Сколько и какие известны памятники химическим веществам. Из истории химического языка. Самое взрывоопасное вещество

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 4» г. Сафоново Смоленской области Проект Работу выполнили: Писарева Ксения, 10 класс Стрелюгина Анастасия, 10 класс Курировала работу: Соколова Наталья Ивановна, учитель биологии и химии 2015/2016 учебный год Проект Тема «Химические вещества, используемые в архитектуре» Типология проекта: реферативный индивидуальный краткосрочный Цель: интеграция по теме «Памятники архитектуры» предмета «Мировая художественная культура» и сведения о химических веществах, используемых в архитектуре. Химия - это наука, связанная со многими областями деятельности, а также с другими науками: физикой, геологией, биологией. Не обошла она стороной и один из наиболее интересных видов деятельности - архитектуру. Человеку, работающему в данной области, поневоле приходиться сталкиваться с разными видами строительных материалов и каким-то образом уметь их комбинировать, что-либо к ним добавлять для большей прочности, стойкости или, чтобы придать наиболее красивый внешний облик зданию. Для этого архитектуру необходимо знать состав и свойства строительных материалов, необходимо знать поведение их в обычных и экстремальных условиях внешней среды той местности, в которой ведется строительство. Задача этой работ - познакомить с наиболее интересными по своему архитектурному замыслу строениями и рассказать об используемых при их строительстве материалов. № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. Раздел проекта Успенский собор Исаакиевский собор Покровский собор Смоленский Успенский собор Святот-Владимировский храм Презентация Используемые объекты Фото Фото Фото Фото Фото Владимирский Успенский собор Находится он во Владимире. «Золотой век» строительства древнего Владимира - вторая половина XII века. Успенский собор города является самым ранним архитектурным памятником этого периода. Выстроенный в 1158-1160 годах при князе Андрее Боголюбском, собор позднее подвергся значительной перестройке. Во время пожара 1185 года старый Успенский собор был сильно поврежден. Князь Всеволод III, «не искавший мастеров от немец», приступает тотчас к его восстановлению силами местных мастеров. Здание сложено из тесаного белого камня, составлявшего мощную «коробку» стены, которая заполнялась бутом на прочном известковом растворе. К сведению, бутовый камень- это крупные куски неправильной формы размером 150-500 мм, массой 20-40 кг, получаемые при разработке известняков, доломитов и песчаников (реже), гранитов и других изверженных пород. Камень, получаемый при взрывных работах, носит общее название «рваного». Бутовый камень должен быть однородным, не иметь следов выветривания, расслоения и трещин и не содержать рыхлых и глинистых включений. Предел прочности при сжатии камня из осадочных пород не менее 10 МПа(100кгс/см), коэффициент размягчения не ниже 0,75, морозостойкость не менее 15 циклов. Бутовый камень широко применяют для бутовой и бутобетонной кладки фундаментов, стен неотапливаемых зданий, подпорных стен, ледорезов и резервуаров. Новый Успенский собор был создан в эпоху Всеволода, о котором автор «Слова о полку Игореве» писал, что воины князя могут «расплескать веслами Волгу». Собор из одноглавого становится пятиглавым. На его фасадах относительно мало скульптурного декора. Его пластическое богатство- в профилированных откосах щелевидных окон и широких перспективных порталах с орнаментированным верхом. Как его внешний облик, так и интерьер приобретает новый характер. Внутреннее убранство собора поражало современников праздничной народностью, которую создавали обилие позолоты, майоликовые полы, драгоценная утварь и особенно фресковая стенопись. Исаакиевский собор Одним из не менее красивых зданий является Исаакиевский собор, находящийся в Санкт-Петербурге. В 1707 году церковь, получившую название Исаакиевской, освятили. 19 февраля 1712 года в ней состоялся публичный обряд венчания Петра I с Екатериной Алексеевной. 6 августа 1717 года на берегу Невы закладывается вторая Исаакиевская церковь, построенная на проекту архитектора Г.И. Маттарнови. Строительные работы продолжались до 1727 года, но уже в 1722 году церковь упоминается среди действующих. Однако место для ее строительства было выбрано неудачно: еще не были укреплены берега Невы, и начавшееся оползание грунта вызвало трещины в стенах и сводах зданий. В мае 1735 году от удара молнии возник пожар, довершивший начавшиеся разрушения. 15 июля 1761 года указом Сената проектирование и строительство новой Исаакиевской церкви было поручено С.И. Чевакинскому-автору Никольского собора. Но ему не пришлось осуществить свой замысел. Сроки строительства были перенесены. Вступив в 1762 году на престол, Екатерина II проектирование и строительство поручила архитектору Антонио Ринальди. Собор был задуман с пятью сложными по рисунку куполами и высокой колокольней. Мраморная облицовка должна придумать изысканность цветовому решению фасадов. Свое название эта горная порода получила от греческого «мраморос» - блестящий. Эта карбонатная порода состоит, в основном, из кальцита и доломита, а иногда включает и другие минералы. Она возникает в процессе глубинного преобразования обычных, то есть осадочных известняков и доломитов. При процессах метаморфизма, идущих в условиях высокой температуры и большого давления, осадочные известняки и доломиты перекристаллизовываются и уплотняются; в них нередко образовываются многие новые минералы. Например, кварц, халцедон, графиты, гематит, пирит, гидроксиды железа, хлорит, брусит, тремолит, гранат. Большинство из перечисленных минералов наблюдается в мраморах лишь в виде единичных зерен, но, подчас, некоторые из них содержатся в значительных количествах, определяя важные физикомеханические, технические и иные свойства породы. Мрамор имеет хорошо выраженную зернистость: на поверхности скола камня видны отблески, возникающие при отражении света от так называемых плоскостей спайности кристаллов кальцита и доломита. Зерна бывают мелкими (менее 1 мм), средними и крупными (несколько миллиметров). От величины зерен зависит прозрачность камня. Так у Каррарского белого мрамора прочность при сжатии составляет 70 мегапаскалей и он быстрее разрушается при нагрузке. Предел прочности мелкозернистого мрамора достигает 150-200 мегапаскалей и этот мрамор более стоек. Но строительство велось крайне медленно. Ринальди вынужден был уехать из Петербурга, не завершив работы. После смерти Екатерины II Павел I поручил придворному архитектору Винченцо Бренна спешно завершить его. Бренна вынужден был исказить проект Ринальди: уменьшить размеры верхней части собора, вместо пяти куполов возвести один; мраморная облицовка была доведена лишь до карниза, верхняя часть оставалась кирпичной. Сырьем для силикатного кирпича служит известь и кварцевый песок. При приготовлении массы известь составляет 5,56,5% по массе, а вода 6-8%. Подготовленную массу прессуют, а затем подвергают нагреванию. Химическая сущность процесса твердения силикатного кирпича совершенно иная, чем при связующего материала на основе извести и песка. При высокой температуре значительно ускоряется кислотно-основное взаимодействие гидроксида кальция Ca(OH)2 с диоксидом кремния SiO2 с образованием соли-силиката кальция CaSiО3. Образование последнего и обеспечивает связку между зернами песка, а, следовательно,прочность и долговечность изделия. В результате было создано приземистое кирпичное здание, не гармонировавшее с парадным обликом столицы. 9 апреля 1816 года во время пасхального богослужения отсыревшая штукатурка упала со сводов на правый клирос. Вскоре собор закрыли. В 1809 году объявили конкурс на создание проекта перестройки Исаакиевского собора. Из конкурсов ничего не вышло. В 1816 году Александр I поручает А. Бетанкуру подготовить положение по перестройке собора и подобрать для этого архитектора. Бетанкур предложил доверить эту работу молодому архитектору, приехавшему из Франции, Огюсту Рикару де Монферрану. Альбом с его рисунками А. Бетанкур представил царю. Работы настолько понравились Александру I, что последовал указ о назначении Монферрана «императорским архитектором». Только 26 июля 1819 года состоялся торжественный акт обновление Исаакиевской церкви. На сваи был положен первый гранитный камень с бронзовой позолоченной доской. Граниты относятся к числу наиболее распространенных строительных, декоративных и облицовочных материалов и в этой роли выступают с древнейших времен. Он прочен, его относительно легко обрабатывать, придавая изделиям разную форму, он хорошо держит полировку и очень медленно выветривается. Обычно гранит имеет зернистое однородное строение и, хотя он состоит из разноцветных зерен разных минералов, общий тон его окраски ровный розовый или серый. Специалист-геолог назовер гранитом кристаллическую горную породу глубинного магматического или горного происхождения состоящую из трех главных минералов: полевого шпата (его обычно около 30-50% объема породы), кварца (около 30-40%) и слюды (до 10-15%). Это то розовый микроклин или ортоклаз, то белый альбит или онигоклаз, то сразу два полевых шпата. Аналогично и слюды бывают предоставлены то мусковитом (светлая слюда), то биотитом (черная слюда). Иногда вместо них в граните присутствуют другие минералы. Например, красный гранат или зеленороговая обманка. Все минералы, слагающие гранит, по химической природе являются силикатами, порой весьма сложного строения. 