Chữ Trung Hoa - “Ch́ đỏ Xibia”
- Tất cả bắt đầu từ việc
rửa chai lọ - Những chiếc kim xám trong
nồi nung - Lời khuyên của bạn.
Giở bất kỳ cuốn sách tra cứu nào
về kim loại nào ra, giữa vô số nhăn
hiệu của các loại thép, bạn sẽ
nhiều lần gặp những nhăn hiệu mà
trong đó có chữ “X”: X18H10T, X12M, 0X23I-05,
IIIX5, 8X4B401, X147=14H3T, 12X2HBOA, 30XMIOA v. v... Đối
với những người không thông thạo
trong lĩnh vực này th́ “mă số” bí ẩn
như thế c̣n khó hiểu hơn cả
những chữ tượng h́nh Trung Hoa. Song cũng
như một nhạc công, khi đọc các
nốt nhạc th́ cũng nghe thấy các giai điệu
ẩn náu trong đó, các nhà luyện kim cũng
vậy, chỉ mới nh́n qua cũng hiểu
được những chữ cái và các chữ
số trong tổ hợp “ngẫu nhiên” đó.
Thậm chí chỉ nh́n lướt qua cũng
thấy được cái chung trong nhăn hiệu các
loại thép đă được kể tên đến:
tất cả các loại thép ấy đều
chứa một lượng nào đó nguyên tố
crom (chữ “X” cho biết như vậy).
Cùng với các đồng nghiệp của ḿnh
trong “nghề” điều chất như niken,
vonfram, molipđen, vanađi, titan, ziriconi, niobi và các
nguyên tố khác, crom cho phép nấu luyện
những thứ thép có công dụng rất khác
nhau. Thép sử dụng trong kỹ thuật
hiện đại phải “biết làm”
nhiều việc: chống được áp
lực lớn, chịu được các hóa
chất xâm thực, chịu được quá
tải lâu mà không biết mỏi, dễ gia công,
không sợ nung nóng và cũng không sợ lạnh.
Crom đă cống hiến phần ḿnh vào rất
nhiều những tính chất như vậy
của thép.
Hơn hai trăm năm về trước, vào năm
1766, khi đến vùng Uran, giáo sự hóa học
Iohan Gôtlop Leman (Johann Gottlob Leman) (giảng dạy
ở Pêtecbua) đă t́m thấy trong quặng
mỏ vàng Berezovo, cách Ecaterinbua (hiện nay là Xveclôpxcơ)
không xa, một khoáng vật trong đó có chứa
khá nhiều ch́. Sau đó mấy năm, trong
cuốn sách “Cuộc du lịch khắp các
tỉnh của quốc gia Nga”, nhà vạn vật
học kiêm nhà du lịch, viện sĩ Piôt Simon
Palat đă mô tả mỏ quặng ở Berezovo.
Ông cho biết: “Vùng mỏ Berezovo gồm bốn
mỏ quặng được khai thác từ năm
1752. Tại các mỏ đó, ngoài vàng người
ta c̣n khai thác bạc, quặng ch́ và c̣n t́m
thấy quặng ch́ đỏ tuyệt đẹp
mà trước đây chưa từng thấy
ở một mỏ nào khác trên nước Nga.
Quặng ch́ này có các màu khác nhau (đôi khi
giống như màu thần sa), nặng và hơi
trong. Thỉnh thoảng, những khối h́nh tháp
nhỏ nhắn không đều đặn của
khoáng vật này khảm vào thạch anh tựa như
những viên hồng ngọc nhỏ. Khi nghiền
ra thành bột nó có màu vàng rất đẹp...”.
Khoáng vật này được gọi là “ch́
đỏ Xibia”. Về sau, nó mang tên là
“crocoit”.
