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

Тем не менее в чересчур больших количествах медь для тела ядовита, а если вы выпьете застоявшуюся в трубах воду, возможно, вам, к сожалению, не повезет и из-за содержания меди вы заболеете[107]. То же самое случится, если сварить глинтвейн в кастрюле, в которой вы обычно только кипятите воду. Со временем медь, содержащаяся в воде из-под крана, образует на внутренней поверхности кастрюли слой, и если этот слой растворится в кислом глинтвейне, то из этого напитка вы, возможно, получите слегка увеличенную дозу меди.

Медь была с нами задолго до наступления железного века. Наряду с золотом, медь – один из немногих металлов, существующих в природе в чистой форме, и медь вошла в употребление очень рано – за 8 тысяч лет до н. э. Тем не менее месторождения, где медь содержится в металлической форме, очень редки, потому использование меди широко распространилось, только когда появились методы добычи меди из минералов.

Медь – мягкий металл, и инструменты из нее менее прочные, чем железные. Однако, когда медь куют, она становится относительно крепкой. Ковка нарушает кристаллическую структуру, из-за чего атомам сложнее проскользнуть мимо друг друга. Когда металл снова нагревают, атомы располагаются аккуратными рядами – металл становится мягче и более гибким. Таким образом, из того же самого металла можно сделать новые инструменты. Постепенно распространилась практика примешивать к меди олово и изготавливать бронзу, а сплавы меди с мышьяком или свинцом лучше подходили для оружия и инструментов[108].

Медные шахты горного плато Рёрусвидда

Медь – редко встречающийся в земной коре химический элемент. Однако в большинстве стран есть пригодные для добычи месторождения, поскольку медь с легкостью перемещается и концентрируется во время различных геологических процессов. Плюс в том, что меди комфортно в компании серы, а потому на большинстве залежей медь встречается в минералах, содержащих серу, – их легко убрать из руды. Благодаря этому можно заработать денег, добывая медь с месторождений, где медь составляет лишь несколько тысячных долей. В то время как железная руда иногда на добрую половину состоит из железа, для современных медных шахт 0,6 % – типичная концентрация меди[109]. Значит, на каждую тонну извлекаемой породы остается 6 килограммов меди и 994 килограмма отходов.

Как и в случае с железом, при производстве меди из руды нужны большие количества углерода и энергии. На заре производства меди потребление древесины привело к масштабной вырубке лесов в отдельных районах Испании, Кипра, Сирии, Ирана и Афганистана[110]. В наше время нечто подобное произошло в Норвегии, на горном плато Рёрусвидда, где с середины XVII века и вплоть до 1977 года добывали медь. Обширные леса, когда-то там произраставшие, вырубили, чтобы получить топливо и для пожога в медных шахтах, и для выплавки медной руды[111]. На добычу меди из одного кубического метра породы могло уйти 17 кубических метров древесины.

Словно сплошной вырубки лесов было недостаточно, значительная часть растительности в районе Рёруса пострадала от загрязнения в результате добычи меди. До середины XIX века важный этап обработки медной руды проводился на открытом воздухе[112]. Чтобы отделить медь от серы, измельченную руду сваливали на подстилку из сухих дров – затем их поджигали и оставляли гореть на пару месяцев. Содержащаяся в руде сера вступала в реакцию с кислородом и поднималась в воздух в виде газа. В воздухе газ реагировал с водяным паром, превращаясь в серную кислоту, – на землю выпадал экстремальный вид кислотных дождей[113]. К счастью, для современного производства меди разработаны методы, позволяющие задержать основную массу загрязнений до того, как они попадут в окружающую среду.

Медные шахты и производство меди могут оставить на земле заметные следы, но, если мы хотим и дальше пользоваться электричеством, как и сегодня, мы зависим от поддержания поставок меди на мировой рынок. Согласно ряду исследований, до сокращения производства меди осталось лишь несколько десятилетий[114]. В то же время ряд ученых указывают на то, что добываемая сегодня медь залегает в самом верхнем километре земной коры, чаще всего совсем близко к поверхности. По всей вероятности, на глубине 2–3 километров имеются крупные неизвестные месторождения меди. Если появятся методы для обнаружения этих месторождений и роботы, способные работать в глубоких, жарких и опасных шахтах, а нам не придется беспокоиться о потере жизней и здоровья, – пригодные к добыче ресурсы, возможно, окажутся в 10 раз больше, чем те, на которые мы рассчитываем сегодня[115]. Может быть, это позволит нам поддерживать потребление меди на протяжении нескольких столетий.

Алюминий: красные облака и белые сосны