3 апреля 1825 года был учрежден перерабатывающий проект Монферрана. При возведении стен и опорных пилонов тщательно готовили известковый раствор. В кадки попеременно сыпали просеянную известь и песок так, чтобы один слой ложился на другой, затем их смешивали, и этот состав выдерживали не менее трех суток, после чего использовали для кирпичной кладки. Интересно, что известь - древнейший связующий материал. Археологические раскопки показали, что во дворцах древнейшего Китая имелись росписи стен пигментами, закрепленными гашеной известью. Негашеную известь - оксид кальция CaO -получали обжигом различных природных карбонатов кальция. CaCO₃ CaO +CO₂ Содержание в негашеной извести небольших количеств неразложившегося карбоната кальция улучшает связующие свойства. Гашение извести сводится к переводу оксида кальция в гидроксид. CaO + H₂O Ca (OH)2 + 65 кДЖ Твердение извести связано с физическими и химическими процессами. Во-первых, происходит испарение механически перемешанной воды. Во-вторых, гидроксид кальция кристализуется, образуя известковый каркас из сросшихся кристаллов Ca(OH)₂. Кроме того, идет взаимодействие Са(ОН)₂ с СО₂ с образованием карбоната кальция (карбонизация). Плохо или «ложно» высохшая штукатурка может привести к отслаиванию пленки масляной краски вследствие образования мыла в результате взаимодействия кальциевой щелочи с жирами олифы. Добавление песка к известковому тесту необходимо потому, что в ином случае при затвердении оно дает сильную усадку и растрескивается. Песок служит как бы арматурой. Стены из кирпича возводились толщиной от двух с половиной до пяти метров. Вместе с мраморной облицовкой это в 4 раза превышает обычную толщину стен гражданских сооружений. Мраморная облицовка наружная, толщиной 5-6 см, и внутренняя, толщиной 1,5 см, выполнялась вместе с кирпичной кладкой стен и связывалась с ней железными крючьямипиронами. Перекрытия создавались из кирпича. Тротуар предполагалось устроить из сердобольского гранита, а пространство за оградой вымостить лещадками красного мрамора и бордюром из красного гранита. В природе встречаются белые, серые, черные и цветные мраморы. Цветные мраморы распространены очень широко. Нет другого декоративного камне, за исключением, пожалуй, яшмы, которому были бы свойственны очень разнообразные окраска и узор, как цветному мрамору. Цвет мрамора обычно вызван тонкокристаллической, чаще пылевидной, примесью яркоокрашенных минералов. Красный, фиолетовый, пурпурный цвета обычно объясняются присутствием красного оксида железа - минерала сематита. Покровский собор Покровский собор (1555-1561 гг.) (г. Москва) Построенный XVI в. гениальными русскими зодчими Бармой и Постником, Покровский собор - жемчужина русской национальной архитектуры - логически завершает ансамбль Красной площади. Собор представляет собой живописное сооружение из девяти высоких башен, украшенных причудливыми куполами, разнообразными по форме и окраске. Еще одна небольшая фигурная (десятая) главка венчает церковь Василия Блаженного. В центре этой группы возвышается резко отличающаяся по своим размерам, форме и убранству главная башня - церковь Покрова. Она состоит из трех частей: четырехгранника с квадратным основанием, восьмигранного яруса и шатра, заканчивающегося восьмигранным световым барабаном с золоченой главкой. Переход от восьмигранной части центральной части башни к шатру осуществляется с помощью целой системы кокошников. Основание шатра покоится на широком белокаменном карнизе, имеющем форму восьмиконечной звезды. Центральная башня окружена четырьмя большими башнями, расположенными по странам света, и четырьмя малыми, разместившимися по диагоналям. Нижний ярус опирается гранями на сложный по форме и красивый по рисунку цоколь из красного кирпича и белого камня. Красный глиняный кирпич изготавливают из замешанной с водой глины с последующим формованием, сушкой и обжигом. Сформированный кирпич (сырец) недолжен давать трещин при сушке. Красная окраска кирпича обусловлена наличием в глине Fe₂O₃. Эта окраска получается, если обжиг ведут в окислительной атмосфере, то есть при избытке кислорода. При наличии восстановителей на кирпиче появляются серовато-сиреневые тона. В настоящее время используют пустотелый кирпич, то есть имеющий внутри полости определенной формы. Для облицовки зданий изготавливают двухслойный кирпич. При его формовании на обычный кирпич наносится слой из светложгущейся глины. Сушку и обжиг двухслойного облицовочного кирпича проводят по обычной технологии. Важными характеристиками кирпича являются влагопоглощение и морозостойкость. Для предотвращения разрушения от атмосферных воздействий кирпичную кладку обычно защищают штукатуркой, облицовыванием плиткой. Особым видом глиняного обожженного кирпича является клинкерный. Его применяют в архитектуре для облицовки цоколей зданий. Клинкерный кирпич производят из специальной глины с большой вязкостью и малой деформируемостью при обжиге. Он характеризуется сравнительно низким водопоглощением, большой прочностью на сжатие и большой износостойкостью. Смоленский Успенский собор С какой бы стороны вы ни подъезжали к Смоленску, отовсюду издалека видны купола Успенского собора — одного из самых больших храмов России. Храм увенчивает высокую, расположенную между двумя глубоко врезанными в береговой откос оврагами, гору. Увенчанный пятью главами (вместо семи по первоначальному варианту), праздничный и торжественный, с пышным барочным декором на фасадах, он высоко возносится над городской застройкой. Грандиозность здания ощущается и снаружи, когда стоишь у его подножия, и внутри, где среди наполненного светом и воздухом пространства уходит ввысь, мерцая золотом, гигантский, необыкновенно торжественный и пышный позолоченный иконостас — чудо резьбы по дереву, одно из выдающихся произведений декоративного искусства XVIII века, созданное в 1730— 1739 годах украинским мастером Силой Михайловичем Тру-сицким и его учениками П. Дурницким, Ф. Олицким, А. Мастицким и С. Яковлевым. Рядом с Успенским собором, почти вплотную к нему, стоит двухъярусная соборная колокольня. Маленькая, она несколько теряется на фоне огромного храма. Колокольня построена в 1767 году в формах петербургского барокко по проекту архитектора Петра Обухова, ученика известного мастера барокко Д. В. Ухтомского. В нижней части колокольни сохраняются фрагменты предыдущей постройки 1667 года. Успенский собор в Смоленске был построен в 1677-1740гг. Первый собор на этом месте заложил еще в 1101 году сам Владимир Мономах. Собор стал первым каменным зданием в Смоленске, не раз перестраивался - в том числе Успенский кафедральный собор в Смоленске внуком Мономаха князем Ростиславом, пока в 1611 году уцелевшие защитники Смоленска, целых 20 месяцев оборонявшиеся от войск польского короля Сигизмунда III, напоследок, когда поляки все же ворвались в город, взорвали пороховой погреб. К сожалению, погреб располагался прямо на Соборной горе, и взрыв практически разрушил древний храм, похоронив под его обломками многих смолян и древние усыпальницы смоленских князей и святых. В 1654 году Смоленск был возвращен России, и набожный царь Алексей Михайлович выделил из казны целых 2 тысячи рублей серебром на возведение нового главного храма в Смоленске. Остатки древних стен под руководством московского зодчего Алексея Королькова разбирали больше года, а в 1677 году началось строительство нового собора. Однако из-за того, что архитектор нарушил заданные пропорции, строительство приостановилось до 1712 года. Успенский кафедральный собор в Смоленске. В 1740 году под руководством архитектора А.И.