И в горе посыпали голову пеплом… — Две тысячи пенистых братьев. — Не хотите ли отведать мыла? — Керосин вместо масла. — Пиво и пламя. — Сверкающий огненный камень. — Что делают из пузырей. — Мастеру — слава! — Роскошь во мраке. — Огненная река. — Видишь: во Владивостоке зажгли спичку? — Шелковистое стекло.
ПЕНА НА ЛАДОНЯХ
Я пригласил тебя в путешествие по Химии еще и потому, что страна эта находится совсем недалеко. Не надо тратить недели и месяцы на дорогу. И каким бы нетерпеливым ты ни был, тебе не придется ждать, когда же появятся берега волшебной страны. К химическому берегу можно приплыть, не выходя из квартиры. Клеенка на столе, фанера, из которой сделан шкаф, велосипедная шина, авторучка… Сколько можно рассказать о них неожиданного! Или вот этот книжный лист. Ведь бумага, и типографская краска — это едва ли не самые драгоценные подарки химии.
Но времени у нас мало, а химический берег (даже та часть, которая заключена в одной твоей квартире) столь широк и велик, что нам следует торопиться: надо познакомиться хотя бы с самым интересным.
Где это самое интересное? Здесь же, рядом. В мыльнице. Да, да, прежде всего мы будем говорить с тобой об обыкновенном мыле. О том самом мыле, которое нам почти так же необходимо, как хлеб, вода, воздух. В самом деле, чем можно его заменить? Песком? Пемзой? Ими и на руках не всякую грязь ототрешь, а мыть лицо или стирать одежду лучше и не пробовать.
Сейчас даже трудно поверить, что было время, когда о мыле люди и не слыхали. А ведь оно появилось сравнительно недавно. Но история не сохранила имени того, кто его изобрел. Хотя, может быть, никакого изобретателя никогда и не было, а все произошло случайно. Примерно так. У древних людей существовал обычай (он сохранился кое-где и теперь): готовясь к празднику, смазывать волосы растительным или животным жиром. А в связи с печальными событиями, в дни траура и горя, на голову сыпали золу. Выражение «посыпать голову пеплом» живет и поныне во многих языках.
Что же произойдет, если вслед за праздником придет беда и если после умасливания голов их придется посыпать пеплом? Очевидно, жир и зола смешаются — и образуется довольно неприятного вида корка. Но если вытерпевшую столько невзгод голову опустить в воду и потереть, то не только зола и жир, но и вся другая грязь немедленно отмоется.
Так случилось раз, другой. Люди заметили это. И в конце концов решили, что приготовлять такую моющую смесь гораздо удобнее в горшке, а не на своей голове.
Но однажды посудина с жиром и золой оказалась у огня, разогрелась, смесь в ней закипела. Хозяйка, заметив это, испуганно отодвинула горшок.
— Вот несчастье! Наверное, испортилось добро…
И долго потом не могла успокоиться. А когда горшок остыл, поддела пальцем комочек варева, окунула руки в воду, потерла ладонь о ладонь. На руках появились и чуть слышно зашелестели, лопаясь, белые пузырьки. Вода их смывала, а вместе с ними исчезала и грязь. Такими чистыми руки у древней хозяйки никогда не были. Это родилось мыло.
С тех пор вот уже 2000 лет все люди пользуются этим мылом. И рецепт его приготовления остался прежним: жир и щелочные вещества (в золе содержится сода и поташ) смешивают и нагревают на огне. В туалетное мыло, кроме того, добавляют различные смягчающие и пахучие вещества.
И вот что интересно: люди веками употребляли мыло и не знали, как, почему оно снимает грязь. Заметили только, что оно хорошо моет тогда, когда хорошо мылится — образует много пены, пузырей. Если же вода жесткая (например, морская) и мыло в ней сворачивается катышками, то проку от такого мытья немного.
Как теперь установили ученые, пена — первое свидетельство, что мыло разошлось в воде на миллиарды мельчайших частиц — молекул — и что эта невидимая рать готова приняться за наведение чистоты.
Грязь в большинстве случаев — это не что иное, как множество маленьких капелек жира, приставших вместе с пылинками к одежде или рукам. Однако вода ничего сделать с жиром не может: она скатывается с него, а грязные пятна остаются на своем месте. Но если в воде есть молекулы мыла, то они находят жировую каплю, окружают ее плотным кольцом и вцепляются в нее.
Здесь надо сказать несколько слов об этих необычных молекулах. Как мы уже знаем, мыло можно получить, если жир, смешанный с едкой щелочью, нагреть до кипения. При этом жир распадется на более простые вещества, которые называют жирными кислотами. Молекулы этих кислот напоминают… головастиков: у каждой из них есть «головка» (карбоксильная группа СООН) и «хвост» — цепочка атомов углерода и водорода. При варке мыла углеводородный «хвост» остается неизменным, а вот «голова» преображается. К ней присоединяется щелочной металл. Получается, так сказать, головастик со вставным металлическим зубом. Теперь это уже молекула не жирной кислоты, а мыла. И, надо признать, довольно странная молекула.
Ее углеводородный «хвост» ненавидит воду, но любит родственные, углеводородные вещества — например, масло, жир. А у «головы» прямо противоположные вкусы: более всего ей мила вода. В результате молекулы обладают необычайной активностью. Мыльный раствор — это неисчислимые тучи молекул-головастиков, которые, раздираемые противоречивыми желаниями, мечутся во всех направлениях. Оказавшись у поверхности воды, они успокаиваются: ведь это так удобно — оставить в жидкости лишь «головы», а «хвосты» высунуть наружу, подальше от ненавистной влаги! Но еще приятней, если молекулам удастся отыскать, например, на ткани, погруженной в раствор, грязное масляное пятно. Огромные стаи головастиков жадно набрасываются на него и приклеиваются «хвостами». Благодать: «головы» — в любимой воде, «хвосты» — в желанном жире!
Ну, а теперь, если мы станем тереть ткань рукой, молекулы мыла, отрываясь от пятна, будут уносить с собой и ничтожные кусочки грязи. На оставшийся жир тут же набросятся новые молекулы. Так будет продолжаться до тех пор, пока вся грязь не перейдет в раствор. Получается, что благодаря мылу масляная капля стала смачиваться водой и разрушаться.
Следует добавить, что смытые частицы вернуться на ткань уже не смогут; каждая из них теперь окружена плотной толпой головастиков.
Такой принцип действия мыла ученые назвали поверхностной активностью: ведь его молекулы энергично работают, проявляют активность на поверхности масляной капли, точнее говоря, на границе двух сред — соды и жира.
А зачем нужно изучать всю эту технологию борьбы мыла с грязью? Моет — и хорошо, пусть себе моет и впредь!
Но эти исследования помогли сделать большое открытие. Обнаружилось что поверхностно-активных веществ множество. Попробовали ими стирать и мыть — оказалось, что зачастую это им удается неплохо.
