Глава 4. Красиве життя речовини
Як пісок змінив вигляд цивілізації
Ну ось, тепер ми знаємо, з чого зроблена Земля і що в ній припасено. Як же цими незліченними багатствами розпорядитися? Відповідь знають хіміки, тому що будь-яка речовина для них - що дитя рідне.
Найпростіше взяти у природи готове речовина і пустити його на свої потреби. Ось, наприклад, звичайний пісок, він же діоксид кремнію (SiO2), він же кремнезем і кварц.
Скільки всього можна зробити з цього непоказного і всюдисущого речовини! І добувати його просто, адже пісок лежить зовсім неглибоко, а то і зовсім на поверхні землі. Запустив в піщаний кар'єр екскаватор, він своїм ковшем підчепив купу піску, висипав його в самоскид, і побігла машина з піском до тих, кому він потрібен.
Найпростіше, що можна зробити з піском, це сипати його під фундаменти майбутніх будинків, на доріжки в парках і стадіонах і в пісочниці, щоб дітлахи могли зводити свої піщані замки. Але це дійсно просто. А якщо з піском попрацювати, то можна отримати абсолютно дивовижний матеріал, який свого часу змінив вигляд всієї цивілізації. Здогадалися, про що я говорю? Правильно - про скло. Вазочки і глечики, склянки й пляшки, прикраси і лампочки, люстри і окуляри, вікна і склопакети - хіба можна сьогодні уявити собі життя без всього цього скляного пишноти?
Мал. 23. 24. Легко побудувати замок з піску. Набагато важче розплавити пісок і отримати з нього тягучу скляну масу. А вже видути з неї, наприклад, хімічну колбу або красиву ялинкову іграшку - це і зовсім мистецтво
Мал. 25. Звичайний пісок може обернутися красивим гірським кришталем, якщо в землі складуться сприятливі умови. Хімічний склад у піску і гірського кришталю (кварцу) однаковий. Але зовнішній вигляд залежить від структури мінералу. Погодьтеся, що цей кристал довжиною сім сантиметрів, знайдений на Приполярному Уралі, дійсно дуже схожий на кришталь, а не на пісок
Щоб перетворити пісок в скло, доводиться витрачати багато сил і енергії в прямому сенсі цього слова. Пісок треба розплавити, а плавиться він при дуже високій температурі - понад 1700 градусів! Залізо і то легше розплавити. Щоб розжарити в печі пісок до такої температури, потрібно дуже багато палива (якщо піч газова) або електрики (якщо піч електрична). Але тут на допомогу приходить маленьке хімічне диво. Якщо до піску додати трохи соди (хіміки називають цю речовину карбонатом натрію) і крейди (карбонат кальцію), то температура плавлення знизиться на 700 градусів. При такому вдалому поєднанні компонентів пісок розплавиться, назавжди втратить свою жорстку кристалічну структуру і перетвориться в прозору, рідку, масу, яка застигне, але так і не стане кристалічної. Ось вона, хімія в дії!
Як ви думаєте, чи давно люди здогадалися, як робити скло? Дрібні вироби зі скла - намистинки, каблучки, маленькі бульбашки - навчилися виготовляти ще в Стародавньому Єгипті кілька тисяч років тому. Значить, вже тоді знали його рецепт. А ось листове гладке скло вперше почали робити в кінці сімнадцятого століття. До речі, перший скляний завод був побудований шведом Єлисеєм колти в 1635 році недалеко від Москви. Але перші листові скла були маленькі, розміром із звичайну книжку. Та й гладкістю особливої не відрізнялися, адже тоді остигаючу скляну масу просто розгортали добре обкорованим колодою.
Перші шибки були неймовірно дороги, тому в будинках, що зводяться в кінці сімнадцятого і початку вісімнадцятого століття, віконця були маленькі. У багатих будинках ці невеликі скляні пластинки вставляли в порожнисту дерев'яну раму. Тоді вікно виходило начебто і великим, але складалося з декількох скляних віконець в дерев'яному обрамленні. Саме такі вікна ви можете побачити в будівлі Кунсткамери на Василівському острові в Харкові, будівництво якого почалося за вказівкою Петра Першого в 1718 році. Кажуть, що ще 200 років тому у Франції стягували податок з тих, у кого були скляні вікна. Напевно, це був податок на розкіш.
Сьогодні зовсім інша справа. Величезні скляні вітрини, розміри яких вимірюються вже не сантиметрами, а метрами, - звичайна прикмета будь-якого сучасного міста. Великі, ідеально гладкі плоскі скла роблять за особливою технологією, запропонованою в 1959 році англійськими технологами. Уявіть собі величезну прямокутну ванну, заповнену розплавленим металом - оловом. Поверхню розплавленого металу ідеально гладка. Ось на неї-то і виливають розплавлену скляну масу. Вона легко і рівномірно розтікається по гарячому металу, утворюючи шар постійної товщини. Так потихеньку і остигає в ванні разом з оловом. А потім ідеально гладкий лист скла відправляють в роботу - ріжуть і упаковують. Саме такі стекла сьогодні вставляють в склопакети.
Мал. 26. Звичайні собі кольорові скельця, якщо вони заховані всередині дитячої іграшки «Калейдоскоп», можуть складатися в такі ось разючі за красою візерунки, схожі на вітражі та мозаїку. Насправді, ніякого такого візерунка на денці калейдоскопа немає. Просто світло, що проходить через прозорі скельця, багаторазово відбивається в дзеркальних пластинках, вбудованих в трубку калейдоскопа. І ми бачимо розмноження поєднання скелець, що випадково склалося на денці. Всього лише гра кольору і світла. Але скільки задоволення!
«Калейдоскоп» і кристали Сваровскі
Напевно у вас була чи навіть є простенька дитяча іграшка під назвою «Калейдоскоп». Я права? Не знаю, як ви, але я, чесно кажучи, і зараз іноді в нього дивлюся. Всього лише три дзеркальні пластинки і кілька маленьких різнокольорових скелець, які вільно переміщаються по денця трубки калейдоскопа, якщо її вирощують. І ось уже нашому погляду постають найрізноманітніші, дивовижні, яскраві візерунки, складені з кольорових скелець.
Як склу надають колір в обсязі? Так за допомогою тих же самих природних мінералів і з'єднань, які додають в скляну суміш перед її плавленням. Щоб отримати зелений і жовтий кольори, додають сполуки хрому, помаранчевий - сполуки срібла, синій - кобальту, пляшковий або смарагдово-зелений - заліза, блакитний і синій - міді, а криваво-червоний - кадмію.
А знаєте, з чого зроблені рубінові зірки на вежах Московського Кремля? З яскраво-червоного скла з добавками селену. І золотий шпиль на висотній будівлі МДУ теж скляний. Він виготовлений з яскраво-жовтого скла. Зсередини шпиля скло покрито тонким шаром алюмінію, тому в сонячний день він блищить не гірше золотого, а служитиме довше.
Якщо ж в скляну масу додати сполуки свинцю і барію, то вийде дзвінкий кришталь. А ще кришталь піддається огранювання, на його поверхні вирізають хитромудрі малюнки, а потім полірують межі. Підійдіть до буфету, дістаньте кришталевий фужер (тільки обережно, бабусі дуже засмучуються, коли розбивають їх кришталь) і подивіться, як грає світло на їх гранях. Правда, красиво? Зі звичайного скла такого зробити не можна, воно занадто м'яке і «тече» на гранях і ребрах, так що ніякої гри світла не виходить.
А як ви думаєте, з чого роблять модні прикраси - кристали Сваровскі, які випускає австрійська компанія з тією ж назвою? З того ж кришталю, тобто, по суті, зі скла! Кришталь для кристалів Сваровські на третину складається з оксиду свинцю, тобто він ще твердіше звичайного кришталю.
Історія з модними кристалами почалася більше ста років тому, в 1891 році. Тоді Даніель Сваровскі винайшов автоматичну машину для огранки кришталю, а через три роки заснував власну компанію зі своїм ім'ям. Інтерес Сваровські до гранувальні справі цілком зрозумілий. Адже він народився (1 862) в маленькому селі Георгенталь в Північній Богемії, яка вже тоді славилася своїми склярями, хрустальщікамі, огранщика і шліфувальників. Ази ремесла Даніель освоїв в майстерні батька, а потім вісімнадцятирічним юнаком поїхав вчитися в Париж, де вивчив фізику, хімію, механіку і інженерну справу. Побував він і на Всесвітній виставці електрики у Відні (1883), після чого і задумав зробити електричний верстат для ограновування каменів і кришталю.
Правда, в ті часи ніхто і не думав замінювати діаманти якимось склом. Це було просто непристойно. Тверді кристали з гострими гранями потрібні були для виготовлення шліфувальних і ріжучих матеріалів.
Про кристалах Сваровські як елементі ювелірних прикрас заговорили лише в останні п'ятдесят років, коли раптом підскочив попит на блискучі прикраси, схожі на діамантові. Сьогодні бум навколо кристалів Сваровські настільки великий, що фірмовий магазин у Відні, де продають прикраси, статуетки і просто кристали, працює цілодобово. Вітрини в ньому виблискують так, що очам боляче. І справа тут не тільки в грі світла на гранях кристалів. На деякі свої вироби компанія завдає спеціальні покриття. Найпопулярніше - «Північне сяйво Аврори», завдяки йому на поверхні кристала з'являються райдужні відблиски.