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

Листок 5

Наконец, среди своих листков и воспоминаний о фторе и его минералах я нашел следующую выписку из университетского курса химии.

«Фтор — газообразный элемент с неприятным, одуряющим запахом, исключительно активный в химическом отношении. Он соединяется со взрывом или ярким накаливанием почти со всеми элементами, даже с золотом. Недаром его получение представляло громадные трудности. Получен он был в чистом виде в 1886 году, хотя еще до этого фтор был открыт Шееле в 1771 году».

В природе он известен главным образом в виде солей фтористо-водородной кислоты, в виде фтористого кальция, минерала красивой окраски — флюорита, называемого «плавиковым шпатом» за свою способность сообщать легкоплавкость рудам металлов.

Однако фтор широко распространен в природе и в других соединениях, например, в апатит он входит в количестве до 3 %.

В своей геохимической истории он связан с летучими возгонами из расплавов гранитных магм, однако встречается сравнительно редко и в виде морских осадков, дающих известное накопление фтористых соединений из органического вещества.

Плавиковый шпат в кусках употребляется для оптических стекол, пропускающих, в противоположность простому стеклу, и ультрафиолетовые лучи; красиво окрашенные разновидности плавикового шпата употребляются как декоративный камень.

Однако главное применение фтора основывается на его способности облегчать плавление металлов. Он идет также для получения фтористой, или, как говорят, плавиковой, кислоты, которая обладает исключительно сильной растворяющей способностью и разъедает стекло и даже горный хрусталь.

В виде двойной соли натрия и алюминия фтористая кислота образует минерал криолит, нужный для электролиза металлического алюминия. Фтор играет огромную роль в жизни растений и живых организмов, является необходимым веществом для жизни, но избыток его действует очень вредно и вызывает ряд болезней.

Очень велика роль фтора в жизни моря, где он накапливается частью биологическими процессами (раковины, кости, зубы), частью в виде сложных карбонатов и особенно фосфатов (фосфоритов). В морской воде содержится фтора 1 мг на литр. В раковинах же устриц фтора в двадцать раз больше, чем в морской воде.

В последнее время ученые, анализируя свойства соединений фтора на основе таблицы Менделеева, открыли новое замечательное применение фтора, а именно: научились получать особое вещество — четырехфтористый углерод, который не ядовит, не взрывается в смеси с воздухом, очень устойчив и обладает способностью переходить из твердого состояния в газообразное с большим поглощением тепла. Это свойство и дало возможность применить четырехфтористый углерод в специальных холодильниках. Громадные холодильные установки для сохранения различных продуктов удалось создать только благодаря применению четырехфтористого углерода.

Заключение

Я рассказал вам содержание пяти листочков, найденных в моей папке. Они как будто бы почти полностью исчерпывают собой главу о замечательном элементе природы, но будущее его гораздо шире и грандиознее. Самые сложные газообразные продукты будущего связаны с фтором. Нет более опасных ядов, чем сочетания этого элемента, и вместе с тем нет более прекрасных консервирующих средств, которые позволили бы сохранять продукты питания без больших затрат в маленьких шкафчиках, поддерживая низкую температуру, вплоть до 100° ниже нуля.

Фтор — еще очень мало изученный химический элемент природы. Он таит в себе грандиозные возможности, вытекающие из своеобразных свойств его сложных соединений, и трудно нам сейчас предугадать, как широко его будут применять в народном хозяйстве и какова его судьба в технике будущего.

Алюминий — металл XX века

Алюминий — один из интереснейших химических элементов. Интересен он не только тем, что неожиданно быстро и победоносно, в течение нескольких десятков лет, вошел в нашу жизнь, в быт, в технику, в важнейшие отрасли народного хозяйства, не только тем, что это тот легкий металл, который вместе с магнием создал крылатую мощь самолета.

Большой интерес представляют его свойства и прежде всего геохимическая роль. Дело в том, что алюминий, с которым культурное человечество познакомилось так недавно, является одним из важнейших, самых распространенных химических элементов.

Мы с вами отлично знаем, что под покровом глин, песков, образовавшихся в разное время в результате выветривания и разрушения массивных горных пород, находится сплошная, облегающая весь земной шар, каменная оболочка Земли, или земная кора.

Мощность этой каменной оболочки, ее толщина не менее сотни километров, а может быть, как сейчас начинают предполагать, и значительно больше. Эта оболочка на глубине постепенно переходит в другую — рудную, содержащую железо и другие металлы, и, наконец, в центре Земли находится, по-видимому, железное ядро.

Каменная оболочка образует на поверхности Земли огромные выступы — материковые массы, или континенты. На них, в свою очередь, образовались складки в виде длинных цепей гор.

Каменная оболочка Земли, составляющая основание континентов и их горных цепей, слагается из алюмосиликатов и силикатов. Алюмосиликаты состоят, как это видно по их названию, из кремния, алюминия и кислорода. Вот почему каменную оболочку часто называют «сиаль» — SiAl, — по сочетанию первых слогов латинских названий кремния — Silicium — и алюминия — Aluminium.

Эта оболочка, в состав которой главным образом входит гранит, по весу состоит примерно из 50 % кислорода, 25 % кремния и 10 % алюминия. Таким образом, алюминий по распространению занимает на Земле третье место среди химических элементов и первое место среди металлов. Его на Земле больше, чем железа.

Алюминий, кремний и кислород вместе являются самыми главными элементами, из которых построена земная кора, и в каменной оболочке Земли они образуют разнообразные минералы. Эти минералы являются такого рода соединениями атомов, у которых в центре находится либо атом кремния, либо атом алюминия, а вокруг них правильно в четырех углах, образуя фигуру тетраэдра, располагаются атомы кислорода.

Таким образом, наряду с кремнекислородными возникают алюмокислородные тетраэдры. При этом роль алюминия бывает двоякой: либо он, подобно другим металлам, располагается между кремнекислородными тетраэдрами, связывая их друг с другом, либо он становится в некоторых тетраэдрах на место кремния.

Вот из этих-то тетраэдров кремния и алюминия путем сочетания их между собой и образуется множество важнейших минералов земной коры, объединенных под общим названием алюмосиликатов. С первого взгляда сложный рисунок расположения атомов алюминия, кремния и кислорода напоминает нам тонкие кружева или узоры ковров. Эта картина могла быть установлена лишь при помощи рентгеновских лучей, которые как бы сфотографировали внутреннее строение минералов.

Вспомним, какими серыми и однообразными казались нам камни в далеком детстве и какая сложная и разнообразная картина рисуется нам, когда мы проникаем в глубь их структуры.

Распространенность некоторых алюмосиликатов колоссальна. Достаточно сказать, что более половины земной коры сложено минералами, носящими название полевых шпатов. Они входят в состав гранитов, гнейсов и других каменных пород, охватывающих землю как бы сплошным каменным панцирем и выступающих в виде могучих горных цепей.

В результате выветривания полевых шпатов на земной поверхности в ходе тысячелетий откладываются грандиозные скопления глин, состоящих на 15–20 % из алюминия. Алюминий, открытый в составе этих повсеместно распространенных пород, даже был назван глинием. Правда, это название к нему не привилось и перешло в несколько измененном виде к его окиси — глинозему.

Образец боксита шаровой формы