У этого термина существуют и другие значения, см. Чума (значения).
Оловя́нная чума́ — переход олова из β-модификации (белое олово, имеющее вид серебристого металла) в α-модификацию (серое олово, имеющего вид полуметалла, рассыпающегося в крупинки). В нормальных условиях, при температуре выше +13,2°C олово имеет привычный вид и существует в виде металла. Однако при охлаждении оловянные изделия начинают постепенно «портиться», покрываться серыми пятнами и рассыпаться, что имеет вид плесени, инфекции или «чумы», поражающей металл. Одна модификация переходит в другую тем быстрее, чем ниже температура окружающей среды. При −33°C скорость превращения становится максимальной.
Соприкосновение серого и белого олова приводит к «заражению» последнего, то есть к ускорению перехода, что также напоминает инфекционное заболевание. Название этому процессу в 1911 году дал Э. Коген (он называл его также «музейной болезнью»), однако это явление было известно ещё в античности, оно упоминается Аристотелем и Плутархом. Одним из средств предотвращения «оловянной чумы» является добавление в олово стабилизатора, например висмута.
Как считается, именно оловянная чума стала одной из причин гибели экспедиции Скотта к Южному полюсу в 1912 году. Группа осталась без горючего из-за того, что топливо вытекло из запаянных оловом баков, поражённых «оловянной чумой». Некоторые историки указывают на «оловянную чуму» как на одно из обстоятельств поражения армии Наполеона в России в 1812 году — сильные морозы привели к превращению оловянных пуговиц на мундирах солдат в порошок.
Оловянная чума ― процесс перехода обыкновенного белого олова в серое порошкообразное олово, происходящий при температуре ниже −18°.[1]
— Словарь свободного часа (заметка), 1951
Каждый металл заболевает по-разному, и на олове, — например, на оловянной монете, — появляется белый, рыхлый порошок, который быстро съедает всю монету. Это и называется — оловянная чума! К нам в Вески каждое лето на инженер-химик приезжал на дачу, — учёная голова! Он металлы лечил, как, скажи, человека лечат…[2]
…партия новеньких солдатских шинелей с победоносно поблескивающими оловянными пуговицами была приведена в негодность и представляла печальное зрелище. Шинели были вымазаны каким-то серым, неприятным веществом, а пуговицы… исчезли.[3]
Пока корабли приближались к Южному полюсу и становилось всё холоднее и холоднее, по непонятной причине дали течь баки с жидким топливом, паянные оловом. Распространились слухи об «оловянной чуме».[3]
Но всё-таки олово не раскрыло своей тайны до конца. Если другие охлаждённые металлы сохраняют металлические свойства, то олово ведёт себя совсем неожиданно. Оно превращается в полупроводник… Это пока единственный и всё ещё не объяснённый факт.[3]
Впервые его присутствие было обнаружено на Солнце. Он оставил ярко-жёлтые следы я солнечном спектре, которые нашли сразу два астронома ― француз П. Жансен и англичанин Н. Локьер. Так люди впервые услышали о гелии, показания которого помогли раскрыть тайну «оловянной чумы».[3]
…превращение может произойти и при более высокой температуре, если ему помочь ― «потрясти» металл. Удар, сотрясение ускоряет перерождение. <...> Поэтому никогда не паяют чистым оловом радиотехническую аппаратуру, подверженную тряске.[3]
Оловянная чума ― такое название получил переход серого олова в белое <...>. При комнатной температуре эта болезнь развивается бесконечно медленно. Чем ниже температура, тем быстрее идёт превращение. А при совсем низких температурах процесс может произойти мгновенно.[5]
