پاهای خاکی؟ علم مجسمه

دیروز خبر هیجان انگیزی دریافت کردیم مبنی بر اینکه مجسمه ای برای یادبود سر تری پراچت و آثار او توسط شورای شهر سالزبری تایید شده است. هورا! بنابراین، حتی اگر نتوانیم اکتارین را وارد جدول تناوبی کنیم (و در نتیجه در هر کتاب درسی علوم برای همیشه)، به نظر بسیار محتمل است که هنوز چیزی دائمی وجود داشته باشد که به زنده نگه داشتن حافظه او کمک کند.

اما این باعث شد به شیمی روزمره فکر کنم (با کی شوخی می کنم، همیشه به شیمی روزمره فکر می کنم!) و به ویژه برنز – ماده ای که مجسمه از آن ساخته خواهد شد.

برنز، می شنوم که می گویی، این به غیر از مجسمه ها چه فایده ای دارد؟ و شاید زنگ ها؟ واقعا اینقدر جالبه؟

خوب بگذار ببینیم. برنز یک آلیاژ است. آلیاژها مخلوط هایی هستند که حداقل حاوی یک فلز هستند، اما عجیب تر از آن چیزی هستند که ممکن است کلمه “مخلوط” نشان دهد. تصور کنید مثلاً ماسه و سنگ را با هم ترکیب کنید. شما هنوز می توانید شن و ماسه را ببینید. می توانستی سنگ ها را ببینی. می‌توانید، اگر زحمت انجام آن را دارید، دوباره آنها را از هم جدا کنید. و شما انتظار دارید که مخلوط مانند ماسه سنگی رفتار کند.

آلیاژها اینجوری نیستن آلیاژها (نمونه‌های معروف دیگر عبارتند از فولاد، برنج و مواد نقره‌ای رنگ که دندانپزشکان برای پر کردن دندان‌ها استفاده می‌کنند) به جز در سطح اتمی، مانند فلزات خالص به نظر می‌رسند. آنها خمیده و براق هستند، هنگامی که به آنها ضربه می زنید صداهای زنگ دلپذیری تولید می کنند و رسانای الکتریکی خوبی هستند. و بر خلاف مخلوط‌های ساده‌تر، جداسازی آنها به اجزای تشکیل‌دهنده‌شان دشوار است (اگرچه غیرممکن نیست).

شاید جالب ترین مورد در مورد آلیاژها این باشد که خواص آنها اغلب با هر یک از عناصری که برای ساخت آنها استفاده شده اند بسیار متفاوت است. برنز، به ویژه، سخت تر از قلع یا مس است، و از این رو عصر برنز از نظر تاریخی بسیار مهم است. مس یکی از معدود فلزاتی است که (تقریباً) به شکل خالص آن یافت می شود، و همینطور یکی از قدیمی ترین عناصری است که می شناسیم، حداقل به 9000 سال قبل از میلاد مسیح باز می گردد. اما در حالی که ظاهر آن بسیار زیباست، مس برای ساخت ابزار ایده آل نیست، نسبتا نرم است و در حفظ لبه عالی نیست. از سوی دیگر، برنز بسیار بادوام‌تر است و بنابراین برای مصالح ساختمانی، زره‌ها و البته سلاح‌ها انتخاب بهتری بود. (جنگ، برای چه مفید است؟ آیا، توسعه مواد جدید؟)

