Николай Фигуровский - Очерк общей истории химии. От древнейших времен до начала XIX в.
Археологические материалы, а также литературные памятники древности (иероглифическая и клинописная эпиграфика, рисунки и т. д.) позволяют в настоящее время составить достаточно четкое представление об уровне развития ремесленной химической техники в странах древнего мира в различные эпохи.
Особенно высокого уровня развития в рабовладельческих государствах древнего мира достигла металлургия. Одним из первых металлов, с которым познакомились в странах Азии и Африки, было золото, встречающееся исключительно в самородном состоянии. В Египте золото в виде оружия и украшений найдено в гробницах эпохи бадарийской культуры (конец V и начало IV тысячелетия до н. э.) (8). Золотые предметы обнаружены также среди памятников шумерской культуры в Междуречье (IV–III тысячелетия до н. э.). В царских гробницах Ура (южная часть Месопотамии) найдено значительное количество золотых украшений, в том числе тонкие золотые нити, которые вплетались в ткани (9). В Древней Индии из золота изготовляли оружие и украшения еще в эпоху дохараппской культуры (4000–2500 гг. до н. э.) (10). К середине III тысячелетия до н. э. относятся золотые предметы, найденные в Китае.
Разработка широко известных в Верхнем Египте нубийских месторождений золота (нуб по древнеегипетски означает "золото") началась в эпоху Среднего царства (2160–1788 гг. до н. э.) Анализы найденных золотых предметов показали, что древнейшее египетское золото содержало значительные примеси серебра (до 18 %) и других металлов. Только в VI в. до н. э. в Египте для некоторых изделий применялось практически чистое золото (99,8 % золота) (11).
Добыча и обработка золота в Месопотамии (в Вавилоне) достигла высокого уровня во II тысячелетии до н. э. Представляет интерес клинописная запись, обнаруженная археологами. Это письмо вавилонского царя Бурнабуриаша (1385–1361 гг. до н. э.) к египетскому фараону Эхнатону (Аменофису IV) по поводу качества полученного от него золота: «Когда 20 мин[1] золота положили в печь, оттуда не вышло даже 5 мин чистого золота» (12). Этот документ свидетельствует о знакомстве египетских мастеров со способами подделки (так называемого удвоения) золота путем изготовления низкопробных сплавов.
Серебро стало известно в странах древнего мира позднее, чем золото. Об этом, в частности, свидетельствует название серебра; у древних египтян — «белое золото». Однако изделия из серебра обнаружены уже среди памятников Древнего царства (2980–2475 гг. до н. э.). Анализы указывают на значительное содержание в древнейшем серебре золота и других металлов (13). Сравнительно чистое серебро применялось в Новом царстве (1580–1090 гг. до н. э.). Серебряные изделия найдены также в Месопотамии (Ур). В Китае обнаружены серебряные предметы, относящиеся к середине III тысячелетия до н. э.
Медь стала известна в странах древнего мира очень рано, еще в эпоху неолита. В Египте уже в протодинастический период (3400–2980 гг. до н. э.) добывалась бирюза для выплавки меди. В дальнейшем для получения меди использовались и другие окисные руды: карбонатные, силикатные (малахит). Возможно также, что для изготовления медных предметов частично применялась и самородная медь.
Историки науки и техники обычно принимают в качестве бесспорного факта, что в древности техника добычи меди основывалась исключительно либо на использовании самородной меди, встречающейся довольно редко, либо позднее — на переработке окисленных медных руд. Однако, как известно, большая часть природных запасов меди имеется в виде сульфидных руд, которые, таким образом, относятся к источникам меди, полностью не доступных для древней металлургической техники. Между тем в известном сочинении Теофила-пресвитера (XI–XII вв.) описывается способ предварительного обжига медных руд (14). При анализе этого описания становится очевидным, что речь идет о предварительном окислительном обжиге сульфидных медных руд. Следует отметить, что техника добычи и обработки меди в XI в. н. э. фактически не отличалась от техники глубокой древности. Таким образом, можно предположить, что в древности могли использоваться и сульфидные руды.
Древнейшие медные изделия изготовлялись из руд, содержащих примеси мышьяка, олова, свинца и железа (15) и обладали большей твердостью. Очевидно, свойства примесей придавать твердость были замечены древними металлургами и использованы ими для получения искусственных сплавов — бронз.