…появление серых пятен на белом олове называют оловянной чумой. Так же, как и в случае серы, белое олово может быть превращено в серое при температуре чуть ниже 13° С,; если только на оловянный предмет попадёт крошечная крупинка серой разновидности.[6]
Превращение начинается в отдельных точках и постепенно распространяется по поверхности изделия, выполненного из олова, пятнами. Причём, всё как у людей: стоит «заболевшему» предмету коснуться здорового, как тот вскоре тоже начинает покрываться серыми пятнами и рассыпаться.[7]:73
— Борис Бирюков, «Почему ломаются машины?» 1982
…если вóвремя устранить все зародыши α-фазы, то есть, «предупредить инфекцию», то олово может остаться здоровым до температуры <даже> не ―13,2°С, <...> а приблизительно до ―30 °С, когда металл быстро начинает рассыпаться.[7]:73
— Борис Бирюков, «Почему ломаются машины?» 1982
Современным изделиям из олова «оловянная чума» не грозит: средством против неё стало легирование олова висмутом, свинцом и сурьмой.[8]
— Виктор Крицман, Владимир Станцо, Энциклопедический словарь юного химика, 1982
Какое-то время проблему оловянной чумы удавалось избежать, применяя вместо олова свинцово-оловянные сплавы, однако в наши дни вопрос вновь стал актуальным. В соответствии с современным законодательством Евросоюза свинец из сплавов было велено убрать, оставив только олово.[9]
Оловянная чума ― процесс перехода обыкновенного белого олова в серое порошкообразное олово, происходящий при температуре ниже −18°. Объясняется перекристаллизацией.[1]
— Словарный запас свободного часа (заметка), 1951
При нормальной плюсовой температуре олово выглядит так, что никто не может усомниться в принадлежности его к классу металлов. Белый металл ― пластичный, ковкий. Кристаллы белого олова (его называют ещё бета-оловом) тетрагональны. Длина ребра элементарной кристаллической решётки ― 5,82 ангстрема. Но при температуре ниже 13,2° C «нормальное» состояние олова иное. Едва достигнут этот температурный порог, в кристаллической структуре оловянного слитка начинается перестройка. Белое олово превращается в порошкообразное серое, или альфа-олово, и чем ниже температура, тем больше скорость этого превращения. Максимума она достигает при минус 30° C. Кристаллы серого олова ― иной конфигурации; размеры их элементарной ячейки больше ― длина ребра 6,49 ангстрема. Потому плотность у серого олова заметно меньше, чем у белого: 5,76 и 7,3 г/см3 соответственно.[4]
Результат превращения белого олова в серое иногда называют «оловянной чумой». Пятна и наросты на армейских чайниках, вагоны с оловянной пылью, швы, ставшие проницаемыми для жидкости ― следствия этой «болезни». Почему сейчас не случаются подобные истории? Только по одной причине: оловянную чуму научились «лечить». Выяснена её физико-химическая природа, установлено, как влияют на восприимчивость металла к «чуме» те или иные добавки. Оказалось, что алюминий и цинк способствуют этому процессу, а висмут, свинец и сурьма, напротив, противодействуют ему.[4]
Совсем иную «клиническую» картину имеет оловянная чума. Ею олово заболевает, если длительное время оловянное изделие находится при низких температурах. В таких условиях металлическое β-олово превращается в неметаллическое вещество α-олово.
Превращение начинается в отдельных точках и постепенно распространяется по поверхности изделия, выполненного из олова, пятнами.