Шеделя работы закончились, и храм был освящен. В первоначальном виде он простоял всего лет двадцать, - сказалось наличие разных архитекторов и постоянные перемены в проекте. Кончилось это обрушением центральной и западной глав собора (всего их было тогда семь). Верх восстановили в 1767-1772гг., но уже с простым традиционным пятиглавием, которое мы теперь и видим. Этот собор не просто виден отовсюду, он еще и по-настоящему огромен - вдвое больше Успенского собора в Московском Кремле: 70 метров высотой, 56,2 метра в длину и 40,5 - в ширину. Отделка собора выполнена в стиле барокко как снаружи, так и внутри. Интерьер собора поражает своей пышностью и роскошью. Работы по росписи храма длились 10 лет под руководством С.М.Трусицкого. Успенский кафедральный собор в Смоленске. Великолепный иконостас 28 метров в высоту сохранился до наших дней, а вот главная святыня - икона Божией Матери Одигитрии - пропала в 1941 году. Успенский кафедральный собор в Смоленске Соборная колокольня, меркнущая на фоне громадного храма, построена в 1763-1772 гг. с северо-запада от собора. Она поставлена на месте прежней колокольни, и в основании сохранились старинные фундаменты. В то же время была выстроена ограда собора с тремя высокими воротами, по форме напоминающими триумфальные арки. От центральной улицы наверх, на Соборную гору, ведет широкая гранитная лестница того же времени, завершающаяся гульбищем. Собор пощадило и время, и войны, прошедшие через Смоленск. Наполеон после взятия города даже приказал выставить охрану, поразившись великолепию и красоте собора. Сейчас собор действующий, в нем ведутся службы. Свято-Владимирский храм г. Сафоново, Смоленская область В мае 2006 года город Сафоново отметил знаменательный юбилей - сто лет назад состоялось открытие первого церковного прихода на территории будущего города. В то время на месте нынешних городских кварталов был ряд деревень, селец и хуторов, окружавших железнодорожную станцию, которая по близлежащему уездному городу называлась “Дорогобуж”. Ближе всех к станции находились сельцо Дворянское (нынешняя улица Красногвардейская) и через речку Величку от него - помещичья усадьба Толстое (сейчас на ее месте небольшой парк). Толстое, получившее свое название от дворян Толстых, известно с начала XVII века. К началу XX века это была небольшая владельческая усадьба с одним двором. Ее владельцем был выдающийся общественный деятель Смоленской губернии Александр Михайлович Тухачевский - родственник известного советского маршала. Александр Тухачевский в 1902-1908 гг. возглавлял Дорогобужское местное самоуправление - земское собрание, а в 1909-1917 гг. руководил губернской земской управой. Дворянским владели дворянские семьи Лесли и Бегичевых. Строительство в 1870 г. железнодорожной станции на берегу речки Велички превратило это захолустное местечко в один из важнейших экономических центров Дорогобужского уезда. Здесь появились склады леса, постоялые дворы, лавки, почтовая станция, аптека, пекарни... Начало расти население пристанционного поселка. Здесь появилась пожарная дружина, а при ней в 1906 г. была организована общественная библиотека - первое учреждение культуры будущего города. Вероятно, не случайно, что в этом же году организационное оформление получила и духовная жизнь округи. В 1904 г. рядом с Толстым был возведен каменный храм во имя архистратига Михаила, тем самым владельческая усадьба превратилась в село. Вероятно, Архангельский храм был некоторое время приписным к одному из ближайших сел. Однако уже 4 мая (17 мая - по н. ст.) 1906 года вышел указ Святейшего Правительственного Синода №5650, в котором говорилось: “При новоустроенной церкви села Толстого Дорогобужского уезда открыть самостоятельный приход с причтом из священника и псаломщика с тем, чтобы содержание причта новооткрываемого прихода относилось исключительно на изысканные местные средства”. Так началась жизнь прихода села Толстого и станции “Дорогобуж”. Ныне наследником церкви села Толстого является расположенный на его месте Свято-Владимирский храм. К счастью, история сохранила нам имя строителя Михайло- Архангельского храма. Им был один из известнейших российских архитекторов и инженеров профессор Василий Герасимович Залесский. Он был дворянином, однако изначально его род принадлежал к духовенству и был известен на Смоленщине с XVIII века. Выходцы из этого рода поступали на гражданскую и военную службу и, достигнув высоких чинов и рангов, жаловались дворянским достоинством. Василий Герасимович Залесский с 1876 г. служил в должности городового архитектора при Московской городовой управе и большинство своих построек возвел именно в Москве. Он строил и фабричные здания, и общественные дома, и частные особняки. Наверное, больше всего из его построек известен дом сахарозаводчика П.И.Харитоненко на Софийской набережной, где ныне размещается резиденция английского посла. Интерьеры этого здания отделаны Федором Шехтелем в стиле эклектики. Василий Герасимович был ведущим специалистом в России по вентиляции и отоплению. Он имел собственную контору, занимавшуюся работами именно в этой сфере. Залесский вел большую преподавательскую деятельность, издал популярный учебник по строительной архитектуре. Он состоял членомкорреспондентом Петербургского общества архитекторов, членом Московского архитектурного общества, возглавлял Московское отделение Общества гражданских инженеров. В конце XIX века В.Г.Залесский приобрел в Дорогобужском уезде небольшое имение в 127 десятин с сельцом Шишкиным. Оно живописно располагалось на берегу речки Вопец. Ныне Шишкино является северной окраиной города Сафонова. Имение было куплено Залесским в качестве дачи. Несмотря на то, что Шишкино являлось для Василия Герасимовича местом отдыха от его обширной профессиональной деятельности, он не оставался в стороне от жизни местной округи. По просьбе председателя Дорогобужского уездного собрания князя В.М.Урусова Залесский бесплатно составил планы и сметы для строительства земских начальных школ с одной и двумя классными комнатами. В двух верстах от Шишкина в деревне Алешине дорогобужское земство стало создавать большую больницу. В 1909 г. Василий Залесский принял на себя обязательства быть попечителем этой строящейся больницы, а в 1911 г. предложил оборудовать в ней центральное отопление за свой счет. Тогда же земство просило его “принять участие в надзоре за устройством больницы в Алешине”. В.Г.Залесский был почетным попечителем пожарной дружины станции “Дорогобуж” и жертвователем книг для ее общественной библиотеки. Любопытно, что помимо Михаило-Архангельского храма села Толстого В.Г.Залесский имеет отношение и к Смоленскому Успенскому собору. По свидетельству его родных, он устраивал там центральное отопление. Вскоре после открытия прихода в селе Толстом появилась и церковно-приходская школа, которая имела собственное здание. Первое упоминание о ней относится к 1909 г. Нынешний Свято-Владимирский храм Сафонова славится своим прекрасным церковным хором. Примечательным фактом является то, что век назад такой же славный хор был и в храме села Толстого. В 1909 г. в заметке “Смоленских епархиальных ведомостей”, посвященной освящению вновь построенного большого девятиглавого храма села Неелова, сообщалось, что при торжественном богослужении прекрасно пел певческий хор со станции “Дорогобуж”. Михаило-Архангельский храм, как любая вновь построенная церковь, не имел древних икон и был, вероятно, достаточно скромен по своему внутреннему убранству. Во всяком случае, настоятель храма в 1924 г. отмечал, что какой-либо художественной ценностью обладают лишь две иконы - Божией Матери и Спасителя. В настоящее время известно имя только одного настоятеля храма. С 1 декабря 1915 г. и, по крайней мере, до 1924 г. им был отец Николай Морозов. Вероятно, он служил в Толстовской церкви и в последующие годы. В 1934 г. храм села Толстого был закрыт постановлением Смоленского облисполкома №2339 и использовался под склад сортового зерна. В годы Великой Отечественной войны здание церкви было разрушено и лишь в 1991 г. по единственной сохранившейся фотографии порушенный храм был заново отстроен стараниями своего настоятеля отца Антония Мезенцева, который ныне в чине архимандрита возглавляет общину Болдинского монастыря. Так первый храм Сафонова завершил круг своей жизни, в чем-то повторив путь Спасителя: от распятия и гибели за веру до воскресения Божественным провидением. Пусть же это чудо возрождения из пепла порушенной сафоновской святыни станет для жителей города ярким примером созидательной силы человеческого духа и веры Христовой.