За последние 30 лет (всего лишь!) у мыла появилось более двух тысяч пенистых братьев, помощников и конкурентов. Многовековая монополия мыла на борьбу с грязью кончилась.
«МЫЛО НАОБОРОТ»
Сейчас химики чуть ли не каждый месяц изобретают все новые поверхностно-активные вещества. Для чего? Чем им не угодило наше доброе мыло?
От него, оказывается, блекнут шелка, шерстяные и синтетические ткани портятся. Мало того. На мыло уходит огромное количество пищевого жира. Суди сам: один кусок мыла — это 250 граммов растительного масла. (А на лучшие сорта туалетного мыла идет, в основном, говяжье и свиное сало.) Прикинь, сколько жира в месяц расходует на стирку и мытье одна твоя семья! А сколько семей в твоем селе или городе? А во всей стране? Подсчитано: если бы сейчас варили мыло только из масла, то, чтобы удовлетворить потребности населения нашей планеты, пришлось бы засеивать подсолнечником и другими масличными культурами все поля Европы. И всего этого урожая едва-едва хватило бы на мыло.
Теперь понятно, почему химики стали думать над тем, чтобы заменить мыло другим поверхностно-активным веществом, для выработки которого не нужен пищевой жир.
Естественно, что искать такое вещество следовало среди химических родственников мыла, точнее — родственников жирных кислот. Вот, например, близкое семейство: спирты. Их молекулы тоже устроены наподобие головастиков. Правда, «голова» у них иная — гидроксильная группа ОН. Но ведь молекулы жирных кислот все равно приходится переделывать, чтобы образовалось мыло. А если перестроить спиртовую молекулу, не удастся ли получить тот же результат?
Опыты с винным спиртом и другими так называемыми низшими спиртами (у их молекул очень короткий углеводородный «хвостик») успеха не принесли. Тогда ученые стали присматриваться к тем членам спиртового семейства, которые обладают длинными и длиннющими «хвостами».
Эти вещества — их вырабатывают не из пищевых продуктов, а из нефти — и на спирт-то непохожи: они представляют собой либо густую маслянистую жидкость, либо напоминают мазь, либо даже пребывают в твердом состоянии — будто воск. Может быть, они способны переродиться в заменитель мыла? Недаром же они носят такой громкий титул: высшие жирные спирты. Жирные! Как и те кислоты, из которых делают мыло…
Стали экспериментировать; вместо старой «головы» пристраивали к молекуле новую: например, остаток серной кислоты, или аммиака, или аминов. Проверили, что получается. Получались молекулы-головастики, которым тоже были свойственны противоречивые чувства — с водолюбивой «головой» и «хвостом»-водоненавистником.
Схема флотации.
Но значит ли это, что «спиртовое мыло» будет так же хорошо мыть, как настоящее? Растворили его в воде. И тут же молекулы бросились на каплю жира, окружили ее, приклеились хвостами… Дальше все пошло точно по той же программе, по которой двадцать веков борется с грязью мыло. Словно новые молекулы, едва родившись, переняли старинный опыт.
И не только переняли давно известное. Выяснилось, что они умеют делать много такого, о чем мыло и не «помышляло».
Исследования показали: если изменять длину и строение «хвоста» в молекулах высших жирных спиртов, можно получать столько разнообразных моющих средств, что среди них обязательно найдутся великолепные мастера по удалению с тканей и предметов любого органического вещества, будь то жир или белок, краска или лак, воск или смола. То, перед чем робко отступало древнее мыло, теперь растворяется и исчезает при первом появлении меньшого пенистого брата.
Новые вещества моют в два-три раза быстрее и лучше, чем мыло, не портят ни шерсть, ни шелк, ни искусственные ткани. Для них безразлично, в какую воду они попадают — в речную, колодезную, дождевую или морскую: всюду они чувствуют себя уверенно и немедленно вступают в схватку с грязью.
А теперь — самое неожиданное. Только половина новых поверхностно-активных веществ идет на стирку и мытье. Куда же идет остальное?
Во-первых, их используют для снижения твердости металла при его обработке на токарных и шлифовальных станках. Они увеличивают скольжение, и поэтому их применяют в качестве смазки в машинах. При бурении глубоких скважин в скалах без «мыл» тоже не обойтись: они уменьшают и трение, и твердость камня.
Во-вторых, они помогают делать гибкими, мягкими полимерные материалы, дубить кожи, улучшать структуру почв, уничтожать вредителей сельского хозяйства, повышать прочность лаков и красок. Если в пруд, обычно высыхающий летом, влить совсем немного цетилового или стеарилового спирта, то эти вещества растекутся по его поверхности тончайшей пленкой и не дадут воде испаряться. Как бы ни жгло солнце, пруд не высохнет.
Многие поверхностно-активные вещества могут действовать не только как мыло (помнишь, оно помогает смачивать водой капельки жира), но и, наоборот, делать разные частицы несмачиваемыми. Это свойство оказалось очень полезным в горном деле. Например, когда добывают в шахте руду, то вместе с нею извлекают много пустой породы — ненужного камня. Как же отделить руду от породы? Не будешь же выбирать ее по крупице?
Все, добытое из-под земли, измельчают на особой мельнице в порошок. Порошок размешивают в воде, в которой растворено «мыло наоборот». Миллиарды молекул этого вещества разыскивают крупицы руды и немедленно приклеиваются к ним «головами». Снаружи остается лишь множество гидрофобных «хвостов» — словно комочки руды покрылись щетиной. Вода на этой щетке не держится. Теперь весь раствор взбалтывают, пропускают через него воздух. Стоит воздушному пузырьку коснуться молекулярной щетины, как «хвосты» прилипают к нему. И пузырьку не остается ничего, как тащить за собой на поверхность и кусочек руды, облепленный молекулами. Вскоре в верхнем слое раствора накапливается множество рудных частиц. Все это легко собрать, погрузить в вагоны и отправить на металлургический завод. А то, что не всплыло и осталось на дне, — это пустая порода. Ее выбрасывают.
Наконец, поверхностно-активные вещества необходимы при изготовлении тканей, дезинфекции медицинских инструментов, а также в… пищевой промышленности. Да, да, особые «мыла», не имеющие ни запаха, ни вкуса и совершенно безвредные для человеческого организма, используются для приготовления пищи. Они, например, содержатся в маргарине; это они не дают маргарину брызгаться на горячей сковородке. Если их кладут в тесто, то хлеб получается пышный, упругий и долго не черствеет. Даже хорошее мороженое — без льдинок и комков, долго не тающее — приготовляется лишь благодаря помощи поверхностно-активных веществ.
