Thứ năm, 6/3/2003 | 16:03 GMT+7
|
Thứ năm, 6/3/2003 | 16:03 GMT+7

Kể chuyện về kim loại (phần 26)

Khỏi phải cạnh tranh - Những khó khăn bất ngờ - "Tôi tiếp nhận hỏa pháo" - Vỏ bọc cho kim cương - Những con tính số học - "Người Anh hiểu rất rõ..."

Các vật liệu làm ảnh và dược phẩm, các chất xúc tác dùng cho các quá trình hóa học và các lớp mạ kim loại - đâu đâu crom cũng tỏ ra rất được việc. Có lẽ cần phải kể tỉ mỉ hơn về các lớp mạ crom.

Từ lâu người ta đã nhận thấy rằng, crom không những có độ cứng cao (về mặt này thì không có kim loại nào cạnh tranh nổi), mà còn chống lại được sự oxi hóa trong không khí và không tương tác với các axit. Dùng phương pháp điện phân, người ta đã thử mạ một lớp mỏng kim loại này lên bề mặt các sản phẩm làm bằng các thứ vật liệu khác để giữ cho chúng khỏi bị ăn mòn, khỏi bị xây xát, cũng như những “chấn thương” khác. Tuy nhiên, lớp mạ crom tỏ ra rất xốp, dễ bong ra và không đáp ứng được những hy vọng mà mọi người mong đợi. Trong suốt gần ba phần tư thế kỷ, các nhà bác học đã “đau đầu” về vấn đề mạ crom và mãi đến những năm 20 của thế kỷ này, họ mới giải quyết được. Sở dĩ thất bại là do chất điện phân được sử dụng ở đây chứa crom hóa trị ba là thứ crom không thể tạo nên chất mạ có chất lượng cần thiết. Còn “người anh em” hóa trị sáu của nó thì lại đảm đương nổi nhiệm vụ này. Kể từ đó, người ta bắt đầu sự dụng axit cromic (trong đó, crom có hóa trị sáu) làm chất điện phân. Bề dày của các lớp mạ có thể đạt đến 1 milimet (chẳng hạn, trên một số chi tiết bên ngoài của ô tô, mô tô, xe đạp). Song cũng có khi lớp mạ crom được sử dụng vào mục đích trang trí: để mạ đồng hồ, tay nắm cửa và các đồ vật khác không nằm trong vùng nguy hiểm. Trong những trường hợp như vậy, chỉ cần mạ những lớp crom cực mỏng (0,0002 - 0,0005 milimet).

Các nhà hóa học Litva đã đề xuất phương pháp tạo nên bộ “áo giáp” nhiều lớp cho các chi tiết quan trọng đặc biệt. Lớp ngoài cùng mỏng nhất của “áo giáp” này là crom (dưới kính hiển vi, bề mặt của tầng mạ này quả thật hao hao giống áo giáp): trong quá trình làm việc, đây là lớp đầu tiên tiếp xúc với lửa, nhưng phải qua nhiều năm, crom mới bị oxi hóa. Trong thời gian ấy, chi tiết đó cứ việc gánh vác công việc hệ trọng của mình.

Cho đến gần đây, người ta mới chỉ mạ crom cho các chi tiết kim loại. Nhưng hiện nay, các nhà bác học đã biết cách tạo nên lớp vỏ crom ngay cả trên các sản phẩm bằng chất dẻo. Polistirolen - một loại chất dẻo rất quen thuộc và đã kinh qua nhiều thử thách, nếu được mạ crom thì sẽ bền vững hơn và không sợ những kẻ thù muôn thủa của các vật liệu kết cấu như sự mài mòn, sự uốn và sự va đập. Lẽ đương nhiên, thời hạn sử dụng các chi tiết làm bằng vật liệu này sẽ tăng lên.

