Химия навсегда. О гороховом супе, опасности утреннего кофе и пробе мистера Марша

Однако графит обладает черным или темно-серым цветом с металлическим блеском, поэтому должен поглощать все длины волн приходящих фотонов. Следовательно, у него не может быть обычной коробки передач с пятью-шестью положениями; ему требуется постоянное переключение скоростей от низкоэнергетических красных цветов до высокоэнергетических оттенков, находящихся на границе с ультрафиолетом. Именно это происходит, когда избыточные электроны, не ограниченные одинарными углерод-углеродными связями в графите, могут свободно перемещаться в том, что фактически может рассматриваться как одна гигантская плоская молекула.

И наконец, эта самая плоская природа скажет последнее слово в ответе на вопрос, почему графит стал такой важной частью информационных технологий. Поскольку прочных связей, удерживающих слои графита вместе, не существует, можно относительно легко создать новые, более мощные силы притяжения, прижав графит к шероховатой поверхности. Тогда слои графита прилипнут к волокнам бумаги, и большие его куски останутся на ней, заполнив микроскопические впадины на бумаге. На карандашном рисунке мы видим не единичные слои: толщина этих линий составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч слоев.

При этом следует заметить, что слои графита в один атом толщиной можно извлечь с поверхности графита, и тогда вы получите самый тонкий из известных материалов – графен[119]. Работа, посвященная этому веществу, получила Нобелевскую премию по физике в 2010 году. Вполне вероятно, что когда-нибудь в будущем графен тоже найдет место в информационных технологиях.

Еще на ступеньку ниже по соотношению ценности к стоимости добычи находится антрацит, но теперь мы покидаем область чистых веществ и встречаемся с материалами, которые представляют собой смеси. Антрацит состоит из углерода примерно на 97 %, однако из-за примесей ему недостает дальнего порядка симметрии, характерного для графита, хотя он также содержит некоторое количество очень маленьких кристаллических областей.

Расположенные еще ниже (согласно качественной оценке) вещества типа угля непросто охарактеризовать по их молекулярному составу, но ясно, что со снижением содержания углерода снижается и кристалличность. То же самое вы можете наблюдать, рассмотрев кристаллики кухонной соли: очень чистый NaCl промышленного производства образует единообразные кубические кристаллы, ровные и прозрачные – под микроскопом они похожи на маленькие драгоценные камни. Прочие разнообразные «гурманские» виды соли, морская соль и прочие имеющиеся в продаже продукты обычно имеют гораздо больше примесей и, следовательно, более низкую кристалличность.

С XVI по XVIII век в Европе и других странах было много графитовых шахт, но шахты в Камбрии выделялись среди прочих высочайшим качеством добываемого графита. Он был очень чистым и обладал высокой кристалличностью; фактически эта шахта была единственным в мире известным источником графита, из которого получались карандаши достойного качества. Некоторое время графит также играл важную роль в изготовлении форм для отливки пушечных ядер, но для этого можно было использовать и более низкокачественный графит, а вскоре разработали и технологию на замену.

Когда шведский промышленный шпион и дворянин Рейнгольд Ангерштейн (глава 4) приезжал в Борроудейл в 1754 году, он должным образом отметил беды более раннего поколения, но к тому времени власти и крупные промышленники вроде бы взяли ситуацию под контроль[120]. Однако лучшей поре камберлендского графита вскоре суждено было миновать. В следующем поколении Французская революция и британское эмбарго на экспорт, наложенное на вновь образованную республику, оказали удивительное и нежелательное (для британцев) влияние на изобретение современного карандаша, который придумал Николя-Жак Конте. Он соединил глину и низкокачественный графит, запек эту смесь и вложил внутрь палочек из древесины кедра; весь этот процесс описан во французском патенте № 32[121].

Последняя шахта в Борроудейле закрылась в 1891 году, поскольку в ней закончился пригодный для разработки графит. Однако компания по производству карандашей продолжает существовать под именем Derwent Cumberland Pencil Company, хотя больше и не является независимым предприятием. Некоторые компании по производству карандашей, возникшие в конце XVIII века – например, те, что были основаны Конте во Франции и Каспаром Фабером в Германии, – продолжают существовать, демонстрируя всем, что карандаш по-прежнему является важной частью наших информационных технологий.