Совсем недавно в Ленинградском институте жиров научились вырабатывать еще одно такое «моющее» средство. Его назвали жиро-сахаром. Этот мелкий белый порошок и в самом деле превосходно моет рыбу, мясо, овощи, фрукты. Если повар недосмотрит и часть жиро-сахара останется на продуктах, не смоется, то от этого будет только польза: попав в желудок, это «мыло» превратится в питательные вещества — сахар и жир. Ну, а кроме того, жиро-сахар помогает лечить больных, делает еще более вкусными хлеб, пирожные, торты, конфеты, мороженое и улучшает качество… пластмасс.
УКРОЩЕНИЕ ОГНЯ
Геракл, сын Зевса, обладавший необычайной силой, совершил двенадцать подвигов. Все они были «зарегистрированы» и восхищенно описаны в греческой мифологии. Если б описать все подвиги слабой, нежной пены, порожденной мылом и другими поверхностно-активными веществами, получилось бы, думается, не менее впечатляющее повествование. К примеру, ежедневно мыть руки всем мальчишкам на Земле — это, согласитесь, посерьезней, чем вычистить один раз конюшни царя Авгия.
Среди легенд о подвигах пены обязательно была бы и такая.
Однажды — это случилось в начале нашего века — преподаватель физики одной из бакинских гимназий А. Г. Лоран сидел в своем кабинете, то и дело вытирая платком лицо. Было жарко, душно, хотелось пить, и он никак не решался приступить к опытам с нефтью, которые намеревался провести. Учитель все посматривал на бутылки пива, которые принес с собой. Он уже было откупорил одну и потянулся за стаканом, да передумал. Времени впереди много, а бутылок-то всего две. Попозже лучше выпить.
Лоран чиркнул спичкой, прикурил и рассеянно бросил ее… в ведро с нефтью. Там ухнуло, и кверху метнулось коптящее красное пламя. Учитель растерялся: уж он-то знал, что такое горящая нефть. Ему приходилось быть свидетелем страшных пожаров на нефтепромыслах, которые почти никогда не удавалось погасить. Буйная, клокочущая нефть не отступала ни перед водой, ни перед песком.
Лоран вскочил. Торопливо оглянулся. Ничего подходящего под рукой не было. Суетливо, без всякого смысла, схватил со стола откупоренную бутылку и, встряхивая (чтоб быстрее!), стал лить пиво в горящую нефть. И случилось невероятное: огонь встрепенулся раз, другой, стыдливо спрятался в ведро и вовсе погас. Учитель недоверчиво заглянул в ведро. Огня не было. Не было видно и неукротимой нефти. Вся она была покрыта слоем шевелящейся пивной пены. Она-то и задушила пламя.
Через некоторое время учитель явился в пожарную часть. Там по его настоянию готовился опыт тушения пожаров… пивом.
Пока в яму наливали нефть и поджигали ее, дюжие пожарники катали по двору бочку, чтоб посильней взбить находящееся в ней пиво. Когда нефть жарко заполыхала, бочку подкатили к яме, вынули пробку. Струя пены змеей поползла вниз и стала растекаться по горящей нефти. Пламя покорно отступило перед пузырями и билось, прыгало только на небольшом черном островке. Но вот пена добралась и сюда, затянула, будто смыла островок, а с ним и последние языки огня. Пожар был погашен за несколько секунд.
Пенотушение.
Конечно, ничего сверхъестественного не произошло. Трудность борьбы с горящей нефтью, бензином, керосином заключается в том, что вода, которой обычно заливают огонь, тяжелее этих горючих жидкостей. И сколько ни лей на них воду, они, плавая по воде, продолжают гореть. Более того. Вместе с водой нефть или керосин быстрее растекаются в разные стороны, пожар охватывает все большую и большую площадь.
А если песком?
В общем, получается то же, что с водой: песок тонет, а нефть продолжает гореть.
Когда керосина или нефти немного, лучше всего гасить пламя одеялом, ковром: накрыть огонь сверху, прекратить доступ воздуха — без воздуха горение продолжаться не может.
Пивная пена сыграла роль одеяла. Она накрыла нефть, не пустила к ней воздух — и огонь угас.
Позднее Лоран изобрел огнетушитель. В нем он использовал специальные вещества, дающие много пены, которая и душит пламя. Этот огнетушитель завоевал признание на всем земном шаре. И большинство тех красных цилиндров, которые мы видим на стенах домов и лестничных площадках, — потомки лорановских огнетушителей, рождению которых помогло пиво, вылитое в растерянности в пылающее ведро.
Новейшая пожарная техника, с помощью которой может быть быстро потушен самый грандиозный пожар, тоже зачастую использует вещества, дающие много пены. Но пена там создается не в маленьких металлических цилиндрах, а с помощью мощных пенообразователей.
Сейчас созданы специальные противопожарные краски, использующие «принцип пива». На первый взгляд, в них нет ничего особенного. Ими красят как обычно — кистью или пульверизатором. Через 5–7 часов они засыхают тонкой корочкой. Но при нагревании краска вдруг оживает, набухает, превращается в слой негорючей пены. Сквозь этот заслон пламя прорваться не может.
ТВЕРДЫЙ ОРЕШЕК
Есть у мыльного пузыря и еще один брат. Ничуть на него не похожий. Ты с ним знаком давным-давно, привык к нему и даже не подозреваешь, что рядом с тобой — настоящее чудо.
Подойди к окну. Видишь? Что это? Нет, не сосна. И не береза. О них речь впереди. Поближе. Ничего не видишь? Оконную раму? Опять не то. Протяни потихоньку руку. Чувствуешь, уперлась. Вот-вот, это оно и есть. Стекло.
Почему чудо? Да хотя бы потому, что его не видно. И не только тебе. И зоркая птица, и глазастая муха не замечают стекла и с лету, с маху бьются об него. Его как будто и вовсе нет, а оно не пропускает ни холода, ни ветра. Зато свет проходит почти без всякой задержки.
Прозрачность — первое удивительное свойство стекла. А второе — это стойкость, прочность. В Берлинском музее хранится зеленоватая стеклянная бусинка величиной несколько побольше крупной горошины. Ей исполнилось 5500 лет. Почтенный возраст! За это время камни превращаются в песок и пыль. Но маленький стеклянный орешек оказался не по зубам и солнцу, и ветру, и морозам, и воде.
В некоторых музеях и поныне можно любоваться прекрасными вазами, кубками, кувшинами, созданными мастерами Древней Греции и Рима. Прошли века, но если бы не легкий налет на стекле (который, кстати, совсем не трудно смыть), можно было бы подумать, что драгоценные сосуды сделаны недавно, в наши дни, — так они прозрачны, так свежи краски и ясны узоры.
Каждое из этих качеств — прозрачность стекла либо его стойкость — могло бы прославить любой материал, обладающий им. А в стекле соединилось сразу и то и другое. Вот почему стекло всегда привлекало к себе внимание человека. Сейчас оно является нашим спутником едва ли не во всех важных делах. А в будущем его значение в человеческой жизни еще более возрастет. Недаром Михайло Ломоносов, великий ученый и страстный поэт, писал:
Вот мы говорим: стекло, стеклянный. А что такое стекло? Из чего его делают? И как?
