик, профессор университета в Або (ныне Турку) Юхан Гадолин.(3) Для него чёрный камень из-под Иттербю во многом определил направление дальнейшей научной деятельности. В 1811 году Гадолин был избран членом-корреспондентом Петербургской академии наук. Учёный подверг минерал химическому анализу и обнаружил в нём, наряду с окислами железа, кальция, магния и кремния довольно большое количество (38 %) неизвестной примеси, напоминавшей отчасти окись алюминия, отчасти окись кальция.
Гадолин пришёл к выводу, что он открыл окись нового химического элемента, или, как тогда было принято говорить, новая "земля" (так прежде называли тугоплавкие, нерастворимые в воде окислы некоторых элементов).
Спустя три года исследованием иттербита занялся шведский химик, профессор Упсальского университета Андрес Экеберг. (4) Он подтвердил выводы своего финского коллеги с той лишь разницей, что, по его мнению, на долю нового вещества приходилось не 38, а значительно больше - 55,5%. Экеберг предложил назвать неведомую землю иттриевой, а ИТТЕРБИТ переименовать в ГАДОЛИНИТ в знак уважения к большим научным заслугам Гадолина - первого исследователя этого минерала.
Интерес учёных к иттриевой земле не угасал. Многочисленные исследования, проведённые в разных странах, подтверждали присутствие в ГАДОЛИНИТЕ нового элемента (правда, количественные характеристики, как правило, оказывались различными).
Но никому из химиков, исследовавших иттриевую землю, до поры до времени не приходило в голову, что в ней прячется не один, а сразу несколько окислов неизвестных науке элементов.
Такой же сложной по составу оказалась цериевая земля, открытая в 1803 году. Как выяснилось позднее, в этих двух веществах "проживали" почти все элементы, которые располагаются сегодня в таблице Менделеева под номерами 57-71 и называются лантаноидами, а вместе со своими ближайшими "родственниками" скандием (№ 21) и иттрием (№ 39) образуют семью редкоземельных металлов.
Но для того, чтобы разделить эти земли на составные части и открыть все входящие в их состав элементы, учёным потребовалось целое столетие.
Начало XIX века ознаменовалось появлением на свет большого числа новых элементов. В эти годы были открыты палладий и родий, осмий и иридий, калий и натрий, барий и стронций, кальций и магний, литий и кадмий. Эти и другие "новорождённые" приковали к себе внимание химиков, а интерес к иттриевой и цериевой землям заметно упал.
Только знаменитый шведский химик Йенс Якоб Берцелиус (5) и его ученики не теряли из вида редкие земли. В 1818 году один из помощников Берцелиуса Александр Шерер (6) обнаружил, что при нагревании иттриевой земли в закрытой склянке бесцветный порошок вдруг приобретал странную желтизну, которая исчезала лишь после того, как процесс повторялся в восстановительной атмосфере.
Это навело Шерера на мысль, что в исходнике, наряду с окисью иттрия, содержится неизвестный окисел - он-то и наводил жёлтый "грим" на иттриевую землю. Подобные мысли высказывалист и раньше, но дальше предположений дело не шло. Шерер тоже не сумел экспериментально подтвердить свою идею.
Прошло 10 лет. В 1828 году немецкий учёный Фридрих Велер (6) тоже ученик Берцелиуса, впервые получил металлический ИТТРИЙ. И хотя металл был сильно загрязнён примесями, это событие расценивалось как значительный успех, поскольку выделение любого редкоземельного элемента из химических соединений - по сей день необычайно трудоемкая и сложная задача.
Следующую страницу в историю всех редкоземельных элементовм вписал ещё один ученик Берцелиуса - талантливый шведский химик Карл Мосандер.(7) Ещё в 1826 году он всерьёз увлекся исследованием цериевой земли и вскоре сделал вывод о том, что в ней, как и в иттриевой, может содержаться другой, ранее неизвестный окисел.
