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

Перевозка руды в санях на оленях с отдаленного месторождения в Кируне до порта Лулео в Ботническом заливе могла занять несколько дней. Часто зимой нарастал толстый слой льда, а потому руду приходилось сваливать на суше до тех пор, пока вода не очистится и не появится возможность перевезти груз дальше в Европу. Поэтому весной 1898 года шведский риксдаг принял решение проложить железную дорогу, которая свяжет Кируну и с Лулео, и норвежским портом Нарвик. Благодаря крупным вложениям руду можно поставлять на мировой рынок круглый год. Строительство привлекло тысячи шведов, норвежцев и финнов, стремившихся заработать денег в шахте, на строительстве железной дороги, ну или с помощью занятий другого рода, сопровождающих подобную деятельность, – в сфере ремесел, торговле спиртным или проституции. После скромного начала Кируна быстро превратилась в настоящий город, где были и школы, и больницы, и пожарные части.

Железную дорогу достроили в 1902 году, и Кируна утвердилась как важный для всей Европы источник железной руды. Одним из крупнейших покупателей была Германия, а накануне Второй мировой войны от этих поставок Гитлер зависел полностью. Из Кируны шло больше половины железа, необходимого для производства танков, бомбардировщиков и оружия для немецкой армии. Захватив 9 апреля 1940 года и Норвегию, и Данию, Германия обеспечила безопасность линий поставок, и перевозка грузов из Кируны в Германию шла вплоть до 1944 года, пока ее не остановили союзники[84].

Железо Кируны – из магмы, которая когда-то в прошлом проникла в земную кору[85]. Пока магма медленно остывала в полостях, созданных в породе ею самой, образовались кристаллы содержащих железо минералов, и они опустились на дно магматического бассейна. Так железо отделилось от других химических элементов, содержащихся в магме. Сегодня в глубине породы дно древнего магматического бассейна резко идет под уклон. Поэтому Кируна – один из немногих в мире крупных железных рудников, где руду выкапывают под землей. В глубине породы в пластах руды пробуривают большие тоннели, пока порода не треснет, – руда падает сверху, раскалывается при падении, ее грузят в машины и вывозят на поверхность. Там содержащие железо минералы сортируют и грузят в железнодорожные вагоны.

Когда породу выкапывают и она обрушивается на глубину, неизбежно возникают трещины, распространяющиеся в направлении поверхности. Сейчас трещины под Кируной дотянулись так далеко, что центр города скоро опустится в испещренную тоннелями породу. На нынешнем месте город больше оставаться не сможет. Церковь и некоторые отдельные исторические здания поставят на колеса и перевезут на более твердую почву. Они окажутся среди недавно построенных школ, магазинов и жилых зданий, предназначенных для всех тех людей, кому скоро предстоит собирать вещи[86].

От руды – к металлу

По-прежнему каждый день из Кируны в Нарвик прибывают несколько груженных рудой поездов[87]. В Нарвике руду грузят на корабли и отправляют на металлургические предприятия, расположенные по всему миру. Сегодня Китай – крупнейший в мире производитель железа, за ним идут Япония и Индия[88].

На металлургических предприятиях железную руду вместе с углем нагревают в гигантских плавильных печах. Уголь отдает электроны железу и забирает кислород. По мере того как температура в печи растет, минералы, которых не должно быть в готовом металле, начинают плавиться. Эта жидкая масса называется шлаком, и с железной руды его можно слить или счистить. В конце процесса руда превращается в вязкий, напоминающий губку комок передельного чугуна, содержащий большое количество углерода из угля[89].

Раньше предметы изготавливали именно из такого железа. Чугун били молотом, чтобы извлечь как можно больше оставшегося в нем шлака. Затем кузнец раскалял железо и с помощью молота и наковальни ковал оружие и инструменты. Скандинавские викинги получали такие комки чугуна в печах, специально построенных на фермах, а железную руду привозили с окрестных болот[90]. Для достижения наилучших результатов кузнецу нужно было уметь контролировать температуру, подавать воздух и бить по железу молотом.

Позже оказалось, что качество металла улучшается, если расплавить его еще раз. Железо, содержащее много углерода и других примесей, остается в жидкой форме при температуре, достаточно низкой для того, чтобы разлить железо по формам. Это чугун – самый дешевый из производимых сегодня металлов. На кухне он существует в виде кастрюль и сковородок, а в промышленности – в огромном количестве деталей машин.