Занимательная геохимия. Химия земли: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Таким образом, в вечном круговороте химических процессов Земли сама природа поддерживает равновесие.

Фосфор — элемент жизни и мысли

Для того чтобы понять историю этого замечательного элемента природы, я приведу здесь два рассказа. Один будет относиться к далеким временам — к концу XVII века, другой — к нашим дням. Затем я попытаюсь сделать из этих двух рассказов выводы и нарисовать перед вами сказочную историю фосфора, без которого нет ни жизни, ни мысли.

Темный подвал, слабо освещенный высоко расположенным окном с решеткой. Печь с жаровнями и большим кузнечным мехом, большие реторты, стелющиеся клубы дыма… На стенах подвала различные надписи, арабские изречения, пентаграммы, астрономические вычисления, картина звездного неба и небесных светил. На столах, на полу разложены древние фолианты в толстых кожаных переплетах с какими-то таинственными знаками. На полу большие чаши для растирания солей, груды песка, человеческих костей, сосуды с «живой» водой, на столе сверкающие капли ртути, тонкие стаканы, реторты, желтые, бурые, красные и зеленые растворы.

Средневековый алхимик в своей лаборатории

И среди всей этой обстановки старинной алхимической лаборатории фигура седовласого алхимика, замкнувшегося на многие годы от мира. Он ищет, как превратить серебро в золото, как использовать таинственную силу горения, чтобы из одного металла получить другой.

На тысячу ладов растворяет он порошки и человеческие кости, выпаривает мочу различных животных и людей, он ищет философский камень, который сделает старых молодыми, который научит получать из простого металла дорогое золото.

В такой таинственной и сложной обстановке решались химические проблемы алхимиками XVII в. Но тщетны были попытки получить золото из ртути или выделить философский камень из костей. Проходили годы, опыты не приносили успеха. Все большей и большей тайной окружали свои лаборатории алхимики, пряча рецепты и толстые фолианты своих записей.

Но вот в 1669 году одному из алхимиков, работавшему в Гамбурге, посчастливилось. В поисках драгоценного камня он взял свежую мочу, выпарил ее досуха, а черный остаток подверг прокаливанию. Сначала осторожно, потом более сильно прогревал он этот остаток, и на верху трубки стало накапливаться белое воскообразное вещество, которое, к удивлению алхимика, светилось.

Геник Бранд — так звали этого алхимика — долгое время тщательно скрывал свое открытие. Тщетны были попытки других алхимиков проникнуть в его лабораторию. Сильные мира сего приезжали в Гамбург и пытались купить у него эту тайну. Открытие произвело огромное впечатление, величайшие умы XVII века были им заинтересованы, полагая, что найден философский камень. Камень этот светился холодным, спокойным светом; он был назван «холодным огнем», а само вещество получило название «фосфор» (что значит по-гречески «несущий свет»).

Роберт Бойль — один из крупнейших английских химиков — и Лейбниц — философ XVII века — заинтересовались открытием Бранда. Очень скоро один из учеников и ассистентов Бойля в Лондоне добился таких прекрасных результатов, что даже напечатал объявление в газете: «Ганквиц, химик в Лондоне, живет на такой-то улице, готовит разного рода лекарства. Кроме того, уведомляет всех любопытствующих, что он один в Лондоне может изготовлять фосфор разных сортов по 3 фунта стерлингов за унцию».

И все же до 1737 года получение фосфора оставалось секретом алхимиков. Бесплодны были их попытки использовать этот замечательный элемент. Считая, что открыт философский камень, они пытались при помощи светящегося белого фосфора превращать серебро в золото, но это не увенчалось успехом. Философский камень не открывал своих загадочных свойств, а взрывы, иногда случавшиеся во время опытов, только пугали исследователей. Фосфор оставался таинственным веществом и не находил себе применения. Должно было пройти почти два века, прежде чем в скромной химической лаборатории химик Либих открыл еще одну тайну — значение фосфора и фосфорной кислоты в жизни растений. Стало ясно, что фосфорные соединения — основа жизни на полях; и в этой лаборатории впервые была высказана мысль, что для того, чтобы повысить урожайность, нужно рассеивать по полям соединения «холодного огня».

Мы знаем, как недоверчиво отнеслись к этим словам Либиха. Его попытки ввести удобрение селитрой не увенчались успехом, и привезенный на кораблях из далекой Южной Америки груз этой соли, не найдя покупателей, был выброшен в море. Долгое время считалась недоступной фантазией возможность использования солей «холодного огня» для увеличения урожая ржи и пшеницы и развития стебля ценного волокнистого растения — льна. Снова должны были пройти годы упорной научной работы, пока фосфор не сделался одним из важнейших химических элементов в сельском хозяйстве.