Однако Мосандер не был любителем скоропалительных категорических суждений, к тому же выделить новую землю он тогда не сумел. На какое-то время другие дела отвлекли его от изучения окислов церия, и лишь в конце 30-х годов XIX века он повторил свои опыты с цериевой землей и теперь уже сумел доказать, что в ней скрывается окись другого элемента.
По предложению Берцелиуса Мосандер назвал его лантаном - по-гречески "скрытый". Лантан действительно долго скрывался под прикрытием церия, но зато впоследствии все редкоземельные стали именоваться лантаноидами.
Кроме окиси лантана, Мосандер обнаружил в цериевой земле ещё одну землю; в дальнейшем выяснилось, что и она имела сложный состав, и из неё в конце концов удалось выделить несколько редкоземельных элементов. Теперь настал черёд иттриевой земли.
Мосандер помнил о её "желтизне" в экспериментах Шерера. Не забыл он и о том, что данные о содержании окиси иттрия в гадолините заметно различались в опытах Гадолина, Экеберга и многих других исследователей, несмотря на сходные методы анализа. Тут было над чем поломать голову, тем более, что даже сам Берцелиус не смог дать этим расхождениям подходящего объяснения. Но с чего начать?
Прежде всего Мосандер постарался получить как можно более чистую окись иттрия. Специально для своих опытов он разработал новые методы, впоследствии прочно вошедшие в арсенал химии редкоземельных элементов.
Для "расщепления" иттриевой земли Мосандер использовал так называемое дробное (или фракционированное) осаждение, в основе которого лежало незначительное различие в растворимости солей редкоземельных элементов в кислотах. Если иттриевая земля представляет собой смесь окислов, то они должны выпадать в осадок не одновременно, а по очереди, обусловленной их разной основностью, а следовательно, и разной растворимостью.
Проходили дни, недели, месяцы. Буквально по каплям добавлял учёный к гидроокиси иттрия оксалат калия, аммиак и другие реактивы. Один скрупулезный опыт сменялся другим. И вот, наконец, в октябре 1843 года Мосандер опубликовал в "Философском журнале" результаты своей работы.
Из иттриевой земли ему удалось выделить три окисла: сначала выпадал жёлтый осадок, затем розоватый и в последнюю очередь - бесцветный. Названия, которые дал Мосандер этим окислам и соответствующим им элементам, как бы символизировали разделение исходной земли, обнаруженной в минерале из-под Иттербю: от начальной части названия этой шведской деревушки "итт" получила своё имя бесцветная окись - иттрия, от "тер" - жёлтая, ставшая тербией, и от "эрб" - розоватая, именовавшаяся отныне эрбией.
Но на этом ставить точку было ещё рано: вокруг "трио" Мосандера развернулась оживленная полемика, в которой участвовали многие крупные химики. Одни сомневались в существовании вновь открытых земель, другие, напротив, утверждали, что эти земли в свою очередь должны быть разделены на самостоятельные "территории", принадлежащие неизвестным пока элементам.
Истина лежала между этими крайними точками зрения: эрбиевая земля действительно оказалась смесью окислов. В 1878 году швейцарский химик Жан Мариньяк (8) разделил её на две части - эрбию и иттербию (названную в честь все той же шведской деревушки). Но, как вскоре выяснилось, каждая из этих земель была... тоже смесью оксидов.
Дробление земель продолжалось, семья редкоземельных элементов пополнялась новыми членами. В те годы интерес к редким землям резко возрос. Немалую роль сыграл в этом разработанный в 1860 году немецкими учёными Робертом Бунзеном и Густавом Кирхгофом (9) спектральный метод анализа, значительно расширивший возможности проникновения в тайны вещества.
В 1879 году Нильсон (10) разделил ИТТЕРБИЮ Мариньяка на две земли - ИТТЕРБИЮ и СКАНДИЮ, а затем оказалось, что и ИТТЕРБИЯ Нильсона тоже состоит из двух земель.
Разделить их удалось австрийскому химику Ауэру фон Вельсбаху (11) в 1907 году, содержащиеся в землях элементы он назвал альдебаранием (Aldebaranium) и кассиопеем