Разнообразие методов изучения состава и технологии древних материалов становится труднообозримым. Кратко рассмотрим методы, наиболее широко известные и апробированные.

Выбор того или иного метода изучения состава древних предметов диктуется историко-археологическими задачами Таких задач в общем немного, но решаться они могут разными средствами.

Металл в виде сплавов, керамика и ткани - первые искусстввенные материалы, сознательно созданные человеком. Таких материалов нет в природе. Создание металлических сплавов, керамики и тканей знаменовало собой качественно новый этап в технологии: переход от присвоения и приспособления природных материалов к изготовлению искусственных материалов с заранее заданными свойствами.

При изучении состава древних материалов имеются в виду, как правило, следующие вопросы. Изготовлена ли данная вещь на месте или вдали от места находки? Если вдали, то можно ли указать место, где она была изготовлена? Является ли данный состав материала, например сплава каких-то металлов, преднамеренным или случайным? Какова была технология того или иного производственного процесса? Каким был уровень производительности труда при использовании той или иной техники обработки камня, кости, дерева, металла, керамики, стекла и т. д.? С какой целью использовались те или иные орудия? На эти и другие подобные вопросы можно ответить опираясь в основном на два типа исследований: анализ вещества и физическое моделирование древних технологических процессов.

АНАЛИЗ ВЕЩЕСТВА

Наиболее точным из традиционных методов анализа вещества является химический анализ. Исследуемое вещество обрабатывается в различных растворах, в которых те или иные составляющие элементы выпадают в виде осадка. Затем осадок прокаливается и взвешивается. Для такого анализа нужна проба не менее 2 г. Ясно, что не от каждого предмета можно отделить такую пробу, не разрушая его. Химический анализ очень трудоемок, а археологу нужно знать состав сотен и тысяч предметов. К тому же ряд элементов, присутствующих в данном предмете в
мизерных количествах, химическим путем практически не определяется.

Оптический спектральный анализ. Если небольшое количество вещества в 15-20 мг сжечь в пламени вольтовой дуги и пропустив свет этой дуги через призму, затем спроецировать его ка фотопластинку, то на проявленной пластинке будет зафиксирован спектр. В этом спектре каждый химический элемент имеет свое строго определенное место. Чем больше его концентрация в данном предмете, тем интенсивнее будет спектральная линия этого элемента. По интенсивности линии определяется концентрация элемента в сожженной пробе. Спектральный анализ позволяет улавливать очень небольшие примеси, порядка 0,01% что очень важно для некоторых вопросов, встающих перед археологом. Разумеется, здесь изложен только самый общий принцип спектрального анализа. Его практическая реализация осуществляется с помощью специальной аппаратуры и требует определенных навыков. Приборы для спектрального анализа выпускаются серийно. Техника анализа не столь сложна, и при желании археолог осваивает ее в достаточно короткий срок. При этом исключается очень непродуктивное промежуточное звено, когда археолог не сведущий в технике анализа, должен объяснять свои задачи сиектральщику, плохо ориентирующемуся в вопросах археологии. Поэтому идеальной представляется ситуация, когда профессионал-спектральщик, работающий в научном коллективе археологов, настолько вживается в археологическую проблематику, что уже сам может формулировать задачи по исследованию состава древних материалов.

Спектральный анализ археологических находок позволил получить много интересных результатов.

Древняя бронза. Наиболее важные исследования с помощью спектрального анализа относятся к вопросам происхождения и распространения древней металлургии меди и бронзы. Они позволили перейти от приблизительных визуальных оценок (медь, бронза) к точным количественным характеристикам компонентов сплава и к выделению различных типов сплавов на основе меди.

Еще сравнительно недавно считалось, что металлургия меди и бронзы ведет свое происхождение из Месопотамии, Египта и Южного Ирана, где она была известна с IV тысячелетия до н. э. Массовое производство анализов бронзовых предметов позволило поставить вопрос не о регионах, а о конкретных древних горных выработках, к которым можно с определенной вероятностью «привязывать» те или иные типы сплавов. Руда из каждого месторождения обладает специфическим, присущим только данному месторождению набором микропримесей. При выплавке руды состав и количество этих примесей может несколько меняться, но поддается учету. Таким образом, можно получить определенные «метки», характеризующие особенности металлов того или иного месторождения или группы месторождений, горнорудных центров. Хорошо известны характеристики таких горнорудных центров, как Балкано-Карпатский, Кавказский, Уральский, Казахстанский, Среднеазиатский.

