რკინის ხანა - ნაწილი 1
მედია მუდმივად ავრცელებს ინფორმაციას, რომ პლასტმასის ეპოქა დადგა და ირგვლივ სილიკონის ცივილიზაცია ყვავის. თუმცა, რეალობა სხვაა: ჩვენ უკვე სამი ათას წელზე მეტია რკინის ხანაში ვცხოვრობთ. თქვენ ასევე შეგიძლიათ დაამატოთ, რომ მეცხრამეტე საუკუნე, ე.ი. ორთქლისა და ელექტროენერგიის ასაკი (რადგან ელექტროენერგია ჯერ კიდევ ძირითადად წარმოიქმნება წყლის ორთქლის დინების ძალით), გრძელდება ენერგეტიკული თვალსაზრისით.
რომაელმა პოეტმა ოვიდიუსმა თავის გარდაქმნებში აღწერა კაცობრიობის მითიური ეპოქები, ძირითადად, შესაბამისად. ცივილიზაციის განვითარება. ასე რომ, ოქროსა და ვერცხლის ბედნიერი ხანის შემდეგ (აქ ავტორს ჰქონდა ფანტაზია, რადგან ქვის პერიოდი იყო), მეფობდა ბრინჯაოს ხანა, სპილენძისა და კალის ერთ-ერთი შენადნობი. ამ დროს ცხოვრობდნენ ჰერკულესი, თეზევსი და არგონავტები, ხოლო ჰომეროსის გმირები, ბრინჯაოს აბჯარში გამოწყობილი, ბრინჯაოს ხმლებით იბრძოდნენ ტროას კედლების ქვეშ. არქეოლოგები ამ პერიოდს ბრინჯაოს ხანას უწოდებენ. მის შემდეგ (ოვიდის შემდეგ) ...
...მყარი რკინის ხანა დადგა
Როდის დაიწყო? ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა რთულია. ისინი ძვ.წ I ათასწლეულიდან მოდიან და შესაძლოა უფრო ადრეც. და ეს არ იყო "ნებისმიერი" რკინა, არამედ ციური, მკაცრად მეტეორიული წარმოშობის (1). გასაკვირი არ არის, რომ მათ ღმერთების ნამდვილ საჩუქარს ეპყრობოდნენ და შესაბამისად პატივს სცემდნენ.
1. ყველაზე დიდი პოლონური რკინის მეტეორიტის ფრაგმენტი ნაპოვნი პოზნანის გარეუბანში (მორასკო). ნიმუში არის AMU დედამიწის მუზეუმში (ავტორი: Wikimedia/MOs810)
სუფთასთან ერთად მიწიერი რკინით ადამიანი შეხვდა, როდესაც მან დაიწყო ლითონების მიღება მადნებიდან და არა მადნებიდან ნუგეტები. ,: ღუმელებში იმ დროს მისაღწევ ტემპერატურაზე (მაქსიმუმ 1000 ° C-მდე) ეს ლითონები დნება და შეიძლება ჩამოსხმა და მათი რბილობა აადვილებს გაყალბებასთან მუშაობას.
Z რკინის არც ისე ადვილი იყო. ჯერ ერთი, ის დნება 1500 ° C-ზე მეტ ტემპერატურაზე და მეორეც, როცა ცივა, ძნელია და ათასწლეულის ძველი მეთოდებით ვერ აყალიბებს. თავდაპირველად ეს იყო პრობლემური ქვეპროდუქტი (სპილენძისა და რკინის მადნები ხშირად ერთმანეთის გვერდით არის) - ღუმელის ფსკერზე დარჩენილი სპონგური, მყარი მასის ნაჭერი. ეს იყო მადნის შემცირებული ოქსიდებისგან დამზადებული რკინა. შემთხვევით, ძველმა მჭედელმა მჭედელმა დაიწყო მიღებული ფიქალის დამუშავება (ლათინურიდან, რაც ნიშნავს მგელს) ჯერ კიდევ გაციებამდე (2). Ამჯერად მეტალთან მუშაობა ადვილია. მიუხედავად იმისა, რომ დღევანდელი სტანდარტებით ეს იყო ძალიან დაბალი ხარისხის რკინა, აღმოჩნდა უფრო მყარი ვიდრე ყველა იმ დროისთვის ცნობილი ლითონი.
