Інколи необізнаність у хімічних властивостях речовини може дорого коштувати. Одним з найпідступніших матеріалів є олово. Можливо, дивовижні властивості саме цього металу спричинили поразку французького імператора Наполеона під Москвою 1812 року, а також трагічний розвиток подій під час експедиції на Південний полюс ученого Роберта Скотта 1912 року.
На холоді олово починає змінювати внутрішню структуру, стає тьмяним і крихким. Деформаційні процеси ще й заразні: вартує неушкодженому предмету на мить торкнутися того, в якому почалася реакція, як і він починає розсипатися. Таке явище отримало назву "олов'яна чума".
Олово – метал, відомий з давніх-давен. Його сплав з міддю – бронзу – знали ще в древньому світі. Олово – м'яке, ковке, має низьку температуру плавлення, а тому легке для обробки. На відміну від заліза, воно важко піддається окисленню. Цими корисними властивостями й пояснюють його популярність з незапам'ятних часів.
Близько VI ст. до н.е. вперше отримали чисте металічне олово. Воно стало в нагоді у виробництві посуду, прикрас, підсвічників, ламп і навіть ґудзиків. Вигідним олово було через простоту добування, легкість в обробці й поліруванні. Проте зі, здавалося б, чудовим матеріалом можуть виникнути й серйозні проблеми.
Ключовим чинником ускладнень є температура. За нормальних, звичних для Європи температурних умов, олово – стійке. Проте, коли позначки на термометрах падають, з металом кояться дивні речі. Його поверхня тьмяніє, на ній з'являються нерівності, зрештою олов’яний предмет розсипається, залишаючи після себе сірий матовий порошок.
Таке явище назвали "олов'яною чумою". Чому саме "чумою"? Виявилося, що, як і заразні хвороби, металічну інфекцію можна підхопити. Достатньо, щоб до неушкодженого предмета на мить доторкнувся той, на якому вже з’явилися ознаки «хвороби», щоб "чума" перекинулася й на нього. Процес виявився автокаталітичним – тобто, пришвидшувався впливом продуктів реакції, яка відбувалася.
Аналіз сірого порошку показав, що він складається з чистого олова. Що ж з ним відбувається? Тут згадують про явище, відоме під назвою алотропія – коли хімічний елемент існує у вигляді двох або кількох простих речовин: графіт і діамант – два різні алотропи вуглецю; також відомі різні алотропи фосфору – червоний, білий, чорний і фіолетовий. Олову алотропія також властива.
Відоме металічне олово називається білим, його також іменують β-оловом (бета-оловом). Біла модифікація є стійкою за температури понад 13,2º С. Якщо температура знижується, то змінюється й внутрішня структура металу: він починає перетворюватися на сіре олово. Цей другий алотроп має на 25 % меншу густину й більший питомий об'єм: внутрішня напруга, що виникає у процесі перетворень, руйнує металічну структуру. Схожим чином вода, яка замерзає, може розривати ємності та труби. Сіре олово, на відміну від білого, є твердим і крихким.
Цікаво: навіть мікроскопічна кількість свинцю, стибію чи бісмуту здатні сповільнити процес алотропного перетворення. Алюміній, марганець чи цинк здійснюють протилежний ефект.
Експерименти з алотропним перетворенням олова вже здійснили й виклали навчальне відео на YouTube. На ролику видно, як шматок чистого металічного олова розпадається за температури –40º С впродовж 20 годин.
Таке явище часто відбувалося в Середньовіччі в неопалювальних храмах, у яких органні труби були олов’яними. Подібне відбувалися в холодних музейних залах, де, наприклад, експонували олов'яний посуд. Перетворення за температури 0º–13,2º С відбуваються відносно повільно, але за –40º С вистачає кількох десятків годин, аби предмет став купкою сірого порошку.
Згадаємо поразку Наполеона під Москвою на початку ХІХ ст. У ті часи шинелі й інші елементи солдатського обмундирування часто мали ґудзики з олова. В Франції, зважаючи на помірний клімат, з цим проблем не виникало. Проте лютий російський мороз зумів перетворити β-олово на α-олово. В результаті відбувалося розсипання невеликих, але важливих елементів військового мундиру.
Це лише гіпотеза, можливо – легенда, хоча справді температури під Москвою були достатньо низькими, щоб спричинити алотропні перетворення олова. Проте відомо непевне: клопіт з олов'яними ґудзиками російська армія мала. В 60-х рр. ХІХ ст. стверджували, що на одному зі складів усі ґудзики для мундирів розсипалися сірим порошком.
Ймовірно, проблеми через олово спіткали й дослідника Антарктиди Роберта Скотта. Під час трагічної експедиції 1910 р. він зберігав гас для обігріву в ємностях, спаяних оловом. Внутрішні перетворення олова могли зумовити витік гасу, що, в свою чергу, й стало причиною загибелі всіх мандрівників.
І в Польщі "олов'яна чума" могла серйозно пошкодити музейні колекції, зокрема – олов’яні вавельські труни. Їх зберігали в погребах за низьких температур, так що їхня поверхня починала кришитися. Тоді біду відвернув краківський хімік Тадеуш Естрайхер, учень Кароля Ольшевського. Здійснивши точні виміри, він запропонував просте рішення: очистити поверхню металу й обладнати приміщення обігрівачами, які б не дозволили температурі опускатися нижче позначки, за якої починаються алотропні перетворення. Так зберегли експонати від розсипання. Про результати дослідження Естрайхера розповідає наукова публікація «Олов'яна чума трун у королівському некрополі Вавеля», видана 1923 р. Очевидно, сьогодні всі музейні приміщення, де зберігають олов’яні експонати, належним чином опалюють.
Натомість сьогодні проблеми може створити електроніка. Через шкідливий вплив свинцю його перестали додавати до паяльного олова (хоч свинець – натуральний інгібітор алотропної реакції), отже, таке олово вразливе до "чуми". Як швидко хвороба може його здолати? Покаже час.
Зреферував Олег КАЧАН
Оригінал за посиланням http://wyborcza.pl
04.06.2014