В настоящее время древнейшие следы выплавки и обработки меди и свинцовые изделия обнаружены в Малой Азии (Чатал-Хююк, Хаджилар, Чейюню-Тепеси и др.). Они относятся ко времени как минимум на тысячу лет раньше, чем подобные находки из Месопотамии и Египта.

Анализ материалов, полученных при раскопках на древнейшем в Европе медном руднике Аи-Бунар (на территории современной Болгарии), показал, что уже в IV тысячелетии до н.э. Европа имела свой источник меди. Бронзовые изделия производились из руд, добытых в Карпатах, на Балканах и в Альпах.

На основе статистического анализа состава древних бронзовых предметов удалось установить основные направления эволюции самой технологии бронзы. Оловянистая бронза появилась в большинстве горно-металлургических центров далеко не сразу. Ей предшествовала мышьяковистая бронза. Сплавы меди с мышьяком могли быть естественными. Мышьяк присутствует в ряде медных руд и при плавке частично переходит в металл. Считалось, что примесь мышьяка ухудшает качество бронзы. Благодаря массовому спектральному анализу бронзовых предметов удалось установить любопытную закономерность. Предметы, предназначавшиеся для использования в условиях сильных механических нагрузок (наконечники копий, стрел, ножи, серпы и т. п.), имели примесь мышьяка в пределах 3-8%. Предметы, которые не должны были при использовании испытывать какие-либо механические нагрузки (пуговицы, бляшки и другие украшения), имели примесь мышьяка 8-15%. В определенных концентрациях (до 8%) мышьяк играет роль легирующей добавки: он придает бронзе высокую прочность, хотя внешний вид такого металла невзрачный. Если концентрацию мышьяка увеличивать выше 8-10%, бронза теряет свои прочностные качества, но приобретает красивый серебристый оттенок. К тому же при высокой концентрации мышьяка металл становится более легкоплавким и хорошо заполняет все выемки литейной формы, чего нельзя сказать о вязкой, быстро остывающей меди. Текучесть металла важна при отливке украшений сложной формы. Таким образом, были получены бесспорные доказательства того, что древние мастера знали свойства бронзы и умели получать металл с заранее заданными свойствами (рис. 39). Разумеется, это происходило в условиях, не имеющих ничего общего с нашими представлениями о металлургическом производстве с его точными рецептами, экспресс-анализами и т. п. У всех древних народов кузнечное ремесло было овеяно ореолом магии и таинственности. Бросая в плавильную печь ярко-красные камешки реальгара или золотисто-оранжевые кусочки аурипигмента, содержащие значительные концентрации мышьяка, древний металлург скорее всего осознавал это как некое магическое действие с «волшебными» камнями, имеющими почитаемый красный цвет. Опыт поколений и интуиция подсказывали древнему мастеру, какие добавки и в каких количествах нужны при изготовлении вещей, предназначенных для различных целей.

В ряде районов, где не было запасов мышьяка или олова, бронзу получали в виде сплава меди с сурьмой. Благодаря спектральному анализу удалось установить, что среднеазиатские мастера еще на рубеже нашей эры умели получать такой сплав, который по составу и свойствам был очень близок современной латуни. Так, среди предметов, найденных при раскопках Тулхарского могильника (II в. до н. э. - I в. н. э., Южный Таджикистан), было много серег, пряжек, браслетов и других латунных изделий.

Спектральный анализ большого количества бронзовых изделий из скифских памятников Восточной Европы указывал на то, что в рецептуре сплавов скифской бронзы не прослеживается преемственность от предшествующих культур позднего бронзового века данного региона. В то же время здесь встречаются вещи, состав сплавов которых близок по составу концентраций сплавам восточных районов (Южной Сибири и Средней Азии). Это служит дополнительным аргументом в пользу гипотезы о восточном происхождении культуры скифского типа.

При помощи спектрального анализа можно изучать характер распространения во времени и пространстве не только бронзы, но и других материалов. В частности, успешный опыт имеется в изучении распространения кремня в эпоху неолита, а также стекла и керамики в различные исторические периоды.

В последние годы в практике археологических исследований возрастает роль современных, а для археологии - новых методов исследования.

Стабильные изотопы. Подобно тому как упоминавшиеся выше микропримеси в древних металлах, кремне, керамике и других материалах являются природными метками, своего рода «паспортами», примерно такую же роль в ряде случаев играет соотношение стабильных, т. е. нерадиоактивных, изотопов в некоторых веществах.

На территории Аттики и на островах Эгейского моря при раскопках памятников энеолита и раннего бронзового века (IV-III тысячелетия до н. э.) встречаются серебряные изделия. При раскопках Шлиманом микенских шахтных гробниц (XVI в. до н. э.) были найдены серебряные предметы явно египетского происхождения. Эти и другие наблюдения, в частности известные древние серебряные копи в Испании и Малой Азии, стали основанием для вывода о том, что древние жители Аттики своего серебра не добывали, а ввозили его из указанных центров. Такое мнение было общепринятым в западноевропейской археологии до самого недавнего времени.

В середине 70-х годов группа английских и немецких физиков и археологов начала цикл исследований древних рудников в Лаврионе (близ Афин) и на островах Сифнос, Наксос, Сирое и др. Физические основы исследования состояли в следующем. Древние серебряные изделия в силу несовершенства методов очистки содержат примеси свинца. Свинец имеет четыре стабильных изотопа с атомными весами 204, 206, 207 и 208. После выплавки из руды изотопный состав свинца, происходящего из данного месторождения, остается постоянным и не меняется при горячей и холодной обработке, от коррозии или сплавления с другими металлами. Соотношение изотопов в данном образце с большой точностью фиксируется специальным прибором - масс-спектрометром. Если выяснить изотопный состав образцов различных руд, происходящих из определенных рудников, а затем сравнивать их по изотопному составу с образцами серебряных изделий, можно точно указать источник металла для каждого изделия.

Древние рудники эксплуатировались столетиями и тысячелетиями, а в данном случае было важно знать, на каких именно из обследованных более 30 древних месторождений серебряно-свинцовые минералы добывались в эпоху бронзы. По С14 и термолюминесценции керамики удалось датировать отдельные выработки, относящиеся к концу IV-III тысячелетия до н. э. Тогда образцы руд из этих выработок были подвергнуты масс-спектроскопическому исследованию на свинец. Изотопные соотношения свинца в образцах из разных древних выработок распределились по непересекающимся областям, указывая на «метки», присущие каждому местрождению (рис. 50). Затем было проанализировано соотношение изотопов в самих серебряных предметах. Результаты оказались неожиданными. Все вещи были сделаны из местного серебра, происходящего либо из Лаврионских, либо из островных рудников, в основном с острова Сифнос. Что касается египетских серебряных предметов, найденных в Микенах, то они были сделаны из серебра, добытого в Лаврионе, вывезенного в Египет. Изготовленные в Египте из афинского серебра вещи были привезены в Микены.