2. მჭედლობა მნიშვნელოვანი პროფესია იყო ათასობით წლის განმავლობაში (ავტორი: ვიკიმედია/ჯორგეროიანი)
რკინის სიმტკიცე დამოკიდებულია მასში გახსნილ ნახშირბადის რაოდენობაზე. (ის დნობისთვის გამოყენებული ნახშირიდან მოდიოდა), ეს კი, თავის მხრივ, დნობის ტემპერატურისგან - მასთან ერთად იზრდება. დაბალნახშირბადის რკინას იღებენ პრიმიტიულ ღუმელებში (ნახშირბადის შემცველობა არ აღემატებოდა 0,5%-ს).
თუმცა, ტექნოლოგია განაგრძობდა განვითარებას. უკეთესი ღუმელები შემუშავდა უფრო მაღალი ტემპერატურის მისაღწევად, რათა მეტი ნახშირბადი გაიხსნას რკინაში. როდესაც მისმა შემცველობამ მიაღწია დაახლოებით 1%-ს, ადამიანი პირველად შეხვდა მას. იყო. მისგან დამზადებული პირები სწრაფად არ დნებოდა და გარდა ამისა, შეიძლებოდა მისი გამაგრება, რაც კიდევ უფრო ზრდიდა მის სიმტკიცეს. მას შემდეგ ახალი ლითონი სწრაფად შეიცვალა ყავისფერი. როდის იყო ეს გარღვევა? II ათასწლეულის შუა ხანებში თანამედროვე სირიისა და ანატოლიის (თურქეთი) ტერიტორიაზე. იქიდან ფოლადი გავრცელდა მთელ მაშინდელ სამყაროში, თუმცა მის სხვადასხვა ნაწილში ეს გამოგონება ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად განხორციელდა (მაგალითად, ინდოეთსა და ჩინეთში).
Მაგრამ რატომ რკინისმიუხედავად მისი წარმოების პრობლემებისა, შეიცვალა ბრინჯაო? ამჯერად სიტყვას მივცემთ ბოლესლავ პრუსს, რომელიც ფარაონში ასე აღწერს ახალი მასალის უპირატესობებს: „ერთ-ერთმა ეგვიპტელმა ოფიცერმა თავისი ბრინჯაოს ხმალი ამოიღო და ისე დაიჭირა, თითქოს შეტევას აპირებდა. მაშინ სარგონმა ფოლადის ხმალი ასწია, დაარტყა და იარაღის ნაჭერი მოჰკვეთა მტერს.
ომის მეტალი
რომანის მოქმედება ხდება ჩვენს წელთაღრიცხვამდე III საუკუნეში, მაგრამ მანამდე უკეთესი იარაღი ბრძოლის ველზე უპირატესობას ნიშნავდა. ალბათ შემთხვევითი არ არის, რომ ფოლადის წარმოების გამოგონება მეომრების ხალხმა ხეთებმა გამოიგონეს. მათ შემდეგ ის მიიღეს არანაკლებ გაბედულმა ასურელებმა, რომელთა ელჩმა სარგონმა ასე ნათლად აჩვენა ეგვიპტის ტახტის ახალგაზრდა მემკვიდრეს ახალი იარაღის უპირატესობა. მას შემდეგ, რკინა სამუდამოდ ასოცირდება ომთან, იგი მიეძღვნა ღმერთებს, რომლებიც უყურებენ ცხოვრების ამ სფეროს და (3).