Причём, всё как у людей: стоит «заболевшему» предмету коснуться здорового, как тот вскоре тоже начинает покрываться серыми пятнами и рассыпаться.[7]:73
— Борис Бирюков, «Почему ломаются машины?» 1982
Серое олово представляет собой аморфный порошок и занимает гораздо больший объём, поэтому поражённые участки разрушаются под малейшей нагрузкой. При этом прежний вид изделия, даже нагревая его, восстановить невозможно. Но если вóвремя устранить все зародыши α-фазы, то есть, «предупредить инфекцию», то олово может остаться здоровым до температуры <даже> не −13,2 °С (температуры начала фазового превращения β в α), а приблизительно до −30 °С, когда металл быстро начинает рассыпаться.[7]:73
— Борис Бирюков, «Почему ломаются машины?» 1982
Олово — достаточно пластичный серебристо-белый металл, плавится при 231,9°C. Существует в двух аллотропических модификациях — альфа- и бета-олово. Существование его третьей, высокотемпературной модификации — хрупкого гамма-олова — долгое время считалось твёрдо установленным, однако сейчас этот факт оспаривается многими исследователями-металловедами. <...>
При температуре ниже +13,2°C более устойчиво альфа-олово — серый мелкокристаллический порошок. Процесс превращения белого олова в серое быстрее всего идёт при −33°C. Это превращение получило образное название оловянной чумы. В прошлом оно не раз приводило к драматическим последствиям. <...>
Современным изделиям из олова «оловянная чума» не грозит: средством против неё стало легирование олова висмутом, свинцом и сурьмой. Числятся за оловом и другие чудеса. Например, сплав свинца, олова, висмута и кадмия плавится при 60°C.[8]
— Виктор Крицман, Владимир Станцо, Энциклопедический словарь юного химика, 1982
Оловянной чумой называют протекающий при низкой температуре (для чистого олова 13.2 °C, однако примеси в олове понижают её) процесс перехода одной аллотропной модификации олова в другую, которая выглядит как порошок. Появление порошкоообразной аллотропной модификации ускоряет трансформацию металлического олова, «заражая» его, поэтому этот процесс и назвали чумой.[9]
В книге Пенни Лекутера и Джея Берресона «Семнадцать молекул, изменивших мир», оловянной чумой объясняется провал зимней компании Наполеона в России в 1812 году — сильные морозы заставляли оловянные пуговицы мундирах французских солдат рассыпаться в порошок (возможно, это и было, но вряд ли можно назвать это главной причиной бегства Наполеона из России).
Какое-то время проблему оловянной чумы удавалось избежать, применяя вместо олова свинцово-оловянные сплавы, однако в наши дни вопрос вновь стал актуальным. В соответствии с современным законодательством Евросоюза свинец из сплавов было велено убрать, оставив только олово. Тем не менее, законы природы ещё никому не удавалось отменить, и переход на чистое олово опять привёл к проблемам, главная из которых даже не в том, что при низких температурах металлическое олово рассыпается в серый, не проводящий электрический ток порошок, а в том, что этот порошок может попадать внутрь электронных приборов…[9]
Странный случай, происшедший на одном из складов военной амуниции в Петербурге полтора столетия тому назад, можно, пожалуй, считать началом этой истории. Как и всякий военный склад, этот тоже тщательно охранялся. Тем не менее партия новеньких солдатских шинелей с победоносно поблескивающими оловянными пуговицами была приведена в негодность и представляла печальное зрелище. Шинели были вымазаны каким-то серым, неприятным веществом, а пуговицы… исчезли. Виновник загадочного происшествия так тогда и не был найден, хотя занималась этим вопросом Академия наук.[3]
В 1912 году, во время полярной экспедиции англичанина Роберта Скотта к берегам Антарктиды, случилось непоправимое несчастье. Пока корабли приближались к Южному полюсу и становилось всё холоднее и холоднее,[10] по непонятной причине дали течь баки с жидким топливом, паянные оловом. Распространились слухи об «оловянной чуме». Она разгуливала по складам; вместо аккуратных брусочков белого олова в них находили груды грязновато-серого порошкообразного вещества, неведомо откуда взявшегося. Однако инфекция была разборчива. Она посещала не все склады, а выбирала лишь те, которые сооружались зимой, наспех. «Оловянная чума» как бы подстерегала момент, когда олово выгружалось на холоду, и набрасывалась на металл. Тайной «оловянной чумы» занялись учёные.[3]
