Представьте, что наша планета — это огромная кладовая, двери внутри которой открываются постепенно, по мере развития пытливости ума и любопытства людей. У самого входа в эту воображаемую кладовую человечеству удалось обнаружить медь и железо, заложившие основы современных цивилизаций. Уголь, хотя и был обнаружен в древности, стал по-настоящему значимым полезным ископаемым в эпоху промышленной революции. Благодаря бокситам люди получили ценный источник алюминия, а природный газ открыл новую эпоху в энергетике. В этой статье мы не будем останавливаться на современных технологиях добычи и использования полезных ископаемых, а углубимся в прошлое и приведем увлекательные исторические факты о них. Уверены, некоторые их них вас удивят.
МЕДЬ — «руда с Кипра»
- Медь — это первый металл, который стал доступен человечеству примерно 11 000 лет назад. Древние жители Ближнего Востока находили медь в самородном виде, то есть без примесей других пород, и использовали ее для изготовления украшений. Около 10 000 лет назад предки шумеров стали первооткрывателями технологий изготовления медной посуды: горшков, сковород и подносов.
- Начиная с середины IV тысячелетия до н. э. в различных регионах Азии, Северной Африки и Европы люди осваивали выплавку меди из руд, что ознаменовало завершение каменного века и переход к медному. В Южной Америке медная металлургия зародилась на пару тысячелетий позже, а коренные народы Северной Америки ограничивались использованием самородной меди вплоть до установления глобальных связей со Старым светом.
- Современные ученые подтверждают антибактериальные свойства меди на основе научных исследований, но наши предки сделали те же выводы на основе опыта использования медных предметов. Около 1500 года до н. э. древнеегипетские ремесленники изготавливали из меди инструменты для проведения хирургических операций: скальпели и щипцы. В аюрведических текстах целителей Древней Индии, датированных III–I веками до н. э., для приготовления пищи и хранения воды рекомендуется именно медная посуда.
- Латинское название меди, которое используется для обозначения химического элемента Cu — Cuprum, — появилось благодаря острову Кипр. На Кипре было так много медных месторождений, что римляне начали называть этот металл «aes Cyprium» — «кипрская руда». Впоследствии в латыни закрепился термин «cuprum», ставший основой для названия меди в других романских языках. На английский, немецкий и французский «медь» переводится как «copper», «Kupfer» и «cuivre» соответственно.
- В древних культурах медь зачастую считали сакральным металлом, связывающим миры людей и богов. В Древней Греции медь ассоциировали с Афродитой, родившейся на Кипре из морской пены, и считали, что медные изделия приносят любовь и продлевают красоту. В культуре викингов медь играла второстепенную роль по сравнению с железом, однако скандинавские народы вставляли в шлемы медные пластины для защиты от злых духов.
ЖЕЛЕЗО — «дар богов»
- В середине IV тысячелетия до н. э., когда технологии выплавки железа из руд еще не были известны, люди использовали метеоритное железо. Современные ученые смогли определить его космическое происхождение по высокой доле содержания никеля — элемента, мало распространенного в земной коре. Металл, упавший с небес, во многих культурах считался даром богов, а потому из него изготавливали амулеты и другие религиозные артефакты. Кроме того, высокая редкость металла сказывалась на его цене — железные изделия стоили больше, чем золотые.
- Считается, что первыми выплавлять железо из руд научились хетты — кочевой народ, обитавший на территориях современных Турции, Сирии и Ливана. В середине II тысячелетия до н. э. они строили примитивные варианты сыродутных печей. Они представляли собой глиняные трубы высотой не более 1,5 метров, которые позволяли лишь частично расплавить руду и получить рыхлую губчатую массу — крицу. Крицу подвергали ковке, отделяя железо от примесей и уплотняя металл. Технологии хеттов быстро распространились по миру и способствовали переходу от бронзового века к железному.
