ძვირფასი ალუმინი

ავტორი: ქეთევან კუპატაძე

1860 წელი დგას. მენდელეევი ჰაიდელბერგში სწავლობს და შემთხვევით იგებს, რომ კარლსრუეში კეკულეს ინიციატივით ქიმიკოსების პირველი კონგრესი იმართება. შესაძლებლობას ხელიდან არ უშვებს და დაუყოვნებლივ მიემგზავრება. მნიშვნელოვანი საკითხია განსახილველი: ელემენტების სისტემატიზაციისას რომელ მასას უნდა მიექცეს უპირობო ყურადღება - ატომურს, მოლეკულურს თუ ეკვივალენტურს. იტალიელი ქიმიკოსი კანიცარო ბრწყინვალე მოხსენებით გამოდის, თავისივე თანამემამულის, ავოგადროს, კვლევებს იშველიებს და ამტკიცებს, რომ სისტემატიზაციისთვის მთავარი ატომური მასაა. თავის მოხსენებას ბროშურად დაბეჭდილსაც დაარიგებს დარბაზში და მენდელეევიც არაერთხელ დაუბრუნდება ამ ტექსტს.

სამშობლოში ჩასულმა, პრობლემაზე ბევრი იფიქრა და 1869 წელს პერიოდულობის კანონი და სისტემა გამოაქვეყნა.

მენდელეევს უცნაური კაცის სახელი ჰქონია. მეზობლებს არც კი სცოდნიათ, რომ დიდი მეცნიერი იყო. იცოდნენ მხოლოდ ის, რომ უბადლოდ კერავდა ჩემოდნებს. თუმცა ლონდონის ქიმიკოსთა სამეფო საზოგადოებამ მისი ღვაწლი დააფასა, მიიწვია და იმ დროისთვის უძვირფასესი საჩუქარი - ალუმინის ჭიქა გადასცა. ბევრი მოშურნეც ჰყოლია მენდელეევს, ბევრისთვის დაუფრთხია ძილი მის წარმატებას, თუმცა ეს არახალია. ჩვენს დროშიც არის ხალხი, რომელსაც სხვისი კარგი მოსვენებას აკარგვინებთ, ცუდი კი გულზე სალბუნად ედებათ.

უნებურად ამეკვიატა: "შენ რატომ უნდა გეძინოს ცუდად, მე თუ რაღაცით ვარ ბედნიერი, ან რატომ უნდა გეძინოს კარგად, როცა მე ვწევარ სისხლის გუბეში?.."

მენდელეევის ჯილდოს, ალუმინის ჭიქას დავუბრუნდეთ, - ალუმინისა, იმ დროს უძვირფასეს მეტალად რომ მიიჩნეოდა.

გავრცელების მხრივ ალუმინს მესამე ადგილი უჭირავს ჟანგბადისა და სილიციუმის შემდეგ. მათთან ის გეოქიმიურადაა დაკავშირებული, უმთავრესად - ორმაგ სილიკატებში, მინდვრის შპატებსა და ქარსებში, აგრეთვე გამოფიტვის პროდუქტებში - თიხებში. ალუმინი ქიმიურად აქტიური ლითონია, ამიტომ თავისუფალი სახით ბუნებაში არ მოიპოვება. ალუმინის ოქსიდი (Al2O3) გვხვდება მინერალების - კორუნდისა და ზუმფარის, აგრეთვე ბოქსიტის (Al2O3·nH2O) და კრიოლითის (AlF3·3NaF) სახით.

ალუმინსილიკატებიდან აღსანიშნავია ცეოლითები, ორთოკლაზი, ალბიტი, ანორთიტი, კაოლინი (საფაიფურე თიხა, Al2O3 ·2SiO2·2H2O). დედამიწის ქერქში ალუმინის შემცველობა 8,8%-ია.

სითბოსა და ელექტრობის გამტარობის მიხედვით ალუმინი მეოთხე ადგილზეა ვერცხლის, სპილენძისა და ოქროს შემდეგ, თუმცა გარე გაყვანილობებში სპილენძთან შედარებით სწორედ ალუმინის მავთულებს ანიჭებენ უპირატესობას. რატომ? ის კოროზიას არ განიცდის. ჰაერის ჟანგბადთან შეხებისას ალუმინის ზედაპირზე ოქსიდური ფენა წარმოიქმნება. ეს ფენა აბრკოლებს მეტალში აირებისა და სითხეების შეღწევას და იცავს მას შემდგომი დაჟანგვისგან. გამოდის, რომ ალუმინი თავს თვითონვე იცავს.