Cuối thế kỷ XVIII, Palat đă đưa
mẫu khoáng vật này đến Pari. Nhà hóa
học Pháp nổi tiếng Lui Nicôla Voclanh rất
quan tâm đến crocoit. Ông vốn bắt đầu
cuộc đời lao động của ḿnh
từ việc rửa chai lọ trong một
hiệu thuốc. Ít lâu sau, nhà hóa học kiêm nhà
hoạt động chính trị Ăngtoan Franxoa
Furoa (Antoine Francois Fouroroy) tuy hăy c̣n trẻ, nhưng
đă chiếm giữ địa vị vững
chắc trong khoa học đă chú ư đến chàng
trai có năng lực này và đă lấy anh làm người
giúp việc cho ḿnh. Năm 1796, Voclanh đă
đưa crocoit ra phân tích hóa học. Trong báo cáo
của ḿnh, Voclanh viết: “Tất cả các
mẫu của chất này mà hiện nay có mặt
tại một số pḥng khoáng vật học
ở châu Âu đều được lấy
từ mỏ vàng ấy (tức là mỏ ở
Berezovo - T.G.). Trước kia, vùng mỏ này
rất giàu khoáng vật đó, song người ta
nói rằng, mấy năm về trước
trữ lượng trong mỏ đă kiệt và
hiện nay, nó được mua ngang với giá vàng,
đặc biệt là nếu nó có màu vàng.
Những mẫu khoáng vật không có mặt ngoài
đều đặn hoặc bị vỡ thành
từng cục th́ được dùng trong hội
họa, nơi mà chúng được quư trọng
nhờ có màu vàng da cam không hề biến đổi
trong không khí... Mầu đỏ rất đẹp,
tính trong suốt và h́nh dạng tinh thể của
khoáng vật đỏ Xibia đă bắt buộc
các nhà khoáng vật học phải quan tâm đến
bản chất của nó và địa điểm
t́m thấy nó. Rơ ràng là tỷ trọng lớn
của nó và quặng ch́ đi kèm theo nó đă
khiến người ta nghĩ đến sự có
mặt của ch́ trong khoáng vật này...”.
Năm 1797, Voclanh lại phân tích khoáng vật này
một lần nữa. Ông lấy crocoit đă tán
nhỏ thành bột bỏ vào dung dịch kali
cacbonat rồi đun sôi lên. Kết quả thu
được của thí nghiệm này là ch́
cacbonat và một dung dịch màu vàng, trong đó
chứa muối kali của một axit mà thời
bấy giờ chưa ai biết. Khi pha thêm
muối thủy ngân vào dung dịch này th́
xuất hiện chất kết tủa màu đỏ,
sau khi phản ứng với muối của ch́ th́
tạo thành chất kết tủa màu vàng, c̣n
nếu pha thêm thiếc clorua th́ dung dịch
trở thành màu xanh là cây. Sau khi làm cho ch́ kết
tủa bằng axit clohiđric, Voclanh đă cho
phần lọc bay hơi hết, rồi trộn các
tinh thể vừa tách được ra (đó là
anhiđric cromic) với than và cho vào nồi nung làm
bằng grafit nung lên đến nhiệt độ
cao. Khi th́ nghiệm kết thúc, nhà bác học
thấy trong nồi nung có vô số các mũi kim
bằng kim loại màu xám đâm tua tủa.
Lần đầu tiên nguyên tố này được
tách ra như thế đấy. Furoa đề
nghị gọi nguyên tố này là crom (theo
tiếng Hy Lạp, “chroma” nghĩa là chất màu),
v́ các hợp chất của nó có màu rực
rỡ và đa dạng. Tuy nhiên, âm tiết crom
với nghĩa là “có màu” nằm trong nhiều
thuật ngữ không liên quan ǵ với nguyên
tố crom cả. Chẳng hạn, từ cromozon
(chromosome) dịch từ tiếng Hy Lạp ra có nghĩa
là thể nhiễm sắc; để nhận
được h́nh ảnh có màu, người ta dùng
một khí cụ là cromocop (chromoscope), nghĩa là
bộ sắc nghiệm; những người chơi
ảnh cũng rất quen thuộc với các
loại phim “izopancrom” (isopanchrome - đẳng toàn
sắc); “pancrom” (panchrome - toàn sắc);
“ortoccrom” (orthochrome - nguyên sắc); “cromoxfer”
(chromosphere nghĩa là sắc cầu): các nhà
vật lư thiên văn gọi các thành thể sáng
chói trong khí quyển bầu trời là sự bùng
sáng sắc cầu v. v...
