Факультет

Студентам

Посетителям

Панцирь Земли

Миллиарды лет назад раскаленная газовая туманность носилась в безграничных просторах вселенной.

Медленно вращаясь, она постепенно охлаждалась. Великий холод в мировом эфире вызывал огромные потери тепла, и газовая туманность, теряя тепло, сжималась. При сжатии от нее отделялись концентрические газовые кольца, продолжающие вращаться вокруг центрального ядра — солнца. Охлаждение продолжалось, кольца рвались, и из обрывков колец образовывались газовые шары.

Будущие планеты продолжали свой путь вокруг центрального ядра — солнца.

Ученый астроном француз Лаплас и немецкий философ Кант — авторы этой стройной теории рождения нашей планеты.

Земля переживала первый период своей жизни, ее можно было тогда сравнить с прекрасными мерцающими звездами, горящими на ночном небосклоне. Она посылала в пространство огненные лучи. Но вечный холод продолжал свою великую работу, раскаленный земной шар остывал. Горячие газы превращались в огненно-жидкую массу. Проходили тысячи веков, поверхность земли стала покрываться тонкой корой, но то там, то здесь кора прорывалась, и расплавленные массы заливали огненной лавой огромные участки земли. То были океаны огня.

Земной шар остывал. Более тяжелые элементы — железо, золото, свинец, никель — оседали ближе к центру земли. На поверхности земного шара оказались наиболее легкие элементы. Это были алюминий и кремний. Они вместе с кислородом образовали шлаковый слой, всплывший на поверхность земли. Алюминиево-кремневый слой образовал земную кору, которая, остывая, становилась все прочнее.

Водяные пары, бывшие до сих пор в атмосфере, наконец сгустились, вода заполнила земные впадины. Земля вступила в геологический период своего развития. Окончательно распределились элементы, следуя при этом своему удельному весу. Газы — азот и кислород — образовали атмосферу. Вода — моря и океаны — составила жидкую оболочку земли — гидросферу. Легкие элементы — кремний и алюминий, — соединившись с кислородом, образовали свыше 80 процентов веса земной коры — литосферы. И, наконец, в земных глубинах залегли тяжелые элементы.

Остроумными способами ученые измерили удельные веса земной коры и всей массы земного шара. И что же оказалось? Удельный вес земной коры равен двум с половиной, а удельный вес всего земного шара свыше пяти с половиной. Очевидно, в недрах земли, под тонкой пленкой земной коры, преобладают тяжелые металлы — железо, никель, свинец, золото и серебро. Эти металлы значительно повышают общий удельный вес земли.

Не нужно думать, что распределение элементов во всех слоях земли строго соответствовало их удельным весам. За долгие эпохи развития нашей планеты произошли огромные перемещения и передвижки в земной коре. Создавались горы. Вода, солнце и ветер их разрушали. Поверхность земли стала похожей на морщинистое печеное яблоко. Лава прорывала земную кору. Происходили катастрофические извержения вулканов.

Благодаря этим грозным явлениям природы железо из глубин земли прорывалось на поверхность. Легкие и тяжелые элементы частично менялись местами. Железо — в сравнительно небольших количествах — имеется в земной коре, а алюминий — в недрах земли.

Большинство горных складок на земной коре образовалось из алюмосиликатов — соединений кремния и алюминия с кислородом. Панцирь земли — алюмосиликаты — плотно охватывает всю необъятную ее поверхность.

Алюминий открыт лишь сто лет назад. Но человечество знакомо с неметаллическими соединениями алюминия с доисторических времен. Камни, глина — старые друзья человека. Давно знают люди и прекрасные драгоценные камни: синий, как глубь океана, сапфир, красный рубин и лазоревый камень — бирюзу. Камни, глина и самоцветы — все это отдельные представители огромной семьи алюминиевых соединений.

Но как случилось, что алюминий, составляющий свыше 7 процентов веса земной коры, был исследован только в последние десятилетия? Почему не он, а железо более пяти тысяч лет служит человечеству? Железа в земной коре содержится вдвое меньше, чем алюминия. Почему же железо выплавляют многими десятками миллионов тонн, а производство серебристого алюминия даже в лучшие годы не превосходило 200 тысяч тонн?

Тайна алюминия заключается в его роковом сродстве с газом, дающим жизнь, — кислородом. Соединение алюминия и кислорода — глинозем — одно из самых прочных соединений в природе. Попробуйте разложить глинозем на его составные части — алюминий и кислород! Только тогда вам станут понятны бесплодные попытки многих поколений ученых разрешить, казалось, неразрешимую задачу. Алюминий — мягкий металл, в этом легко убедиться, если его поцарапать ножом. Но на месте, где мы соскребли поверхностный слой, металл блестит ярче и больше напоминает серебро, чем остальная сероватая поверхность. Раз возникнув на поверхности металла, тончайшая пленка окиси алюминия — глинозема — предохраняет металл от дальнейшего разрушения. Окись алюминия спасает металл от разрушающего действия воздуха и в первую очередь от действия кислорода.