ქიმიურ თვისებებშიც თავისი ხელწერა აქვს. მაგალითად, მაღალ ტემპერატურაზე მეტალებს და მათ ნაერთებს აღადგენს. მეტალურგიაში ამ პროცესს ალუმინოთერმიას უწოდებენ. ტიგელში მოვათავსოთ Fe2O3-ის ფხვნილი და Al-ის ბურბუშელა (ან ფხვნილი). რეაქციის ინიცირებისთვის ნარევის შუაში Mg-ის ლენტი მოვათავსოთ და ავანთოთ. რეაქცია მყისიერად დაიწყება. ამ დროს ენერგია სითბოსა და სინათლის სახით გამოიყოფა.

ალუმინოთერმიით არა მარტო რკინის - სხვა მეტალების აღდგენაც ხდება, მაგ., Mn-ისა, Cr-ისა.

ალუმინი ის მეტალია, რომელიც სიამოვნებით ურთიერთქმედებს როგორც მჟავასთან, ასევე ტუტესთანაც. ალუმინის თხელი ფირფიტა სინჯარაში მოვათავსოთ და დავასხათ ნებისმიერი მჟავა, თუნდაც მარილმჟავა. ალუმინი მაშინვე გახსნას დაიწყებს, მჟავადან წყალბადს გამოაძევებს და ალუმინის ქლორიდს წარმოქმნის.

ავიღოთ ალუმინის კიდევ ერთი ფირფიტა და ჩავუშვათ ტუტის - მაგ., ნატრიუმის ტუტის - ხსნარში. იგი აქაც დაიწყებს გახსნას წყალბადის გამოყოფით.

ფრანგი დიდგვაროვნები შვილებს მეტისმეტად ანებივრებდნენ. მათი შვილები განსაკუთრებულები იყვნენ და ყველაფერი განსაკუთრებული უნდა ჰქონოდათ. საფრანგეთის პატარა ცისფერსისხლიანთა სათამაშოები მხოლოდ უძვირფასესი მეტალისგან - ალუმინისგან მზადდებოდა.

მაინც რატომ ითვლებოდა ალუმინი ძვირფას მეტალად? იმიტომ, რომ თავისუფალი სახით მისი მიღება ძვირი ჯდებოდა. თუმცა, მოდი, ყველაფერს რიგის მიხედვით მოგითხრობთ.

1808 წელს ჰამფრი დევი ელექტროლიზის მეშვეობით Al2O3-დან ალუმინის გამოყოფას ცდილობდა. მაშინ ეს მეტალი თავისუფალი სახით ჯერ არც არავის ენახა, დევი კი მის არსებობაში დარწმუნებული იყო. არ გაუმართლა მეცნიერს - მხოლოდ ალუმინისა და რკინის შენადნობის მიღება მოახერხა, თუმცა მეტალის ნათლია სწორედ ის გახდა - წერდა: თუ ბედმა გამიღიმა და მივიღე მეტალი, რომელსაც ვეძებ, ალუმინს დავარქმევო.

ალუმინის მისაღებად ცდები ჰანს ერსტედმა განაგრძო და 1825 წელს ალუმინის ქლორიდის მიღება შეძლო, მერე კალიუმის ამალგამასთან შეალღო და ტყვიის მსგავსი მეტალი გამოყო. ამის შესახებ მან მაშინვე აცნობა ერთ-ერთ სამეცნიერო ჟურნალს და ექსპერიმენტები შეწყვიტა. ესტაფეტა ფრიდრიხ ველერმა გადაიბარა. 18-წლიანი მუშაობის შემდეგ მან სუფთა ალუმინის მიღება მოახერხა, თუმცა ეს ძვირი, ძალიან ძვირი ჯდებოდა.

1854 წელს ფრანგმა ქიმიკოსმა სენ-კლერ დევილმა მეთოდი შედარებით გააიაფა - ალუმინის მიღების პროცესში ძვირად ღირებული აღმდგენი კალიუმი შედარებით იაფი ნატრიუმით შეცვალა - და თავისი მეთოდი 1855 წელს პარიზში, გამოფენაზე სახელწოდებით "ვერცხლი თიხისგან" წარადგინა. იმპერატორი ნაპოლეონ მესამე ამ მეთოდმა აღტაცებაში მოიყვანა. ის დიდი ხანია სასახლეში ამ მსუბუქი მეტალისგან დამზადებულ ჭურჭელს იყენებდა, მაგრამ ახლა თავისი ჯარისთვისაც მოუნდა მისი დამზადება, ამიტომ მეცნიერს დიდი ფინანსური დახმარება აღუთქვა, ოღონდ კი მეთოდი დანერგილიყო. დევილმა რამდენიმე ქარხანა ააგო, მაგრამ... ალუმინის წარმოება კვლავ ძვირი იყო, ეს მეტალი კვლავ საოცნებოდ რჩებოდა, ამიტომ მისგან მხოლოდ სამკაულებსა და ფუფუნების საგნებს ამზადებდნენ.