Известно, что бронзовому веку предшествовала довольно длительная эпоха бедного века. Начало медного века относится в Египте к эпохе бадарийской культуры, когда медь пришла на смену камню и уже в IV тысячелетии до н. э. полностью вытеснила из употребления каменные орудия.
Начало бронзового века в Египте относится к Древнему царству. Содержание олова в египетских бронзах колебалось от 2 до 16 %. Помимо олова в бронзах присутствовали цинк и другие примеси (16). В Междуречье (Ур) еще в начале II тысячелетия до н. э. получила распространение бронза, содержащая кроме олова свинец (3–17 %), сурьму (около 4 %) и железо (17). В эпоху Ассирийской империи (конец II и начало I тысячелетия до н. э. применялась бронза с содержанием от 1 до 14 % олова. Вавилонская бронза содержала около 20 % олова (18).
В долине реки Инд бронза появилась уже около 3500 г. до н. э., но подучила широкое распространение лишь в эпоху культуры Хараппы (19) (около 2500 г. до н. э.). Наряду с оловянной бронзой здесь применялись и другие сплавы меди, в частности медно-мышьяковый сплав. Содержание олова в древнеиндийских бронзах достигало 4–13 %, содержание мышьяка в медно-мышьяковых сплавах составляло 3–4 %.
В Китае бронзовый век начался со II тысячелетия до н. э. Наивысший расцвет производства бронзовых изделий относится к первой половине периода Чжоу (1066–247 гг. до н. э.). В этот период особенно высокого уровня достигло производство бронзового оружия и посуды, в частности своеобразных ритуальных и бытовых сосудов на трех ногах, так называемых дин (20). Интересно отметить, что такие сосуды часто фигурируют в позднейшей западноевропейской алхимической литературе в качестве некоего магического средства — «философских сосудов». Алхимики любили изображать процессы «рождения» философского камня или благородных металлов именно в таких сосудах.
В Древнем Китае бронзы, в зависимости от назначения изделий, содержали иногда значительные количества олова: от 16 % (в колоколах) и до 50 % (в зеркалах из полированной бронзы). Помимо оловянных бронз в Китае в эпоху Хань (около начала н. э.), применялись и другие медные сплавы, например типа латуни.) Наряду с бронзой в странах древнего мира, особенно в Египте, был распространен высоко ценившийся сплав золота с серебром, так называемый азем или электрон (позднейшее греческое название), содержащий около 80 % золота и около 20 % серебра (21). В эпоху Нового царства содержание серебра в аземе возросло до 30 %.
Железо, вероятно, было одним из первых металлов (если не первым), с которым человек познакомился в доисторические времена (метеоритное железо). Однако методы его получения из руд и приёмы обработки (проковка) были освоены гораздо позднее. Железные руды (болотная руда, гематит, магнетит, сидерит и т. п.) при нагревании с углем легко восстанавливаются уже при температуре около 700°. Металл при этом получается в виде крицы — губчатой массы, которая может быть обработана проковкой при 700–80 °C°. Именно таким путем в примитивных горнах железо и получали в древности (сыродутный процесс). Медь получалась из руд в расплавленном состоянии (т. пл. 1083 °C). Железо же плавится при 1530 °C — температуре, недоступной для древней техники (23). В холодном состоянии оно, в отличие от меди, почти не поддается ковке.
Таким образом, то, что медный и бронзовый века предшествовали железному веку, следует объяснять не особыми трудностями получения железа из руд, а просто тем, что древние металлурги не были знакомы с ковкой железа в горячем состоянии.
Древнейшие железные предметы, найденные археологами в Египте, относятся к IV тысячелетию до н. э. Они изготовлены из метеоритного железа. В Междуречье (Ур) метеоритное железо зарегистрировано в находках, относящихся приблизительно к 3000 г до н. э. Однако железо в этот период было еще весьма редким металлом, а широко распространенным стало лишь в эпоху Нового царства. Около 600 г. до н. э. железо в Египте уже встречается чаще бронзы. Началом железного века в Египте обычно считается 1000 г. до н. э. В Месопотамии железный век начался несколько раньше — около 1200 г. до н. э. Наряду с мягким железом в древности изготовляли цементированное железо и сталь. Родиной производства стали, по-видимому, следует считать территорию современной Армении, где с давних времен железо выплавляли из руд. Около 1000 г. до н. э. в этом районе поселились халибы, покорившие армян. Они значительно усовершенствовали технику производства железа и стали. По имени этого народа в древнем мире (у греков) сталь называлась халипс.