3. რკინის ოქსიდებით დაფარული მარსის ზედაპირი (ნასას რესურსებიდან). პლანეტა მარსის ასტრონომიულ სიმბოლოზე და რკინის ალქიმიურ სიმბოლოზე გამოსახულია ფარი და შუბი - ომის ღმერთის ატრიბუტები.
გავიდა საუკუნეები, გაუმჯობესდა დნობისა და დამუშავების ტექნოლოგია (პოლონეთში უკვე XNUMX საუკუნეში ძვ.წ. მეტალურგია). მათი საიდუმლოებები საგულდაგულოდ იყო დაცული და მათი წარმატებული გამოგონებები ფართოდ იყო ცნობილი, მაგალითად, სრულყოფილი დამასკი. მცირე პრიმიტიული კვამლის სახლების გარდა, დნობისთვის სულ უფრო ხშირად აშენებდნენ დიდ ღუმელებს. შუა საუკუნეების ევროპაში პირველად იყო შესაძლებელი რკინის დნობის წერტილის მიღწევა და - კერის ფსკერზე დაყრილი ღრუბლისებრი მასის ნაცვლად, ღუმელიდან თხევადი ლითონი გადმოვიდა, ე.ი. სალათი. თუმცა ამას აღფრთოვანება არ მოჰყოლია: ნახშირბადის მაღალი შემცველობის მქონე შენადნობი (თუჯი) მყიფე იყო და არ შეიძლებოდა გაყალბება, შესაფერისი მხოლოდ ჩამოსხმისთვის (ამ მიზნისთვის დღესაც გამოიყენება).
ფოლადის წარმოებაში გარღვევა მოხდა XNUMX-ე და განსაკუთრებით XNUMX საუკუნეებში. თავდაპირველად მას იყენებდნენ დნობისთვის კოკა (დეგაზირებული ნახშირი) ნაცვლად ქვანახშირი. ეს მოხდა ინგლისში, სადაც ფოლადის მრეწველობამ ხელი შეუწყო ქვეყანაში ტყეების მნიშვნელოვან განადგურებას (კოქსის მოთხოვნა იყო სამთო ინდუსტრიის სწრაფი განვითარების სტიმული). ქვანახშირი). ნახშირბადის და სხვა დანამატების (ფოსფორი, გოგირდი, სილიციუმი) ჭარბი ნახშირბადის და სხვა დანამატების (ფოსფორის, გოგირდის, სილიციუმის) მოცილებით ფოლადის წარმოების მეთოდების შემუშავებამ გახადა ფოლადი იაფი და ხელმისაწვდომი დიდი რაოდენობით, რამაც, თავის მხრივ, დაიწყო მისი ფართო გამოყენება, როგორც სტრუქტურული მასალა.
XNUMX საუკუნის ტექნოლოგიური პროცესები - ბესემერი, თომას, და განსაკუთრებით სიმენს-მარტინი - დღემდე ისინი წარმოადგენენ ფოლადის წარმოების საფუძველს (რა თქმა უნდა, მრავალი თვალსაზრისით დაიხვეწა). მიუხედავად იმისა, რომ ცდა-შეცდომა ამჟამად პრაქტიკულად არ გამოიყენება და დნობისა და ფოლადის დამუშავების პროცესები შესწავლილია სხვადასხვა დარგის სპეციალისტების მიერ, მეტალურგიაში მაინც არის ხელოვნების დამატებითი ელემენტი. ამ სფეროს სპეციალისტები შეიძლება შევადაროთ შეფ-მზარეულებს, რომლებსაც სწორი სანელებლების გამოყენებით შეუძლიათ გემრიელი კერძების მიღება. ამ შემთხვევაში, სანელებლების ფუნქციას ასრულებენ შენადნობის დანამატები (ანუ სხვადასხვა ელემენტები), ხოლო მზა კერძები არის შენადნობები "ყველა შემთხვევისთვის".
