Оловянная чума
Недавним обсуждением в одном из админских чатиков и постами про металловедение и теорию фаз (Железо, Металловедение, предварительные ласки) мне напомнило одну старую и очень популярную в отечественных пульверизаторских кругах байку. Касается она оловянной чумы.
Немножко общих сведений. Олово при обычном давлении имеет два кристаллических состояния, две фазы, как говорят физхимики, материаловеды, металловеды… Высокотемпературная бета-форма, она же белое олово, является металлом – отражает свет, проводит электричество, пластичная и вот это вот все. Низкотемпературная альфа-форма, она же серое олово – это полупроводник со структурой алмаза, серый хрупкий порошок, еще и с отличной от белого олова плотностью. Эта форма очень похожа и по структуре, и по свойствам на лежащие над оловом в таблице Менделеева кремний и германий. Температура перехода между двумя фазами для высокочистого олова +13,2°С. Именно его и называют «оловянной чумой». Как нетрудно догадаться, такой переход приводит к разрушению любых изделий из олова. Как олово вообще используется и не разрушается, в таком случае?
Ответ заключается в слове «высокочистый» – небольшое количество примесей либо понижает температуру перехода хорошо за 0°С, либо его сильно замедляет.
В отечественном культурном и научно-популярном пространстве про оловянную чуму постоянно вспоминают две истории: про ее роль в гибели Великой Армии Наполеона и в трагедии антарктической экспедиции Скотта. В первом случае якобы оловянные пуговицы развалились от холода, и личный состав Армии померз от русских холодов. Вторая история гласит, что якобы сосуды для керосина в складах для полярной группы были пропаяны по швам оловом, разошлись от холода, керосин вытек и группа, возвращавшаяся с полюса, замерзла. Не знаю уж, что с Великой Армией, хотя и с ней история пахнет апокрифичностью. А вот с экспедицией Скотта все было как в анекдоте про армянское радио.
Вкратце об экспедиции Роберта Скотта. Этот английский морской офицер, не имевший большого опыта полярных экспедиций, хотел из патриотических соображений добраться первым до Южного Полюса и обогнать опытного норвежского исследователя Руаля Амундсена. Плохо организованная экспедиция завершилась проигрышем гонки к полюсу и гибелью группы Скотта на обратном пути к побережью Антарктиды и оставшейся там части экспедиции.
Когда-то давно я, помнится, подивился редкости упоминаний оловянной чумы в контексте гибели Скотта в англоязычных источниках по сравнению с русскоязычными. Зачастую ссылки из таких англоязычных источников ведут в русскоязычные. Довольно логичным образом отсюда я пришел к опубликованным в 1913 году, сразу после гибели Скотта, дневникам и отчету экспедиции, даром что он в отсканированном виде лежит в интернетах. Как выяснилось, проблему с нехваткой керосина Скотт действительно упоминал в своем предсмертном письме, однако английским по белому говорил, что не может объяснить причин исчезновения керосина из запаянных емкостей, что кагбе намекает на их целостность.
А дальше в отчете есть раздел по действиям оставшейся у побережья и выжившей части экспедиции, где упоминается абсолютно то же явление исчезновения керосина из закрытых емкостей, и ему таки дается объяснение. На побережье оставляли такие же склады со снабжением. К моменту, когда их надо было использовать, керосина в закрытых пробками металлических сосудах было шиш да ни шиша, зато все вокруг было покрыто неприкольной керосиновой пленкой. В чем было дело: металлические сосуды с керосином использовали, чтобы отмечать местоположение склада – их выкладывали на самый верх, под прямые солнечные лучи в максимально освещенном месте, дабы бликовали. А там, напомню, полярное лето, а склады по пути экспедиции Скотта еще и на приличной высоте, выше 3 км, где повышается вклад высокоэнергетического ультрафиолета. Сосуды предсказуемо грелись, давление паров керосина внутри росло, а пробки были натуральные и пористые. За месяцы такого нагрева хватало, чтобы большая часть керосина продиффундировала через пробки и сконденсировалась на холодном всем вокруг.
А почему такой же проблемы не было у экспедиции Руаля Амундсена? А потому что Амундсен как опытный полярный исследователь полностью залил свои емкости под керосин припоем. Припой, кстати, тоже на оловянной основе, но не умеет в фазовый переход.
Откуда проросли истории про роль оловянной чумы? Судя по всему, из письма Алана Мензиса, химика из Принстона, США, в “зачеркнуто” Спортлото Nature 1921 года. Даже не научной статьи, а просто письма в редакцию с дисклеймером перед текстом о том, что редакция не несет никакой ответственности за содержание письма. Оно было некритически съедено и пятикратно “зачеркнуто” переварено переврано отечественным научпопом еще в советское время. В оригинальном письме предложена следующая версия. Олово, использованное для запайки емкостей, разрушилось. Это привело к точечному контакту железа емкостей с керосином и к химическому действию электролита в керосине, который мог появиться в ходе его очистки перегонкой, и образованию дырок. Ну, то, что сейчас назвали бы электрохимической коррозией. Из аргументации «я так сказал», и я сейчас даже не шучу, и отсылка на другого профессора, который видел что-то похожее на банках с консервами. С точки зрения современной науки – бред сивой кобылы. Все это не помешало истории уйти в отечественную пульверизацию науки…
От такая фигня, малята.
