Сергей Валянский - Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона
Присутствие в меди 0,5–8 % мышьяка улучшает ее ковкость в холодном состоянии, дает возможность получить более плотные отливки в рельефных литейных формах. Кроме того, по сравнению с чистой медью, плавящейся при температуре 1084°C, медь, легированная мышьяком, плавится при более низкой температуре. К тому же изделия из мышьяковистой меди по твердости мало уступают оловянистой бронзе. Только при содержании мышьяка выше 8 % пластичность сплава ухудшается, и он становится хрупким.
Первоначально мышьяковые минералы — золотистый аурипигмент и ярко-красный реальгар, могли привлечь внимание человека как магические средства, в частности потому, что красные минералы с древнейших времен наделялись волшебными свойствами. Причем предположение о применении древними плавильщиками реальгара и аурипигмента было подтверждено многочисленными опытными лабораторными плавками.
Да и скажем прямо, плавильщик не мог не заметить, что присадка этих минералов дает сплав лучшего качества, и что при изменении доли добавляемых минералов получаются сплавы различных цветов. В дальнейшем такое резкое изменение окраски и свойств металла при введении малых добавок стало, несомненно, одним из источников, питавших алхимические представления о трансмутации металлов и о «философском камне», малое количество которого «совершенствует» большое количество металла.
Два слова о латуни. Латунь (желтая медь) — представляет один из самых полезных и наиболее употребляемых сплавов. Главные составные ее части — медь и цинк — обыкновенно находятся в отношении около 2 частей меди и 1 часть цинка.
Но цинк был открыт только в XVI столетии, а латунь изготавливали много раньше. Готовилась она с помощью восстановительной плавки меди с галмеем, который, как полагали, обладал свойством окрашивать медь в желтый цвет. Этот способ практиковался также и в Средние века и удержался вплоть начала ХХ века.
Латунь тверже, чем медь и, следовательно, труднее изнашивается; она очень ковка и вязка и потому легко прокатывается в тонкие листы, плющится под ударом молотка, вытягивается в проволоку или выштамповывается в самые разнообразные формы; она сравнительно легко плавится и отливается при температурах ниже точки плавления меди. Наконец, она имеет красивый желтый цвет и отлично полируется. Некоторые считают, что ее использовали для имитации золота. Одна беда: она со временем чернеет.
Впервые латунь могла быть получена случайно при выплавке меди из руд, содержащих цинк, или при намеренном добавлении окиси сульфида или других соединений цинка в медную шихту.
Бесспорные письменные свидетельства о латуни и латунных изделиях в Египте цитирует Лукас. Считается, что в Древнем Риме при Августе из латуни чеканили монету.
Золото = Au
По своей распространенности самородная медь далеко превосходит все другие металлы, встречающиеся в самородном виде: золото — в сто раз, серебро в пятьсот раз, об остальных и говорить не приходится. Вот и познакомились люди сначала с медью, потом с золотом, и лишь много позже с серебром.
И все же золото было одним из первых металлов, использованных человеком в быту наряду с медью.
В древности его добывали обычно из аллювиальных песков и гравия, представляющих собой продукты разрушения золотоносных пород, которые в течение длительного времени дробились речными потоками. Позже его добывали также из жил, пронизывающих кварцевые породы; такое золото называется «жильным».
Добыча жильного золота в Египте описана греком Агатархидом, которого традиционная история относит ко II веку до н. э., но оригинал его труда не дошел до наших дней.
Агатархид, посетивший золотые рудники в Египте, видел, как добывают золото. Сначала раскалывали скалу, в которой находились жилы, затем обломки породы нагревали огнем, резко охлаждали водой и дробили кирками и молотами непосредственно в шахтах. Раздробленную породу извлекали из шахты, толкли в больших каменных ступках «до величины гороха», а потом мололи в ручных мельницах до мелкого порошка. Для отделения золота полученный порошок промывали водой на наклонной плоскости, и, наконец, отмытое золото сплавляли в небольшие слитки.
