Призраки все, наконец,
что являются нам, отражаясь,
В зеркале, или в воде,
иль в поверхности всякой блестящей
Так как по виду они
настоящим предметам подобны
Должны из образов быть,
что исходят от этих предметов
Значит, у всяких вещей существуют
тончайшие формы
Или подобия их,
хоть никто не способен их видеть
Порознь, но все же путем
Видны бывают они,
отдаваясь от глади зеркальной.
И сохраняться нельзя,
очевидно, им иначе, чтобы
В точности отображать
всевозможных предметов фигуры.
Тит Лукреций Кар. О природе вещей.
Если же поверхность зеркала ориентирована по отношению к световому потоку по-разному, что свойственно кривым зеркалам, отражение искажается. Причем, чем больше кривизна зеркала, тем сильнее искажения при отражении. Второе условие - наиболее полное отражение лучей. Если стекло бесцветное и прозрачное, то значительную часть лучей пропускает, если оно темное и мутное - поглощает. В любом случае наблюдается слабое изображение, ведь число вторично отображенных лучей, гораздо меньше числа отраженных первоначально Если же поставить за стеклом ровную и хорошо отражающую свет поверхность, то интенсивность отраженного изображения возрастет. Так на рубеже старой и новой эр появились зеркала, состоящие из двух пластин: светопропускающей стеклянной и помещенной за ней светоотражающей металлической. В качестве светоотражающей подложки хорошо зарекомендовали себя оловянные пластины. Они белого цвета, блестящие и хорошо обрабатываются, что позволяет сделать их поверхность очень ровной.
Однако, как точно ни подгоняй друг к другу поверхности стеклянной и оловянной пластин, между ними все равно станутся пусть и небольшие, но зазоры, и отражение, соответственно, будет искажаться. К тому же, в полости между стеклом и оловом будут проникать влага и агрессивные газы, что приведет к потемнению поверхности олова. Качество изображения и срок службы зеркала возрастают, если сформировать слой олова непосредственно на поверхности стекла. Можно, нагревая «сэндвич» из стекла и оловянной фольги, расплавить олово и таким образом получить светоотражающий слой, но лучше для этого использовать оловянную амальгаму.
Ртуть образует со многими цветными металлами жидкие сплавы-растворы - амальгамы. Если нанести на поверхность стекла слой оловянной амальгамы и хорошо все прогреть, то часть ртути испарится, а на стекле сформируется и зафиксируется покрытие, состоящее из олова и его амалтгамы. Термическое разложение амальгамы позволяет получать на стекле не только оловянные покрытия, но и существенно более качественные - серебряные.
Поэтому неудивительно, что в средние века хорошее зеркало было предметом редкостным и ценным: «…золотая и серебряная посуда.
Между этими богатствами выдавался предмет драгоценный по своей редкости. Это было венецианское зеркало в раме черного дерева, в 33 см вышины и ширины, зеркало, в которое смотрелась Изабелла Баварская. Позднее оно оказывало ту же услугу Маргарите Анжуйской, супруге Карла VII. Хроника не упоминает, чтобы Агнесса Сорель…пользовалась им, но…Утверждает, что Людовиг XI часто смотрел в его зеркало… От короля к королю это зеркало дошло до Франциска I…Наконец, Екатерина Медичи, которой оно досталось, любила отражать в нем свои черты…» [44].
Впрочем, уже в те далекие времена стеклянное зеркало вошло в быт человека. Судя по приведенному отрывку из сказки В.Гауфа, «к концу XVIII - началу XIX в. Зеркало по-прежнему оставалось весьма ценным предметом, но даже обычный брадобрей мог себе позволить иметь зеркало больших размеров, чем у коронованных особ средневековья».