В разное время стекло было разным. Родилось оно давно, примерно шесть тысяч лет назад. Его история не была такой ясной и простой, как история мыла. Сначала оно вовсе и не было похожим на то, к которому мы привыкли.
Впрочем, знаменитый древнеримский историк и поэт Гай Плиний Старший рассказывает о таком случае.
Однажды по Средиземному морю возвращались домой финикийские купцы. К вечеру они бросили якорь и сошли на берег, чтобы приготовить себе еду. Разложили костер, но на песчаном берегу никак не могли найти камней. Как же поставить на огонь котел?
И тогда один из путешественников отправился на корабль, чтобы принести оттуда несколько больших кусков соды. Эту природную соду, добытую в Африке, купцы везли с собой.
Обложив костер содой так, что получился неплохой очаг, путешественники приготовили себе пищу, поужинали и легли спать.
Наутро решили хорошенько позавтракать перед отплытием. Благо очаг готов. Стали разгребать золу, чтобы разжечь огонь, и… Под пеплом лежал чудесный слиток. Он был тверд как камень, горел огнем на солнце и был чист и прозрачен, как вода.
Надо думать, купцы так и не позавтракали: обнаружив сказочную драгоценность, они потеряли аппетит…
Люди впервые увидели стекло. И даже могли догадаться о тайне его появления: оно родилось в огне из песка и соды. Кстати, той самой, из которой варят и мыло. Один общий родитель — в этом, прежде всего, и заключается родство мыла и стекла.
Кто знает, было ли все это на самом деле или нет. Но если даже все было именно так, случай, о котором рассказывает Плиний Старший, вряд ли мог научить людей многому: приготовление стекла — дело сложное и тонкое.
Доказательством может служить хотя бы то, что попытки изготовить огненный камень, который был бы «чист и прозрачен, как вода», не имели успеха на протяжении 20–30 веков.
Стекло делали, но что это было за стекло! Лепили из глины или вытачивали из мягкого камня фигурки зверей, статуэтки, бусинки, обмазывали их «сметаной» из кварцевого песка и древесной золы (а в ней, как мы помним, содержится сода), сушили и ставили в раскаленную печь. Высохшая «сметана» расплавлялась, растекалась по поверхности изделия и застывала ровным блестящим покровом. Эта тоненькая голубоватая или зеленоватая корочка называется глазурью. Таким было первое стекло.
Обычно глазурь не прозрачна, а лишь слегка просвечивает. Да это, собственно, и не имело значения: она ведь исполняла роль краски. Вскоре «глазурное стекло» стали приготавливать отдельно, в горшочках.
Такое стекло, пожалуй, сможешь сварить и ты. В небольшой глиняный черепок надо насыпать примерно две части мелкого кварцевого песку (лучше всего белого) и одну часть каустической соды или просто золы. Перемешать и поставить в жаркую печь.
Но температура может оказаться недостаточной: нужно больше тысячи градусов (а ведь это самое легкоплавкое стекло!). Как же быть? Очень хорошо варить его в деревенской кузнице, в горне. А если кузницы нет? Тогда надо поступать так, как древнеегипетские мастера: они брали в рот длинную тростниковую трубку и через нее раздували жар.
Скажу сразу: стекло получится плохое, некрасивое, с пузырями внутри. Вдобавок ко всему, оно будет растворяться в воде — медленно, но заметно мутнеть.
Однако и такое стекло ценилось в древности очень высоко. Оно шло только на ювелирные изделия и предметы роскоши: бусы, серьги, амулеты, кольца, браслеты, флаконы для благовоний. Иногда — случайно — стекло получалось прозрачным, и это была большая радость для мастера.
Постепенно рецепт изготовления стекла совершенствовался. В него стали добавлять известь. Теперь его было труднее варить, но оно зато не так растворялось, не портилось от воды. Научились и красить стекло. Насыплют в горшочек порошок меди — стекло становится голубым. Железо дает зеленый цвет, марганец — фиолетовый, кобальт — синий.
А потом заметили, что с одного раза стекло никогда не проваривается. Стали хитрить: сварят горшочек, остудят его, разобьют стеклянный комок на мелкие части и выбирают те кусочки, которые попрозрачней, в которых меньше пузырьков. Отобранные осколки ссыпают в плоскую чашу и варят вторично. Оставшиеся пузырьки лучше поднимались на поверхность, стекло делалось чище, «осветлялось».
Между прочим, и сейчас на огромных стекловаренных агрегатах используется прием, изобретенный три тысячи лет назад: стекло варят дважды, причем бассейн, в котором идет эта варка, стараются сделать неглубоким и широким.
И ОПЯТЬ ПОМОГ ПУЗЫРЬ
Шли десятилетия, века, а стеклоделие было по-прежнему великим искусством и тяжким трудом. Талантливые мастера бережно копили, хранили и передавали, как богатое наследство, секреты варки, обработки стекла своим детям и внукам. А те открывали новые секреты. Все лучше получалось стекло, все более красивые вещицы удавалось из него создавать.
Но потребовался опыт сотен поколений, прежде чем люди научились варить прозрачное, бесцветное стекло. Тысячи жизней, отданных неустанным наблюдениям, опытам, надеждам, разочарованиям, каторжному труду, — вот во что обошлось человечеству стекло, вставленное в окно.
В те века делать плоское оконное стекло так и не научились. Четыре тысячелетия люди умели только изготовлять бусы из стеклянных нитей, лепить флаконы из стеклянных лепешек да отливать фигурки в глиняных формах. Правда, этими способами древние мастера владели виртуозно. Они, например, вили из раскаленных стеклянных нитей даже кубки, чаши и вазы. Можно представить, сколько надо было смекалки, терпения, чтобы создать все это! И недаром стекло считалось драгоценностью.
Три с половиной тысячи лет назад египетские фараоны, награбив или получив в подарок иноземное добро, приказывали высекать на стенах храмов перечни поступивших богатств. Среди упоминаний о золоте, серебре, самоцветах непременно встречаются и записи о «сверкающем огненном драгоценном камне», то есть о стекле.
А вскоре при храмах (в них не только молились, но и хранили сокровища) стали содержать обращенных в рабство ремесленников-стеклоделов, захваченных в других странах. Здесь же, в небольших мастерских при храме, они работали. Верховный жрец носил титул «управляющего стеклодельной мастерской».
Один из царей Ассирии — Ашшурбанипал — собрал в своей столице копии и переводы самых важных произведений письменности. Огромная по тем временам библиотека состояла из глиняных дощечек. В этой сокровищнице древних знаний, открытий, наблюдений особенно дорожили дощечками с рецептами стекла — прозрачного, золоченого, цветного. Там также были собраны и «производственные секреты» приготовления стекла: какое надо брать топливо, как строить специальные печи и как поддерживать в них нужную температуру. Царь считал, что владеть этими дощечками, исчерченными иероглифами, все равно что обладать тайной превращения земли и камней в золото. И он был совершенно прав.
