Химия. Узнавай химию, читая классику. С комментарием химика (Стрельникова) - страница 85

В пещерах иногда скапливается ядовитый сероводород, который может поступать из минеральных сероводородных вод, протекающих через пещеру, или выбрасываться в результате вулканической деятельности. Были случаи гибели спелеологов, оказавшихся в подземных полостях, заполненных сероводородом. Так или иначе, но предосторожность Эдмона Дантеса была не лишней, и он правильно сделал, что дал второй пещере проветриться, прежде чем в нее полез.

Откуда взялось железо, которым окован сундук?

Действительно, в природе нет приисков, на которых, подобно золоту и платине, можно добывать самородное железо. Если только найти и переплавить железный метеорит. Древнейшие железные изделия, датирующиеся V–IV тыс. до н. э., сделаны именно из метеоритного железа. Это установили по составу материала: метеоритное железо содержит никель, обычно 7–8 %. Понятно, что такой металл должен быть очень дорог и годится для изготовления предметов роскоши, а не для оковки сундуков. Так и было до тех пор, пока человек не научился получать железо из его природных соединений – железных руд.

По распространенности в земной коре железо занимает четвертое место после кислорода, кремния и алюминия. Его руды широко распространены в природе. С древних времен железо восстанавливали из руд древесным углем. Этот процесс был известен за полторы тысячи лет до нашей эры. Его называют сыродутным процессом, потому что для протекания его печь продували не подогретым, а холодным («сырым») воздухом.

В результате получался кусок пористого железа, загрязненного примесями шлака и угля (крица).

Кричное железо содержало в среднем не более 0,3 % примесей углерода, было мягким и пластичным. Слишком мягким для режущих орудий. При повышении содержания углерода свыше 0,3 % и вплоть до 2,14 % получается сплав, который называется сталью и обладает большей твердостью.

Впоследствии вместо ям стали сооружать сыродутные горны из огнеупорной глины. Их производительность увеличивали за счет увеличения высоты и усиления дутья. Так появились печи, которые в Европе использовали с конца XIII в. Топливо в этих печах сгорало быстрее, и температура была выше, чем в сыродутных горнах. Часть восстановленного железа насыщалась углеродом и получался сплав, содержащий более 2,14 % углерода (чугун). Он плавится при температуре от 1150 °C (чем выше содержание углерода, тем ниже температура плавления). Продукцией печи становился, помимо губчатой крицы, расплав науглероженного железа. Англичане назвали его pig iron («свинское железо»): очистить полученную после застывания массу от шлака ковкой не удавалось. Твердый, но хрупкий чугун раскалывался. Поэтому он считался отходом и выбрасывался на свалку. Дальнейшее совершенствование печей привело к увеличению выхода чугуна до 30 %, и выбрасывать его уже стало накладно. Оказалось, что из жидкого чугуна можно отливать пушечные ядра, наковальни, а затем дело дошло и до чугунных пушек. А с XIV в. европейские металлурги постепенно перешли на двухступенчатый процесс: сначала в доменной печи выплавляли чугун, а затем в горне выжигали из него примеси, получая крицу.