- Хотя железо было очень распространенным материалом в производстве прошлых лет, у него были существенные недостатки, среди которых выделялась недолговечность из-за хрупкости и склонности к коррозии. Древнеиндийские металлурги в середине I тысячелетия до н. э. смогли существенно улучшить характеристики железа, начав выплавлять из него сталь. Для этого железную руду и древесный уголь помещали в глиняные огнеупорные сосуды — тигли, которые запечатывали и нагревали в течение суток. В результате получались слитки индийской стали вутц. Скорее всего, термин «вутц» является ошибочной английской транскрипцией санскритского слова «укку», обозначавшего глагол «плавить».
- Железная руда является исходным сырьем для производства чугуна. Самые первые чугунные артефакты, датированные VIII веком до н. э., были обнаружены на территории Китая, тогда как до других регионов технологии чугунного литья дошли на сотни лет позже. Древние китайцы заливали расплавленный чугун в формы для изготовления сельскохозяйственных инструментов, таких как наконечники плугов, получая таким образом прочные сельхозорудия. Кроме того, чугун был задействован в производстве холодного оружия и чеканке монет.
- Железо помогло заложить основы современной химии. В 1774 году французский ученый Антуан Лавуазье нагревал железные образцы в герметичных сосудах с воздухом. Зная точный вес исходных компонентов, Лавуазье доказал, что в результате химической реакции окисления материя не исчезает и не создается, а только лишь перегруппируется. Так был экспериментально подтвержден закон сохранения массы в замкнутой системе, теоретически выведенный Михаилом Ломоносовым в 1748 году.
УГОЛЬ — «вспыхивающий камень»
- Пласты ископаемого угля иногда выходят на поверхность, например, вблизи русел рек. Считается, что мелкомасштабная добыча из поверхностных месторождений угля велась еще в эпоху позднего палеолита, около 20 000 лет назад. При этом самые ранние украшения из угля, найденные на территории Китая, датированы серединой IV тысячелетия до н. э. Также в Древнем Китае люди научились строить угольные «шахты». Конечно, они сильно отличались от современных, так как залегали всего на несколько метров в глубину и были похожи скорее на большие ямы.
- В эпоху античности горючие свойства угля были уже хорошо известны. Древнегреческий философ Теофраст, бывший учеником Аристотеля, около 300 года до нашей эры написал трактат «О камнях», в котором классифицировал известные ему породы. В одной из глав он упоминал о камнях, вспыхивающих и горящих подобно древесному углю, которые использовали специалисты по работе с металлами. При описании угля Теофраст использовал термин «ἄνθραξ» («антракс»), впоследствии давший название антрациту — ископаемому углю высшего сорта. Интересно, что в наши дни «антракс» — это международное название сибирской язвы, связанное с черным, «угольным» налетом на струпьях.
- В Средневековье основным мировым рынком добычи угля была Британия, где крупнейшие месторождения были разведаны еще во времена Римской империи. У историков есть письменное свидетельство в виде контракта на поставку 12 тонн угля, заключенного в 852 году. Известно, что в XIII веке уголь доставляли из Ньюкасла в Лондон, где строители Вестминстерского аббатства использовали его для обжига извести. В XIV веке британская угольная промышленность привела к массовым загрязнениям воздуха, из-за чего король Эдуард I ввел временный запрет на использование угольного топлива.
- В России основы угольной промышленности заложил Петр I. В 1698 году император посещал Англию, где смог оценить значимость ископаемого угля для металлургии. Вернувшись в Россию, Петр инициировал начало масштабных горно-разведочных работ. Они увенчались успехом уже в 1721 году, когда отечественные специалисты обнаружили пласты Донецкого каменноугольного бассейна. В современную эпоху наша страна является второй страной после США по подтвержденному объему запасов ископаемого угля.