Совсем недавно на местах древних рудников добычи золота обнаружены мельницы, дробилки и остатки каменных столов для обработки измельченной золотоносной породы, а вообще на территории Египта найдено около ста древних разработок золота в кварцевой породе. По-видимому, для извлечения золота использовались породы, содержащие не менее десятых долей процента золота. Во времена Агриколы, в XVI веке, низший предел содержания золота в породе для рентабельной его добычи составлял 0,188 %, а сейчас с успехом используются породы, содержащие даже 0,0001 % золота.
Золото, широко встречающееся в природе в самородном состоянии, редко бывает химически чистым. Основные примеси в больших концентрациях — серебро и медь, в небольших — другие металлы, в том числе и железо. Как показали современные анализы, основной примесью в природном египетском золоте было серебро, содержание которого в добываемом золоте составляло в среднем 15–18 %. Иногда на поверхности египетских золотых предметов можно заметить включения серебра в виде разбросанных светлых пятен.
Результаты химического анализа некоторых древних египетских золотых изделий свидетельствуют, что золото не подвергалось рафинированию, то есть специальной очистке. Но в более поздние времена очистка золота уже, безусловно, производилась. Согласно Агатархиду, в Древнем Египте процесс рафинирования проводили нагреванием золота со свинцом, оловом, солью и ячменными отрубями. Видимо, при этом процессе полностью удалялось серебро, о выделении которого не сообщается.
Процесс извлечения золота с помощью ртути сообщает Плиний Старший. Согласно его описанию, руду, содержащую золото, дробили и смешивали с ртутью, затем породу отделяли от ртутно-золотой смеси фильтрацией через кожаный (замшевый) фильтр, а золото получали из получившейся амальгамы, выпаривая ртуть. Правда, в нашей версии хронологии Плиний Старший — автор Средневековья, а впрочем, и описанный им метод получения золота широко применялся в Средние века. Даже более того: считается, что золочение с помощью ртутного амальгамирования было освоено достаточно поздно, а именно в раннем Средневековье.
Цвет золота зависел от содержания естественных (природных) или искусственно введенных примесей: меди, серебра, мышьяка, олова, железа. Древние ремесленники принимали все эти сплавы золота за разновидности самого золота.
В древности изделия из золота изготовляли путем ковки или литья, что было легче, чем литье меди, температура плавления которой на 20° выше, чем золота.
Широко применялось, особенно в Египте, листовое золото — фольга, которой покрывали самые различные предметы, как металлические, так и деревянные. Например, фольгу накладывали (и укрепляли с помощью пайки) на медь, бронзу, серебро; покрытие золотом изделий из меди спасало их от коррозии. Золотой фольгой покрывали деревянную мебель. Уже в античности (то есть раньше XIV века) листовое золото шло на изготовление зубных коронок.
В Египте широко применялись изделия из природного сплава золота с серебром, который египтяне называли азем, греки — электрон, а римляне — электрум. Полагали, что он назван так из-за своего светло-желтого цвета, напоминающего янтарь, который греки также называли электроном. Причем А. Лукас полагает, что сплав электрон был известен ранее янтаря, который получил свое название благодаря цветовому сходству с этим сплавом.
Светло-желтый цвет золото приобретает, если содержание в нем серебра достигает 20 % и более. А в Египте были месторождения золота с содержанием серебра даже более 30 %. Поэтому древнейший электрон был природным. Широкое его распространение в Древнем мире, особенно в Египте, объясняется его лучшими механическими свойствами по сравнению с чистым золотом: он тверже, прочнее и меньше подвергается износу, особенно при трении.
Серебро = Ag
О давнем знакомстве человека с серебром свидетельствует само его название, сходное во многих языках: русское серебро, немецкое зильбер, английское сильвер… То есть название металлу было дано еще до разделения диалектов единого праиндоевропейского языка.
Хотя кларк у серебра в 15 раз больше, чем у золота, в виде самородков оно встречается гораздо реже. Это, а также менее заметный цвет — самородки серебра обычно покрыты черным налетом сульфида, — обусловило более позднее открытие его человеком. По этой же причине серебро было более редким и поначалу более ценным, чем золото. А кстати, мы можем предположить относительную молодость латинского названия серебра — аргентум, что означает белое; это слово очевидно было приложено к уже хорошо известному белому металлу.
