მენდელეევის პერიოდული ცხრილის “გარდამავალ-ბუნებიანი” ბ-ქვეჯგუფების და VIIIფგუფის ელემენტთა ღრმაატომურმა კვლევამ “იშვიათლითონური ქიმიზმიდან სრულიად მკაფიოდ გამოირჩევა ზედაწკრივის Fe-შვიდეულის ქიმიზმი, რომელსაც ჩვენ ფეროქიმიზმი ანუ რკინისოჯახური ნაწილის “ძნელჟანგვადი” ტიპის ქიმიზმი , Os-Ir-Pt-Au-Hg ხუთეულში, რომელსაც ჩვენ აუროქიმიზმი ვუწოდეთ და ამით მივიღეთ ოქროს და რკინის ტიპის როგორც მეტალო, ისე გეოქიმიზმის რელიეფური ურთიერთ-დაპირისპირება პერიოდული ცხრილის ამ ყველაზედ უფრო ღირსშესანიშნავ სამმაგ მაგნიტოქიმიურ უბანზე.
ამ დაყოფის შემოღებამდე მიგვიყვანა Fe-ს უმაღლესი 8-ვალენტობის არსებობა-არარსებობის საკითხმა გორალევიჩის ცნობილი გამოკვლევის ირგვლი, რომელიც ამტკიცებს Fe-ს სრულ ანალოგიას 8-ვალენტიან Ru-Os-თან:
Fe
Ru
Os
Fe-Co-Ni-სამეული იმდენად გამოირჩევა Pd-ის და Pt-ის სამეულებისგან, რომ რკინას და საერთოდ მთელ მის წკრივს შეიძლება საგრძნობლად განსხვავებული ტიპის ელექტრო და მაგნიტოვალენტური ძალთველი გამოერკვეს.
იშვიათმიწური ლითონი: La, Ce, Pr, Nd(II), Sm, Eu, Cd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, Cp (ანუ Lu)
“იშვიათლითონური” ტიპის ელემენტთა 3 სხვადასხვა ელფერიანი რთულქიმიზმის გამომჩენი წკრივი.
ფერო და აუროქიმიზმის შეპირისპირებამ კიდევ 2 საშუალო ტიპი ქიმიზმის ცნება შემოგვატანინა ცხრილის ამ იშვიათლითონურ უბანში: რკინის წკრივის ბოლო ელემენტთა კუპროქიმიზმი
Ni-Cu; Cu-Zn; Zn Cd
რომელიც ნაწილობრივ Cd-დაც ვრცელდება “დიაგონალურად” ელექტროტექნიკაში და ლითონთდალეგირებაში (მონიკელვა, მოკადმვა, მოთუთვა; Cd-ით დალეგირება და ა.შ. ) და შუა იშვიათლითონური წკრივის Ru-Rh-Pd-Ag-ოთხეულის “ნახევრადკეთილშობილი” ქიმიზმი, რომელსაც ჩვენ არგენტოქიმიზმი ვუწოდეთ და რომელაც აუროქიმიური ტიპის Os-Ir-Pt-Au-Hg-ხუთეულის ზედა ლითონებს ახასიათებს და განსაკუთრებით Ag-Pd-წყვილს. არგენტოქიმიზმი გარდამავალია დიდგასაქანიანი ჟანგვადობით დახასიათებული ფეროქიმიზმიდან ძნელჟანგვადი Pt- ლითონების “კეთილშობილი” აუროქიმიზმისკენ, რომელშიაც თავისმხრივ ორ უბანს ვარჩევთ: Pt-სამეულის პლატინა-აუროქიმიზმის მისი სპეციფიური Os-Ir-Pt კატალიზუნარიანობით და Au-Ag-Tl სამეულის ფოტო-აუროქიმიზმს, რაც წინა ცხრილებში გვაქვს გაშუქებული.
ამავე დროს არგენტოქიმიზმი ნაწილობრივ კუპროქიმიურ ელემენტების ქიმიზმსაც უახლოვდება მრავალი დეტალით და კიდევ ხვდება მას კადმიუმის ქიმიზმის სახით, რომელიც ქიმიურად Ag-ქიმიზმს უახლოვდბა, ლითონდამუშავებაში კი Cu-Zn-Ni-ს.
Cu-Cd-ის ანალოგიით Ag-ქიმიზმი ვერცხლისგან ნაწილობრივ Hg – ზედაც ვრცელდება როგორც მეტალოქიმიზმის , ისე გეოქიმიური ხალკოფილების სახით.