მეტალი #1
რკინის ეს არის ჩვენი ცივილიზაციის საფუძველი, მოდით, ციფრები თავისთავად ილაპარაკონ. 2019 წელს მსოფლიოში 1300 10 მილიონი ტონა ღორის რკინა დნებოდა, საიდანაც დაახლოებით 1900% თუჯის ნაწარმის წარმოებას მოხმარდა, დანარჩენი გადამუშავდა ფოლადად. დამზადდა დაახლოებით 10 მილიონი ტონა ფოლადი (განსხვავება არის თუჯის დამუშავების დროს დამატებული ფოლადის ჯართი). "მსოფლიოს ფოლადის ქარხანა" ჩინეთია, რომელიც აწვდის პროდუქციის ნახევარზე მეტს (პოლონეთი დაახლოებით 2 მილიონი ტონაა). ლითონის წარმოების წლიური ნომერი 80, ე.ი. ალუმინი, არის XNUMX მილიონ ტონაზე ნაკლები, რაც, ორ მილიარდ ტონა ფოლადსა და რკინასთან შედარებით, სრულად ადასტურებს, რომ ჩვენ ჯერ კიდევ ვცხოვრობთ Რკინის ხანა (4).
4. ფოლადის მსოფლიო წარმოება წელიწადში ორი მილიარდი ტონაა.
დედამიწაზე ბევრი რკინა გვაქვს, ზედაპირული ფენა შეიცავს 5,6%-ს, რაც ამ ლითონს მე-4 ადგილზე აყენებს (ჟანგბადის და თიხის შემდეგ). თუ დედამიწას მთლიანობაში ავიღებთ, მაშინ რკინა ლიდერობს, რომელიც დედამიწის მასის თითქმის მესამედს შეადგენს (პლანეტის ცენტრში არის რკინა-ნიკელის ბირთვი, რომლის დიამეტრი თითქმის 7000 კმ-ია). სამყაროში რკინა მე-6 ყველაზე უხვი ელემენტია, ასევე ყველაზე მძიმე ელემენტი, რომელიც შეიძლება წარმოიქმნას ვარსკვლავის ბირთვში (მძიმეები იქმნება კოსმოსური კატაკლიზმების შედეგად - სუპერნოვას აფეთქებები).
უფასო რკინა დედამიწაზე ხდება ხანდახან პატარა ნაგლეჯების სახით და. თუმცა, რკინის მინერალები უხვად არის: ჰემატიტი Fe2O3, სიდერიტი FeCO3, მაგნეტიტი Fe3O4 ლიმონიტი (ჰიდრატირებული ოქსიდები, ე.წ. ჭაობის საბადო) არის ამ ლითონის ყველაზე ხშირად მოპოვებული საბადო და პირიტი, რომელიც მიბაძავს ოქროს FeS-ს.2 იგი გამოიყენება გოგირდმჟავას წარმოებისთვის (5).
5. ნაკადის ბოლოში მოწითალო ფერი მიანიშნებს ყველგან გავრცელებული რკინის ნაერთების არსებობაზე.
ცოცხალმა სამყარომ ასევე ისარგებლა რკინის სასარგებლო თვისებებით, რომელიც აუცილებელია ყველა ორგანიზმისთვის. რკინის იონები ორი მნიშვნელოვანი ცილის ცენტრშია: ჰემოგლობინი, რომელიც გადააქვს ჟანგბადს და მიოგლობინი, რომელიც ინახავს მაცოცხლებელ გაზს კუნთებში. ასევე, მრავალი ფერმენტი, რომელიც პასუხისმგებელია ჟანგვისა და შემცირების რეაქციებზე, ფუნქციონირებს რკინის იონების არსებობის გამო (ექსპერიმენტებით გაიგებთ, რატომ ხდება ეს). ზრდასრული ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს დაახლოებით 4 გრამ რკინას და მისი დეფიციტი ანემიას იწვევს. ადვილად ასათვისებელი რკინის მდიდარი წყაროა: ხორცი, ღვიძლი, კვერცხის გული, თხილი, რძე და პარკოსნები.