Аналогичная задача рассматривалась для идентификации мраморных предметов с источниками мрамора. Этот вопрос важен с разных сторон. Произведения греческой скульптуры или архитектурные детали, сделанные из мрамора, находят на большом расстоянии от материковой Греции. Иногда очень важно ответить на вопрос, из какого, местного или привозного из Греции, мрамора сделана скульптура, или капитель колонны, или какой-либо иной предмет. В музейные собрания попадают современные подделки под античность. Их нужно выявлять. Источники мрамора для того или иного сооружения необходимо знать реставраторам и т. п.

Физические основы те же: масс-спектрометрия стабильных изотопов, но вместо свинца измеряется соотношение изотопов углерода,2С и 13С и кислорода,80 и 160.
Главными месторождениями мрамора в Древней Греции были в материковой части (горы Пентеликон и Гиметтус близ Афин) и на островах Наксос и Парос. Известно, что паросские мраморные карьеры, а точнее, шахты,- самые древние. Измерения образцов мрамора из карьеров и измерения образцов от древних скульптур (анализ неразрушающий: требуется проба в десятки миллиграмм) и архитектурных деталей позволили связать их между собой (рис. 51).

Подобные результаты можно получить и обычным, петрографическим или химическим анализом. Например, было установлено, что образцы гандхарской скульптуры, хранящиеся в музеях Таксилы, Лахора, Карачи, Лондона, сделаны из камня, добытого из карьера в долине Сват в Пакистане, в округе Мардаи близ монастыря Тахт-и-Бахи. Однако анализ на масс-спектрометре более точен и менее трудоемок.

Нейтронно-активационный анализ (НАА). Нейтронно-активационный анализ является, пожалуй, самым мощным и эффективным средством определения химического состава того или иного объекта сразу по длинному ряду элементов. К тому же это неразрушающий анализ. Его физическая суть состоит в том,

Рис. 51. Сравнение образцов мрамора от архитектурных деталей и скульптур с образцами из карьеров:
1 - остров Наксос; 2 - остров Парос; 3 - гора Пентеликон; 4 - гора Гимметтус; 5 - образцы из памятников

что при облучении любого вещества нейтронами происходит реакция радиационного захвата нейтронов ядрами вещества. В результате происходит собственное излучение возбужденных ядер, а его энергия своя у каждого химического элемента и имеет свое определенное место в энергетическом спектре. К тому же чем больше концентрация данного элемента в веществе, тем больше энергии излучается на участке спектра данного элемента. Внешне ситуация аналогична той, что мы наблюдали при рассмотрении основ оптического спектрального анализа: каждый элемент имеет свое место в спектре, а степень почернения фотопластинки в данном месте зависит от концентрации элемента. В отличие от других нейтронно-активационный анализ обладает очень высокой чувствительностью: он фиксирует миллионные доли процента.

В 1967 г. в Музее искусств Мичиганского университета (США) была устроена выставка сасанидского серебра, на которой были собраны предметы из разных музеев и частных собраний. В основном это были серебряные блюда с чеканными изображениями различных сцен: сасанидские цари на охоте, на пирах, эпические герои и т. п.). Специалисты подозревали, что среди подлинных шедевров сасанидской торевтики есть современные подделки. Нейтронно-активационный анализ показал, что больше половины экспонатов выставки было сделано из современного серебра такого очищенного состава, который в древности был недостижим. Но это, так сказать, грубая подделка, и такую подделку сейчас очень легко обнаружить по химическому составу. Но среди предметов этой выставки были блюда, которые хотя и отличались от подлинных по своему химическому составу, но не настолько, чтобы только на этом основании признать их подделками. Специалисты полагают, что в данном случае нельзя исключить более изощренную подделку. Для изготовления самого блюда мог быть использован лом древнего серебра. Мало того, даже отдельные накладные чеканные детали могли быть подлинными, а вся остальная композиция - искусно подделанной. На это указывают некоторые стилистические и иконографические тонкости, заметные только опытному глазу профессионала-искусствоведа или археолога. Из этого примера следует важный для археолога вывод: любой, самый совершенный физико-химический анализ должен сочетаться с культурно¬историческим и археологическим исследованием.

Методом нейтронной активации решаются археологические задачи разного уровня. Установлено, например, месторождение, в котором были добыты огромные монолиты железистого кварцита для изготовления гигантских статуй (15 м высоты) храмового комплекса Аменхотепа III в Фивах (XV в. до н. э.). Под подозрением было несколько месторождений, расположенных на разных расстояниях от комплекса: приблизительно от 100 до 600 км. По концентрации некоторых элементов, особенно по чрезвычайно низкому содержанию европия (1-10%), удалось установить, что монолиты для статуй были доставлены из самого удаленного карьера, где добывался кварцит достаточно однородной структуры, пригодной для обработки.

При всей своей заманчивости метод нейтронной активации пока нельзя считать общедоступным для археолога, таким же, как, например, спектральный анализ или металлография. Для того чтобы получить энергетический спектр вещества, его нужно облучить в ядерном реакторе, а это не очень доступно, да и дорого. Когда речь идет о проверке подлинности какого-либо шедевра, это одноактное исследование, и в данном случае, как правило, не считаются с расходами на экспертизу. Но если для решения рядовых текущих научных задач археологу нужно анализировать сотни или тысячи образцов древней бронзы, керамики, кремния и других материалов, метод нейтронной активации оказывается слишком дорогим.

АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ

Металлография. У археолога нередко возникают вопросы о качестве металлических изделий, их механических свойствах, о способах их изготовления и обработки (литье в открытую или закрытую форму, с быстрым или медленным остыванием, горячая или холодная ковка, сварка, науглероживание и т. п.). Ответы на эти вопросы дают металлографические методы исследования. Они весьма разнообразны и не всегда легкодоступны. Вместе с тем вполне удовлетворительные результаты в разных областях археологии получены сравнительно простым методом
микроскопического изучения шлифов. После некоторой стажировки этот метод может быть освоен самим археологом. Суть его состоит в том, что различные способы обработки железа, бронзы и других металлов оставляют свои «следы» в структуре металла. Отполированный участок металлического изделия помещают под микроскоп и по различимым «следам» определяют технику его изготовления или обработки.

Важные результаты получены в области металлургии и обработки железа и стали. В гальштатское время в Европе появляются основные навыки пластической обработки железа, редкие попытки изготовления стальных клинков путем науглероживания железа и его закалки. Хорошо заметно подражание бронзовым предметам по форме, подобно тому как в свое время бронзовые топоры наследовали форму каменных. Металлографическое изучение железных изделий последующей латенской эпохи показало, что в это время уже была полностью освоена технология изготовления стали, включая довольно сложные способы получения сварных лезвий с высоким качеством режущей поверхности. Рецепты изготовления стальных изделий практически без особых изменений прошли через все римское время и оказали определенное влияние на уровень кузнечного ремесла раннесредневековой Европы.

Синхронные позднему гальштату и латену скифо-сарматские культуры Восточной Европы тоже владели многими секретами производства стали. Это показано серией работ украинских археологов, широко использовавших методы металлографии.
Металлографический анализ медных изделий трипольской культуры позволил установить последовательность совершенствования технологии обработки меди на протяжении длительного времени. Сначала это была ковка самородной меди или металлургической, выплавленной из чистых окисных минералов. Технологии литья раннетрипольские мастера, по-видимому, не знали, но в технике ковки и сварки достигли больших успехов. Литье с дополнительной проковкой рабочих частей появляется только в позднетрипольское время. Между тем юго-западные соседи ранних трипольцев - племена культуры Караново VI - Гумельница уже владели разными приемами литья в открытую и закрытую форму.

