Пути развития химии. Том 1. От первобытных времен до промышленной революции

После разработки способов получения стали уже за десять веков до нашей эры оказалось возможным получить орудия труда очень высокого качества. С тех пор резко выросла потребность в железе. Развитие металлургии железа стимулировало совершенствование конструкции печей для его выплавки. Совершенствовались и методы выплавки других металлов, а также их сплавов; среди них медь, олово, свинец и их сплавы — бронзы и латуни. (Латунь — сплав меди с цинком, часто с его кремнекислой солью — галмеем.) Свинец, например, применялся при отливке ядер для пращей, изготовления досок для письма, грузил, монет, украшений, а также для разделения благородных металлов. Кроме того, в дальнейшем свинец шел на изготовление красок, таких, как свинцовые белила, сурик, которые хорошо защищают поверхности различных веществ от разрушающего действия влаги. Например, древние греки уже во времена Геродота[12] красили корпуса кораблей суриком. Краски получали и из других металлов и минералов, например смальты, яри-медянки, железной охры, киновари, аурипигмента, реальгара. Для нерастворимых в воде минеральных красителей в качестве связующего использовались масла.

По свидетельству Плиния[13], ртуть очищали, продавливая ее через кожу. Диоскорид[14] упоминает об очистке ртути путем перегонки. В древности были известны металлические ртуть и киноварь (сульфид ртути). Киноварь применялась как пигмент при получении красителей и изготовлении украшений, а также как сырье для выделения металла. В отличие от золота или меди ртуть не служила материалом для изготовления изделий, а применялась лишь для амальгамирования.

В течение всего рассмотренного нами периода развития человеческого общества люди знали о существовании лишь семи металлов, широко используемых в различных областях человеческой практики: золота, серебра, меди, олова, свинца, ртути, железа. Некоторые сведения имелись тогда и об использовании соединений цинка. Цинк в металлическом состоянии был получен лишь в XVI в. Однако соединения этого металла (например, галмей) довольно широко применялись еще за 500 лет до н. э., особенно для получения латуни.

До нашей эры были известны и некоторые другие сплавы. Наиболее широко использовался сплав, состоящий из трех частей золота и одной части серебра. Древние египтяне называли его "аземом", а древние греки — "электроном" и считали индивидуальным металлом.

Итак, возникновение металлургии позволило человечеству практически овладеть двумя важнейшими химическими процессами: обжигом — окислением металла и обратным превращением — восстановлением оксида в металл. "Методически этим были заложены основы практической металлургии, или выплавки металлов из руд,- писал П. Вальден. Так эмпирически было открыто принципиально важное для химии положение об обратимости процесса, или реакции; однако для научного осмысления этого положения потребовалось длительное развитие химии — в течение нескольких тысячелетий. Это произошло лишь в конце XVIII в." [4, с. 6].

Универсальное средство труда

Применение высоких температур имело большое значение, так как дало возможность осуществить перегонку жидкостей и плавление металлов. Высокие температуры были необходимы также для получения фаянса, кирпича, для выплавки стекла, изготовления фарфора. Тысячелетиями люди накапливали знания о способах обращения с "красным цветком", как поэтично назвал огонь Р. Киплинг. Используя накопленные знания, люди научились строить печи для обжига различных веществ, плавящихся до 1500° С. Во всемирно известной лаборатории Юстуса Либиха в Гиссенском университете еще полтора века назад студенты допускались к экспериментальной работе лишь после того, как они овладевали "искусством" поддержания температуры при горении древесного угля (газовая горелка была изобретена немецким химиком Р. Бунзеном лишь в 1850 г.). Невозможно перечислить все способы применения огня как основного средства труда и важнейшего источника энергии. В древности эти способы определяли уровень развития человеческого общества. Даже в наши дни, когда после изобретения динамо-машины все большее значение стала приобретать электрическая энергия, существенная часть энергии (тепловая) получается с помощью огня. Правда, в середине XX в. появились иные источники энергии — первые атомные реакторы. Однако окончательная замена химических процессов горения атомной энергетикой — все же дело будущего.

Огонь как средство труда дал мощный импульс развитию техники обжига, а значит, гончарного ремесла и металлургии. Наблюдения за процессами обжига различных веществ создали также предпосылки для возникновения впоследствии производства фарфора.