Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы - Анья Рёйне

Так же как и в случае со сплавом металлов, отделить друг от друга различные химические элементы, смешавшиеся в стекле, сложно. Поэтому важно отсортировать различные типы стекла до того, как их расплавят и снова пустят в дело. Даже самого малого количества стекла не того типа в печи достаточно для того, чтобы все содержимое пришлось выбросить. Если не брать это в расчет, стекло хорошо подходит для переработки. Его плавят и снова используют – и оно совсем как новенькое.

Первым керамическим материалом, которым стали пользоваться люди, – а возможно, и вовсе первым инструментом – был кусочек породы, поднятый кем-то с земли. Мы живем на состоящей из породы планете, по ней мы ходим, на нее же карабкаемся, прорубаем в ней тоннели – и это тоже керамический материал. Породу мы наблюдаем в различных формах, и некоторые лучше подходят для изготовления инструментов и оружия. Кремень – пример породы, из которой легко изготовить прочные инструменты. Кремень можно взять с пляжей или извлечь из известняка в некоторых районах Дании и Швеции[165]. В Норвегии есть только тот кремень, который во время ледниковых периодов перенесло сюда вместе со льдом[166]. Поэтому в наших краях среди первобытных людей такой товар, как кремень, пользовался спросом.

В качестве строительного материала камень использовали еще на заре истории. Применяя грамотную технику и укладывая один камень на другой, можно возвести довольно сложные конструкции. И все же их разнообразие слегка ограничено, если на месте постройку удерживает лишь сила тяжести. Когда люди научились скреплять мелкие и крупные камни с помощью строительного раствора или цемента, для строительства открылись гораздо более широкие возможности.

Первое из этих связующих средств изготавливали из известняка – породы, имеющейся во многих уголках земли. И мягкие, пористые белые меловые скалы Дувра, и итальянский мрамор, покрывающий здание оперы в Бьёрвике, – известняковая порода. Известняковая порода строится из остатков биологических керамических материалов. В океанах живут крошечные водоросли, перемещающиеся по поверхности воды. У некоторых из них появляется раковина – крошечные доспехи из кальция и диоксида углерода, растворенные в морской воде. Точно так же поступали водоросли, жившие миллионы лет назад, а погибнув, они опустились на дно – там раковины и лежали, покрывая дно все более толстым слоем абсолютно белой пыли, вместе с остатками крупных ракушек и кораллов. Затем изменились климат и морские течения. Раковины на морском дне покрылись песком и грязью, а в течение последующих миллионов лет их постепенно затянуло в земную кору, и они превратились в прочный известняк.

Так как водоросли и другие морские животные выстраивают свои скелеты из растворенного в воде оксида углерода (а он, в свою очередь, попал в океанскую воду из воздуха), известняк – это гигантский склад диоксида углерода из атмосферы прошлого. Если известняк нагреть до 800 градусов, кристаллы разрушатся и диоксид углерода снова улетучится в атмосферу[167]. Останется порошок, состоящий из кальция и кислорода, – вступая в контакт с водой, он интенсивно реагирует и выделяет много тепловой энергии. В процессе образуется вещество под названием «гашеная известь».

При контакте с воздухом гашеная известь всасывает из воздуха диоксид углерода и твердеет – и снова это не что иное, как известняк. Если смешать гашеную известь с мелкозернистым песком, получится простейшая форма известкового раствора – им можно скреплять камни в конструкциях – или штукатурка, которой покрывают каменные стены. Смешиваясь с песком и щебнем, гашеная известь превращается в первичную форму бетона.

Никому не известно, как люди обнаружили, что с помощью тепла и воды можно превратить известняк в другой камень, только уже созданный руками человека. Обычный костер на стоянке недостаточно горячий, чтобы разрушить известняк. Возможно, из-за удара молнии или лесного пожара лежащий на земле известняк превратился в порошок гашеной извести, активно вступающий в реакции, – он и пробудил человеческое любопытство, когда люди обнаружили, что порошок твердеет при контакте с водой. Древнейшим из найденных остатков бетонных полов с гашеной известью целых 12 тысяч лет. А значит, их сделали до того, как люди стали постоянно жить на одном месте и заниматься земледелием – то есть примерно в то время, когда набрала ход технология производства керамики[168].

Наверно, можно сказать, что история промышленности началась с гашения извести, ставшего первым химическим промышленным процессом. Впервые люди производили и имели дело с большим количеством опасных химикатов. Порошок негашеной извести очень активно вступает в реакции и способен повредить кожу, глаза и легкие рабочих, имеющих с ним дело. Для выполнения этих сложных операций требовались четкое планирование и слаженная совместная работа.

Примерно четыре тысячи лет назад минойцы, критские моряки и купцы, выстроили одну из самых развитых цивилизаций в мире. Она просуществовала до 1640 года до н. э. Тогда на средиземноморском острове Санторини произошло сильнейшее извержение вулкана, вызвавшее цунами, – оно обрушилось и почти уничтожило минойские торговые города[169]. После катастрофы пришли греки и заняли прежде принадлежавшие минойцам территории, а письменный язык и культуру минойцев предали забвению[170].

Нас минойцы интересуют не легендами и загадочными надписями, а уникальной технологией изготовления бетона[171]. Вероятно, из всех народов они первыми открыли то, что носит название «гидравлический цемент». В то время как кирпичная кладка из гашеной извести и воды не затвердеет, пока цемент не вступит в реакцию с содержащимся в воздухе диоксидом углерода, гидравлический цемент при реакции с водой твердеет как камень. Поэтому процесс затвердения идет быстрее, лучше поддается контролю, бетон можно использовать для строительства под водой, а еще конструкции получаются более прочными, чем при использовании чистого известкового цемента.