В набросках «Истории Петра I» Пушкин, наряду с описанием великих свершений самодержавца, упоминает, что «Петр заводит в Петербурге стеклянную и зеркальную фабрику». В историческом аспекте производство зеркал в известной мере можно рассматривать как показатель развития цивилизации - совокупность развития науки и технологии, эстетических запросов и их материального удовлетворения, коммерческого спроса и предложения. В середине XIX . благодаря развитию химии в производстве зеркал произошел резкий скачок. Знаменитый химик Ю.Либих в письме коллеге писал: «Я опять занимаюсь фабрикацией зеркал, благодаря некоторым улучшениям думаю, что можно приготовить правильные зеркала любых размеров» [44].
В основу метода Либиха была положена реакция
восстановления серебра альдегидами, известная ныне как качественная реакция
«серебряного зеркала». Добавляя к раствору нитрата серебра щелочь, Либих
получил оксид серебра, который отфильтровал и растворял в избытке водного аммиака.
2AgNO3 + 2OH- = Ag2O
+2NO3- + H2OO + 4NH3 + H2O = 2[Ag(NH3)2]OH
Если к образовавшемуся аммиакату серебра добавить формалин или другое вещество, содержащее альдегидную группу, например, глюкозу, и подогреть смесь, то произойдет восстановление металла и на стенках сосуда появится серебряное покрытие. Если же в реакционную смесь поместить тщательно отмытую и обезжиренную стеклянную пластину, то блестящий слой серебра образуется и на ней. Если стекло с одной стороны было чем-то защищено, то после удаления защитного слоя получается хорошее зеркало, которое, если изолировать серебряное покрытие от прямого контакта с окружающей средой, будет служить долгие годы.
Химическим путем можно получить не только серебряное, но и медное зеркало. Это более сложный в выполнении, но красивый и интересный опыт. К раствору медного купороса сначала добавляют глицерин и большой избыток формалина. Затем по каплям добавляют раствор гидроксида натрия и нагревают до 50-700 . Если стенки реакционного сосуда достаточно чисты, то на них вскоре может образоваться блестящее медное покрытие.
Химизм этого процесса примерно следующий:
сульфат меди(II)
взаимодействует с глицерином с образованием растворимого комплексного
соединения, условно:
СuSO4 Cu2+ + SO42-
Cu2+
+
nСН2(ОН)-СН(ОН)-СН-(ОН)
[Cu .
nСН2(ОН)-СН(ОН)-СН»(ОН)]2+
В щелочной среде первоначальный комплекс
разрушается, а образовавшийся глицерат меди находится в равновесии с
гидроксидом меди(II):
[Cu . nСН2(ОН)-СН(ОН)-СН»(ОН)]2+ CН2 - СН - СН2 +
О -Сu- O OH
+ 2H+ + (n-1)CH2(OH) - CH(OH) - CH2(OH);Н2 - СН - СН2 + 2ОН- Cu(ОН)2 +СН2ОН = Cu + НСООН + Н2О
О -Сu-
O OH
В результате реакции образуется кислота, поэтому, для ее нейтрализации по ходу процесса нужно добавлять щелочь, но избегать ее избытка.
При желании можно получить на стекле свинцовое покрытие, но в качестве зеркала оно будет абсолютно нефункциональным. Для изготовления такого зеркала, надо смешать в чистом стакане растворы окиси свинца и тиомочевины, добавить крепкий раствор щелочи и подогреть. Тиомочевина образует с солью свинца растворимое комплексное соединение, которое в щелочной среде разлагается с образованием сульфида свинца. Практического распространения этот метод не получил, поскольку в результате образуется покрытие черного цвета, не обеспечивающее цветопередачу на отражении. Однако, этот опыт красив и познавателен: демонстрирует, как много стадий процесса и разнообразных химических превращений может скрываться за краткой записью суммарного уравнения.
Как видим, зеркала бывают разные. В фантастических произведениях И.А. Ефремова фигурируют индиевые зеркала: «- Посмотрите на это странное зеркало. - Шатров взял металлический диск…С одной стороны поверхность диска была отполирована и очень тверда. Это был прозрачный как стекло слой, под которым виднелся чистый серебристо-белый металл… - Металл под пленкой - это индий, замечательный металл» [44].