Lúc đầu, Voclanh không thích cái tên mà Furoa
đă đề nghị, v́ kim loại do ông phát
hiện ra chỉ có màu xám b́nh thường và h́nh
như không xứng với cái tên ấy. Nhưng
Furoa đă thuyết phục được Voclanh
và sau khi viện hàm lâm khoa học Pháp đăng
kư phát minh của ông với đầy đủ
mọi thể thức, th́ các nhà hóa học trên
toàn thế giới đă ghi từ “crom” vào
danh sách các nguyên tố mà khoa học đă
biết đến.
Nhà bác học người Đức Martin Henrich
Claprôt cũng phát hiện ra nguyên tố mới này
trong crocoit, nhưng muộn hơn Voclanh vài tháng.
Cho đến lúc bấy giờ, Claprôt đă phát
hiện ra ba nguyên tố là urani, ziriconi và titan
(về sau c̣n có thêm xeri nữa). Nhưng vinh
dự của người khám phá ra crom lần
đầu tiên đúng là phải dành cho Voclanh.
Thần bản mệnh hào hiệp - Hành vi "thách
thức" - Bí ẩn mới - Đài kỷ
niệm bằng "vật không gỉ" -
"Buổi hoà nhạc" bị băi bỏ -
Uống chè với kem ư? - Thép có
"vảy".
Để tách được nguyên tố mới
này ở dạng tinh khiết đă cần
tới một khoảng thời gian là hơn
nửa thế kỷ: năm 1845, nhà bác học người
Đức là Bunzen đă làm được
việc này bằng cách điện phân crom clorua.
Khác với nhiều kim loại khác, thần
bản mệnh đă tỏ rơ ḷng hào hiệp
đối với crom ngay từ đầu.
Nhiệt độ nóng chảy cao, độ
cứng lớn, khả năng dễ liên kết
với nhiều nguyên tố khác để tạo
thành hợp kim, đặc biệt là với
sắt, đă khiến các nhà luyện kim để
ư đến crom trước tiên. Năm tháng không
làm nguội lạnh sự quan tâm đó: cho đến
ngày nay, ngành luyện kim vẫn là ngành tiêu
thụ crom nhiều nhất mặc dù nguyên tố
này đă t́m được khá nhiều công
việc có ích khác.
Crom có đủ tất cả những tính
chất đặc trưng của các kim loại:
dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, có
ánh kim - một thuộc tính có ở đa số
các kim loại. Một đặc điểm
rất đáng chú ư của crom là: ở nhiệt
độ khoảng 37 độ C, nó xử sự
một cách “thách thức” rơ rệt: nhiều tính
chất vật lư của nó thay đổi đột
ngột, có bước nhảy vọt. Ở điểm
nhiệt độ này, ma sát trong của crom đạt
giá trị lớn nhất, c̣n môđun đàn
hồi th́ tụt xuống mức nhỏ nhất.
Độ dẫn điện, hệ số giăn dài,
sức nhiệt điện động cũng thay
đổi bất ngờ như vậy.
Trong khi các nhà bác học đang cố gắng
giải thích sự bất thường này th́
crom lại đưa ra một sự thách đố
nữa. Từ lâu các nhà vật lư học đều
biết một quy luật: cấu trúc từ tính
của một loại vật liệu tương
ứng rất chặt chẽ với mạng tinh
thể của nó. Nhưng các cuộc nghiên
cứu về crom siêu tinh khiết đă cho
thấy rằng, quy luật này lại chẳng có
quan hệ ǵ với crom cả.