Разумеется, наиболее весомые результаты получаются при сочетании металлографических исследований с другими методами анализа: спектральным, химическим, рентгеноструктурным и т. п.

Петрографический анализ камня и керамики. Петрографический анализ близок по своей технике металлографическому. Исходным объектом анализа в том и другом случае является шлиф, т. е. заполированный участок предмета или его проба, помещенные под микроскопом. Структура данной породы хорошо видна под микроскопом. По природе, размерам, количеству различных зерен тех или иных минералов определяются особенности изучаемого материала, по которым он может быть «привязан» к тому или иному месторождению. Это относительно камня. Шлифы, полученные от керамики, позволяют определить минералогический состав и микроструктуру глины, а параллельный анализ глины из предполагаемых древних карьеров позволяет идентифицировать изделие с сырьем.

При обращении к петрографическому анализу необходима четкая формулировка вопросов, на которые археолог хочет получить ответ. Петрографическое исследование довольно трудоемко. Оно требует изготовления и изучения достаточно большого количества шлифов, что обходится недешево. Поэтому такие исследования, как впрочем, и все остальные, не делаются «на всякий случай». Нужна четкая постановка вопроса, на которые хотят получить ответ при помощи петрографического анализа.

Например, при петрографическом исследовании неолитических орудий, найденных на стоянках и в могилах в нижнем течении реки Томи и в бассейне Чулыма, были поставлены конкретные вопросы: пользовались ли жители указанных микрорайонов сырьем из местных источников или из отдаленных? Был ли между ними обмен каменными изделиями? Анализ производился на более чем 300 шлифах, взятых от различных каменных орудий из месторождений камня на данной территории. Исследование шлифов показало, что примерно две трети от общего количества каменных орудий было сделано из местного сырья (окремненные алевролиты). Из местных же пород песчаника и глинистого сланца сделаны некоторые абразивные инструменты. В то же время отдельные тесла, отбойники и другие предметы были изготовлены из пород, имеющих месторождения на Енисее и в Кузнецком Ала-Тау (серпентин, яшмовидный силицит и др.). На основе этих фактов можно было сделать вывод, что основная масса орудий изготавливалась из местного сырья, а обмен был незначительным. Ответ на такого рода вопросы можно получить и другими методами, например, спектральным или методом нейтронной активации.

В отличие от жителей долин рек Томи и Чулыма неолитические племена Малой Азии активно обменивались орудиями труда или заготовками, сделанными из обсидиана. Это удалось установить при помощи спектрального анализа самих орудий и образцов месторождений обсидиана, которые четко различались между собой по концентрации таких элементов, как барий и цирконий.

К анализу структуры древних материалов следует также отнести изучение тканей, кожи, изделий из дерева, позволяющее выявлять особые технологические приемы, присущие данной культуре или периоду. Например, исследование тканей, найденных при раскопках Ноин-Улы, Пазырыка, Аржана, Мощевой Балки и других памятников, позволило установить пути древних экономических и культурных связей с весьма удаленными регионами.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДРЕВНИХ ТЕХНОЛОГИИ

Анализ вещества и структуры позволяет узнать о составе и технологии древних материалов и отвечать на разные вопросы культурно-исторического характера. Однако и здесь нужен комплексный подход, сочетание с другими методами. Наибольшая полнота понимания многих производственных процессов достигается средствами и методами физического моделирования древних технологий. Это направление в археологии сейчас получило широкое распространение под названием «экспериментальная археология».

Наряду с археологическими экспедициями, которые ведут раскопки древних памятников, в последние годы в университетах и научных учреждениях СССР, Польши, Австрии, Дании, Англии, США и других стран создаются совершенно необычные археологические экспедиции. Их главная цель состоит в том, чтобы на практике, опытным путем выяснить те или иные проблемы реконструкции образа жизни и уровня технологии древних коллективов. Студенты и аспиранты, профессора и научные работники изготавливают каменные топоры, рубят ими жерди и бревна, строят жилища и загоны для скота, точные подобия жилищ и других сооружений, изученных при раскопках. Они живут в таких жилищах, пользуясь только теми орудиями и средствами труда, которые существовали в древности, лепят и обжигают глиняную посуду, плавят металл, возделывают пашню, разводят скот и т. п. Все это подробно фиксируется, анализируется и обобщается. Результаты получаются интересными и порой неожиданными. Работы С. А. Семенова и его учеников позволили поставить под строгий контроль эксперимента гипотезы об уровне производительности труда в первобытных общинах. Производительность труда является одной из главных мер прогресса во все периоды истории. Представления ученых о производительности труда в каменном веке были весьма умозрительными. В старых учебниках можно встретить фразу о том, что индейцы шлифовали каменный топор так долго, что иногда на это не хватало целой жизни. С. А. Семенов показал, что в зависимости от твердости породы камня на эту операцию уходило от 3 до 25 часов. Оказалось, что по производительности трипольский серп из кремневых вкладышей лишь немногим уступает современному железному серпу. Жители трипольского поселка могли вчетвером убрать урожай колосовых с гектара примерно за три световых дня.

Опытные плавки бронзы и железа позволили детальнее понять целый ряд «секретов» древних мастеров, убедиться в том, что некоторые технологические приемы и навыки литейщиков и кузнецов не напрасно были овеяны ореолом волшебства. Советские, чешские и немецкие археологи много раз пытались получить из выплавленного в сыродутном горне губчатого железа крицу, однако устойчивого результата не получилось. Экспериментальная плавка медно-оловянной руды из древних выработок в Фанских горах (Таджикистан) показала, что в отдельных случаях древние литейщики занимались не столько подбором компонентов сплава, сколько использованием руд с природными ассоциациями разных металлов. Возможно, что и бактрийские латуни тоже являются результатом использования особой руды с природным составом медь-олово-цинк-свинец.

В этот день:

Человек всегда стремился отыскать материалы, которые не оставляют никаких шансов своим конкурентам. Издревле учёные искали самые твердые материалы в мире , самые лёгкие и самые тяжелые. Жажда открытий привела к открытию идеального газа и идеально чёрного тела. Представляем вам самые удивительные вещества в мире.

1. Самое черное вещество

Самое чёрное вещество в мире называется Vantablack и состоит из совокупности углеродных нанотрубок (см. углерод и его аллотропные модификации). Проще говоря, материал состоит из бесчисленного множества «волосков», попав в которые, свет отскакивает от одной трубки к другой. Таким образом поглощается около 99,965% светового потока и лишь ничтожная часть отражается обратно наружу.
Открытие Vantablack открывает широкие перспективы применения этого материала в астрономии, электронике и оптике.

2. Самое горючее вещество

Трифторид хлора является самым горючим веществом из когда-либо известных человечеству. Является сильнейшим окислителем и реагирует практически со всеми химическими элементами. Трифторид хлора способен прожечь бетон и легко воспламеняет стекло! Применение трифторида хлора практически невозможно из-за его феноменальной воспламеняемости и невозможности обеспечить безопасность использования.

