Семь элементов, которые изменили мир - Джон Браун

2. Уран был назван в честь планеты, открытой несколькими годами ранее Уильямом Гершелем. Клапрот пишет: «Так как никакого имени, которое указывало бы на специфические свойства нового [элемента], не может быть найдено (а именно в таком положении я нахожусь сейчас), думаю, что лучше выбрать название, не означающее ничего само по себе и таким образом не дающее оснований для любых ошибочных идей. Вследствие этого, как и в случае с ураном, я выбрал название из мифологии, воспользовавшись именами первых сыновей Земли – титанов». Klaproth Martin Heinrich, Analytical Essays Towards Promoting the Chemical Knowledge of Mineral Substances. Vol. 1, p. 210 (1801).

3. Воздушно-реактивный двигатель берет воздух из окружающей среды, а не жидкий окислитель для создания смеси с топливом в камере сгорания.

4. Rich B. R. and Janos L., Skunk Works. Boston: Little Brown and Company, 1994, p. 93.

5. Высокая температура– результат кинетического нагревания, вызванного сжатием газов вокруг фюзеляжа самолета. Алюминиевые сплавы могут выдерживать температуру до 130 °C, достигаемую между скоростями 2М и 3М, но на более высоких скоростях нужно использовать титановые сплавы. При таких температурах не могла бы работать никакая имевшаяся электроника, и поэтому всю систему пришлось создавать с нуля.

6. Согласно закону теплового излучения Кирхгофа хорошие поглотители – также хорошие излучатели. Благодаря черному цвету самолет излучал больше тепла, что позволяло снизить температуру крыльев приблизительно на 35 °C.

7. Даже малое снижение веса может существенно сократить количество топлива, необходимого для вывода космического корабля на околоземную орбиту. Топливные баки часто делаются из титановых сплавов, которые имеют высокое отношение прочности к весу и долговременную химическую совместимость. При подготовке экспедиции «Аполлона-11» титан и алюминий широко применялись для изготовления лунного модуля.

8. Polmar Norman. Cold War Submarines. Virginia: Potomac Books, 2004, p. 136.

9. Там же, с. 139. K-162 была «субмариной-перехватчиком». Титановый корпус позволял подводной лодке К-162 иметь впятеро меньшую массу и двигаться вдесятеро быстрее, чем если бы корпус изготовили из стали. К-162 могла развивать скорость до 45 узлов.

10. Металлические части первого в мире искусственного сердца, имплантированного в 2001 г., изготовлены из титана.

11. Около двух третей всего металлического титана потребляется в аэрокосмической отрасли. Использование титановых сплавов в гражданских самолетах Boeing продолжает расти. В 1960–1985 гг. доля титана в весе незагруженного самолета выросла практически с нуля до 9 %, а в весе двигателей до более чем 30 %.

12. Титан в руде обычно находится в связи с кислородом, но, в отличие от железа, от кислорода нельзя избавиться с помощью углерода. Титан настолько химически активен, что устанавливает связи с атомами углерода, образуя бесполезный карбид титана. Кролл решил эту проблему, используя двухступенчатый химический процесс, при котором титан сначала хлорируется, образуя тетрахлорид (в котором атом титана связан с четырьмя атомами хлора), а затем смешивается с магнием, в результате чего образуются губчатый металлический титан и хлорид магния. Затем губчатый металл должен подвергнуться дальнейшей переработке для получения титановых слитков. Этот процесс очень дорогостоящий, потому что каждый этап отличается высокой энерго– и капиталоемкостью. Более того, твердость титана затрудняет механическую обработку, в результате чего много металла теряется. Новые методы разделения с использованием электролиза (подобные применяемым при извлечении алюминия) находятся сейчас в стадии разработки, но ни один не оказался пока что коммерчески успешным.

13. Lance Phillips and David Barbano, «The Influence of Fat Substitutes Based on Protein and Titanium Dioxide on the Sensory Properties of Low-fat Milks», Journal of Dairy Science, Vol. 80, No. 11, November 1997, p. 2726–2731.

14. В июне 1946 г. крупнейшее в мире месторождение ильменита открыто вблизи озера Аллард в провинции Квебек. Quebec Iron and Titanium Corporation была создана в августе 1948 г. в результате объединения Kennecott Copper и New Jersey Zinc Company. Титан чаще всего встречается в природе в виде ильменита (титанистого железняка) или рутила (оксида титана).

15. Ньютон разработал свою теорию к январю 1666 г., но не публиковал «Новую теорию света и цветов» в Philosophical Transactions вплоть до 1672 г.

16. По словам Хейдена, историка и художника XIX в., во время организованного им «обеда для бессмертных», на котором присутствовали Уильям Уордсворт, Чарльз Лэмб, Джон Китс и друг Китса Томас Монгхауз, Китс пошутил: Ньютон «разрушил всю поэтичность радуги, сведя ее к набору цветов, полученных с помощью призмы». Затем он предложил тост «за здоровье Ньютона и путаницу в математике». Опираясь на эту историю, Ричард Докинс написал книгу о взаимосвязях между наукой и искусством «Unweaving the Rainbow» (London: Penguin Books, 1998). Benjamin Robert Haydon, The Autobiography and Memoirs of Benjamin Robert Haydon: Vol. 1. London: Peter Davies, 1926, edited by Tom Taylor, p. 269.