Многовековая история стекла, полная тайн и приключений, продолжалась. И однажды произошло событие, которое круто изменило судьбу этого замечательного материала. Он стал тем, чем является и поныне. С этого момента началась не только новая эпоха в истории стекла, но и новый период в истории человеческой культуры, быта, производства.
Этим открытием был… пузырь из стекла, такой же, какой выдуваешь ты из мыльного раствора.
Как это произошло, никто не знает. Предполагают, что тоже помог случай.
Древние стеклоделы всегда старались сварить стекло как можно более жидким. Тогда из него лучше удаляются воздушные пузырьки, оно делается прозрачней, с ним легче работать. И в конце концов достаточно жидкое стекло научился получать каждый.
И вот теперь представь себе такую картину. Сидит около своей печки мастер и через тростниковую трубку раздувает огонь. Конец трубки, находящийся в печи, обмазан глиной, чтобы он не обгорел. Стекло в горшке почти готово. Мастер сидит здесь давно, затекли ноги, ломит спину. Надоело. Он оглядывается по сторонам, заговаривает с прохожими. Мудрено ли, увлекшись беседой, однажды угодить трубкой в жидкое стекло? И вот уже на ее конце висит большая прозрачная капля. Мастер, ничего не замечая, берет трубку в рот, дует и… что это?! На противоположном конце вырос и свесился вниз под своей тяжестью большой стеклянный пузырь. Затаив дыхание, он вытаскивает трубку из печи. Розовый шар постепенно остывает, его уже можно отделить от трубки.
Что же это получилось? Ведь это небывалый, никем невиданный сосуд! Гладкий, круглый, с тончайшими стенками, невероятно прозрачный! Не хватает только ручек и горлышка. Но ведь их не так трудно приделать.
Но это потом. Сейчас надо, поднимая ноги повыше (не споткнуться бы!), отнести шар в дом, положить в самое безопасное место. И сразу же попробовать еще раз — не удастся ли выдуть новый шар? Родился и другой, и третий, и четвертый. Только стекло сожгло несколько трубок.
А потом мастер заменил тростниковую трубку металлической, научился, непрерывно вращая трубку с шаром, придавать ему любую нужную форму. И от трубки, как по волшебству, с тонким нежным звоном стали отламываться прозрачные, будто горный хрусталь, голубые, синие, розовые, красные, желтые, многоцветные бутылки, бутыли, фляги, банки всех видов и размеров, кубки, чашки, кувшины, вазы, тарелки, подносы.
Стекло впервые предстало во всем своем великолепии и блеске.
Изобретение стеклодувной трубки было одним из величайших открытий человека. Начался золотой век стекла, эпоха его расцвета. Это произошло примерно две тысячи лет назад.
Стеклянные изделия, появившиеся вскоре после этого, и поныне являются образцами красоты, изящества, совершенства форм, красок, тонов, игры света.
А мастера, сделавшие их, были в те времена так же знамениты, как лучшие артисты, художники, поэты теперь. Их слава, облетевшая все Средиземноморье, проложила себе путь через века и докатилась до нас. Мы знаем имена создателей стеклянных шедевров: это Артас, Ясон, Аристон, Эннион и многие другие.
В первые века нашей эры стекло врывается почти во все области быта, искусства и вытесняет старые, привычные материалы. Пуговицы и гробы, детские рожки и сосуды в виде человеческих и звериных голов, фруктов, цветов, кораблей, крохотные красивые птички для женских причесок и ложки, архитектурные украшения и великолепные — не отличить от настоящих! — подделки драгоценных камней.
Историк IV века Лампридий рассказывает:
«Император Гелиогобал, желавший посмеяться над своими паразитами (то есть над челядью, приживалами и другими людьми, находившимися на содержании при дворе), пригласил их однажды к столу, уставленному изысканными и прекрасными на вид кушаньями и фруктами. Это были предметы из стекла, совершенные по сходству с настоящими. В довершение шутки Гелиогобал, не выходя из-за стола, предложил голодным гостям умыть руки».
Но уникальные, редкой красоты изделия были не главной заслугой мастеров античного времени. Самое важное заключается в том, что приемы обработки стекла, открытие стеклянного пузыря и изобретение стеклодувной трубки сделали посуду дешевой. Стекло наконец перестало быть предметом роскоши, перестало ублажать императоров, фараонов и их жен. Оно пришло в дома людей небогатых и вскоре стало предметом первой необходимости.
И еще одна заслуга античных стеклодувов. Приемы, разработанные ими, были столь совершенными, что применялись мастерами разных стран в течение многих веков и почти не изменились до наших дней.
Многое умели делать в прошлом из сверкающего огненного камня. Одного не умели — изготовлять оконное стекло, подобное нашему. Известно лишь несколько крупных общественных зданий, например термы (бани) Помпей, где в окна были вставлены толстые стеклянные пластины. Это была величайшая редкость. Обычно же свет проникал в дома по-прежнему сквозь крохотные оконца, затянутые бычьим пузырем, или сквозь слюдяные пластинки. Даже в замках средневековых рыцарей и дворцах важных вельмож вместо окон были узкие щели, закрываемые зимой дощатыми ставнями. При свете коптящих факелов, в неверных отблесках пламени каминов чуть ли не ощупью бродили в своих хоромах богачи. А если решались пустить в комнаты дневной свет, то кутались и дрожали.
Лишь в конце средневековья появляется настоящее оконное стекло. Оно принесло с собой в дома солнце и тепло. Это был тот же стеклянный пузырь, но раздутый в длинную колбасу, разрезанный вдоль и, будто колбасная кожица, развернутый, расправленный на столе.
ВЕК СТЕКЛА?
В самом деле, в каком веке мы живем? Стали и бетона? Или стекла?
Посмотри, что делается на свете.
Ежегодно на нашей планете вырабатывается около миллиарда квадратных метров оконного, зеркального и другого листового стекла. Попробуем наглядно представить, сколько это. Вот если бы, скажем, кому-либо вздумалось сооружать из этого стекла навес над железной дорогой, то крытая галерея, начавшись в Ленинграде, миновала бы Москву, Свердловск, Новосибирск, Владивосток… Дальше океан, а стекло у нас еще в запасе есть. Сделаем еще навес над шоссейной дорогой — от Владивостока до Ленинграда. Готово. А наши запасы почти не убавились. Что бы еще перекрыть?..
Но не будем гадать. Нам очень долго пришлось бы ездить по дорогам и строить над ними прозрачную крышу: имеющихся в нашем распоряжении стеклянных листов хватит на то, чтобы дважды опоясать галереей весь земной шар!
