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

Под влиянием сложных химических реакций мельчайшие рассеянные атомы стронция, остатки радиолярий-акантарий переходили в раствор и вновь осаждались в пустотах юрских доломитов, вырастая в красивые кристаллы синего целестина.

Так в течение многих тысяч лет постепенно шло образование наших целестиновых жеодок, и сейчас, когда к ним проникают холодные растворы земной поверхности, кристаллы целестина блекнут, делаются непрозрачными, разъедаются их блестящие грани, а атомы стронция вновь начинают странствовать по земной поверхности в поисках новых, более устойчивых химических соединений.

И такая картина из истории наших кисловодских целестинов, которую я сейчас нарисовал, повторяется во многих районах нашей страны. Всюду, где на протяжении истории земной коры исчезали большие морские бассейны и образовывались мелкие моря и соляные озера, — там умирали шарики акантарий, и из маленьких иголочек когда-то живых акантарий в течение десятков миллионов лет вырастали кристаллики стронция. Сплошным кольцом целестиновых пород опоясаны горные хребты Средней Азии, в древнейших морях силура рисуются нам такие же кристаллы в Якутской республике, но самые крупные месторождения связаны с морями пермской эпохи, отложившими огромное количество целестина в известняках Поволжья и Северной Двины.

Я не буду вам рассказывать о том, что происходит дальше в земной коре с кристалликами целестина. Многие из них, как мы видели, вновь начинают растворяться, их атомы попадают в почву, уносятся водами, растворяются в безбрежных просторах океанов, снова накапливаются в соляных озерах и морских лиманах, снова образуют иголочки акантарий и снова, через миллионы лет, вырастут в новые кристаллы целестина.

В этой постоянной смене химических процессов, в сложной цепи природных явлений минералог и геохимик схватывает лишь отдельные разрозненные странички, отдельные звенья. Ему нужно опытным глазом, тонким анализом и глубокой научной мыслью проникнуть в сложные пути странствования атома в мироздании. Из отрывков он воссоздает целые страницы, из отдельных страниц он составляет ту великую книгу химии Земли, которая рассказывает нам от начала до конца, как странствует атом в природе, с кем он делит общие пути, где он находит свою спокойную или беспокойную смерть в виде устойчивых кристаллов, где рассеянные атомы вечно меняют своих спутников, то вновь переходя в раствор, то бесконечно рассеиваясь в великом просторе природы.

И геохимик должен понять эти сложные пути атома.

По мельчайшему кристаллику он должен добраться, как по тоненькой ниточке, до начала клубка. Разве мы можем сейчас говорить о начале истории атомов стронция?

Где и как зародились они в истории Вселенной?

Почему сверкают линии стронция в некоторых звездах с особой яркостью, что делают и откуда появились линии стронция в светящихся лучах Солнца? Как накопился этот металл в поверхностной земной коре, как собрался в расплавах гранитных магм, как вместе с кальцием накопился в белых кристаллах полевых шпатов?

Это все вопросы, на которые геохимик не может дать ответа. Он не может рассказать об этом так ясно, как я только что рассказал историю голубых кристаллов целестина в окрестностях Кисловодска. И так же мало он может рассказать и о последних страницах в истории атома стронция.

Долгое время человек не обращал на него внимания. Иногда пользовался им для красных огней, но для этого не надо было добывать много солей стронция из недр Земли. Но вот один химик нашел удачное применение стронция в сахарном производстве: он открыл, что стронций с сахаром образует особое соединение, сахарат стронция, и что его с успехом можно применить для очистки сахара от мелассы. И вот началось широкое использование этого металла, добыча его в Германии и Англии достигла крупных размеров. Но другой химик нашел, что стронций можно заменить более дешевым кальцием. Стронциевый метод оказался ненужным, и снова стали забывать этот металл, закрыли рудники и лишь кое-где, используя отбросы его солей, перерабатывали их для красных огней.

Но вот началась империалистическая война 1914–1917 годов. Потребовались в огромных количествах сигнальные ракеты. Красные огни, пронизывающие туман, сделались необходимыми для освещения пространств, для аэросъемки; солями редких земель и стронция стали пропитывать угли прожекторов. Стронций нашел новое применение.

Затем металлурги научились получать металлический стронций. Подобно металлическому кальцию и барию, он очищает черный металл от вредных газов и примесей.

Его стали применять в черной металлургии. Химики, технологи-металлурги и производственники вновь заинтересовались стронцием; и сейчас, когда я рассказываю о голубом минерале целестине, геохимики вновь разыскивают его месторождения, изучают скопления стронция в пещерах Средней Азии, добываются на больших заводах его соли, извлекают их из минеральных вод, — словом, стронций снова сделался элементом промышленности и хозяйства. Как сложится дальше его судьба, мы не знаем. Как первая, так и последние страницы истории этого металла нам, геохимикам, еще не известны…

Так кончил я свой рассказ о синем камне моим слушателям в санатории.

