O żelazie i metalach nieszlachetnych

Wszyscy znamy żelazo; jest to jeden z najpożyteczniejszych minerałów na świecie. Bez żelaza musielibyśmy żyć jak dzicy ludzie; nie mielibyśmy bowiem ani kolei żelaznych, ani maszyn, ani narzędzi, nie mielibyśmy nawet noża stalowego. Był czas, kiedy ludzie nie umieli jeszcze wytapiać żelaza z rud i używali do wyrabiania swoich narzędzi brąz lub miedzi, a jeszcze przedtem robili różne swoje narzędzia, np. młoty, oszczepy, końce strzał i noże, łupiąc zręcznie krzemienie. Dlatego mówi się nieraz o wieku kamiennym brązowym i żelaznym, które ród ludzki przechodził.

Ludzie wieku kamiennego, nie mając żelaza, z trudnością bronili się przed napaścią dzikich zwierząt i nieraz chronili się w ten sposób, że budowali chaty na palach, nad brzegami jezior. Szczątki takich nawodnych mieszkań dotąd się zachowały.

Żelazo na wilgoci łączy się z tlenem powietrza i wodą tworząc rdzę. W ogniu rdza znów pozbywa się tlenu oraz wody i znów powstaje z niej czyste żelazo. Ponieważ żelazo łatwo rdzewieje, wiec go nie spotykamy w ziemi w czystym stanie.

Na dnie rzeczek widać często muł czerwony, do rdzy podobny, który pod darniami łąk znajduje się nieraz w wielkiej ilości; nie jest to nic innego, jak rdza, nazywana rudą darniową. Z tej rudy można wytapiać żelazo. Z pewnej jej odmiany wytapiano też w Polsce najpierw żelazo i dlatego nazwano każdy minerał, z którego wytapia się nie tylko żelazo, ale jakikolwiek metal, jego rudą, chociażby był brunatny, czarny, zielony, a nie rudy.

Rubryka, której cieśle używają do znaczenia na drewnie, jest połączeniem żelaza z samym tlenem; można z niej także wytapiać żelazo. Podobne do niej rudy żelaza, zwane hematytem są doskonałe, bo przez wyprażenie ich z węgłem drzewnym otrzymuje się z nich łatwo żelazo kowalne.

Syderyt czyli szpat żelazny jest także wyborną rudą, która zawiera żelazo, połączone z tlenem i kwasem węglowym. Syderyt jest blado – żółtawy, ale na powietrzu rychło brunatnieje; jego rysa jest biała.

Piryt, połączenie siarki z żelazem jest bardzo pospolitym minerałem. Kto go nie zna, mógłby go wziąć za złoto albo mosiądz, bo posiada barwę podobną. Piryt jest ciężki i tak twardy, że uderzony stalą wydaje iskry. Należy do rud, które tylko szczególnym sposobem mogą być na żelazo przerabiane.

Ruda darniowa, syderyt, inne rudy żelaza i w ogóle wszystkie rudy są to połączenia metali z różnymi pierwiastkami.

Żelazo wytapia się z rud w tak zwanych wielkich piecach. Otrzymuje się z nich tak zwany surowiec, a z niego żelazo lane i kute oraz stal.

Surowiec zawiera w sobie dużo węgla i dlatego, chociaż jest twardy, jest bardzo kruchy. Aby surowiec oczyścić od domieszki węgla, używa się rozmaitych sposobów, które nazywają odświeżaniem albo fryszowaniem żelaza. Pospolicie  stapia się w tym celu surowiec w piecach płomiennych, do których dochodzi silny prąd powietrza, przy czym miesza się go wielkimi drągami żelaznymi. Skutkiem tego spala się w tlenie powietrza węgiel i inne jeszcze domieszki znajdujące się w surowcu, a żelazo równocześnie gęstnieje w wielkie bryły, które następnie wyjmują z pieca. Te bryły dostają się teraz pod ogromny młot, poruszany machiną parową i ważący nieraz tysiące kilogramów. Kto widział, ile iskier pada w kuźni, gdy kowal kuje mały kawałek żelaza, może sobie wyobrazić,, co się dzieje wokoło jakiej bryły żelaza za każdym uderzeniem olbrzymiego młota; zdaje się, jakby całe słońce się zapalało i przygasało. Gorąca jeszcze bryła żelaza dostaje się z pod młota między dwa walce stalowe, zostaje przez nie w mgnieniu oka zgnieciona i wychodzi z drugiej strony pod postacią jakby ogromnego węża, bardzo długiej sztaby kowalnego żelaza. Olbrzymie stalowe nożyce, poruszane przez maszyny, tną te sztaby, jak słomkę, na kawałki, w jakich żelazo kowalne czyli sztabowe dostaje się do handlu. Żelazo kowalne różni się od lanego nie tylko tym, że nie jest kruche; żelazo kowalne można po rozpaleniu nie tylko obrabiać młotem, ale jego kawałki dają się skuwać w jedną całość. Kowale nazywają to szwejsowaniem żelaza. Z żelaza kowalnego wyrabia się blachy, druty, gwoździe i najrozmaitsze takie przedmioty żelazne, które muszą być twarde i nie powinny łamać się pod uderzeniem.