Вот что такое миллиард квадратных метров. Но ведь это только половина всего вырабатываемого стекла. Вторая половина идет на изготовление различных ламп (только радиоламп в мире насчитывается более двух миллиардов!), стеклянной посуды (35 миллиардов банок, бутылок и флаконов выпускается каждый год!), стеклянных пустотелых кирпичей, облицовочных плиток, пестрого коврового паркета, карнизов, колонн, перил, скульптуры.
Как же успевают варить такую массу стекла? Давай заглянем в гости к стеклоделам.
Итак, современный стекольный завод. Он начинается с железной дороги. По ней то и дело подкатывают вагоны, груженные песком, содой, мелом или известняком, глиной, окисями свинца, цинка, бария, магния и многими другими химическими материалами.
Зачем все это? Ведь в древности варили хорошее стекло только из песка, соды и извести. Правильно. Можно его сварить и из одного только песка. И получится неплохо. Стакан, сделанный из этого, кварцевого стекла, можно раскалить добела и бросить в холодную воду. Он не треснет. Понятно, как удобна такая лабораторная посуда — пробирки, колбы, реторты. Но песок трудно расплавить. Нужна температура около 1700 градусов. А тесто получается с массой пузырьков, густое, плохо поддающееся обработке.
Древние не зря добавляли в песок соду. Она быстро расплавляется, и песок растворяется в ней при температуре всего в 1400–1500 градусов. Этого уже легче добиться. Мел дает стойкость к воде. Как и много веков назад, из всего этого и варят сейчас почти все стекло. Добавляют только немного глины и окиси магния.
А все остальные химические вещества нужны для приготовления специального стекла. Окись свинца, например, превращает стекло в сверкающий разноцветными огнями хрусталь. Очень сложен состав многочисленных сортов оптического стекла, которое идет на линзы фотоаппаратов, микроскопов, телескопов, биноклей. Есть стекло (оно содержит окислы железа и ванадия), которое почти не пропускает тепла, — поэтому его применяют для защиты рабочих от жара расплавленного металла. Так что на современном стекольном заводе не обойтись без разнообразных материалов.
Все привезенное выгружается, сортируется, просеивается и поступает в огромные склады. А оттуда в ванную печь. Она изобретена недавно — лет сто назад. И очень мало похожа на свою прародительницу — печь древних мастеров. Это огромное сложное сооружение, занимающее площадь около гектара. Кирпича, из которого она построена, хватило бы на два школьных здания. А ванна, где варится стекло, представляет собой канал шириной 7–8 метров, глубиной полтора и длиной до 35 метров. В нее помещается сразу целый железнодорожный состав материалов.
В ванне, по верхнему ее краю, установлены гигантские газовые горелки. С ревом стелют они от стены до стены струи жаркого пламени. Стекло плавится и огненной рекой течет под раскаленным добела сводом.
Эта страшная река из едкой соды и расплавленного песка способна прогрызть, испепелить все. Только глина может удержать стекло в берегах. Она успешно выдерживала его жгучий натиск в течение шести тысяч лет. И сегодня она смиряет стеклянную лаву. Из глины сделаны огромные огнеупорные кирпичи, которыми выложен канал-ванна. Без всякого цемента. Если забраться под дно канала и посмотреть снизу, будет видна сеть ярких огненных швов. Это стекло, прорываясь между кирпичами, наталкивается на мощные потоки воздуха, которым охлаждают ванну снаружи, остывает, твердеет и закупоривает щели.
Медленно течет в глиняных берегах под огненным пологом раскаленная вязкая жидкость, все больше разогревается, светлеет. И к концу канала стекло готово. Здесь оно постепенно охлаждается до нужной температуры и подается на формовочные машины.
Одна ванная печь за год дает «сверкающего прозрачного камня» в несколько раз больше, чем выработали все египетские мастера за 3000 лет!
Но не все стекло получают этим способом. Специальное — художественное, оптическое, зеркальное — по-прежнему варят в горшках. Правда, вмещают они не по триста граммов стекла, как когда-то, и не пять килограммов, как много позднее, — каждая посудина рассчитана на полтонны! В одну печь вмещается двенадцать таких «горшочков». Но хотя эта огромная печь имеет современную конструкцию, работает на новейшем топливе (газовый или электрогазовый нагрев), она, в принципе, мало отличается от тех печей, которые использовались в древности.
Ну, а сильно ли изменились методы обработки стекла? Найти настоящую стеклодувную трубку сейчас нелегко. Да и стеклодув — редкость. Не так давно на окраине Батуми я увидел толпу, собравшуюся у широко раскрытой двери. Люди не отрываясь смотрели внутрь, прищелкивая от восхищения языками, и живо обменивались впечатлениями. Любопытно. Подошел и я. Заглядываю.
Там, на помосте, у круглой печи стоят четверо мужчин. У каждого в руках — метровая металлическая трубка. Быстро вращая эту трубку, мастер просовывает ее утолщенный конец в красное отверстие в стене печи. Через полминуты вынимает. На конце — ком светящегося стеклянного теста. Покатав трубку по чугунной плите и превратив бесформенный комок в гладкую оранжевую колбаску, мастер вскидывает трубку вверх, как горнист, прикладывает тонкий конец к губам и на несколько секунд замирает. Только надуваются щеки да пальцы ни на миг не прекращают своего торопливого движения: трубка должна все время вращаться.
Комочек стекла, светясь вверху, как раскаленный уголь, вырастает до размеров кулака. Резкий мах трубкой вниз — комочек удлиняется, растягивается. Продолжая дуть и вращать, мастер раскачивает трубку, словно маятник, и на конце ее изгибается, все удлиняясь, стеклянный пузырь. Вот стекло остыло сверху, внизу еще краснеет. Мастер снова принимается прилежно дуть — низ пузыря вздувается шаром. Несколько движений ножницами — на стекле появляется борозда. Удар по кончику пузыря, звенят падающие осколки. В шаре образовалось круглое отверстие.
Снова трубка просовывается в печь. Через несколько секунд стекло разогрелось. По-прежнему вращается трубка, в отверстие вставляются ножницы, оно увеличивается, стекло наползает на ножницы и превращается в круглый правильный цилиндр. Наконец мастер подносит свое изделие к деревянному столу. Легкий удар по трубке, чуть слышный звон. На столе лежит готовое ламповое стекло. На него пошло всего лишь минуты три — четыре. А трубка, все время вращаясь, уже снова нырнула в красное отверстие.
Толпа стоит не сводя глаз…
А вот у стеклодувных машин любопытных не бывает: к ним привыкли. Все здесь делается очень просто и невероятно быстро. Машина, которая выдувает бутылки, напоминает карусель. Точнее, две карусели. На них путешествуют, катаются день и ночь формы: на одной — черновые, на другой — чистовые. Когда черновая форма подъезжает к автомату, отмеряющему нужные порции стекла, она переворачивается горлышком вниз. И здесь в нее падает увесистая красная капля. Тут же к форме сверху припадают механические «губы» и начинают дуть. Стекло от этого уплотняется и лучше заполняет форму. Образуется головка бутылки. Теперь форма переворачивается горлышком вверх и подъезжает к другим механическим «губам». Эти подают воздух уже в горлышко будущей бутылки. Стекло, раздуваясь, плотно прилегает к стенкам формы. После этого еще мягкая бутылка передается на другую карусель. Здесь, в чистовых формах, она еще больше раздувается, принимает известный нам вид. Форма раскрывается, железная рука подхватывает готовую бутылку и ставит на конвейер.