Никому не нужные синие кристаллики превратились в их глазах в частицу нашей социалистической стройки. Все стали менее косо посматривать на наши утренние поездки на каменоломни, даже главный врач перестал ворчать, что мы завалили всю комнату камнями и нарушаем священный санаторный режим. Словом, целестин нас снова помирил.

И тогда я решил даже написать о нем рассказ. Он напечатан в моей книжке — «Воспоминания о камне».

Тем из вас, кому не наскучило читать этот очерк, я советую прочесть и тот рассказик, чтобы лучше запомнить, что за прекрасный камень наш голубой целестин.

Олово — металл консервной банки

Олово — скромный, ничем как будто не выдающийся металл. Мы редко слышим о нем в повседневной жизни, хотя пользуемся им очень часто…

Судьба этого металла — служить человеку не под своим именем. Бронза, жесть, припой, баббит, типографский камень, артиллерийский металл, станиоль, «итальянский» порошок, красивые фарфоровые эмали, краски и тому подобное, — многим никогда и в голову не приходит, что самой существенной составной частью этих разнообразных и полезных предметов является олово.

Этот металл отличается замечательными и очень своеобразными свойствами; некоторые из них еще остаются загадочными и пока полностью геохимически не раскрыты.

Источником олова является поднимающаяся из недр Земли гранитная магма, богатая кремнеземом, как принято ее называть, — «кислая». Однако далеко не во всякой кислой магме обнаруживается олово, и мы до сих пор не знаем, какому закону подчиняется связь олова с гранитом, почему в одном граните оно есть, а в другом, как будто совершенно таком же, его почти нет.

Другой интересный вопрос: почему олово, тяжелый металл, наперекор своей тяжести, не тонет в магме, как многие другие тяжелые металлы, а стремится вверх и оказывается в самой верхней части гранитного массива?

Дело в том, что среди растворенных в магме энергичных сильно летучих паров и газов большую роль играют галогены — хлор и фтор. Мы знаем из опыта, что олово соединяется с этими газами даже при комнатной температуре. В магме оно образует с этими газами очень летучие соединения — фториды и хлориды олова. И в таком газообразном виде олово вместе с другими летучими соединениями — кремния, натрия, лития, бериллия, бора и другими — прокладывает себе путь в верхнюю зону застывающего гранитного массива и даже за его пределы, в трещины покровных пород.

Здесь, при изменившихся физико-химических условиях, фтористое и хлористое олово вступает в реакцию с водяными парами. Олово, оставив своих прежних переносчиков, соединяется с кислородом, взятым у воды, и выделяется уже не в газообразной форме, а в виде твердого блестящего минерала — касситерита (от греческого слова «касситерос» — олово), оловянного камня, — главной промышленной руды олова. Вместе с касситеритом выделяется иногда много других интересных минералов: топаз, дымчатый горный хрусталь[42], берилл, плавиковый шпат[43], турмалин, вольфрамит, молибденит и другие.

Сравнительно недавно мы узнали, что крупные месторождения касситерита образуются не только из летучих галоидных соединений гранитной магмы. Они возникают и в более поздние периоды застывания гранитного остатка, когда водные пары превращаются в воду, разносящую далеко от материнского очага соединения различных металлов, чаще всего в виде сульфидов — соединений с серой. Многое в этих процессах нам еще не вполне ясно. Но мы знаем, что олово выносится из магмы также и этим путем. Замечательно, что, использовав на этот раз в роли переносчика серу, олово отбрасывает и ее, как раньше отбрасывало галогены, и соединяется с кислородом, образуя все тот же излюбленный свой минерал — касситерит.

Олово известно нам и в составе многих других минералов. Но все они встречаются очень редко, некоторые — исключительно редко, и промышленное значение их совершенно ничтожно. Оловянной рудой всегда был и пока остается только касситерит — SnO₂, содержащий в чистом виде около 78,5 % олова.

Касситерит — большею частью черный или буроватый минерал. Черный цвет его объясняется примесями железа и марганца. В редких случаях он бывает медово-желтый или красный, еще реже — бесцветный. Кристаллы его обычно очень небольшие. Благодаря своей твердости, химической стойкости и тяжести касситерит при выветривании гранитов не разрушается и не рассеивается, а накапливается, вместе с другими тяжелыми минералами, на местах разрушения гранитов — в руслах рек или на морских побережьях, образуя иногда обширные россыпи — залежи оловянного камня.

Таким образом, касситерит добывается или из коренных месторождений, или из вторичных месторождений — россыпей.

[42] Называется также раухтопазом, но ничего общего с топазом не имеет. — Науч. ред.

[43] Более известен как флюорит. — Науч. ред.