ამავე დროს როგორც შუაწკრივის, ისე ქვედაწკრივის VIII ჯგუფის წინა ელემენტები: Zr-Nb-Mo-(Ma) და Hf-Ta-W-Re ოთხეულები გარკვეულ ფეროქიმიზმს იჩენენ სათანადო არგენტო ან აურქიმიური ელფერით და ამ ფაქტს უდიდესი გავლენა აქვს თანამედროვე ლითონდამუშავებაზე. ორივე Ag-Fe ქიმიური Ag-Fe ქიმიური ოთხეულის სპეციფიური ქიმიზმის შესწავლამ აშკარად გამოგვარჩევინა ერთმანეთში თვით რკინის ოჯახის Ti-V-Cr-Mn-Fe-Co-Ni- შვიდეულის საკუთრივ ფეროქიმიზმის 2 ტიპი ე.წ. ფეროქიმიზმი, რომელიც ქვედა ოთხეულებზედაც ვრცელდება და ფეროღუმელის ცნობილ თორმეტეულს გვაძლევს. მაშინ, როდესაც რკინის შემდგომი Co-Ni-ს უბანი კუპროქიმიზმისკენ გარდამავალ 18-ელექტრონიან “გაჯერებისკენ” მიახლოვებულ ფეროქიმიზმს გვაძლევს.
აღსანიშნავია, რომ Fe-ს და Co-ს ქვედა ანალოგიები Ru და Rh-იც საგრძნობლად იჩენენ თავისი ზედა ანალოგიების ფეროქიმიზმის ნიშნებს, მაგრამ როგორც მათში, ისე Os-Ir-Pt- სამეულში უფრო შესამჩნევია Ag და Au- ქიმიზმის “კეთილშობილი” ტიპის ქიმიზმი, რომელიც ერთგვარ გარდატეხას იძლევა VIII და წინა ჯგუფების ელემენტთა შორის.
სამივე წკრივის ელემენტები ფეროქიმიურია სხვადასხვა ელფერით. VIII ჯგუფის ქვედა “კეთილშობილი” ნაწილი კი Ru-Rh-Pt და Os-Ir-Pt ექსვეული საგრძნობლად განსხვავდება თავისი ქიმიზმით VIII ჯგუფის ზედა უბნისგან, Fe-Co-Ni-სამეულისგან, რომელიც უშუალოდ და ორგანულად განაგრძობს V-Cr-Mn-ის ფეროქიმიზმის გაშლას, თანდათანი მიახლოებით Cu-სპილენძის თითქმის გაჯერებული 18-ელექტრონიანი გარსის ქიმიზმისკენ.
ამ ფაქტს ყველაზედ უკეთ ასურათებს თანამედროვე შავი მეტალურგიის ფეროდნობის სურათის გამოტანა პერიოდულ ცხრილზე, რომელიც გ. ნიკოლაძემ შემოიღო 1928 წელს.
თანამედროვე ტექნიკაში და სპეცშენადნობების ახლად გაშლილ მეტალოქიმიაში საქმე გვაქვს უმთავრესად 15 ფეროქიმიურ ლითონთან (ჯერ მხოლოდ სპექტროგრაფიულად აღმოჩენილ Ma-ს გამონაკლისით) და მათი მასიური მოხმარების შუაცენტრთან, რკინა-მანგანუმის განუყრელ Ma-Fe ლითონ-წყვილთან, რომლის მეტალოქიმიზმი და ატომთველები დიდი სრულყოფით შეავსებენ ერთმანეთს.
როგორც ავღნიშნეთ, კუპრო, არგენტო და აუროქიმიზმის ცნებების შემოტანამ ძალიან ნაყოფიერად დაგვიელფერა ამ ტექნიკურად დიდმნიშვნელოვანი ლითონ-თორმეტეულის ფეროქიმიზმი. ამას კი დიდი მნიშვნელობა აქვს მაღალხარისხოვანი სპეცდელეგირების საბოლოო დაზუსტება-დაუფლებისთვის თანამედროვე იშვიათ-ლითონური მყარნაგობითი ქიმიის და შენადნობთა კრისტალოქიმიის თვალსაზრისით.
ამჟამად უკვე საზღვარზე ვდგევართ ყოველი ცალკეული ელემენტის ინდივიდუალური სალეგირო თვისებების ზუსტი მეტალოქიმიური დახასიათებისა და სხვა ლითონებთან კოორდინირებული გამოყენებისა. ამიტომ დროულ და გადაუდებ ამოცანად მიგვაჩნია მთავარი ლითონ-დამლეგირებელთა ფეროქიმიზმის დეტალური დაელფერება ამავე პერიოდული უბნის უახლოესი მეზობლების Cu-Ag-Au ქიმიური თვისებების შემწეობით. მაგალითად: “რკინის შემდგომი” Co-Ni -წყვილი და განსაკუთრებით Ni , კუპროქიმიურ-ელფერიან ფეროქიმიზმს იჩენენ, მრავალხრივ განსხვავებულს “რკინისწინა” ოთხეულის Ti-V-Cr-Mn ის “უნაჯერი “ფეროქიმიზმისგან”. Mo-Nb-ის ფეროქიმიზმი “მოვერცხლოა” 18-8+n ელექტრონიანი Ta-W-ს კი 18_32_8+n ელექტრონიანი მძიმე ტიპის აურო-ფეროქიმიზმი ახასიათებს.