Lớp vỏ crom thậm chí còn có ích cho loại vật liệu mẫu mực về độ cứng là kim cương. Sở dĩ như vậy là vì không phải tất cả kim cương khai thác được đều có thể dùng để chế tạo dụng cụ cắt gọt: thông thường, kim cương thiên nhiên có rất nhiều vết nứt cực nhỏ làm cho nó không thể dùng để gắn lên dụng cụ cắt gọt hoặc mũi khoan, vì thứ dụng cụ như vậy hễ chạm vào kim loại hoặc đá cứng thì kim cương liền vỡ ra từng mảnh nhỏ. Ngoài ra, các tinh thể kim cương thiên nhiên thường không bám chặt vào thân dụng cụ cắt gọt. Để khắc phục nhược điểm này, các nhà bác học đã đề nghị bọc kim cương bằng một màng crom mỏng vừa bám chắc vào với kim cương vừa bám chắc vào với chỗ gắn bằng đồng.

Kim cương được bọc bằng crom đã trải qua nhiều cuộc thử nghiệm. Vậy kết quả ra sao? Kim cương bám chặt vào dụng cụ cắt gọt, còn thời hạn sử dụng của một tinh thể thì tăng lên vài lần. Khi xem xét một tinh thể như vậy dưới kính hiển vi thì ở một mặt, người ta đã tìm thấy một kẽ nứt khá sâu đã được gắn lại bằng lớp màng crom bao bọc kim cương. Hóa ra là sau khi kết hợp với các nguyên tử cacbon của kim cương, các nguyên tử crom đã tạo ra những nguyên tử crom cacbua cứng trên bề mặt kim cương, ngoài ra, crom còn xâm nhập vào kẽ nứt có thành cũng được bao phủ bằng một lớp crom cacbua. Còn lớp crom nguyên chất sát với chỗ gắn thì tạo thành hợp kim với đồng, nhờ vậy nên kim cương được gắn chắc với dụng cụ cắt gọt. Tóm lại, nhờ có crom mà cùng một lúc giải quyết được hai việc: dụng cụ cắt gọt trở nên bền hơn, còn kim cương thì trở nên bền hơn ... kim cương.

Năm 1974, các nhà khoa học của Viện liên hợp nghiên cứu hạt nhân tại Đupna đã thu được một đồng vị của nguyên tố siêu urani có số thứ tự là 106. Phản ứng tổng hợp hạt nhân có kết quả mỹ mãn này đã diễn ra nhờ sự bắn phá mục tiêu chì bằng những ion crom cao tốc. Chì thì đã nhiều lần được dùng làm mục tiêu trong các cuộc bắn phá tương tự, còn crom thì được chọn theo những tính toán số học đơn thuần: 24 proton của hạt nhân nguyên tử crom cộng với 82 proton của hạt nhân nguyên tử chì sẽ tạo thành con số 106 cần thiết khi các hạt nhân này hòa nhập vào nhau. Mặc dầu đồng vị của nguyên tố này chỉ sống vẻn vẹn vài phần ngàn giây, nhưng các khí cụ rất nhạy đã ghi nhận được sự ra đời của một nguyên tố siêu urani mới.

...Trước khi kết thúc câu chuyện về crom, chúng ta hãy trở lại với hồi ký của V. X. Emelianôp. Năm 1967, ông đã viết: “Hai năm trước đây, tôi được biết một tin khiến tôi xúc động sâu sắc, nhưng tiếc thay, ở nước ta, tin đó không được ai chú ý đến. Chúng ta đã bán một mẻ ferocrom cho nước Anh - một nước mà đối với chúng ta, luôn luôn là biểu tượng của sự tiến bộ kỹ thuật. Vậy mà bây giờ nước Anh lại mua ferocrom của chúng ta! Người Anh hiểu rõ cái mà họ mua”.

(còn nữa)

 
Tại sao lá sen vẫn trụ vững khi có người đứng lên?
Tôi xem nhiều nơi ở Trung Quốc, một người lớn có thể đứng vững trên lá sen. Tại sao lá sen lại đỡ được sức nặng như vậy? (Mỹ Anh)