Одна машина за те же четыре минуты выдает бутылок сто!
Но готовая бутылка… еще не готова. Нужен отжиг: медленное охлаждение в специальных печах. Посуду отжигают несколько часов. Крупные стеклянные изделия охлаждают несколько дней и даже недель. Линзы современных телескопов — они достигают более метра в диаметре — держат в печах, неотступно следя за температурой.
СТАЛЬ ИЛИ ВЗРЫВЧАТКА?
А если охладить стекло без этих мер предосторожности — прямо на воздухе? Наружный слой его остынет, затвердеет, сожмется. Но внутренний слой еще горячий, он стойко сопротивляется сжатию. Единоборство кончается обычно тем, что стекло трескается. Правда, не всегда. Если внешний слой достаточно прочен, он может выдержать напор изнутри — и трещин не появится. Получится закаленное стекло, которое еще называют небьющимся.
Это очень интересный материал. Стеклянной трубой можно спокойно заколачивать в стену большие гвозди. Стакан бросают на мостовую. Он со звоном подпрыгивает и остается целехоньким. Водомерные стекла для паровых котлов — толстые пластины метровой длины — спокойно выдерживают давление в сто атмосфер. На автостекле, положенном краями на два стула, можно танцевать и прыгать. При этом оно прогибается, пружинит, как стальной лист, но не лопается.
Так значит, мы умеем делать стекло небьющимся? А ведь как давно люди мечтают о стекле, лишенном своего единственного недостатка — хрупкости! По преданию, в Древнем Риме произошел такой случай. К императору Тиберию пришел человек и заявил, что он открыл секрет получения замечательного стекла, которое не разбивается от ударов и не боится сильных толчков. Император тут же велел… отрубить изобретателю голову, сказав, что, если такой материал появится, золото и серебро потеряют цену. И вот теперь наконец-то этот секрет известен всем! Непонятно только, почему до сих пор не закаляют все стеклянные изделия. Как было бы удобно!
К сожалению, все не так просто. Если бы закалять все стекло, удобств было бы гораздо меньше, чем неприятностей. Проблема в том, что закаленное стекло находится как бы в возбужденном состоянии. Энергию, которая таится в нем, удерживает только поверхностный слой. Приходится выполнять сложные расчеты, чтобы учесть борьбу враждующих в стекле сил и обеспечить победу поверхностному слою. Это удается, если мы имеем дело с плоским, листовым стеклом.
А вот с посудой намного труднее. У нее сложная форма, и предусмотреть в расчетах, как будет вести себя закаленная бутылка или ваза, зачастую невозможно. И тогда может произойти…
Что может произойти, наглядно показывает такой опыт. Стеклянный расплав по капле льют в воду. Застывшие стеклышки напоминают маленькие груши с тоненькими хвостиками. Если чуть надломить этот хвостик, вся закаленная капля со взрывом разлетится в пыль. Маленькое повреждение ослабило поверхностный слой, он не выдержал напора изнутри, и освободившаяся энергия уничтожила всю каплю.
То же может случиться в любую минуту и с закаленным стаканом, и с «небьющейся» бутылкой. Порой достаточно крохотной царапинки (в мочалку, которой мыли посуду, попала песчинка), чтобы стакан взорвался.
Нет, удобств от закаленной посуды совсем мало. Небьющееся оконное стекло тоже не годится. Его нельзя резать алмазом — весь лист сразу рассыплется на куски.
В последнее время специалисты изучают другой путь. Надо сказать, что поверхность стекла обычно покрыта мельчайшими трещинами. А из них при ударе, нажиме получаются большие трещины. И стекло — вдребезги.
Поэтому решили поступить так. Берут лист обычного стекла, промывают его плавиковой кислотой. Эта кислота растворяет, смывает верхний слой. Вместе с трещинами. Теперь хрупкую пластину можно сгибать в дугу — она останется целой.
Что же еще делают на современном стекольном заводе? Оконное стекло. Бесконечную его ленту вытягивают прямо из бассейна с расплавом. Специальная машина и охлаждает и режет на куски широкие полотнища.
Машина для вытягивания оконного стекла.
А вот зеркальное стекло получают способом проката: на чугунный стол вываливают груду раскаленного теста и раскатывают огромной, тяжелой металлической скалкой. Правда, в последнее время этот метод применяется редко. На заводы пришли машины, в которых поток стеклянного теста пропускается между вальцами, расплющивается и превращается в толстые листы. Потом эти листы попадают в большой, метров 200–300 длиной, корпус. Здесь они побывают на десятках мощных шлифовальных и полировальных станков и через несколько часов выйдут гладкими, как… зеркало.
Но еще более сложна и ответственна обработка оптических стекол. Линзы и зеркала телескопов полируют в течение долгих месяцев. Зато и результаты получаются изумительные. Телескоп-гигант Крымской обсерватории мог бы поймать свет спички, которую зажгли… во Владивостоке! Правда, проверить эту его способность на деле нельзя: мешает выпуклость нашей планеты.
Диаметр зеркала этого прибора «всего» 2,6 метра. А новейший советский телескоп, установленный в обсерватории вблизи станицы Зеленчукской (Северный Кавказ), имеет шестиметровое зеркало!
ОГНЕННЫЙ ШЕЛК
Вот на что способно наше скромное, привычное, ставшее незаметным стекло. Сейчас оно переживает свою вторую после изобретения стеклодувной трубки молодость. Появляется множество новых областей его применения, обнаруживаются совершенно неожиданные способности. В наши дни из него начали строить гладкие, светящиеся при свете фар шоссейные дороги, делают шпалы, шахтную крепь, трубопроводы.
Создано стекло-хамелеон. Светлое и прозрачное, оно при ярком свете мгновенно темнеет. Когда свет слабеет, оно снова становится прозрачным. Очки из такого стекла автоматически защищают глаза от сильных вспышек.
Есть греющее стекло. Подключишь к нему ток, и оно тут же превратится в печку.
Если тебе покажут фотографию, находящуюся внутри толстого бруска из стекла, не ломай голову над тем, как она туда попала. Здесь нет никакого фокуса. Просто в состав этого стекла добавили соли меди, серебра, золота, отчего оно стало светочувствительным. Вставили этот брусок в фотоаппарат и сделали снимок. Проявили фотографию своеобразно: вместо проявителя ее положили в печь и нагревали докрасна… Осталось только охладить снимок. Изображение получается выпуклым, рельефным и, главное, вечным.
