До и после Победы. Книга 1 (СИ)

Обратимая реакция при постоянной температуре в конце концов достигает равновесия - сколько образуется исходных веществ, столько же образуется и результатов реакции, и они не зависают в таком состоянии, а постоянно переходят друг в друга - исходные вещества реагируют и создают результаты реакции, а результаты - распадаются под действием тепла в исходные вещества. При образовании результатов тепло выделяется, при их разложении на исходные - тратится. То есть при некоторой температуре и условии, что объем замкнут, то есть отсутствуют потери или приход веществ, те же оксиды железа будут постоянно распадаться на чистое железо и кислород и соединяться в оксид железа. Повторю, это без внешнего воздействия. И чтобы сдвинуть эти обратимые реакции в нужную сторону - надо соответствующим образом воздействовать на них - например, постоянно вносить углерод, который будет соединяться с кислородом с выделением тепла, и удалять эти соединения, также удалять из зоны реакции и остающийся непрореагировавшим углерод обратно - другими словами, постоянно увеличивать концентрацию нужных веществ и уменьшать концентрацию ненужных. Естественно, сделать это довольно просто - результат окисления, то есть сгорания углерода - углекислый и угарный газы, которые могут естественным путем подниматься вверх. А результат восстановления железа - жидкий металл, который - также естественным путем - стекает вниз. То есть природа позаботилась о том, чтобы облегчить нужные процессы. Но, видимо, чтобы жизнь не казалась нам вечным праздником, она же подкинула в этот процесс несколько сложностей, борьба с которыми, собственно, и составляет секреты мастерства металлургов. И имя этим сложностям - примеси.

ГЛАВА 20.

Природа щедро замешала в руды и другие вещества все, что только оказалось под рукой и из всего, что только побывало рядом - осадочные породы, снесенные с соседних гор, потоки горячей воды, приносившие снизу десятки элементов, несвойственных данной местности, потоки магмы, вырывавшиеся в этом месте миллионы лет назад, да еще как следует перемешанные перемещениями коры, сдвигами и провалами - возможно, блендер сработал бы менее эффективно, чем природа. Кальций, магний, сера, фосфор, кремний, медь и цинк - все это и многое другое встречалось в рудах металлов в тех или иных пропорциях. Соответственно, все эти довески переходили и в металл. Какие-то из них были полезны, какие-то - вредны, третьи - не оказывали особого влияния на нужные человеку свойства металлов - и задачей металлургов было максимально избавиться от первых, сохранив, а при необходимости - и добавив - вторые. Ну а уж с третьими - как получится.

И в этом вопросе людям помогала химия, причем особая - высокотемпературная, так как большинство металлургических процессов протекают именно при высоких температурах, когда повышенная подвижность элементов позволяет как-то их тасовать. И, так как элементов в руде либо металле много, то и реакций протекает также немало, причем зачастую они протекают как в прямом направлении - с образованием соединений и элементов - так и в обратном - с образованием других, исходных, соединений и элементов. В какой-то момент количество прямых и обратных реакций устаканивается, и константа равновесия характеризует относительное содержание веществ в правой и левой части при таком установившемся равновесии. Причем при разных температурах константа будет различной - так, в реакциях окисления углерода, при более низких температурах в смеси будет больше молекул из правой части уравнения C + O2 = CO2 + теплота, при более высоких температурах - соотношение будет все более смещаться в сторону молекул из левой части. Можно сказать, что эта константа - отношение количества молекул левой части к количеству молекул в правой. Соответственно, она растет при росте температуры - то есть все меньше исходных веществ прореагирует между собой и превратится в окислы, и все больше окислов диссоциирует, то есть разложится на составные части.