Kemičar u kući (#65): čari lijevanog željeza

U serijalu „Kemičar u kući“ objavljujemo kemijske zanimljivosti iz svakodnevnog života. Želimo vam pokazati kako znanje kemije može svakome, pa i ne-kemičaru, pomoći u svakodnevnom životu.

Nenad Raos nedjelja, 7. kolovoza 2022. u 15:05

Sjećam se iz svog djetinjstva (kada je Zagreb bio mnogo manji i mnogo purgerskiji grad nego danas) jednog lonca, točnije rajngle, od gusa. Bila je teška kao sam vrag, a ne dao ti bog da je ispustiš iz ruku. Ako bi ti pala na palac, došao bi u bolnicu, na kirurški stolac. Ako bi pak pala na pod, razbila bi pločice, a pri padu bi i sama pukla. Ništa nalik na lonac od nehrđajućeg čelika. No onda nije bilo takvog posuđa, posuđa od nehrđajućeg čelika, nego se uglavnom kuhalo u emajliranim loncima. No emajl na loncu lako pukne, na tom mjestu lonac počinje hrđati, a pričalo se kako se treba jako čuvati emajla, jer njegova se krhotina može progutati, a onda evo te opet u bolnici. Sve u svemu, majstora koji su obilazili kuće i krpali lonce (drotička) bila je sva sila. O njima su čak i pjesme pjevali, primjerice „Šetal se je drotičko“, a bilo je i poslijeratnih, udarničkih koje su u najsvjetlijim bojama opisivali njihov predani rad za dobrobit radnog naroda („cink, cink, cink je pao i rupicu malu na loncu zakrpao“, „više ne curi, sviđa se curi“ i „to su sad stručnjaci mladi, s velikom spremom se radi“). No pustimo sad poeziju. Od čega je bio napravljen lonac?

Lonac je bio napravljen, točnije izliven, od gusa. Iza te riječi, gus, krije je lijevano željezo (njem. Gußeisen) i to – važno je napomenuti – sivo željezo, jer osim sivog sirovog željeza postoji i ono drugo, sjajno, koje se zove bijelo sirovo željezo. No da bi se razumjela razlika između bijelog i sivog željeza treba zaviriti u visoku peć.

U grotlo visoke peći baca se uz željeznu rudu (hematit ili magnetit), koks i topionički dodatci – vapnenac, dolomit, glinenac, glineni škriljevac – već prema sastavu rude. Na kraju pocesa na dnu peći nakuplja se rastaljeno željezo, na kojem pliva troska, nastala kemijskom reakcijom nečistoća u rudi s dodatcima. Rastaljeno željezo ispušta se na dnu peći i tako se dobiva sirovo željezo.

No sirovo željezo nije željezo, to nije elementarna tvar, kemijski element u čistom stanju (Fe). Baš kao što voda što izvire iz dubina nosi sa sobom otopljene minerale, tako ih nosi i tekućina što se skuplja na dnu visoke peći, tekuće sirovo željezo. To je, ukratko, zasićena otopina svega čega je bilo u visokoj peći. U njemu ima dakako ugljika (2,5 – 4 %), jer je željezo bilo uvijek u dodiru s njime, naime s koksom. Kad se željezo izlije u kalupe, iz njega se počinje iskristaliziravati (poput šećera iz šećernog sirupa) ono što u njemu otopljeno, a to je ugljik. Ugljik se izlučuje u obliku grafita (jer je grafit, a ne dijamant, stabilna alotropska modifikacija pri atmosferskom tlaku) i upravo te čestice, ili bolje rečeno ljuspice, grafita daju loncu od gusa njegovu osebujnu sivu boju.

No ugljik se iz željeza ne mora izlučiti u elementarnom stanju, u obliku grafita. Ako se željezo naglo ohladi, a usto ima manje silicija i više mangana od željeza za proizvodnju sivog sirovog željeza, ugljik će se spojiti sa željezom u željezni karbid (cementit), Fe3C. Takvo, bijelo željezo služi za proizvodnju čelika, za razliku od onog prvog, sivog, koje se lijeva u kalupe – u lonce,  rajngle, čajnike, radijatore...

Željezo, a posebice ono sivo, slabo provodi toplinu, no ima velik toplinski kapacitet. To znači da će lonac od gusa biti, istina, teško zagrijati, ali i teško ohladiti. Zato će, jednom zagrijan, održavati postojanu i ravnomjernu temperatru na čitavoj površini, a to je pri kuhanju najvažnije. U takvom loncu hrana neće zagorjeti.

Lonci od nehrđajućeg čelika sadrže otrovne metale (jer taj je čelik slitina željeza s kromom i niklom), no oba sastojka gusa – željezo i grafit – neškodljive su tvari. Grafit se može jesti (poput ugljena), a željezo je esencijalni element. Istina, i željezo može biti toksično, no pri dozama od 30-60 mg po kilogramu tjelesne težine – ali takvu količinu željeza (3 g po obroku!) ne možemo primiti iz našeg lonca – osim ako ne kuhamo u solnoj kiselini.

Lonac od gusa se ne može pregrijati, jer, razumije se, na plinskom štednjaku nije moguće postići temperaturu taljenja željeza (1100 oC). Usto se hrana na gusu, baš kao na teflonu, ne lijepi, s tom razlikom što gus podnosi mnogo više („sve“) temperature. U posuđu od lijevanog željeza moguće je peći i bez masti, dakle roštiljati.

I što na kraju reći? Posuđe od sivog lijevanog željeza, postaje opet popularno. Kažem „opet“ jer u njemu nisu kuhale samo naše bake i prabake, nego i prabake njihovih prabaka: posuđe od gusa upotrebljava se u Europi i Americi već 500 godina, a u Aziji više od dva tisućljeća.

Nenad Raos je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu te, naravno, Bug online. Autor je više stručnih  i 13 znanstveno-popularnih knjiga, među kojima treba izdvojiti knjigu „Metali života – metali smrti“ u kojoj piše o metalima korisnim i štetnim za zdravllje (željezo, bakar, živa, olovo, arsen...). Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.

📢 Windows 11

ACER Aspire 3

Ryzen 5 3500U, 12GB, 512GB SSD, Radeon Graphics, 15.6“ LED FHD, Windows 11.

3.999kn 530,76 € Kupi

📢 Windows 11

HP 255 G8

Ryzen 3 5300U, 8GB, 256GB SSD, Radeon Graphics, 15.6" LED FHD, Windows 11.

3.299kn 437,85 € Kupi

📢 12 rata bez kamata

ASUS ROG

Serija laptopa za najbolji gaming doživljaj. Pretvara svaku igru u realistično iskustvo.

Od 12339kn Kupi


HI-FI EXPERIENCE WEEK

KEF

Od 28.11. do 16.12. 2022. posjeti našu slušaonu na Zagrebačkom Velesajmu i uživaj u KEF Wireless aktivnim zvučnicima.

Kupi

2 1/2-stazni podni zvučnici

REVEL F35

Sposobnost pružanja performansi dostojnih najzahtjevnijih sustava za zabavu, 35-20,000Hz, 6 Ohma, 90 dB, 30-180W.

15.999 kn 2.123,43 € Kupi

ANC naglavne slušalice

KEF Mu7

Čist, precizan zvuk visoke razlučivosti, intuitivne kontrole na dodir, jasno snimanje glasa, do 40 sati reprodukcije, Bluetooth 5.1.

2.999 kn 398,04 € Kupi