Об использовании зеркал в борьбе с агрессорами рассказал и А.М. Волков: «Зеркальные щиты - не только превосходная защита от лучевого оружия…Если их расположить в виде кривого зеркала, то можно сфокусировать лучевую энергию и направить его по обратной дороге - против пришельцев» [35].
В историческом аспекте зеркала можно условно разделить на стеклянные и металлические, как например, в сказке А.И. Куприна «Синяя звезда»: «Необходимо, чтобы Эрна никогда не видела своего отражения в зеркале…Сегодня же я издам и оповещу через герольдов указ наш о повсеместном изъятии и уничтожении зеркал, как стеклянных, так и металлических, в нашем царстве» [37].
Металлические зеркала появились раньше стеклянных. Они были в ходу и в легендарные племена короля Артура: «…рука натолкнулась на металл. Я понял, что там шевелилось, - мое собственное отражение. На стене висел кусок металла, отполированной до матового блеска…Блестящая поверхность зеркала отражала…свет…Я видел себя, похожего на привидение. Отражение в зеркале попятилось, и моя рука бессильно упала с висевшего на поясе кинжала» [37].
Лишь во времена А.С.Пушкина наступила окончательная победа стеклянного зеркала. Даже понятия «стекло» и «зеркало» стали употреблять в известной мере как синонимы:
Вот зеркало мое - прими его, Киприда!..
Седого времени не страшна ей обида…
Но я, покорствуя судьбине,
Не в силах зреть себя в прозрачности стекла,
Ни той, которой я была… [37].
Первым зеркалом, которое использовал человек, безусловно, было водное. Им пользовались как первобытный человек, так и цивилизованный римский гражданин.
На водной глади при определенной освещенности могут отражаться сказочные зеркальные двойники: «Белое облачное небо, прибрежные деревья, камыши и лодки с людьми и с веслами отражались в воде, как в зеркале; под лодками, далеко в глубине, в бездонной пропасти тоже было небо и летали птицы» [37].
Некоторые литературные фрагменты позволяют извлечь и значимую химическую информацию о зеркалах: «Иллюзорной дверью служило большое зеркало, по своим размерам являвшееся шедевром венецианского мастерства. От времени оно приобрело изумительный, непередаваемый оттенок глубоких, как бы подземных вод, и все образы, в нем возникавшие, были окутаны сумеречным туманом, казались чем-то таинственным и далеким. Огни в нем отражались словно затуманенными. Все рисовалось в нем значительным и отдаленным, словно доходящим из глубины потустороннего»[37].
Потускнение зеркала упоминается и Буниным: «…когда…веселый отблеск стекла передавался в тусклое овальное зеркало, висевшее на стене против двери» [37]. Зеркало - тусклое, хотя стекло сохранило «веселый» блеск. Значит, потускнение связано не со стеклом, а с трансформациями, происходящими в металлическом светоотражающем слое.
Мутнеет зеркало потому, что со временем, особенно во влажной атмосфере, слой серебра настолько отходит от стекла, а возникшая при этом прослойка способствует рассеиванию отраженных лучей. В образовавшейся зазор попадают содержащиеся в атмосфере газы - кислород, сероводород. При этом протекает целый ряд химических реакций, приводящих в конечном счете к образованию черного сульфида серебра - к потускнению зеркала.
Впрочем, зеркало может испортиться не только по химическим причинам, но и по физическим. Стекло - материал хрупкий, и зеркало легко может разбиться. Судя по сказкам, от этого не застрахованы даже волшебные зеркала. Зеркало тролля из сказки Андерсена «вырвалось…из рук, полетело на землю и разбилось вдребезги» [43]. Не избежало этой участи и говорящее зеркальце Пушкина:
Злая мачеха, вскочив,
Об пол зеркальце разбив,
В двери прямо побежала
И царевну повстречала [30].
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ХУДОЖЕСТВЕННЫЙ ОБРАЗ СВЕЧИ
Свеча как объект изучения обладает огромным познавательным потенциалом. Свеча - настолько интересный объект изучения, что она стала олицетворением просвещения. Известному педагогу-мыслителю Д.Глиносу принадлежит следующее суждение: «Учитель - «первый, кто зажигает свою свечу от свечи философа, социолога и исследователя…» [36].
