Из чего всё сделано? Рассказы о веществе - Любовь Николаевна Стрельникова
Проще всего взять у природы готовое вещество и пустить его на свои нужды. Вот, к примеру, обычный песок, он же диоксид кремния (SiO2), он же кремнезём и кварц.
Сколько всего можно сделать из этого невзрачного и вездесущего вещества! И добывать его просто, ведь песок лежит совсем не глубоко, а то и вовсе на поверхности земли. Запустил в песчаный карьер экскаватор, он своим ковшом подцепил кучу песка, высыпал его в самосвал, и побежала машина с песком к тем, кому он нужен.
Самое простое, что можно сделать с песком, это сыпать его под фундаменты будущих зданий, на дорожки в парках и стадионах и в песочницы, чтобы детишки могли возводить свои песчаные замки. Но это действительно просто. А если с песком поработать, то можно получить совершенно удивительный материал, который в своё время изменил облик всей цивилизации. Догадались, о чём я говорю? Правильно — о стекле. Вазочки и кувшины, стаканы и бутылки, украшения и лампочки, люстры и очки, окна и стеклопакеты — разве можно сегодня представить себе жизнь без всего этого стеклянного великолепия?
Чтобы превратить песок в стекло, приходится тратить много сил и энергии в прямом смысле этого слова. Песок надо расплавить, а плавится он при очень высокой температуре — более 1700 градусов! Железо и то легче расплавить. Чтобы раскалить в печи песок до такой температуры, нужно очень много топлива (если печь газовая) или электричества (если печь электрическая). Но здесь на помощь приходит маленькое химическое чудо. Если к песку добавить немного соды (химики называют это вещество карбонатом натрия) и мела (карбонат кальция), то температура плавления снизится на 700 градусов. При таком удачном сочетании компонентов песок расплавится, навсегда потеряет свою жёсткую кристаллическую структуру и превратится в прозрачную, жидкую массу, которая застынет, но так и не станет кристаллической. Вот она, химия в действии!
Как вы думаете, давно ли люди догадались, как делать стекло? Мелкие изделия из стекла — бусинки, колечки, маленькие пузырьки — научились изготавливать ещё в Древнем Египте несколько тысяч лет назад. Значит, уже тогда знали его рецепт. А вот листовое гладкое стекло впервые начали делать в конце семнадцатого века. Кстати, первый стекольный завод был построен шведом Елисеем Колтом в 1635 году недалеко от Москвы. Но первые листовые стёкла были маленькие, размером с обычную книжку. Да и гладкостью особой не отличались, ведь тогда остывающую стекольную массу просто раскатывали хорошо ошкуренным бревном.
Первые оконные стёкла были невероятно дороги, поэтому в домах, возводимых в конце семнадцатого и начале восемнадцатого века, окошки были маленькие. В богатых домах эти небольшие стеклянные пластинки вставляли в ячеистую деревянную раму. Тогда окно получалось вроде бы и большим, но состояло из нескольких стеклянных окошек в деревянном обрамлении. Именно такие окна вы можете увидеть в здании Кунсткамеры на Васильевском острове в Санкт-Петербурге, строительство которого началось по указанию Петра Первого в 1718 году. Говорят, что ещё 200 лет назад во Франции взимали налог с тех, у кого были стеклянные окна. Наверное, это был налог на роскошь.
Легко построить замок из песка. Намного труднее расплавить песок и получить из него тягучую стеклянную массу. А уж выдуть из нее, например, химическую колбу или красивую елочную игрушку — это и вовсе искусство
Обычный песок может обернуться красивейшим горным хрусталем, если в земле сложатся подходящие условия. Химический состав у песка и горного хрусталя (кварца) одинаковый. Но внешний вид зависит от структуры минерала. Согласитесь, что этот кристалл длиной семь сантиметров, найденный на Приполярном Урале, действительно очень похож на хрусталь, а не на песок
Сегодня совсем другое дело. Огромные стеклянные витрины, размеры которых измеряются уже не сантиметрами, а метрами, — обычная примета любого современного города. Большие, идеально гладкие плоские стёкла делают по особой технологии, предложенной в 1959 году английскими технологами. Представьте себе огромную прямоугольную ванну, заполненную расплавленным металлом — оловом. Поверхность расплавленного металла идеально гладкая. Вот на неё-то и выливают расплавленную стекольную массу. Она легко и равномерно растекается по горячему металлу, образуя слой постоянной толщины. Так потихонечку и остывает в ванне вместе с оловом. А потом идеально гладкий лист стекла отправляют в работу — режут и упаковывают. Именно такие стёкла сегодня вставляют в стеклопакеты.
«Калейдоскоп» и кристаллы Сваровски
Наверняка у вас была или даже есть простенькая детская игрушка под названием «Калейдоскоп». Я права? Не знаю, как вы, но я, честно говоря, и сейчас иногда в него смотрю. Всего лишь три зеркальные пластинки и несколько маленьких разноцветных стёклышек, которые свободно перемещаются по донышку трубки калейдоскопа, если её вращать. И вот уже нашему взору предстают самые разные, удивительные, яркие узоры, сложенные из цветных стёклышек.
Как стеклу придают цвет в объёме? Да с помощью тех же самых природных минералов и соединений, которые добавляют в стекольную смесь перед её плавлением. Чтобы получить зеленоватый и жёлтый цвета, добавляют соединения хрома, оранжевый — соединения серебра, синий — кобальта, бутылочный или изумрудно-зелёный — железа, голубой и синий — меди, а кроваво-красный — кадмия.
Самые обычные цветные стеклышки, если они спрятаны внутри детской игрушки «Калейдоскоп», могут складываться в такие вот поразительные по красоте узоры, похожие на витражи и мозаику. На самом деле, никакого такого узора на донышке калейдоскопа нет. Просто свет, проходящий через прозрачные стеклышки, многократно отражается в зеркальных пластинках, встроенных в трубку калейдоскопа. И мы видим размноженное сочетание стеклышек, что случайно сложилось на донышке. Всего лишь игра цвета и света. Но сколько удовольствия!
А знаете, из чего сделаны рубиновые звезды на башнях Московского Кремля? Из ярко-красного стекла с добавками селена. И золотой шпиль на высотном здании МГУ тоже стеклянный. Он изготовлен из ярко-жёлтого стекла. Изнутри шпиля стекло покрыто тонким слоем алюминия, поэтому в солнечный день он блестит не хуже золотого, а служить будет дольше.
Если же в стекольную массу добавить соединения свинца и бария, то получится звонкий хрусталь. А еще хрусталь поддаётся огранке, на его поверхности вырезают замысловатые рисунки, а потом полируют грани. Подойдите к буфету, достаньте хрустальный фужер (только осторожно, бабушки очень расстраиваются, когда разбивают их хрусталь) и посмотрите, как играет свет на их гранях. Правда, красиво? Из обычного стекла такого сделать нельзя, оно слишком мягкое и «течёт»