3. Самое ядовитое вещество

Самый сильный яд — это ботулотоксин. Мы знаем его под названием ботокс, именно так он называется в косметологии, где нашел свое основное применение. Ботулотоксин — это химическое вещество, которое выделяют бактерии Clostridium botulinum. Помимо того, что ботулотоксин — самое ядовитое вещество, так он ещё и обладает самой большой молекулярной массой среди белков. О феноменальной ядовитости вещества говорит тот факт, что достаточно всего 0,00002 мг мин/л ботулотоксина, чтобы на полдня сделать зону поражения смертельно опасной для человека.

4. Самое горячее вещество

Это, так называемый, кварк-глюонная плазма. Вещество было создано с помощью столкновением атомов золота при почти световой скорости. Кварк-глюонная плазма имеет температуру 4 триллиона градусов Цельсия. Для сравнения, этот показатель выше температуры Солнца в 250 000 раз! К сожалению, время жизни вещества ограничено триллионной одной триллионной секунды.

5. Самая едкая кислота

В этой номинации чемпионом становится фторидно-сурьмяная кислота H. Фторидно-сурьмяная кислота в 2×10 16 (двести квинтиллионов) раз более едкая, чем серная кислота. Это очень активное вещество, которое может взорваться при добавлении небольшого количества воды. Испарения этой кислоты смертельно ядовиты.

6. Самое взрывоопасное вещество

Самое взрывоопасное вещество — гептанитрокубан. Он очень дорогой и применяется лишь для научных исследований. А вот чуть менее взрывоопасный октоген успешно применяется в военном деле и в геологии при бурении скважин.

7. Самое радиоактивное вещество

«Полоний-210» — изотоп полония, который не существует в природе, а изготавливается человеком. Используется для создания миниатюрных, но в тоже время, очень мощных источников энергии. Имеет очень короткий период полураспада и поэтому способен вызывать тяжелейшую лучевую болезнь.

8. Самое тяжёлое вещество

Это, конечно же, фуллерит. Его твердость почти в 2 раза выше, чем у натуральных алмазов. Подробнее о фуллерите можно прочитать в нашей статье Самые твердые материалы в мире .

9. Самый сильный магнит

Самый сильный магнит в мире состоит из железа и азота . В настоящее время, широкой общественности недоступны детали об этом веществе, однако уже сейчас известно, что новый супер-магнит на 18% мощнее самых сильных магнитов применяющихся сейчас — неодимовых. Неодимовые магниты изготавливаются из неодима, железа и бора.

10. Самое текучее вещество

Сверхтекучий Гелий II почти не имеет вязкости при температурах близких к абсолютному нулю. Этим свойством обусловлено его уникальное свойство просачиваться и выливаться из сосуда, изготовленного из любого твёрдого материала. Гелий II имеет перспективы использования в качестве идеального термопроводника, в котором не рассеивается тепло.

Химические вещества широко используются не только для проведения химических экспериментов, но и для изготовления различных поделок, а также в качестве строительных материалов.

Химические вещества, как строительные материалы

Рассмотрим ряд химических элементов, которые применяются в строительстве и не только. Например, глина - мелкозернистая осадочная горная порода. Она состоит из минералов группы каолинита, монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов. Она содержит песчаные и карбонатные частицы. Глина является хорошим гидроизолятором. Данный материал применяют для изготовления кирпичей и в качестве сырья для гончарного дела.

Мрамор также является химическим материалом, который состоит из рекристализованного кальцита или доломита. Окраска мрамора зависит от примесей в него входящих и может иметь полосчатый или пестрый оттенок. Благодаря оксиду железа мрамор окрашивается в красный цвет. С помощью сульфида железа он приобретает сине-черный оттенок. Другие цвета также обусловлены примесями битумов и графита. В строительстве под мрамором понимают собственно мрамор, мраморизованный известняк, плотный доломит, карбонатные брекчии и карбонатные конгломераты. Его широко используют в качестве отделочного материала в строительстве, для создания памятников и скульптур.

Мел также является осадочной горной породой белого цвета, которая не растворяется в воде и имеет органическое происхождение. В основном, он состоит из карбоната кальция и карбоната магния и оксидов металла. Мел используется в:

• медицине;
• сахарной промышленности, для очистки стекловидного сока;
• производства спичек;
• производства мелованной бумаги;
• для вулканизации резины;
• для изготовления комбикормов;
• для побелки.

Область применения данного химического материала весьма разнообразна.

Эти и еще многие другие вещества можно использовать в строительных целях.

Химические свойства строительных материалов

Поскольку строительные материалы - это тоже вещества, они имеют свои химические свойства.

К основным из них относятся:

1. Химическая стойкость - это свойство показывает, насколько материал устойчив к воздействию других веществ: кислот, щелочей, солей и газов. Например, мрамор и цемент могут разрушаться под воздействием кислоты, однако к щелочи они устойчивы. Строительные материалы из силиката наоборот устойчивы к кислотам, но не к щелочи.
2. Коррозионная устойчивость - свойство материала противостоять воздействиям окружающей среды. Чаще всего это относится к способности не пропускать влагу. Но есть еще и газы, способные вызвать коррозию: азот и хлор. Биологические факторы тоже могут быть причиной коррозии: воздействие грибов, растений или насекомых.
3. Растворимость - свойство, при котором материал имеет способность растворяться в различных жидкостях. Данную характеристику следует учитывать при подборе строительных материалов и их взаимодействии.
4. Адгезия - свойство, которое характеризует способность соединяться с другими материалами и поверхностями.
5. Кристаллизация - характеристика, при которой материал может в состоянии пара, раствора или расплава образовывать кристаллы.

Химические свойства материалов необходимо учитывать при проведении строительных работ, чтобы не допустить несовместимости или нежелательной совместимости некоторых строительных веществ.

Композитные материалы химического отверждения

Что такое композитные материалы химического отвержения и для чего они применяются?

Это такие материалы, которые представляют собой систему из двух компонентов, например, «порошок-паста» или «паста-паста». В данной системе один из компонентов содержит химический катализатор, обычно это пероксид бензола или другой химический активатор полимеризации. При смешивании компонентов начинается реакция полимеризации. Данные композитные материалы чаще используют в стоматологии для изготовления пломб.

Нанодисперсные материалы в химической технологии

Нанодисперсные вещества применяются в промышленном производстве. Их используют в качестве промежуточной фазы при получении материалов с высокой степенью активности. А именно при изготовлении цемента, создании резины из каучука, а также для изготовления пластмасс, красок и эмалей.

При создании резины из каучука, к нему добавляют тонкодисперсную сажу, что повышает прочность изделия. При этом частицы наполнителя должны быть достаточно мелкими, чтобы обеспечить однородность материала и иметь большую поверхностную энергию.

Химическая технология текстильных материалов

Химическая технология текстильных материалов описывает процессы подготовки и обработки текстильных изделий с помощью химических веществ. Знание данной технологии нужно для текстильных производств. Данная технология базируется на неорганической, органической, аналитической и коллоидной химии. Суть ее заключается в освещении технологических особенностей процессов подготовки, колорирования и заключительной отделки текстильных материалов различного волокнистого состава.

Об этих и других химических технологиях, например, такой, как химическая организация генетического материала можно узнать на выставке «Химия». Она пройдет в Москве, на территории «Экспоцентра».