До 1868 года его не видел ни один человек на Земле. Никто его не знал и о нём ничего не слышал. Впервые его присутствие было обнаружено на Солнце. Он оставил ярко-жёлтые следы я солнечном спектре, которые нашли сразу два астронома ― француз П. Жансен и англичанин Н. Локьер. Так люди впервые услышали о гелии, показания которого помогли раскрыть тайну «оловянной чумы». Это был газ без цвета и запаха, не способный соединяться ни с каким другим элементом, самый лёгкий из семейства благородных газов. Казалось, это скромный труженик с покладистым характером; им наполняли дирижабли, применяли его и в металлургии и в медицине. Но на первый взгляд ничем особенным не примечательный газ имел и второе лицо. Странности начались тотчас, как гелий оказался сильно охлаждённым.[3]
А след «оловянной чумы»? Не затерялся ли он в путанице многочисленных следов, покрывающих недавно еще девственные просторы «царства холода»? Если их отыскать и пойти по ним, они приведут в Харьков, в одну из старейших лабораторий низких температур, руководимую действительным членом Академии наук УССР Б. Г. Лазаревым. Он и его сотрудники В. И. Хоткевич, И. А. Гиндин, Я. Д. Стародубцев натолкнулись в своих исследованиях и на давнюю загадку олова. Изучая поведение металлов при низких температурах, они обнаружили интереснейшие вещи. <...> Оказалось, учёные имели дело всё с теми же исходными веществами. Это были те же металлы, но при низких температурах они, так же как и обыкновенная вода, изменили свою структуру.[3]
Харьковчанами раскрыт и секрет олова. Оно тоже испытывает превращения, названные низкотемпературным полиморфизмом. При определённой температуре белое олово превращается в серое порошкообразное вещество, удивительно похожее на то, которое полтора столетия тому назад было обнаружено на складе. Это то же олово, но изменившее свою структуру. Такое превращение может произойти и при более высокой температуре, если ему помочь ― «потрясти» металл. Удар, сотрясение ускоряет перерождение. Как видно, по этой же причине развалились баки с горючим на экспедиционных кораблях Роберта Скотта. Поэтому никогда не паяют чистым оловом радиотехническую аппаратуру, подверженную тряске.[3]
Путь по следам «оловянной чумы» пройден недаром. Он привёл человека в «царство холода». И гость стал осматриваться, «обживаться», знакомиться с новыми порядками, задумываться: не могут ли они быть полезны? Оказалось, что могут и послужить, и помочь, и пригодиться. Могут решить многие насущные проблемы техники. Даже воздух, обыкновенный воздух в «царстве холода» становится другим, податливым и легко отдаёт свой кислород. В 1946 году Капица разработал очень эффективный и удобный способ выделения кислорода из воздуха в огромных количествах ― десятками тонн в час. Теперь кислород широко используется во всём мире для автогенной сварки, для принудительного дутья в доменных, мартеновских, бессемеровских печах.[3]
Срок жизни неустойчивых атомных построений может быть самым разным. Их существование зависит прежде всего от давления и температуры. При комнатной температуре олово может быть белым и серым. Оба сорта олова обладают разными свойствами и, разумеется, разной структурой. Но при низкой температуре происходит превращение. Об этом узнали на своём горьком опыте участники экспедиции Скотта на полюс Земли. При больших морозах сосуды, спаянные оловом, разрушились… Оловянная чума ― такое название получил переход серого олова в белое ― сыграла с ними свою роковую роль. При комнатной температуре эта болезнь развивается бесконечно медленно. Чем ниже температура, тем быстрее идёт превращение. А при совсем низких температурах процесс может произойти мгновенно.[5]