ამ ორი მიდგომის შეთავსება, ე.ი. განხილული ელემენტების მეტალოქიმიზმის და გეოქიმიური ქცევის ურთიერთშეპირისპირებული განხილვა მეტად ნაყოფიერი გამოდგა ყოველი ცალკეული ლითონის ე.წ. ღრმაატომური დახასიათებისათვის. ხაზი გაესვა ფეროქიმიური ელემენტების ახალი გადაჯგუფების მიზანშეწონილობას მათი უფრო საფუძვლიანი ურთიერთშედარებისთვის და ამ გადაჯგუფებამ რელიეფურად გამოგვიყო ამ მნიშვნელოვანი ლითონ-კომპლექსის განსაკუთრებული და ცენტრალური ლითონ-წყვილი, რკინა-მანგანუმი, რომლის მეტალოქიმიზმიც, გეოქიმიზმიც იშვიათი სრულყოფით შეავსებს ერთმანეთს ბუნებრივ გამოდნობაში და ხელოვნურ ლითონგამოდნობა-ლითონდამუშავებაში, სადაც Mn რკინა-ფოლადის გამომდნობია და დამლეგირებელი. Fe კი მანგანუმის ფეროშემდნობია და მადნიდან გამომყოფი, ამიტომ ყოველი ამ ელემენტის ქიმიზმის შესწავლა მეორესთან შეუღლებით და მეორესთან დაკავშირებით უნდა სწარმოებდეს მათი სპეციფიურობის ამომწურავი გაცნობისათვის: Fe-Mn-ქიმიზმი, გეოქიმიზმი და მეტალოქიმიზმი. ძველი მიდგომით კი ეს ორი ლითონი სრულიად განსხვავებულ დაჯგუფებაში იყო მოხვედრილი როგორც შესწავლის, ისე აღწერის და სახელმძღვანელოში შეტანის ხაზით: Mn -ის ქიმიზმი Cr-Mn -ის დაახლოვება-შეწყვილების ხაზით განიხლებოდა და ამავე დროს VII ჯგუფის Cl-Br-О ჰალოგენებთან დაახლოევებით Cr-თან და Cl-თან შედარების მეთოდით. Fe-ს ქიმიზმი კი, პირიქით ხაზგასმით VIII ჯგუფის მეტწილად “კეთილშობილ” ლითონურ ქიმიზმში იყო გადატანილი და ამ ჯგუფის ზედა ნაწილის Fe-Co-Ni ფერომაგნიტური სამეულის საერთო მიმოხილვის ნაწილს შეადგენდა, საერთო ქიმიური “ხაზით” დაყოფილს დანარჩენი პერიოდული ჯგუფების a და b ქვეჯგუფებისგან და ამიტომ ნაკლებად დაკავშირებულს Mn-ის და მითუმეტეს Cr-ის ქიმიზმისგან.
ამ კვლევამ დაგვარწმუნა, რომ ლითონთა კვლევის თანამედროვე მიდგომაზე გადატანა მოითხოვს მათ ახალნაირ გადაჯგუფებას 2 სხვადასხვა ხაზით, და a-b-c თანმიმდევრობის დაცვით, მიღებული შედეგების შემდგომი შეჯამებისთვის.
ე.ი. მთელი ამ ფეროქიმიური უბნის გამოსავალ შუაცენტრად უნდა იყოს აღებული Fe-Mn წყვილის შეუღლებული ძირითადი ფეროქიმიზმი მისი ხაზგასმით გეოქიმოიური განსაკუთრებულობით და მეტალოქიმიური სპეციფიურობით დანარჩენი ფეროქიმიური უბნის მიმართაც კი. მათ ირგვლივ კი უნდა დაჯგუფდეს დანარჩენი ფეროუბნის ელემენტები: პირველ რიგში უნდა ჰორიზონტალური ლითონ-ქვეჯგუფები გამოიყოს. ღრმაგარსული მიდგომით, რომელიც აშკარად ანსხვავებს ერთმანეთისგან რკინისწინა “ფეროუნაჯერი” ტიპის ფეროქიმიზმს ანუ ფეროღუმელის მომთხოვ ფეროქიმიზმს Co-Ni-ს კუპროქიმიზმისაკენ გარდამავალი “მერვეჯგუფური” ფეროქიმიზმისგან, რომელსაც თითქმის შევსებული 18-ელექტრონიანი M-გარსი წარმოშობს.