Ngay cả những lượng tạp chất
không đáng kể cũng làm cho crom trở nên
rất gịn, v́ thế mà trong thực tế người
ta không sử dụng nó làm vật liệu
kết cấu, c̣n với vai tṛ là một nguyên
tố điều chất th́ từ lâu crom đă
được các nhà luyện kim quư trọng.
Chỉ cần pha thêm một lượng nhỏ
crom vào cũng đủ làm cho thép có độ
cứng và độ chống ṃn cao hơn.
Những tính chất như vậy rất cần
cho loại thép dùng làm bi mà trong thành phần
của nó, ngoài crom (đến 1,5%) ra, c̣n có cacbon
(gần 1%). Crom cacbua tạo thành trong loại thép
đó có độ cứng rất cao, cho phép thép
chống chọi rất tốt với một trong
những kẻ thù nguy hiểm nhất - đó là
sự mài ṃn.
Liệu có ai mà không biết đến tác
phẩm đồ sộ “Anh công nhân và chị
nông trang viên” của V. I. Mukhina? Tượng
đài hùng vĩ này được làm bằng
thép không gỉ chứa 18 % crom và 10 % niken. Năm
1937, nó đă trang điểm cho gian hàng của
Liên Xô tại triển lăm quốc tế ở
Pari và hiện nay đang đứng sừng
sững ở lối vào khu triển lăm
“Những thành tựu của nền kinh tế
quốc dân” ở Maxcơva. Tuy nhiên, cacbon
lại có hại đối với thép không
gỉ: khuynh hướng tạo thành cacbua của
crom đă khiến cho phần lớn lượng
nguyên tố này liên kết với cacbon và tách ra
ở những chỗ ranh giới các hạt thép,
c̣n chính các hạt thép th́ lại nghèo crom và
không đủ để chống lại sự
tấn công của các axit và của oxi. V́
vậy, hàm lượng cacbon trong thép không gỉ
phải rất ít (không quá 0,1%).
Các nhà luyện kim Nhật Bản đă chế
tạo một loại thép đặc biệt có
pha thêm crom và nhôm: nó cách âm tốt gấp hàng trăm
lần so với thép kết cấu thông thường.
Khung cửa sổ và cửa ra vào làm bằng
loại thép “yên tĩnh” này hoàn toàn không gây
ra tiếng ồn ngay cả khi người ta ráng
hết sức để nện vào chúng. Một
lá thép loại này khi rơi xuống sàn ximăng
th́ không phát ra một tiếng kêu nào. Các nhà
chế tạo máy mà hàng ngày buộc phải nghe
các buổi “ḥa tấu” của các loại
“nhạc cụ gơ đập” trong các xưởng
máy đều đánh giá đúng ưu điểm
của thứ vật liệu mới này.
Ở nhiệt độ cao, thép có thể bị
bao phủ bởi một lớp “vảy”
gỉ. Trong một số máy móc, các chi tiết
bị đốt nóng đến hàng trăm độ.
Muốn cho thép dùng để chế tạo các
chi tiết này không bị vảy gỉ bao
phủ, người ta pha thêm vào đó 20 - 30 %
crom. Loại thép như vậy chịu đựng
được nhiệt độ đến 1000
độ C!
Các hợp kim của niken và crom - gọi là nicrom -
dùng để chế tạo các phần tử
đốt nóng rất tốt: chúng có điện
trở rất cao, v́ vậy, khi có ḍng điện
đi qua th́ sẽ được nung rất nóng.