17. Bernard Cohen, Cambridge Companion to Newton. Cambridge: Cambridge University Press, 2002, p. 230.

18. Солнце излучает электромагнитные волны разной длины (в видимом спектре они соответствуют разным цветам) и разной интенсивности. Помимо видимого света, Солнце также излучает более короткие и более длинные электромагнитные волны, невидимые человеческому глазу. Наши глаза созданы так, что воспринимаемый ими диапазон длин волн, излучаемых Солнцем, соответствует длинам волн, излучаемых Солнцем с максимальной интенсивностью.

19. Солнце кажется нам золотистым, потому что атмосфера Земли действует подобно фильтру, рассеивая длинноволновое излучение синего края спектра (благодаря чему небо кажется голубым) и пропуская более короткие волны, соответствующие желтому и красному цветам.

20. Pilkington Glass впервые наладила коммерческий выпуск самоочищающихся оконных стекол в 2001 г.

21. Deyong Wu and Mingce Long, ‘Realizing Visible-Light-Induced Self-Cleaning Property of Cotton through Coating N-TiO2 Film and Loading AgI Particles’, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2011, 3 (12), pp. 4770–4774.

22. Эти солнечные фотоэлементы, названные фотоэлементами Гретцеля по имени изобретателя Михаэля Гретцеля, – разновидность солнечных фотоэлементов на основе сенсибилизированных красок (DSC). Однако большинство солнечных фотоэлементов относятся к другому типу, и они изготавливаются из кремния. О них мы поговорим в следующей главе. См.: Gratzel Michael and O’Regan Brian. «A low-cost, high-effi ciency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films», Nature, Vol. 353, pp. 737–40 (24 October 1991).

23. Об использовании титана для изготовления ножей рассказал мне бывший офицер британской разведки, живший одно время в Москве и купивший такой набор.

Кремний

1. Vannoccio Biringuccio, Pirotechnia (Cambridge, MA: MIT Press, 1966), p. 126. Бирингуччо был современником Агриколы. В «De re metallica» Агрикола пишет: «Недавно Ванноччо Бирингуччо из Сиены, мудрый человек, сведущий во многих делах, написал… о плавке металлов и изготовлении различных сплавов… читая его указания, я освежил в памяти воспоминания об этих процессах, которые наблюдал в Италии». В действительности он не просто освежил свои воспоминания, а скорее скопировал (и расширил) эти разделы в сочинении Бирингуччо. Однако «De re metallica» и «Pirotechnia» – совершенно разные тексты. Агрикола подробно описывает методы добычи полезных ископаемых, о которых в «Pirotechnia» говорится довольно кратко. Зато Бирингуччо сосредоточивается на извлечении металлов из руд и изготовлении металлических предметов. Например, он подробно рассказывает об изготовлении ружей и колоколов (позднее он занимался отливкой пушек и возведением оборонительных сооружений, в том числе и для Венецианской республики). Агрикола может считаться «отцом горнодобывающей промышленности», а Бирингуччо – «отцом литейной промышленности». Agricola, De re metallica, p. xxvii.

2. Biringuccio, Pirotechnia, p. 126. История об открытии стекла, пересказанная Агриколой и Бирингуччо, впервые была изложена Плинием (Natural History, c. AD 79).

3. Первыми предметами из стекла были бусы, имитирующие драгоценные камни; они были изготовлены в Египте в III тысячелетии до н. э. На Ближнем Востоке стекло научились делать приблизительно в 1600 г. до н. э.

4. Biringuccio, Pirotechnia, p. 126–127.

5. Вязкость вызвана трением между молекулами жидкости.

6. Стекло легко бьется потому, что не имеет жесткой кристаллической структуры.

7. «Черный слон из pastra vitrea с голубыми глазами, с бивнями и ногами». Куплен у торговца антиквариатом Клаудио Джанолло, San Marco 2766, 30112 Venezia.

8. Cappellin Venini and Company была основана в 1921 г. и на следующий год выставила свои стеклянные изделия на Венецианской биеналле. В 1925 г. компания разделилась, и Мартинуцци стал директором вновь образованной Venini and Co.

9. Производство стекла было не единственной отраслью, которую предполагалось сосредоточить на определенной территории; переезд на Мурано был частью более широкого плана Венеции по консолидации промышленности.

10. Biringuccio, Pirotechnia, p. 130.

11. Agricola, De re metallica, p. 592.

12. Agricola, De Natura Fossilium. New York: Geological Society of America, 1955, p. 112. Перевод с первого издания на латыни 1546 г. Mark Chance Bandy и Jean A. Bandy.

13. Хрусталь впервые изготовлен приблизительно в 1450 г. мастером Анджело Беровьеро. Наличие в песке окиси железа и золы растений, которая часто использовалась в качестве флюсующего агента, придавало низкокачественному стеклу голубоватый или зеленоватый оттенок. Добавление нужного количества окиси марганца улучшало цвет стекла, но слабый желтоватый или сероватый оттенок все равно сохранялся. Муранские мастера использовали очень чистый кварц и максимально очищали растительную золу, чтобы по возможности удалить окись железа. После этого требовалось лишь небольшое количество окиси марганца для исключения нежелательного желтоватого оттенка. В результате удавалось получить продукт, похожий на горный хрусталь. Кварц по атомному строению очень похож на хрусталь, так как оба состоят из кислорода и кремния приблизительно в пропорции 2:1. Но в кварце атомы образуют прочную кристаллическую решетку, а в стекле находятся в неупорядоченном состоянии, как в жидкости.