- Благодаря энергетической эффективности и доступности уголь стал основным топливом промышленной революции, начавшейся в Европе в середине XVIIIвека. Развитие поршневых паровых двигателей способствовало переходу от ручного труда к машинному производству, заложив основы для формирования индустриального общества. Спрос на уголь возрастал благодаря изобретению новых транспортных средств — в начале XIX века первые регулярные коммерческие рейсы начали выполнять паровозы и пароходы. Кроме того, развивалась индустрия паровых автомобилей, но с появлением двигателей внутреннего сгорания их использование стало неэффективным и уголь начал уступать место бензину, дизельному топливу и другим производным нефти.
БОКСИТЫ — сенсация XIX века
- Алюминий — это металл, который почти никогда не встречается в природе в самородном виде и сложно извлекается из руд — бокситов, поэтому человечество не знало о нем вплоть до XIX века. Однако с древнейших времен люди использовали квасцы — сульфатные соли, содержащие алюминий. Начиная с V века до н. э. растворы квасцов применяли в качестве фиксатора красителей для тканей, огнестойкого покрытия для древесины и материала для дубления кожи. От латинского названия квасцов — «alumen», что в переводе означает «горькая соль», — произошел термин «алюминий».
- Ученые стремились выделить алюминий из квасцов и глинозема с конца XVIвека, однако удача улыбнулась датскому химику Хансу Кристиану Эрстеду, объявившему об открытии этого элемента, лишь в 1825 году. Эрстед осуществил сложный двухэтапный процесс, включавший получение хлорида алюминия и его последующее восстановление в ходе реакции со сплавом калия и ртути при нагревании. В результате ему удалось извлечь несколько миллиграммов металлического порошка. Учитывая сложность процесса алюминий, подобно железу в каменном веке, имел статус элитного и весьма дорогостоящего металла. Первый президент Франции Наполеон III очень гордился своими алюминиевыми столовыми приборами.
- Бокситы получили свое название в честь французской провинции Ле-Бо, в которой их впервые обнаружил геолог Пьер Бертье в 1822 году. Важнейшим стимулом к развитию алюминиевой промышленности стал 1888 год, когда австрийский физик Карл Йозеф Байер, работавший на текстильной фабрике в Санкт-Петербурге, изобрел метод получения глинозема из бокситов. Он включал этапы растворения, фильтрации, осаждения и прокаливания сырья. Уже спустя год процесс Байера был дополнен методом электролиза, позволившим получать из глинозема алюминий высочайшей степени чистоты.
ПРИРОДНЫЙ ГАЗ – факел Химеры
- Самовоспламеняющийся природный газ, выходивший на поверхность, завораживал и пугал людей с древнейших времен. В трудах римского писателя Плиния Старшего упоминается гора Химера, расположенная в Малой Азии, где непосредственно из скальных пород поднимаются многочисленные горящие факелы. Это место стало источником вдохновения для легенды о Химере — огнедышащем чудовище с головами льва, козы и змеи. В наши дни гора Химера носит название Янарташ и продолжает привлекать туристов в Турции своими бьющими из скал языками пламени.
- В этой статье мы уже не раз упоминали о технологиях древних китайцев, и раздел о природном газе также не является исключением. Уже в IV веке до н. э. жители провинции Сычуань обнаружили потоки «огненного воздуха», выходящего из соляных скважин. Используя полые стебли бамбука, ремесленники строили подземные трубопроводы, перенаправляя газ к котлам для выпаривания соли из воды. Вероятно, в дальнейшем использование этой технологии стало экономически невыгодным, однако именно она является первым историческим примером промышленного использования природного газа.
- В XIX веке для освещения улиц использовали синтетический газ, а природный воспринимали как побочный продукт, мешающий разработке нефтяных месторождений из-за своей взрывоопасности. Долгое время потоки газа, выходящие на поверхность, попросту выпускали в атмосферу или контролируемо сжигали в специальных факельных трубах. Только с наступлением XX века люди начали массово добывать природный газ, направляя его в трубопроводы и используя как топливо для транспорта и производства электроэнергии.
Автор текста Иван Стефанов
Изображение на обложке: Ai-generated
