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

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.

Вулканический пепел в Колизее

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.

Минойцы изготавливали бетон, смешивая известковый цемент с вулканическим пеплом – в районе Средиземного моря его было в избытке. Вулканический пепел состоит из крошечных частиц кремния и кислорода, и эти частицы легко вступают в реакцию с другими элементами – и потому, что они мелкие, и потому, что образовались из раскаленного материала, очень резко охладившегося после извержения вулкана. Когда в смесь пепла и гашеной извести добавляют воду, кальций, кремний и вода, связываясь, образуют прочный материал – он заполнит все пустоты между песчинками в бетоне. Таким образом, бетон приобретет и прочность, и водонепроницаемость.

С исчезновением минойцев пропало и знание о гидравлическом бетоне. Прошло более тысячи лет, прежде чем технология возродилась: римляне, жившие в районе Неаполя, заново открыли это искусство примерно за три сотни лет до нашей эры.

Римляне прекрасно умели обращаться с бетоном. Среди множества поразительных примеров зданий, построенных с использованием римского бетона, сегодня по-прежнему можно увидеть Колизей, Пантеон и бесчисленные остатки акведуков и дорог. Бетон сохраняет прочность даже спустя две тысячи лет.

Первый крупномасштабный проект, в котором бетон сыграл главную роль, – строительство порта в Кесарии, на севере современного Израиля. Ирод, правивший Иудейским царством до 4 года до н. э., мечтал построить порт – достаточно крупный, чтобы принять римские корабли, перевозящие зерно. Проблема в том, что имевшееся в его распоряжении побережье было просто-напросто одним длинным пляжем без единой шхеры или устья реки, которые могли бы послужить убежищем в плохую погоду. А так как вдобавок поблизости не было источника качественного строительного камня, без гидравлического бетона строительство хорошего порта становилось практически невыполнимой задачей.