امروزه ما (به هر حال، شیمیدانان) برنز را آلیاژی از قلع و مس می‌دانیم، اما اولین برنزها با آرسنیک ساخته می‌شدند، سنگ‌های مس اغلب به طور طبیعی به این عنصر آلوده بودند. برنزهای آرسنیکی را می توان با کار سخت کرد و آرسنیک، در صورت مناسب بودن مقادیر، می تواند درخشندگی نقره ای دلپذیری بر روی شی تمام شده ایجاد کند. متأسفانه، آرسنیک در زیر نقطه ذوب برنز بخار می شود و بخارات سمی تولید می کند که به چشم ها، ریه ها و پوست حمله می کند. اکنون می دانیم که باعث ایجاد آن نیز می شود نوروپاتی محیطی، که ممکن است در پس افسانه های تاریخی آهنگرهای لنگ باشد، برای مثال هفائستوس، خدای آهنگر یونانی. جالب اینجاست که یونانی‌ها اغلب مجسمه‌های کوتوله‌مانند کوچک هفائستوس را در نزدیکی کوره‌های خود قرار می‌دادند، و شاید ایده کوتوله‌ها به عنوان آهنگر و فلزکار از اینجا سرچشمه بگیرد.

برنز قلع به دانش بیشتری نسبت به برنز آرسنیک نیاز داشت (بدون ذکر مذاکرات تجاری)، زیرا قلع در طبیعت به ندرت با مس مخلوط می شود. اما چندین مزیت داشت. بخارهای قلع سمی نبودند و اگر می‌دانستید چه کار می‌کنید، فرآیند آلیاژسازی راحت‌تر قابل کنترل است. آلیاژ حاصل نیز قوی تر و ریخته گری آسان تر بود.

البته همانطور که همه می دانیم، برنز در نهایت جای خود را به آهن داد. برنز در واقع سخت تر از آهن فرفورژه است، اما آهن به طور قابل توجهی راحت تر یافت می شد و پردازش آن به فلز مفید ساده تر بود. فولاد، که بعداً تولید شد، در نهایت استحکام برتر را با هزینه نسبتاً کمتر و در اوایل قرن بیستم، مقاومت در برابر خوردگی ترکیب کرد. و به همین دلیل است که قاشق چایخوری که در لیوان من نشسته است از فولاد ضد زنگ ساخته شده است و از فلز دیگری نیست.

برنز امروزه کاربردهای نسبتاً محدودی دارد، زیرا فلزی سنگین و گران قیمت است، اما همچنان برای ساخت مجسمه استفاده می‌شود، جایی که سنگینی و گرانی لزوما چیز بدی نیست (مگر اینکه، البته، کسی مجسمه را نیشگون بگیرد و آن را ذوب کند. – متأسفانه یک اتفاق رایج در آثار باستانی). دارای مزایای انعطاف پذیر بودن و بسیار مقاوم در برابر خوردگی است. ایده آل برای چیزی که قرار است در هر شرایط آب و هوایی بیرون بنشیند. کمی اکسید مس سیاه روی سطح آن به مرور زمان تشکیل می‌شود و در نهایت کربنات مس سبز رنگ می‌شود، اما این سطحی است و زمان زیادی طول می‌کشد تا جزئیات دقیق از بین بروند. علاوه بر این، سختی و شکل‌پذیری برنز به این معنی است که هیچ تکه‌ای نوک تیز احتمالاً زیر وزن کبوتر دو میلیونی نمی‌شکند.

پس مجسمه های برنزی چگونه ساخته می شوند؟ برای این کار از پل کیدبی، که هنر مفهومی مجسمه را طراحی کرد، پرسیدم. او به من گفت که در چاوانت مجسمه‌سازی می‌کند که از خاک رس روغنی است. نسبت به خاک رس معمولی سبک تر است و از همه مهمتر در برابر انقباض و ترک خوردن مقاومت می کند. او سپس کار تمام شده خود را می فرستد تا در یک ریخته گری بریتانیا در برنز ریخته شود، جایی که آنها قالبی از مجسمه او می سازند و از آن، در نهایت (پرش از چند مرحله)، یک کپی برنز. برنز خاصیت جالب دیگری نیز دارد و آن این است که درست قبل از غروب کمی منبسط می شود. این بدان معنی است که بهترین جزئیات قالب ها را پر می کند که یک پرداخت بسیار دقیق ایجاد می کند. به راحتی، فلز با سرد شدن دوباره منقبض می شود و قالب را آسان می کند.