ФЕРСМАН. РАССКАЗЫ О САМОЦВЕТАХ

Кварц и кварцевый песок - кремнезём. Применение горного хрусталя для улавливания звуковых колебаний

Кварц — отец стекла; без кварца не было бы стекла, этого удивительного материала, одного из самых замечательных изобретений человека, одного из самых мощных рычагов мировой культуры.

Задумайтесь на минуту, попробуйте дать себе ясный отчет о значении стекла в жизни людей, в повседневном домашнем быту, в бесчисленных изделиях искусства, в технике, в различных областях научной работы.

Хрусталь, зеркальное, оконное и бутылочное стекло, стеклянная хозяйственная и лабораторная посуда, оптическое стекло, линзы очков, возвращающие людям зрение, линзы оптических приборов, фотоаппаратов, микроскопов, открывающих невидимый мир, телескопов, проникающих в глубины Вселенной — ведь все это стекло; следовательно, все это кварц, так как стекло в основном представляет собой сплав чистого кварцевого песка с некоторой добавкой извести и щелочей.

Кварц (правильнее сказать, слагающий его кремнезем — SiO2) составляет 60–80 % массы стекла. Но в недавнее время научились изготовлять чисто кварцевое стекло, обладающее особенными, удивительными свойствами. Например, стакан из такого стекла («литого кварца») можно раскалить и тут же опустить в ледяную воду — он не растрескивается.

Лампы из литого кварца в настоящее время широко применяются в медицине благодаря способности кварцевого стекла пропускать ультрафиолетовые лучи, задерживаемые обыкновенным стеклом. Многие заболевания излечивают облучением кварцевой лампой.

Этот замечательный минерал оказывается необходимым в самых разнообразных областях человеческой деятельности. Кварц является одной из важнейших составных частей фарфора. Именно с кварцем связана его высокая твердость и прочность. Мы знаем, что из фарфора изготовляются не только посуда и художественные изделия; фарфор играет огромную роль в электротехнике (изоляторы), авиационном и автомобильном деле («свечи» для моторов), в химической промышленности.

Способность кварца выдерживать высокие температуры делает его незаменимым материалом для изготовления так называемых динасовых кирпичей. Ими выкладываются своды и стенки мартеновских и электроплавильных печей.

Но роль кварца в металлургии далеко не ограничивается этим. Выплавка многих металлов из руд, например меди и никеля, требует непременного применения кварца.

Нельзя наконец не упомянуть о важном применении кварца как абразива.

Абразивы — это вещества, при помощи которых ведется обработка металлов и камней, их резка, распиливание, шлифовка, полировка. Кварц применяется здесь в виде брусков, точильных кругов, кварцевой и кремневой «шкурки». Но особенно важную роль среди абразивов играет сплав кварца с углем, получаемый в электропечах при температуре около 2000°.

Этот сплав, выходящий из печи в виде блестящих пластинчатых кристаллов красивого синевато-черного цвета, называется карборундом. Твердость карборунда необычайно велика; в этом отношении он уступает только алмазу. С помощью карборунда можно обрабатывать как камни, так и самые твердые металлические сплавы, которыми пользуется современная техника.

Неописуемо велико и разнообразно применение кварцевого песка. Кварцевый песок входит в состав важнейших строительных материалов: кирпича, цемента, асфальта, бетона. Кварцевым песком уплотняется полотно шоссейных и железных дорог. Кварцевый песок служит фильтром для очистки воды в громадных бассейнах, откуда она разбегается затем по бесчисленным водопроводным трубам… Кварцевый песок устилает дорожки наших парков и скверов.

Замечательный по прочности и неизменяемости строительный материал дают песчаники и кварциты. Многие из них, особенно кварциты, отличаются редкой красотой.

Будучи первоклассным художественным материалом, белорецкий кварцит применяется вместе с тем в виде небольших брусочков для оттачивания хирургических, часовых и других инструментов.

Совершенно исключительное значение имеет кварц в самых сложных и ответственных областях современной техники благодаря своим поистине неоценимым электрическим и оптическим свойствам. Здесь роль кварца непрерывно возрастает, и в настоящее время она так велика, что для полной ее характеристики потребовался бы обширный труд, переполненный математическими формулами и специальной терминологией.

Две важнейшие отрасли техники широко используют в настоящее время замечательные свойства кварца — оптическая и радиотехническая.

В оптике кварц, в виде горного хрусталя, служит для изготовления различных деталей, уточняющих действие научных оптических приборов; он применяется здесь в виде всякого рода призм, пластинок, клиньев, линз. В этой области горный хрусталь служит целям точного научного исследования и является незаменимым помощником ученого.

Изумительны успехи, достигнутые при помощи кварца в области радиотехники.

Если приложить к пластинке, надлежащим образом вырезанной из кварца, переменное электрическое напряжение, то при определенных условиях можно возбудить в ней резонансные колебания, т. е. колебания на одной из тех частот, с которыми она может начать колебаться самопроизвольно при ударном возбуждении. На этом свойстве кварца основано использование его для получения мощных ультразвуков, находящих применение в самых разнообразных областях науки и техники: в химии, биологии, медицине, в технике «прозвучивания» металлов для обнаружения в них пороков и т. д. На этом же свойстве кварца целиком основано применение его для стабилизации частот радиоволн, для осуществления единовременной многоразговорной телефонной связи по одному проводу.

Еще более изумительно применение горного хрусталя для улавливания тончайших звуковых колебаний. Посредством набора кварцевых пластинок строятся особые приборы — эхолоты (от слова «эхо»), при помощи которых, например, судно, идущее в море, может сигнализировать другому кораблю, может «расслышать» на большом расстоянии приближение подводной лодки, может своевременно получить сигнал о близости подводной скалы или плывущей в тумане ледяной горы — айсберга и предотвратить таким образом грозящую опасность.

Приведенные примеры дают уже некоторое представление о роли кварца в самых различных областях человеческой деятельности. И однако, мы сказали еще далеко не все об этом удивительном материале, совмещающем в себе такое множество полезных свойств, обслуживающем нас буквально на каждом шагу.

Таков кварц, этот поистине благородный минерал, такой простой, повсеместный и обыденный, такой диковинный и необычайный по разнообразию своих свойств, такой могучий и верный друг и слуга человека!