В пушкинском «Евгении Онегине» упоминание о свечах - своеобразный способ указания времени суток:
Восток ленивый почивает,
В привычный час пробуждена
Вставала при свечах она [36].
Символ свечи можно расценивать как:
· обобщенное представление о языке пламени - в химической технологии горючие газы, подлежащие уничтожению, «подают на свечу» или «факел»
· воплощение неумолимого хода времени, печали и апатии:
Оплавляются свечи
На старинный паркет,
И стекает на плечи
Серебро с эполет.
Как в агонии бродит
Золотое вино…
Все что было уходит, -
Что придет - все равно.
В.С. Высоцкий
«Оплавляются свечи…»[8]
· грусти и переживания:
Близ ложа моего печальная свеча
Горит; мои стихи, сливаясь и журча,
Текут, ручьи любви, текут, полны тобою.
Во тьме глаза блистают предо мною.
А.С. Пушкин. Ночь.
· скоротечности, неустойчивости и беззащитности: «как свеча на ветру» или «свеча горела на столе и догорела»;
· расхожих представлений о грешном и праведном: «Ни богу свечка ни черту кочерга»; на свечу в полной мере распространяется принцип «Кесарю - кесарево, а Богу - Божее»:
Дом царевна обошла,
Все порядком убрала,
Засветила Богу свечку,
Затопила жарко печку.
А.С. Пушкин. Сказка о мертвой царевне
и о семи богатырях
· романтики, интимности и доверительности - «ужин при свечах»;
· прямизны и вертикальности - «взмыть свечой в небо», одна из фигур высшего пилотажа так и называется - «свечка»;
· надежды и веры:
Но верил я - не все еще пропало,
Пока не меркнет свет, пока горит свеча.
А.Макаревич. Пока горит свеча
Свечи стали предметами общеупотребительными в последние 100-150 лет, до этого, в силу своей дороговизны, они относились к предметам роскоши. В пушкинские времена свеча в избе, бесспорно, свидетельствовала о зажиточности хозяев:
Дверь отворила я. Вхожу -
В избе свеча горит; гляжу -
Везде сребро да злато,
Все светло и богато.
А.С. Пушкин. Жених/
Майкл Фарадей отмечал: «Оказывается, и свеча может быть превращена в роскошную безделушку. Посмотрите, в какие чудесные цвета они окрашены…Для украшения свечам придают и различные формы: вот подобие прекрасной витой колонны, а вот и свечи с узорами…Однако не все изящное и нарядное полезно. Если разобраться по существу, то эти витые свечи, при всей своей красоте, никуда не годятся как свечи: их портит как раз внешняя форма» [49]. Воск был желанным товаром, исторически составлявшим заметную часть российского экспорта: «В ратуше встретили новгородских гостей бургомистр и городские советники. - Что привезли вы, славные гости? Есть ли на ладьях ваших воск и лен? - Есть и воск, и лен, и меха куньи. - В воске имеет нужду святая римская церковь, - налюбовавшись мехами, заговорил бургомистр. - Воском торгуйте беспошлинно» [35].
Воска не хватало, и, если Пушкин писал:
Заутра с свечкой грошевою
Являюсь пред образом святым [31]
то эти строки следует трактовать как упоминание о дешивизне свечей: по тем временам стоимость свечи в грош могла быть вовсе не малой.
Процесс получения стеарина обычно связывают с именем Жозефа Луи Гей-Люссака - выдающегося естествоиспытателя. В художественной литературе этот способ в деталях описан Жюлем Верном в романе «Таинственный остров»: «Сайрес Смит предпочел омылить жир раствором извести. Таким образом он получил известковое мыло, которое под действием серной кислоты легко было разложить на сернистую известь и на жирные кислоты. Из трех этих кислот - олеиновой, пальмитиновой и стеариновой - олеиновая кислота, находившаяся в жидком состоянии, была отжата давлением, а две остальные образовали ту массу, из которой надо было отливать свечи» [49].