Thêm coban và nhôm vào các hợp kim crom - niken th́ các
hợp kim này sẽ có khả năng chịu
được tải trọng lớn ở
nhiệt độ 650 - 900 độ C; các chi
tiết, như cánh quạt của tuabin khí
chẳng hạn, được chế tạo
bằng loại hợp kim chịu nóng như
vậy. Crom c̣n có mặt trong nhiều loại
hợp kim khác mà ta có thể nhận thấy qua
tên gọi của chúng: cromen, croman, cromansi. Hợp
kim comocrom (gồm coban, molipđen và crom) không độc
hại đối với cơ thể người,
v́ vậy, nó được sử dụng trong
khoa phẫu thuật phục hồi. Để làm
răng giả, người ta dùng loại hợp
kim gồm coban và crom: loại hợp kim này rẻ
hơn vàng nhiều lần, đồng thời
lại có độ dẫn nhiệt nhỏ, nên người
mang bộ răng giả như vậy có thể
uống nước chè nóng hoặc ăn kem
một cách ngon lành mà không cảm thấy khó
chịu.
Ngày nay, phần lớn quặng crom khai thác
được trên thế giới đều
đi đến các nhà máy sản xuất hợp
kim sắt, ở đó người ta nấu
luyện các loại ferocrom và crom kim loại. Năm
1820, lần đầu tiên người ta chế
tạo được ferocrom bằng cách dùng than
gỗ để khử hỗn hợp các oxit
của sắt và crom trong nồi nung. Năm 1854
đă thu được crom kim loại nguyên
chất bằng cách điện phân các dung
dịch nước của crom clorua. Cũng trong
thời gian này đă xuất hiện ư đồ
nấu luyện ferocrom chứa cacbon trong ḷ cao. Năm
1865 đă cấp bằng phát minh đầu tiên
về thép crom. Nhu cầu về ferocrom bắt
đầu tăng vọt.
Bằng phát minh đầu tiên - Nhịp độ
của rùa -Cuộc đối thoại lư thú -
"Rượu thập cẩm" bằng kim
loại - Giày bằng crom - Các vị thần
chảy máu - Lối thoát khỏi t́nh thế -
Chuyên nghề mới.
Ḍng điện, hay nói chính xác hơn là phương
pháp điều chế các kim loại và hợp
kim bằng nhiệt điện đă đóng vai
tṛ quan trọng trong việc phát triển ngành
sản xuất ferocrom. Năm 1893, nhà bác học
Pháp Muatxan đă luyện được ferocrom
chứa cacbon (gồm 60% crom và 6% cacbon) trong ḷ
điện.
Ở nước Nga trước cách mạng,
ngành sản xuất hợp kim sắt phát
triển với tốc độ “chậm như
rùa”. Ḷ cao của các nhà máy ở miền nam
chỉ luyện được ferosilic và feromangan
với số lượng rất ít ỏi. Năm
1910, trên bờ sông Xatca (nam Uran), nhà máy luyện
kim bằng điện cỡ nhỏ “Porogi”
đă được xây dựng và bắt đầu
sản xuất ferocrom, sau đó sản xuất
cả ferosilic. Nhưng không thể nói đến
việc thỏa măn các nhu cầu của nền
công nghiệp nước nhà: để đáp
ứng nhu cầu của nước Nga về các
hợp kim sắt, hầu như phải hoàn toàn
nhập cảng chúng từ các nước.
Nhà nước Xô - viết trẻ tuổi không
thể lệ thuộc vào các nước tư
bản chủ nghĩa về một lĩnh
vực tối quan trọng như ngành sản
xuất các loại thép chất lượng cao -
ngành tiêu thụ chủ yếu các hợp kim
sắt. Để thực hiện được
kế hoạch to lớn nhằm công nghiệp hóa
đất nước th́ cần phải có thép
kết cấu, thép dụng cụ, thép không
gỉ, thép làm bi, thép làm ô tô máy kéo. Crom là
một trong những thành phần quan trọng
nhất của các loại thép này.
Ngay trong những năm 1927 - 1928, Liên Xô đă
bắt đầu thiết kế và xây dựng
các nhà máy sản xuất hợp kim sắt. Năm
1931, nhà máy hợp kim sắt ở Tseliabinxcơ
đă đi vào hoạt động và trở
thành đứa con đầu ḷng của ngành
công nghiệp hợp kim sắt trong nước.