Но, может быть, подвергнув окись алюминия, смешанную с углем, действию высоких температур, можно было бы получить алюминий? Увы! Это возможно только при температуре в 2 тысячи градусов, но при этом алюминий начинает испаряться и, соединившись с кислородом воздуха, снова оседает в виде хлопьев глинозема.

В таком порочном круге: глинозем — парообразный алюминий — глинозем, находились наука и ученые, пытавшиеся этим путем разрешить проблему алюминия.

Медленно поднималась завеса, тысячелетия покрывавшая чудесный голубой металл.

После открытия алюминия люди нашли еще целую плеяду замечательных металлов: литий, самый легкий металл на земле — почти в два раза легче воды; галлий — металл, который плавится от теплоты человеческой руки; рубидий, который при комнатной температуре делается мягким, как пчелиный воск; и, наконец, таинственный радий, при помощи которого мы открываем законы строения материи и входим в мир атомов и электронов. И все же ни перечисленных нами не идет в сравнение с алюминием. Ни один из них не обладает качествами, нужными для широко применимого материала. Только один алюминий имеет возможность наравне с железом стать основным металлом современной цивилизации.

Прошли тысячелетия, прежде чем люди научились выплавлять алюминий, но алюминиевыми соединениями человечество пользовалось с доисторических времен. Век камня — неточное определение бесконечно длинного промежутка времени, десятков тысячелетий. И все эти тысячелетия были эпохой неметаллических соединений алюминия. Большинство горных пород имеет в своем составе алюминий, и человек не мог не прибегнуть к помощи алюминиевых соединений — алюмосиликатов. Культура камня — все эти бесчисленные миндалевидные ножи, наконечники стрел, копья — совершенствовалась, древний каменный век уступил место новому каменному веку. Камень помог обезьяночеловеку подняться из животного состояния. Удлиненная рука помогла развитию мысли. Труд создал человека.

Сколько удивительных памятников старины давно минувших эпох сохранили нам алюмосиликаты!

В долине Нижнего Египта, вдоль реки Нила, гордо высятся огромные египетские пирамиды, построенные из алюмосиликатов. В Месопотамии, в долинах Тигра и Евфрата, где когда-то существовало Вавилонское государство, из прекрасной речной глины изготовлялись глиняные плитки. На мягкой глине выдавливались письмена — клинья; плитки сушились на солнце или подвергались обжигу, запись увековечивалась. И глиняные плитки — вавилонская клинопись — дожили до наших дней. Литературные памятники Вавилона раскрыли современному человечеству грандиозную картину древнего мира. Всем этим мы обязаны алюминию, который содержится в глине.

Семейство корунда в мире минералов уступает по твердости только алмазу. В эту гордую фамилию входят драгоценные рубины и сапфир. Но что такое корунд? Из чего состоят эти драгоценные камни? Соединение металла с кислородом называют окисью металла. Окись алюминия — глинозем—состоит из 53,2 части алюминия и 46,8 части кислорода. Корунд — чистейший кристаллический глинозем. Рубин — глинозем с ничтожными следами металла хрома, а сапфир — тот же глинозем, но с примесью кобальта. Вот и вся несложная родословная этих минералов.

Сапфир — гамма чудесных цветов: то лазоревый, то васильковый, иногда зеленовато-голубой или фиолетовый и, наконец, черно-синий самоцвет. Розоватый восточный гиацинт, желтый топаз, зеленоватый изумруд, фиолетовый аметист, бесцветный восточный алмаз горят и переливаются сверкающими лучами. Природа щедро вознаграждает алюминий за тяжкие цепи, наброшенные на него всемогущим кислородом.

Таков первый период службы алюминия людям. Прошло много времени, и только в наши дни наступил второй этап истории алюминия на земле. На этот раз не грубый камень — алюмосиликат, а серебристый и легкий металл служит человеку.

В 1910 году в столице Швеции Стокгольме происходил XI Международный конгресс геологов. Одной из главных проблем, занимавших ученых, была проблема о количествах железа в земной коре. На конгрессе выяснилось, что через каждые двадцать лет потребление железа удваивается. Более 150 миллионов тонн железной руды ежегодно потребляет человечество.

Были подсчитаны запасы железа на исследованных участках земной коры, затем эти цифры увеличили соответственно площади земного шара, и оказалось, что достоверные запасы железа равны 22,5 миллиарда тонн, а предполагаемые — 123,5 миллиарда тонн. Сопоставили нарастающие цифры потребления черных металлов и запасы железных руд: вывод был угрожающий! В резолюциях XI Международного геологического конгресса было сказано: «Если расход железа по-прежнему будет через каждые двадцать лет удваиваться, то запасов железа не хватит… Пройдет шестьдесят лет, и железа больше не будет!»