Наконец, из стекла… шьют одежду.
В расплавленном состоянии оно легко принимает любую форму. Так почему бы ему не стать ниткой? Ты скажешь: хороша нитка — застынет и превратится в твердую, колкую иглу!
И тем не менее обычное стекло может быть шелковистым и мягким. Это такое же его неотъемлемое свойство, как прозрачность, твердость, хрупкость. Только об этом долго не догадывались. Все зависит от толщины стекла, с которым мы имеем дело. Стеклянный стерженек толщиной в миллиметр не согнется, поломается. А если он во много раз тоньше человеческого волоса, то его хоть узлом завязывай. Любопытно, что чем тоньше стекло, тем выше прочность. Если из стеклянных паутинок толщиной в 22 микрона сплести нитку диаметром в 1 миллиметр, то она выдержит вес подростка — 40 килограммов. Такая же нитка, но из волокон в десять раз более тонких, выдержит вес 12 подростков.
Как удается получать столь тонкие стеклянные паутинки? Оказывается, и здесь никакого колдовства. В дно печи, в которой находится расплав, вставлена платиновая пластинка со множеством мелких отверстий — фильер. Пластинка все время подогревается электрическим током, и расплав просачивается сквозь отверстия тонкими огненными струйками. Их подхватывает стремительный вихрь раскаленных газов. Струйки-ниточки мгновенно растягиваются, расщепляются и еще больше вытягиваются, превращаясь в почти невидимое волокно. Вихрь уносит паутину в специальную камеру, где она оседает на дно.
Белую пушистую вату можно использовать сразу же. Она не пропускает тепла и звуков. Ее пятисантиметровый слой сохраняет тепло так же хорошо, как метровая кирпичная стена. Эта вата не горит. Не боится ни воды, ни бактерий, ни едких химических веществ. Она в 30 раз легче пробки!
Такого материала нет в природе. Стеклянная вата нужна для фильтров, которые задерживают не только пыль, но и бактерий. Она применяется для утепления автомобилей, кораблей, самолетов. Она уменьшает вес воздушного лайнера на целую тонну, а это значит, что самолет может поднять 15 лишних пассажиров.
Недавно из мелконарубленного стеклянного волокна попробовали сделать бумагу и… никак не могли поверить в то, что получилось. Мало того, что эта бумага совершенно равнодушно относилась к огню (он не мог оставить на ней даже следа!), не боялась сырости и плесени, — она оказалась в 10 раз прочнее обычной. Из нее можно шить красивые театральные занавесы, одежду для пожарников, комбинезоны для рабочих химических цехов. Обои из стеклянной бумаги почти не загрязняются и убивают мух. У нее обнаружилось множество других совершенно неожиданных свойств.
Вот именно такую бумагу ученые и предложили использовать в автобусах, предназначенных для тропических стран (помнишь печальную судьбу автобуса, подвергшегося нападению термитов?). Ею можно заменить матерчатую обивку на стенах автобуса. Кресла надо обтягивать не кожей, а стеклянной бумагой. Занавески на окнах, коврик на полу — тоже из нее. И пусть приходят несметные полчища термитов, муравьев, микробов. Они уйдут ни с чем.
«МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ» СТЕКЛО
Мы говорили о многих видах стекла. Об одном еще не сказали — о ситалле, материале странном и даже, на первый взгляд, невероятном. Я не знаю, вправе ли мы его называть стеклом. Ведь и имя у него другое, и качества новые… А имя очень напоминает слово металл. И хоть это сходство случайное, в нем есть глубокий смысл. Можно сказать, что ситалл — это стекло со свойствами металла. Его можно ковать. Из него можно делать отливки. По прочности он превосходит чугун, хотя втрое легче его и гораздо дешевле.
Слово «ситалл» родилось недавно. Придумал это имя один из изобретателей ситалла, московский профессор И. И. Китайгородский. Вот как появилось слово:
Стекло+и+кристалл = ситалл.
Ситалл — кристаллическое стекло. Таким оно стало благодаря примесям различных химических веществ и особым условиям охлаждения. Мельчайшие кристаллики, из которых оно состоит, плотно, без зазоров, прилегают друг к другу, да еще склеены тонкой стеклянной пленкой.
Насколько это важно, видно из такого примера. Возьмем глину, песок, чуточку цемента и хорошенько перемешаем их с водой. Получится густое однородное тесто. Можно ли из него сложить стену дома? Сомнительно. Но, допустим, мы сумели соорудить такую стену. Что это будет за стена! В трещинах, осыпающаяся. Толкни ее хорошенько — и она рухнет.
Обыкновенное стекло очень напоминает такое тесто: это однородная смесь различных веществ. Его частицы держатся друг за дружку непрочно. Толкни их чуть-чуть — и они сдвинутся, появится трещина, стекло рассыплется.
Но если из глины и песка слепить кирпичи да обжечь их, а цемент использовать для склеивания кирпичей между собой, то можно построить такую крепостную стену, которая простоит века, которую не возьмут ни пожар, ни наводнения, ни ядра. А ведь исходные материалы — одинаковые!
Крепостная стена — это ситалл. Кирпичи — кристаллики, стеклянная пленка — цемент. По сравнению со стеклом он выдерживает грандиозные нагрузки. Когда пластинку ситалла пытаются согнуть, она оказывается впятеро выносливее стекла. Чтобы ее разорвать, перекрутить, раздавить, нужна сила в десять раз большая. Чугунная гиря от него отскакивает. По твердости ситалл не уступает такому несокрушимому камню, как гранит. Похвастаться перед ним могут только корунд да король камней — алмаз.
Однако это еще не все. При температуре в 1000 градусов, когда чугун, медь и золото становятся мягкими, будто масло, ситалл держится как ни в чем не бывало. Даже не расширяется от нагрева! Смесь азотной и серной кислот бессильна против ситалловой бутылки, хотя бы эту бутылку сутками держать раскаленной. Металл не вытерпит такую муку: превратится в решето.
О материале, сочетающем в себе столь разнообразные свойства, раньше и не мечтали. Ситалл ждут и строители, и химики, и машиностроители. И когда будут сооружены ситалловые заводы, появятся вечные тротуары и дороги, трубы для самых едких кислот и щелочей, красивые и дешевые детали машин и станков, подоконники, ступени, полы, раковины — разноцветные, яркие, не знающие износа.
Но самое интересное то, что ситалл можно вырабатывать «из ничего» — из отходов металлургической промышленности. Когда плавят чугун, кроме металла образуется огромное количество отходов — шлак. Бурной огненной струей хлещет он из домны и попадает в вагоны, в которых его отвозят на свалку. И растут вокруг заводов высоченные терриконы — целые горы никому не нужного металлургического шлака.
Так вот, и эта раскаленная доменная лава, и уже лежащий в терриконах шлак — отличное сырье для выработки удивительного искусственного камня со свойствами металла и стекла.