Z żelaza kowalnego nie można robić żadnego narzędzia, którym rzniemy, krajemy, piłujemy, świdrujemy, heblujemy, gładzimy. Takie narzędzia wyrabia się ze stali. Stał zawiera w sobie mniej węgla niż surowiec, a więcej, niż żelazo kowalne. W najprostszy sposób robi się stal z kowalnego żelaza przez ogrzewanie go ze sproszkowanym węgłem. Jednakże robią już stal wprost ze surowca, nawet i laną, dlatego stała się daleko tańszą. Stał łączy w sobie przymioty surowca i żelaza kowalnego; daje się topić jak surowiec, -a skuwać, jak żelazo kowalne. Stąd jest stal nie tylko twarda, ale także sprężysta i daje się ostrzyć. Stał staje się twardą przez hartowanie, które polega na tym, że się ją po rozpaleniu nagle ostudza. Staje się wówczas tak twardą, że rysuje szkło, ale jest bardzo krucha i mało sprężysta i musi być do użytku odpowiednio zmiękczona.

Stal różni się od żelaza kowalnego tym, że daje się hartować. Przez hartowanie stal staje się nie tylko twardszą od żelaza kowalnego, ale daleko kruchszą. Na pozór jest to dziwne, ale twardość i kruchość nieraz spotykają się razem. Szkło jest pospolicie twardsze od stali, bo ją rysuje, a jest kruche.

Żelazo na powietrzu rdzewieje i tym sposobem obraca się w proch; nic więc dziwnego, że mało gdzie na ziemi znajduje się w stanie rodzimym (meteoryty). W postaci związków, np. rdzy, żelazo jest niezmiernie rozpowszechnione; od niego piaski i gliny mają barwę żółto-brunatną, a w wielu miejscach świata, np. w południowej Europie, gleba wcale nie jest czarna, tylko od masy żelaza, jakie zawiera, czerwono-brunatna. Żelazo nie tylko barwi glebę ziemi, ale także rośliny.

W miastach sadzą nieraz drzewka na gruzach, wśród których niema prawie ziemi rodzajnej, a zatem niema i żelaza. Drzewka, tam posadzone, mają liście żółte. Pochodzi to stąd, że ich gałeczki zieleni w braku żelaza nie mogą się zazielenić. Rośliny biorą żelazo, potrzebne do zazielenienia swego listowia, z gleby, a dostając się do ciała zwierząt, przenoszą do niego żelazo. W ciałach zwierząt ssących znów ciałka krwi potrzebują żelaza, aby się zabarwić na czerwono i jeżeli go nie dostają w należytej ilości, to biedną. Rozwija się wskutek tego choroba, zwana błędnicą. Niema może na ziemi pierwiastka, któryby był większym farbiarzem, niż żelazo; gleba, rośliny i ssące zwierzęta biorą od żelaza właściwe sobie kolory.

Z pomiędzy metali nieszlachetnych miedź ma po żelazie najważniejsze dziś zastosowanie. Używają jej na kotły, rondle, na giętkie druty, do wyrabiania farb, a zwłaszcza na zdawkową monetę. Miedza coraz więcej potrzebują do telegrafów, telefonów i różnych innych podobnych narzędzi.

Oprócz żelaza i miedzi jest wiele jeszcze innych nieszlachetnych metali. Należy do nich cyna, używana do pobielania blach żelaznych i naczyń miedzianych. Cynk jest dość ważnym metalem, używanym głównie do wyrobu blach, z których robią pokrycia dachów, rynny itd. Ruda cynku, zwana galmanem, znajduje się obficie koło Olkusza, w Krakowie i na Śląsku. Ołów jest ciężki, ale tak miękki, że łatwo daje się krajać, a na papierze pozostawia ślad, podobnie jak ołówek. Ołowiu używa się np. do wyrobu kuł, śrutu i różnych farb.

Wszystkie metale są pierwiastkami. Niektóre, stopione, łatwo mieszają się z sobą i tworzą tak zwane aljaże albo stopy. Te aljaże miewają niektóre odmienne własności od metali, z których powstały i dlatego w przemyśle są w powszechnym użyciu. Aljażami są: brąz, mosiądz, tak zwane „nowe“ lub „chińskie” srebro, tombak. Z aljażów, zwanych spiżami, leją się dzwony i działa. Mosiądz jest np. stopem miedzi i cynku, a cynfolia, którą owija się sery, jest często aljażem cyny z ołowiem, chociaż powinna być robiona z czystej cyny dlatego, że ołów jest trujący.