მეთოდი მეცხრამეტე საუკუნის დასასრულს გაიაფდა. პრობლემაზე ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად მუშაობდა ორი ქიმიკოსი - ამერიკელი სტუდენტი მარტინ ჰოლი და ფრანგი ინჟინერი პოლ ერუ. ისინი კრიოლიტში გახსნილი ალუმინის ოქსიდის ელექტროლიზს აწარმოებდნენ. შედეგი მშვენიერი იყო, მაგრამ ელექტროენერგიის დიდი დანახარჯი ახლდა თან. ქარხნის აგების შემდეგ ეს პრობლემა მოგვარდა. ქარხანა შვეიცარიაში ააგეს, რაინის ჩანჩქერის გვერდით. მარტინ ჰოლი იმ დროს 21 წლის იყო. მოგვიანებით მას არაერთი პრემია მიენიჭა. ოჯახი არ შეუქმნია - როგორც მისი ძმა წერდა, კოლეჯი იყო მისთვის ცოლიც, შვილიც და მთელი ცხოვრებაც. მეცნიერმა კოლეჯს თავისი მემკვიდრეობის დიდი ნაწილი - 5 მილიონი დოლარი დაუტოვა. იგი 54 წლისა ლეიკემიით გარდაიცვალა, მის მშობლიურ ქალაქში, კოლეჯის წინ კი მისი ძეგლი დგას, მის მიერვე მიღებული ელექტროლიზური ალუმინისგან ჩამოსხმული.

ალუმინს დავუბრუნდეთ. მიღებული მეტალი ყველაფრით კარგი იყო, გარდა ერთისა - გამოყენების ზოგიერთი სფეროსთვის საკმარისად მდგრადი არ გახლდათ. ეს პრობლემა გერმანელმა ქიმიკოსმა ალფრედ ვილმა გადაჭრა - ალუმინი ცოტაოდენ სპილენძთან, მაგნიუმსა და მანგანუმთან შეალღო. შენალღობი მიღებიდან რამდენიმე დღის შემდეგ განსაცვიფრებელ სიმტკიცეს იძენდა. შენადნობის პირველი ნაწილი 1911 წელს გერმანიის ქალაქ დიურენში გამოუშვეს და დურალუმინი უწოდეს, 1919 წელს კი მისგან პირველი თვითმფრინავი ააგეს. ალუმინის ძალიან თხელ ფურცლებს კვების და ფარმაცევტულ წარმოებაში პროდუქტებისა და პრეპარატების შესაფუთად იყენებენ. ალუმინის ფხვნილი საღებავად გამოიყენება. სხვათა შორის, ცნობები ამ საღებავის შესახებ ჯერ კიდევ ჰეროდოტეს თხზულებაში მოიპოვება. ხელოვნური კორუნდის მონოკრისტალებს (კერძოდ, ლალს) დიდი სიმაგრის გამო ზუსტ მექანიზმებში, კვანტურ გენერატორებში (ლაზერებში) იყენებენ. ალუმინის შაბი ქაღალდის, საღებავებისა და ტყავის წარმოებაში გამოიყენება. ალუმინს ფეთქებად (ამონალი, ალუმოტოლი) ნივთიერებათა დასამზადებლადაც იყენებენ.

ასე დაიწყო ალუმინის ტრიუმფალური სვლა მსოფლიოში. ის გაიაფდა და მისი გამოყენება სხვადასხვა სფეროში ხელმისაწვდომი გახდა. თუმცა, იყო დრო, ოქროზე ძვირად ფასობდა. აკი სწორედ მისგან დამზადებული ჭიქის მიძღვნით გამოხატა ლონდონის ქიმიურმა საზოგადოებამ მადლიერება მენდელეევის მიმართ მისი აღმოჩენებისთვის.

ამ დროს კი, პატარა ადამიანების სულში შური შეპარულიყო...

"...შენ რატომ უნდა გეძინოს ცუდად, თუ მე რაღაცით ვარ ბედნიერი,

ან რატომ უნდა გეძინოს კარგად, როცა მე ვწევარ სისხლის გუბეში?.."