ორმხრივი გარდაქმნები
შავი და რკინის მარილები ხელმისაწვდომია თქვენი ლაბორატორიიდან. პირველის მაგალითია FeSO სულფატი.4და მეორე არის ქლორიდი FeCl3 (ორივე ჰიდრატირებული მარილების სახით). FeCl-ის შემთხვევაში3 განსაკუთრებით ფრთხილად იყავით: მისი ხსნარები კაუსტიკურია და ტოვებს ყავისფერ ლაქებს, რომელთა მოცილებაც რთულია. ამიტომ საჭიროა დამცავი ხელთათმანები და ტესტები ტარდება უჯრაზე. მოამზადეთ ორივე მარილის ხსნარი და ჩაასხით სინჯარებში. Fe იონების შემცველი ხსნარი2+ აქვს ღია მწვანე ფერი Fe კათიონების შემთხვევაში3+ ფერი ყვითელი (6). თითოეულ მილში დაამატეთ მცირე რაოდენობით NaOH ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარი. ორივე შემთხვევაში წარმოიქმნება შემდეგი საბადოები: Fe(OH)2 რუხი-მწვანე და Fe(OH)3 - RUSSET (7).
6. რკინის მარილების ხსნარების ფერები.
7. რკინის ჰიდროქსიდების ნალექი
საცდელი მილისთვის Fe(OH) ნალექით2 დაამატეთ რამდენიმე წვეთი წყალბადის ზეჟანგის 3%-იანი ხსნარი N2O2 (წყალბადის ზეჟანგი გამოიყენება სადეზინფექციო საშუალებად). ნალექი სწრაფად ხდება წითელ-ყავისფერი (8):
2Fe(OH)2 +H2O2 → 2Fe(OH)3
8. რკინის (II) ჰიდროქსიდი სწრაფად იჟანგება რკინის (III) ჰიდროქსიდად.
ჩაასხით რამდენიმე წვეთი FeCl ხსნარი სინჯარაში წყლით.3 ამიტომ ფერი მხოლოდ ღია ყვითელია. დაამატეთ მცირე რაოდენობით კალიუმის იოდიდის ხსნარი KI, ის მაშინვე გაამუქებს შიგთავსს. ახლა დაამატეთ ნატრიუმის თიოსულფატის ხსნარი. Na2S2O3. ჭურჭლის შიგთავსი თითქმის გაუფერულდა. ბოლოს დაამატეთ რამდენიმე წვეთი NaOH ხსნარი. წარმოქმნილ ნალექს აქვს შეფერილობა... გასაოცრად მომწვანო. რა რეაქციები მოხდა სინჯარაში?
პირველი, Fe იონები3+ დაჟანგული იოდიდები თავისუფალ იოდამდე (ხსნარის გამუქება), ბუნებრივია, ისინი თავად აღდგენილი იყო. თიოსულფატის დამატებამ კვლავ გამოიწვია იოდის დაქვეითება უფერო იოდიდებამდე და ფუძის მოქმედებით წარმოიქმნა Fe(OH) ნალექი.2.
Fe(II) იონების Fe(III)-ში და პირიქით, როგორც ოვიდის ტრანსფორმაციასთან იყო დაკავშირებული ეს მარტივი გადასვლა, ეფუძნება მათ ბიოლოგიურ აქტივობას.
რკინა, ფოლადი, თუჯის
ყველაზე ხშირად, როდესაც ვსაუბრობთ რკინაზე, ვგულისხმობთ ფოლადს. სუფთა რკინა თითქმის არასოდეს გამოიყენება. მაგნიტურ მასალად გამოიყენება რკინა მცირე რაოდენობით მინარევებით (ARMCO რკინა). ფოლადი არის შენადნობი ნახშირბადის შემცველობით 1,7-2,1%. თუ მეტი ნახშირბადია, ის გამოყოფს გრაფიტის სახით და წარმოქმნის თუჯს.