Эти подсчеты недоучитывали предполагаемых запасов железных руд, но все же стало совершенно ясно, что бурный рост металлургии ставит человечество перед надвигающейся угрозой железного голода. Предвестники будущей катастрофы появлялись все чаще и чаще.

Чума — страшная болезнь, несущая верную гибель, смерть. Одно это слово наводит ужас. Чума железа — ржавчина. Она без всякого сожаления пожирает металлы, разъедает металлические конструкции. Где бы они ни находились, ржавчина настигает их. Ржавчина — грозное явление природы. Ее сила и вред, ею приносимый, во много раз опаснее, чем землетрясение или извержение вулкана. Как же бороться с этой неизлечимой болезнью?

В далекой Индии, на берегах реки Джамны, с древнейших времен существует город Дели. Более двух тысяч лет назад здесь было создано чудо металлургии. В память победы над народами Средней Азии раджа Дхава поставил железную колонну. Колонна имеет 18 метров высоты и весит 16,5 тонны. Вопреки всем законам науки, колонна стоит до сегодняшнего дня, не тронутая временем и пощаженная ржавчиной.

До сих пор так и не разгадана тайна долголетия колонны. Делийская колонна на фоне грандиозного разрушения является лишь странным исключением из неумолимого правила.

С 1890 по 1923 год во всем мире было выплавлено фантастическое количество железа — 1 766 миллионов тонн, и за этот же период времени ржавчина вывела из строя 718 миллионов тонн. Даже при современной технике предохранения железа от ржавчины ежегодно гибнет четверть выплавляемого в мире железа, стали и чугуна. Только одна Северная Америка ежегодно затрачивает 2,5 миллиарда долларов на борьбу с ржавчиной.

Сорок процентов железа рассеялось и погибло для человечества. Металл окисляется, подвергается воздействию всевозможных примесей воздуха, а ветер несет ржавчину и рассеивает ее по земле. Бесплодный посев — накопление рассеянного в виде ржавчины железа — идет непрерывно и неумолимо. Громадное количество металлургических заводов работает исключительно на заполнение зияющих ран, которые наносит миру металлов беспощадная ржавчина.

Техническое творчество нащупало путь борьбы с ржавчиной. Этот путь, казалось, выводил из тупика. Цветные и редкие металлы должны дать жизнь дряхлеющему организму чугуна, железа и стали. Небольшое количество редких металлов облагораживает железо, и беспощадная ржавчина как будто терпит поражение. Редкие металлы придают твердость алмаза стальным изделиям. Резцы приобретают волшебное свойство самозакаливаться, железо перестает ржаветь, и хромированная зеркальная поверхность никогда не покрывается грязно-бурой пленкой ржавчины.

Но все эти замечательные свойства, порожденные никелем, хромом, вольфрамом, к сожалению, не могут быть широко использованы. Не случайно многим из них дано название «редкие элементы». Действительно, запасы их ничтожны и чрезвычайно распылены. Точный химический анализ покажет присутствие редких металлов в большинстве горных пород, но количество их будет измеряться тысячными и миллионными долями процента. Месторождения редких металлов расположены в самых трудно доступных местах: в тропических странах, высоко в горах, за Полярным кругом. Если в рудах содержатся десятые доли процента редких металлов, то это содержание называют промышленным, или, проще говоря, в таких случаях необходимо добывать редкий металл. Железо выплавляют сотнями миллионов тонн, а редкие металлы в лучшем случае только тысячами!

Примеси редких металлов, краски и другие защитные покрытия помогают предохранить железо от коррозии, но при громадном размахе культуры железа эта помощь недостаточна. Нужны другие пути. Нужны новые средства для борьбы с неизлечимой чумой металлов.

Почти две тысячи лет назад в Риме жил ученый по имени Плиний.

Слава об этом человеке пережила тысячелетия. Он был великим ученым древнего мира. В своем грандиозном труде «Естественная история», на протяжении тридцати семи томов, Плиний дает полную картину знаний, накопленных древними. Часто он дает настолько верное объяснение явлениям природы, что и теперь к нему можно добавить чрезвычайно мало. Яркая и необычная жизнь этого великана науки оборвалась из-за неутолимой жажды знаний: Плиний погиб при разрушении Помпеи и Геркуланума, богатых и цветущих городов Римской империи.

Древний мир хорошо знал ржавчину и приписывал ее губительное действие злым божествам. Плиний называл ржавчину «проклятием, лежащим на железе за преступления, совершаемые при его помощи руками разбойников и убийц». Плиний же впервые указал на соединение алюминия, известное теперь под именем «алюминиевые квасцы»; он дал им название «алюмен», что означает «вяжущий».

Это имя пришло к нам из глубин веков. Алюминий, как призрак, убегавший от глаз десятков поколений, только сейчас вступает в мир металлов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: