100 великих научных открытий - [31]

Коренное население Америки о железе и слыхом не слыхивало аж до Средневековья: индейцам для жизни с лихвой хватало меди, которой полнились недра их земель, а добычу «крепыша» развернули уже бледнолицые пришельцы из Европы. Между тем в Африке о меди ничего не знали — ее там попросту никогда не было, зато за тысячу лет до нашей эры местные наткнулись на железные руды и быстренько придумали, как превращать породу в металл. Уже тогда в Африке были сооружены первые плавильные печи, являвшие собой конусообразную глиняную башню с ямой внутри.

Конечно, жители Черного континента не догадывались, что железо производить далеко не так просто, как медь, а вот европейским мастерам было с чем сравнивать. Если медная руда не требовала никаких дополнительных условий, кроме высокой температуры в печи, то железную приходилось нагревать сильнее, причем вместе с углем и непременно в ветренном, хорошо вентилируемом месте. Но даже при соблюдении всего этого материал получался пористым, ломким и с кучей лишних примесей.

А потом случайно обнаружилось, что много жара и не нужно — главное, найти хорошее горючее, да побольше: в этом плане железо более прихотливо, чем медь, которой достаточно и малого количества любого топлива. Новый способ плавки потребовал печей, построенных по особой технологии: сначала на возвышении или открытой поляне рыли конусообразную яму в метр глубиной и выкладывали ее глиной, устойчивой к высоким температурам; вокруг ямы возводили наклонную стену, сходящуюся к центру, но с отверстием вверху; внизу же по периметру проделывали несколько отверстий, через которые в печь поступал воздух. Такие печи получили название «горн», а сам метод добычи железа был назван сыродутным. Процесс начинался с поджигания угля на дне ямы. На этот уголь выкладывался еще одни слой угля и слой руды. Когда горн раскалялся до 1300 °C, руда превращалась в крицу — рыхлую мягкую массу, состоящую из железа с разными шлаковыми примесями и угольными частичками. Кузнец вынимал крицу и хорошенько отбивал ее молотом, чтобы сделать плотнее и очистить от примесей. Полученный металл снова накалялся в горне, после чего еще раз тщательно проковывался — и становился чистым железом с незначительной добавкой углерода.

Впрочем, позже оказалось, что чистое железо — не идеальный вариант: несмотря на пластичность и податливость ковке, оно слишком мягкое. Вот тогда‑то и вспомнили о халибах, которые делали сплавы железа с приличной долей углерода. Поэкспериментировав с температурой в печи, мастера определили, что при более высоких значениях количество углерода на выходе растет — образуется новый металл, чугун, очень твердый, но… ломкий. Такой металл нельзя было бить молотком: он годился лишь для тех изделий, которые отливались в формах. Значит, нужно чуть убавить количество углерода в сплаве, решили металлурги. И попробовали нагревать чугун вкупе с разными железными сплавами либо с природным газом. Так металл дополнительно обогащался железом, и ему уже не страшен был молот. Однако для пущей прочности его закаливали: разогревали докрасна, а потом опускали в воду. Вот этот материал — сталь — уже прекрасно подходил и для ковки, и для штамповки прессом, и для сколь угодно острой заточки.

Впоследствии процесс производства совершенствовался, появлялись новые печи, но в целом принцип ковки, разработанный еще до нашей эры, использовался вплоть до ХХ в. Этот способ позволял производить очень прочный металл, пригодный для изготовления кинжалов, сабель, копий, различных хозяйственных инструментов, деталей транспортных средств и прочего.

Таким образом, металлургия получила статус чуть ли не главной промышленной отрасли, а железо стало неотъемлемой частью человеческой жизни. До 30‑х годов XIX в., пока один студент‑химик не изобрел спички, его применяли даже для разжигания огня. Чтобы высечь искру и поджечь трут, в роли которого выступал сушеный гриб‑трутовик, сухая кора, трава или ткань, нужно было стукнуть по кремню железной кованой пластинкой с двумя загогулинами с одной стороны и отверстием посередине. Эта пластинка так и называлась — кресало.

Кроме того, в позапрошлом столетии было обнаружено, что железо содержится в каждом из нас — в составе крови — и что только благодаря ему кровь красная. Первым это выяснил французский химик Франсуа Мари Рауль — открытие поразило его настолько, что он надумал изготовить из собственной крови колечко для возлюбленной. Закрывшись в лаборатории, Франсуа планомерно выпускал из вены кровь, а затем, добавляя в красную жидкость разные химические элементы, путем сложных реакций выделял оттуда железо. Конечно, если бы отчаянный химик знал, что того количества железа, которое присутствует во всем объеме человеческой крови, хватит разве на крошечную булавочную головку, то наверняка не взялся бы за столь рискованный эксперимент. Однако он не знал этого, потому скончался от анемии раньше, чем закончил работу. Его изыскания побудили других химиков и медиков изучать свойства крови и потребности организма в железе.

Гальванопластика

Чеканенные картины, золоченые рамы, пластмассовые безделушки, искусно замаскированные под серебряные или бронзовые украшения, гипсовые копии старинных скульптур, для красоты и солидности покрытые бронзой… Все эти вещи имеют кое‑что общее: их делают с помощью гальванопластики.