Trong những năm đó, một trong những người
xây dựng nên ngành luyện kim chất lượng
cao của Liên Xô - viện sĩ thông tấn
Viện hàm lâm khoa học Liên Xô V. X. Emelianop đang
ở Đức, nơi ông được cử
đến để nghiên cứu kinh nghiệm
của các chuyên gia nước ngoài.
Trong hồi kư, ông đă kể lại câu
chuyện thú vị của ḿnh với một nhà
luyện kim Đức :
“Năm 1933, tại một nhà máy nhỏ của
Đức, tôi đă hỏi ông kỹ sư trưởng
:
- Các ông bán ferocrom do nhà máy này sản xuất cho
ai?
Ông ta liền kể :
- Khoảng năm phần trăm tổng sản lượng,
chúng tôi cung cấp cho các nhà máy hóa chất
gần đây; nhà máy của Becker mua của chúng
tôi hai phần trăm, gần ba phần trăm
th́...
Ngắt lời ông ta, tôi hỏi :
- Thế Liên Xô mua của các ông có nhiều không
?
- Liên Xô th́ lúc nào cũng vậy. Chúng tôi
gửi đến các nhà máy của các ông
chừng bảy mươi lăm đến tám mươi
phần trăm sản lượng của chúng
tôi. C̣n chúng tôi th́ đang nấu luyện
bằng quặng crom Uran”.
Đúng, lúc bấy giờ, Liên Xô không những
xuất khẩu quặng sang Đức mà c̣n sang
cả Thụy Điển, Italia, Mỹ, rồi
lại phải mua ferocrom của các nước
đó. Nhưng khi hai nhà máy hợp kim sắt
nữa được xây dựng (ở Zaporoje và
ở Zextafoni) vào năm 1933 tiếp theo nhà máy
ở Tseliabinxcơ, th́ Liên Xô không những đă
ngừng nhập khẩu các loại hợp kim
sắt quan trọng nhất, trong đó có cả
ferocrom, mà c̣n có khả năng xuất khẩu
các hợp kim đó sang các nước. Ngành
luyện kim chất lượng cao đă thực
sự cung cấp đầy đủ các loại
vật liệu cần thiết cho nền sản
xuất trong nước.
Năm 1963, tại vùng Actiubinxcơ thuộc Kazăcxtan
đă t́m thấy những thân quặng cromit
rất lớn - đó là nguyên liệu chủ
yếu để sản xuất ferocrom. Trong
những năm chiến tranh, nhà máy hợp kim
sắt Actiubinxcơ đă được xây
dựng trên cơ sở những mỏ này, và
về sau, nó đă trở thành xí nghiệp
lớn nhất sản xuất crom và ferocrom đủ
các nhăn hiệu.
Vùng Uran rất giàu quặng crom: không phải
ngẫu nhiên mà chính tại đây đă t́m
thấy khoáng vật mà từ đó Voclanh khám
phá ra crom. Nhiều nước khác cũng có
những mỏ kim loại này. Trong thời gian mà
chiếc xe tự hành “Lunakhôt” của Liên Xô
“du ngoạn” trên mặt trăng, các khí cụ
của nó đă xác định rằng, ở
vùng biển Mưa cũng có crom. Nhưng nếu
đến biển Mưa khá xa, th́ đến
biển Đỏ, có thể nói, chỉ cần
“với tay” là tới. Tại đây, cách
bờ biển Sudan không xa, các nhà bác học Pháp
đă phát hiện được một cái
hố độc đáo, sâu tới 2.200 mét, c̣n nước
ở độ sâu này th́ rất nóng. Các nhà
khảo sát đă dùng quả cầu đo sâu
để lặn xuống vực này, nhưng ngay
sau đó họ đành phải ngoi lên v́ thành
của quả cầu nhanh chóng bị “hâm nóng”
đến 43 độ C. Những mẫu nước
lấy được ở độ sâu này
đă cho biết rằng, “hố” này gần như
chứa đầy một thứ quặng lỏng
và nóng: hàm lượng crom, sắt, vàng, mangan và
nhiều kim loại khác đạt đến
mức cao khác thường. Trong những năm
sắp tới, rất có thể các chuyên gia
sẽ khai thác được những thứ “rượu
thập cẩm” gồm các kim loại này.