Второй рассказ относится к 1939 году. На Севере, на склонах покрытых снегом горных хребтов, идет грандиозная добыча светло-зеленого камня — апатита, ценного полезного ископаемого. Его добывают в огромных количествах, соревнуясь с добычей фосфорита, извлекаемого на берегах Средиземного моря, в Африке или Флориде. Апатит поступает на большие обогатительные фабрики, где его размельчают, отделяют от вредных составных частей и получают чистый белый порошок, рассыпчатый и мягкий, как мука. Затем его грузят в вагоны и десятками поездов направляют с далекого Заполярья на заводы Ленинграда, Москвы, Одессы, Винницы, Донбасса, Перми и Куйбышева, чтобы там, подвергнув его действию серной кислоты, превратить в новое вещество, в новый белый порошок — растворимый фосфат для удобрений. Миллионы тонн этих фосфорных соединений рассеиваются особыми машинами по полям нашей страны, удваивая урожайность льна, увеличивая сахаристость сахарной свеклы, умножая число коробочек хлопка, повышая плодородие огородных культур.

Апатитовый рудник. Гора Кукисвумчорр

И рассеянные на полях мельчайшие атомы фосфора попадают в хлеб, овощи, в целый ряд употребляемых нами продуктов. Подсчеты показывают, что в каждом куске хлеба весом в 100 г мы съедаем до 10 000 000 000 000 000 000 000 атомов фосфора, то есть колоссальную цифру, которую трудно выразить обычными нашими словами.

Мы рассказали вам о главном источнике фосфорных солей в нашей стране — об апатите Хибинских гор. Но как ни грандиозны рудники Кольского полуострова, они одни не в состоянии насытить поля нашей необъятной Родины фосфором, так как встает проблема перевозки. Того количества вагонов драгоценного апатитового концентрата, которое достигает Сибири, Казахстана и Средней Азии, недостаточно, — на помощь полярному апатиту приходят вновь разведанные месторождения. Энергично добывают фосфориты во многих местах Европейской части Союза, не менее важные месторождения известны сейчас в Сибири и в Средней Азии.

В различных местах нашей необъятной Родины идут поиски и разработки новых месторождений. Имеющиеся залежи фосфорита позволяют нам получать десятки миллионов тонн фосфорных удобрений, которые вносят свою живительную силу на колхозные и совхозные поля нашей страны, полностью насыщая жизнетворными атомами зерна колосьев и стебли растений.

Мы нарисовали вам две картины из истории фосфора: его открытия и использования в наши дни. Свыше десяти миллионов тонн фосфорных удобрений ежегодно вырабатывается во всем мире; из них два миллиона тонн фосфора рассеиваются по полям.

Но фосфор идет не только для удобрений. Значение этого вещества возрастает с каждым годом. В настоящее время этот «холодный огонь» используется не менее чем в 120 отраслях промышленности.

Минерал апатит

Фосфор прежде всего — вещество жизни и мысли; содержание фосфора в костях определяет рост и нормальное развитие клеток костного мозга и, в конечном счете, обусловливает прочность живых организмов. Высокое содержание фосфора в мозговом веществе указывает на его существенную роль в работе мозга. Недостаток фосфорного питания ведет к ослаблению всего организма. Недаром имеются различные лекарства и фармацевтические препараты, содержащие фосфор, которыми лечат слабых или выздоравливающих больных. Фосфор нужен не только человеку, — он нужен также в огромных количествах растениям и животным. Фосфорными удобрениями ныне научились удобрять не только сушу, но и море. В замкнутых бухтах и заливах удобрение морской воды фосфором быстро усиливает размножение и рост мельчайших водорослей и других микроскопических организмов, что вскоре приводит к повышенному размножению рыбы. На наших глазах прошли опыты снабжения фосфором прудов около Ленинграда, отчего рыба в них стала вдвое крупнее. В последнее время огромную роль приобретает фосфор в изготовлении различного рода пищевых продуктов и в особенности минеральных вод. Высокие сорта минеральных вод получают при помощи фосфорной кислоты. Соли фосфорных кислот, особенно марганцевые и железные, дают прочные и неизменяемые покрытия. Мы знаем, что лучшие сорта изделий из нержавеющей стали получают путем своеобразного покрытия их фосфорными солями. Поверхности самолетов можно сделать нержавеющими при помощи таких фосфорных покрытий. «Холодный огонь» фосфора в былые годы создал одну из крупнейших отраслей промышленности, а именно спичечную. Наши молодые читатели не знают тех фосфорных спичек, которыми пользовались до изобретения спичек нашего времени. Я еще помню из времен моего детства коробочки с фосфорными спичками, которые делались с красными головками и зажигались путем трения о какой-нибудь предмет. Особенно любили зажигать эти спички о подошвы ботинок. Однако опасные свойства фосфора заставили изобрести другие спички, которыми и пользуемся мы в настоящее время.

Участие фосфора в различных производствах

Применение фосфора в спичках подало идею употребить это вещество не для холодного огня, а для холодного тумана. Сгорая, фосфор превращается в фосфорную кислоту, которая долго плавает в воздухе в виде трудно осаждающегося тумана.

Военная техника использовала эту особенность фосфорной кислоты для создания дымовых завес. Значительное количество фосфора содержат зажигательные бомбы; и в современной войне фосфорные бомбы, распространяющие холодный белый туман, сделались одним из средств нападения и разрушения.

Мы не будем рассказывать о тех сложных химических путях, по которым проходит фосфор в самой природе, начиная с глубинных расплавов, до тонких иголочек апатита, и кончая живыми фильтрами (микроорганизмами), улавливающими фосфор из слабых растворов морской воды.