სწორედ ამის შემდეგ უნდა გადავიდეთ ამავე ელემენტების ვერტიკალური პერიოდცხრილური ნათესავების კვლევა-შესწავლაზე.
Mn
Re
რკინა-მანგანუმის ძირითადი ფეროქიმიზმი პირველ რიგში გეოქიმიურად უნდა გაშუქდეს ახალი მიდგომით. გეოქიმიურად Fe-Mn ეკუთვნიან გეოგენურ და ლიტოსფეროს ამგებ უხშირეს ელემენტთა “თხუთმეტეულს” . რკინის წკრივის დანარჩენი ელემენტები კი “ნახევრადიშვიათი” და სულაც იშვიათი ლითონები არიან, Sn-Pb, Sb-Bi და სხვა ა-ქვეჯგუფურ მძიმე ლითონებთან ერთად.
Mn და Fe გეოქიმიურად მაღალი თავმოყრისუნარიან წყვილს შეადგენენ, დანარჩენი Fe- ლითონები კი, პირიქით და მათ შორის პირველ რიგში Ti, რომელიც ჩვეულებრივ მაგნეტიტურრკინოვანი ქვიშის თანამგზავრია, სუფსას მაგნეტიტებუს მსგავსად.
ამავე დროს ორივე ეს “წყვილ-ლითონი” ერთნაირ ქიმიურ ურთიერთშევსებულობას იჩენს როგორც გეოლოგიურ ჩაბუდებაში, ისე მეტალურგიის ყველა დარგში.
რკინა Mn-ის ფერომდნობია და მადნიდან გამომყოფი, Mn კი რკინა-ფოლადის გამომდონიც არის, დამლეგირებელიც ყველა ტიპის შავმეტალურგიულ ღუმელებში. მათი ინტერმეტალური სწრაფვა მაქსიმალურია და Mn აგრეთვე ყოველგვარი თანაფარდობით იხსნება რკინაში.
იმავე ფაქტს ვხდებით ბუნების თერმოპერიოდის გეოლაბორატორიაშიც: Fe და Mn, ჩანს იქაც ერთად გატარებულად ლითოსფეროში მყარად ჩამადნების გეოლოგიურ პროცესში, ვინაიდან არ არსებობს Fe-მადნეულის მკაფიო დაყოფა Mn-მადნეულიდან. ეს ორი ლითონი აქაც ერთმანეთის განუყრელი გეოთანამგავრები არიან სხვადასხვა %-ით. ისე რომ მათთვის სპეციალურად გამომუშავებული კლასიფიკაცია და ნომეკლატურაც აქვთ მიღებული ოთხივე საზღვარგარეთულ Mn-შემცველ ცენტრებთან.
ოთხი დასახელება-დაყოფა:
- Mn-მადნეული(>30-40% Mn და 0-10% Fe)
- Fe–Mn-მადნეული (Fe<Mn; 25-30%; Mn: 10-30% Fe) 5-30% Mn
- Mn–Fe მადნეული(Fe>Mn; 5-30% Mn; 30-65% Fe) 10-65% Fe
- Fe-მადნეული (<5% Mn)
ამრიგად თანაშეუღლებელ ქიმიზმს და ერთმანეთთან შესაბმელ გარსანაგობას გვიმხელს ამავე წყვილ-ლითონის “ღრმაგარსული” და ატომგულური კვლევაც, რასაც შემდეგ ნაშრომებში გავაშუქებ უფრო დაწვრილებით.
ზემოგაშუქებული Fe Ag Au –ქიმიზმის შემოღება ცხრილებზე დაყრდნობით მოვიფიქრეთ, რადგან IV ჯგუფიდან დაწყებული VIII ჯგუფის
Fe
Ru
Os
საზღვრამდე სამივე b-ქვეჯგუფურ წკრივში ერთიდაიმავე ტიპის 18-კენ მიახლოებულ ელექტრონ-დაშრეებას ვხედავთ, რომელიც სათანადოდ რთულდება ყოველ ქვედა წკრივში, მაგრამ რომელიც ყველგან 8-ზე ნაკლებ რთულვალენტობას გვაძლევს, დაწყებული მე-3 b ქვეჯგუფიდან მე-6 b-ქვეჯგუფამდე, სახელდობრ: 2+1, 2+2, 2+3, 2+4 და 2+5 (Mn-Ma-Re). მე-VIII ჯგუფში კი 2+6=8 ვალენტობას ვიღებთ: Fe კითხვის ნიშნით, Ru და Os კი დანამდვილებით.
ავტორი: რუსუდან ნიკოლაძე
1939 წელი