Cromit cũng được sử dụng rộng
răi trong công nghiệp vật kiệu chịu
lửa. Gạch magezitcromit - loại vật
liệu chịu lửa tuyệt vời được
dùng để xây lớp lót ḷ Mactanh và các
thiết bị luyện kim khác. Vật liệu
này có tính chịu nhiệt cao và không sợ
sự thay đổi nhiệt độ đột
ngột nhiều lần.
Các nhà hóa học sử dụng cromit vào việc
điều chế kali bicromat và natri bicromat, cũng
như các loại phèn crom để thuộc da,
làm cho da bóng đẹp và bền. Da như
thế được gọi là da crom, c̣n ủng
làm bằng da ấy th́ gọi là ủng da crom.
Đêm đêm, các ngôi sao hồng ngọc của
điện Cremli tỏa sáng trên bầu trời
Maxcơva. Trong thế giới của các loại
đá quư, hồng ngọc đứng hàng thứ
hai sau kim cương. Theo truyền thuyết Ấn
Độ cổ đại th́ hồng ngọc
được tạo nên từ những giọt
máu do các vị thần rỏ xuống:
“Những giọt máu nặng rơi xuống ḷng
sông, tận những chỗ nước sâu để
phản chiếu những cây cọ tuyệt đẹp.
Rồi từ đó, con sông được mang
tên Ravanaganga, và từ bấy giờ, sau khi
biến thành hồng ngọc, những giọt máu
này bừng sáng lên mỗi khi màn đêm buông
xuống, với ngọn lửa thần kỳ
rực sáng bên trong, rồi những tia lửa này
xuyên qua ḍng nước...”. Huyền thoại phương
đông cổ đại kể về sự tích
của hồng ngọc như vậy đấy.
Ngày nay, công nghệ sản xuất loại
ngọc đỏ kỳ diệu này đă trở
nên đơn giản hơn nhiều, và các
vị thần không phải rót máu linh thiêng
của ḿnh nữa: để làm ra ngọc đỏ
này, người ta pha crom oxit với một
liều lượng nhất định vào nhôm
oxit, nhờ vậy mà những tinh thể hồng
ngọc có màu sắc kỳ diệu. Tuy nhiên,
hồng ngọc nhân tạo sở dĩ được
quư chuộng không phải chỉ do màu sắc bên
ngoài tuyệt đẹp: tia laze sinh ra nhờ
sự giúp đỡ của hồng ngọc
quả là có năng lực tạo nên những
phép lạ. Tựa như những tia sáng thần
kỳ do chiếc gương hyperboloit của
kỹ sư Garin và trí tượng tượng
phong phú của Alecxây Tonxtôi tạo ra, tia laze có
thể cắt mọi thứ kim loại một
cách dễ dàng như thể chiếc kéo cắt
giấy vậy, hoặc có thể chọc
những lỗ rất nhỏ xuyên qua kim cương,
corunđum và các thứ “hạt hồ đào”
rắn chắc khác mà không hề e ngại trước
độ cứng “nổi tiếng toàn thế
giới” của chúng.
Crom oxit giúp các nhà chế tạo máy kéo rút
ngắn được rất nhiều thời
gian chạy rà động cơ. Thông thường,
công đoạn này (để cho các chi tiết
cọ xát với nhau có dịp “làm quen” nhau)
kéo dài khá lâu, điều đó dĩ nhiên là
không làm cho những người sản xuất
máy kéo được hài ḷng lắm. Nhưng người
ta đă t́m được cách thoát khỏi t́nh
trạng đó sau khi điều chế được
một chất pha nhiên liệu mới có chứa
crom oxit. Bí quyết tác dụng của chất pha
này rất đơn giản: khi đốt cháy
nhiên liệu sẽ tạo nên những hạt crom
oxit rất nhỏ có tính mài ṃn cao, chúng đọng
lại trên thành trong của xilanh và trên các
bề mặt chịu ma sát nên sẽ nhanh chóng
mài nhẵn các chi tiết, làm cho chúng vừa khít
với nhau. Kết hợp với loại chất
bôi trơn mới, chất pha này cho phép giảm
thời gian chạy rà được 30 lần.