В некоторых случаях мы имеем дело с такими состояниями вещества, которым бы полагалось жить совсем при других температурах. Белое олово должно превратиться в серое при падении температуры до +13° С. Мы обычно имеем дело с белым оловом и знаем, что зимой с ним ничего не делается. Оно превосходно выдерживает переохлаждения в 20-30 градусов. Однако в условиях суровой зимы белое олово превращается в серое. Незнание этого факта было одним из обстоятельств, погубивших экспедицию Скотта на Южный полюс (1912 г.) Жидкое топливо, взятое экспедицией, находилось в сосудах, паянных оловом. При больших холодах белое олово превратилось в серый порошок ― сосуды распаялись; и топливо вылилось. Недаром появление серых пятен на белом олове называют оловянной чумой. Так же, как и в случае серы, белое олово может быть превращено в серое при температуре чуть ниже 13° С,; если только на оловянный предмет попадет крошечная крупинка серой разновидности.[6]
Существует ложное представление о применении для изготовления оружия твёрдой бронзы, — сплава меди и олова. Да, твёрдость такого сплава высока. Но <...> олово страдает такой болезнью, как «оловянная чума», т. е. при температуре ниже −13°С превращается из «белого олова» в «серое олово», а при температуре ниже −33°C полностью рассыпается, как песок. По этой причине исчезают коллекции оловянной утвари, оловянных солдатиков, а, по некоторым сведениям, солдаты армий Наполеона I Бонапарта российской зимой остаются без пуговиц на одежде (сделанных из олова) и без мисок, также сделанных из этого материала. В мифологии описана «оловянная чума», погубившая посуду в армии Цезаря (что невероятно, — олово в те времена неизвестно, по причине отсутствия доступной руды). Можно предположить, — такие описания попросту «списаны» с приключений Наполеоновских армий.[11]
— Аркадий Казанский, «Гомер vs Вергилий. Демифологизация», 2018
Оловянная чума в мемуарах, письмах и дневниковой прозе
— Оловянная чума… отроду такой не слыхивал.
Кузнец повернулся к Детке:
— Не слыхивал? Глянь на него, вот он чистит винтовку. Прогнал шомпол по стволу — тряпочка красная. Потому что у железа такая ржавь — красная! А у меди, наоборот, зелёная. У олова — белая… Каждый металл заболевает по-разному, и на олове, — например, на оловянной монете, — появляется белый, рыхлый порошок, который быстро съедает всю монету. Это и называется — оловянная чума! К нам в Вески каждое лето на инженер-химик приезжал на дачу, — учёная голова! Он металлы лечил, как, скажи, человека лечат…[2]
Прадед помолчал. И пояснил:
— Оловянная чума — это химический феномен.
Олово чувствительно к низким температурам. Уже с +13 начинает разрушаться. А при –33 превращается в пыль мгновенно.
Вот это рассыпание оловянных изделий и называется «оловянной чумой».
Когда была Отечественная война 1812-го года, французская армия и так страшно мёрзла — во Франции и климат мягче, теплее, и к тому же тогда в России мороз ударил аномальный. И совсем потеряла боеспособность — когда все пуговицы на мундирах французских, все пряжки на ремнях, кружки-ложки — всё превратилось в труху.
Весь наш народ тогда считал: это Бог нам помог — России — быть свободной.[12]
— Александра Михневич, «Символ No7», 2019
― Есть несколько причин, ― ответил я. ― Прежде всего оловянная чума.
― Оловянная чума? ― Виталик записал в блокнот. Интересно ...
― Да. Вы знаете, что такое оловянная чума? Это когда при определённых условиях оловянные детали начинают распадаться как прах. Такое может произойти и с текстом. Знаете, когда ты плотно работаешь над книгой, наступает момент, когда текст начинает собираться, словно сам по себе... <...> В книге прорастают логические связи, и она пускается жить во многом независимо от автора, вроде как сама. Но довольно часто возникает и противоположная ситуация ― когда книга, пройдя определённый рубеж, начинает разваливаться. Она словно пережёвывает себя, ненавидит себя, отрицает...
Неплохо, кстати. Синдром аутоиммунного ответа, книга против своего создателя. И это действительно так, все мои книги, которые я начинал после «Пчелиного хлеба», жрали и ненавидели сами себя, распадались под тяжестью собственного совершенства; я идиот — убеждаю Виталика.
— Пережевывает и рассыпается, как вампир при солнечном свете, — повторил я. — Да, её можно попробовать склеить, связать, сделать вид, что так и задумывалось, но… каждый писатель понимает, когда начинает лепить халтуру. И в этот миг велик соблазн…[13]
— Эдуард Веркин, «cнарк снарк: Чагинск. Книга 1», 2020