Cách đây chưa lâu lắm, crom oxit đă có
thêm một nghề mới rất thú vị: dùng
để sản xuất băng ghi âm. Lớp làm
việc của băng ghi âm không chứa sắt
oxit như vẫn thường thấy mà chứa
crom oxit. Sự thay thế như vậy đă
đem lại kết quả rất tốt:
mật độ ghi tăng lên, chất lượng
âm thanh tốt hơn và băng làm việc đáng
tin cậy hơn. Sản phẩm mới này đă
được ưu tiên “đăng kư cư
trú” trong các bộ nhớ của máy tính điện
tử.
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 rơ..."
Các vật liệu làm ảnh và dược
phẩm, các chất xúc tác dùng cho các quá tŕnh
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 đă nhận thấy
rằng, crom không những có độ cứng cao
(về mặt này th́ không có kim loại nào
cạnh tranh nổi), mà c̣n chống lại
được sự oxi hóa trong không khí và không
tương tác với các axit. Dùng phương
pháp điện phân, người ta đă 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 ṃn, 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 đă “đau
đầu” về vấn đề mạ crom và
măi 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. C̣n “người
anh em” hóa trị sáu của nó th́ 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 đă 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 tŕnh 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 ḿnh.
Cho đến gần đây, người ta
mới chỉ mạ crom cho các chi tiết kim
loại. Nhưng hiện nay, các nhà bác học
đă 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 đă kinh qua nhiều
thử thách, nếu được mạ crom th́
sẽ bền vững hơn và không sợ
những kẻ thù muôn thủa của các vật
liệu kết cấu như sự mài ṃn, 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 c̣n có ích cho loại
vật liệu mẫu mực về độ
cứng là kim cương. Sở dĩ như
vậy là v́ 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, v́ thứ dụng cụ như vậy hễ
chạm vào kim loại hoặc đá cứng th́
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 đă 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
đă trải qua nhiều cuộc thử
nghiệm. Vậy kết quả ra sao? Kim cương
bám chặt vào dụng cụ cắt gọt, c̣n
thời hạn sử dụng của một tinh
thể th́ tăng lên vài lần. Khi xem xét một
tinh thể như vậy dưới kính hiển
vi th́ ở một mặt, người ta đă
t́m thấy một kẽ nứt khá sâu đă
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 đă tạo
ra những nguyên tử crom cacbua cứng trên
bề mặt kim cương, ngoài ra, crom c̣n xâm
nhập vào kẽ nứt có thành cũng được
bao phủ bằng một lớp crom cacbua. C̣n
lớp crom nguyên chất sát với chỗ gắn
th́ 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,
c̣n kim cương th́ trở nên bền hơn ...
kim cương.
Năm 1974, các nhà khoa học của Viện liên
hợp nghiên cứu hạt nhân tại Đupna
đă 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 măn này đă
diễn ra nhờ sự bắn phá mục tiêu ch́
bằng những ion crom cao tốc. Ch́ th́ đă
nhiều lần được dùng làm mục
tiêu trong các cuộc bắn phá tương tự,
c̣n crom th́ 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 ch́ sẽ
tạo thành con số 106 cần thiết khi các
hạt nhân này ḥa 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 đă ghi nhận
được sự ra đời của một
nguyên tố siêu urani mới.
...Trước khi kết thúc câu chuyện về
crom, chúng ta hăy trở lại với hồi kư
của V. X. Emelianôp. Năm 1967, ông đă 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 ư đến.
Chúng ta đă 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 rơ cái mà họ
mua”.
|