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

Сотни тысяч тонн колчедана, богатого серой, нужны для сернокислотного завода. Специальные кислотоупорные сооружения сделаны то из свинца, то из ниобиевых сплавов. Кислотоупорные лавы, чистейшее кварцевое сырье, тончайшие катализаторы из ванадиевых или платиновых металлов — это только небольшая часть того огромного и сложного химического хозяйства, без которого не может жить ни один сернокислотный завод как боевая единица химического производства, дающая серную кислоту для взрывчатых веществ, селен для фотоэлементов и медь и золото в своих отходах.

А вот мастерская для приготовления снарядов. Обточка стальных болванок требует твердых резцов из вольфрамовой или молибденовой самозакаливающейся стали. Лучшие сорта наждака, корундовой пыли, тончайшего оловянного порошка, хромового или железного крокуса нужны для полировки наиболее ответственных частей. Никель, медь, бронза, сплавы алюминия идут на отдельные части.

Когда снаряд готов, начинается новый этап его химического вооружения: его подготовка к взрывной химической реакции, его начинка химическими соединениями. Сколько нужно самых различных веществ, чтобы бесперебойно работала мастерская или завод, чтобы точной была обточка артиллерийского снаряда, бомбы или мины, чтобы безошибочно работала ударная головка или расположенный в мине часовой механизм!

Но победа готовится не только на военных заводах, в мастерских и на фабриках военного снаряжения; она куется во всей стране в бесперебойной работе всего народа, начиная от рабочих у станка, с колхозников у трактора или комбайна и кончая учеными в лабораториях.

Прошлое и будущее геохимии

Из истории геохимических идей

Мне не хотелось бы, чтобы читатель думал, что вот теперь нам уже все ясно, все известно, что все элементы открыты… Не хочется, чтобы показалось, что легко дались наши знания, что наука о химии вещества выросла сама собой, без борьбы и исканий, без упорных и долгих трудов.

Нет, друзья, — прошлое науки учит тому, что многие сотни лет за ее научные истины боролись тысячи людей, они искали новых путей, ошибались, работали днями и ночами в подземельях старых лабораторий, боролись против невежества, гнета церкви и монастырей, боролись за понимание природы.

И далось это понимание не сразу!

Как-то, помню, стояли мы на берегу озера Вудъявр на Кольском полуострове. Перед нами был город, к нему вела шоссейная дорога, по которой то и дело проезжали автомобили[66]. И я лишь с трудом мог вызвать в своем воображении картину той дикой и неприветливой тундры, почти безжизненной, холодной, какой я ее увидел в первый раз, в 1920 году.

Приезжий, глядя теперь на людный город, прямые, широкие шоссе, мчащиеся по ним грузовики — на край, обжитый людьми, не может представить себе, что еще так недавно здесь была глухая тундра. Но подумал ли он о тех пионерах-исследователях, которые проходили здесь по заброшенным тропам в поисках руд и минералов? И о том, каких подчас тяжелых лишений и трудов стоило разведать богатства, скрытые в суровой тундре, чтобы вызвать к жизни этот край?

Так и в науке: изучая достижения современной научной мысли, глядя с завоеванных вершин на заманчивые перспективы ближайшего будущего, мы забываем о том, как трудно, медленно, с какими жертвами и лишениями были расчищены дремучие леса невежества и незнания.

Наука, которую мы называем геохимией, — это история химических элементов нашей планеты. Она могла окончательно сформироваться лишь в новейшее время, когда понятие об атомном строении материи стало реальностью и наука глубоко проникла в строение атома, в основных чертах выяснила его структуру.

Возникновение современной геохимии относится к началу XX столетия. Однако в широком смысле геохимические идеи, рассматривавшие понятие химического элемента, касавшиеся химического состава минералов и признаков отыскания руд и полезных минералов, существовали и развивались в течение последних трех-четырех столетий.

Основа геохимии — минералогия — и химия в своем развитии прошли много этапов, прежде чем достигли современного состояния.

В борьбе за существование человек уже в доисторические времена научился находить такие камни, которые могли служить ему для приготовления оружия и орудий производства; уже тогда его воображение поражала и красота самоцветов.

На более высокой ступени развития человека стало интересовать, что такое Земля, как она возникла. Стали зарождаться сказания о происхождении мира, или так называемые космогонии, медленно и постепенно сменявшиеся более положительными воззрениями. Уже довольно развитые представления мы встречаем у таких мыслителей, как Демокрит, Аристотель, Лукреций.

Любопытны взгляды Фалеса из Милета, жившего в конце VII века до нашей эры, отца греческой философии. Он учил, что вода — начало всех стихий, что из нее путем сгущения и испарения возникают все элементы мира, сам мир и то, что в нем рождается.

Возникли и противоположные точки зрения. Так, например, по мнению Гераклита, жившего за 500 лет до нашей эры, огонь проникает во все, производит отдельные предметы и вновь их поглощает; огонь превращается в море, которое в свое время выделяло землю и жар.

У Эмпедокла, обитателя Сицилии, находим первую догадку об огненно-жидком ядре Земли, основанную на знакомстве с вулканами и горячими источниками. Но он производил все существующее не из одного огня, а из четырех элементов, или стихий: земли, воды, воздуха и огня, которые не уничтожаются, но постоянно изменяются.

Несколько позднее Демокрит — создатель учения о постоянно движущихся, вечно неразрушимых мельчайших частицах, или атомах, отчасти примирил противоречия своих предшественников.

Особенно интересны взгляды величайшего натуралиста древности — Аристотеля (384–322 гг. до н. э.), уже считавшего Землю шарообразной: Вселенная имеет форму шара, а Земля, как самая тяжелая, занимает центр; вокруг нее расположены вода, а затем воздушная оболочка, образующая геосферы. Самый легкий элемент — огонь, а далее идет эфир. Земля, воздух, вода, огонь и эфир составляют пять элементов-качеств.

Аристотель отвергал учение Демокрита об атомистическом строении материи, выдвигая вместо этого представления об элементах-качествах и о первичной бескачественной материи. Он допускал возможность превращения одних металлов в другие и их произрастание в недрах Земли. Этим Аристотель создал предпосылки для последующего развития алхимии. Несмотря на ошибочность многих представлений Аристотеля, его влияние на развитие естественных наук было исключительно велико.

Ученик Аристотеля Теофраст (371–286 гг. до н. э.) в своей книге «Трактат о камнях» дал первые списки известных в то время минералов и сделал попытку их классификации на 3 группы: металлы, камни и земли. Его с полным правом можно считать основателем не только минералогии, но и науки о почвах и растениях.

В I в. н. э. выделяется замечательное для своего времени сочинение римского исследователя — Плиния Старшего, погибшего при извержении вулкана Везувия в 79 году. В этой работе наряду с фантастическими преданиями сообщается много верных сведений о минералах, названия которых отчасти сохранились и до наших дней.

С наступлением Средних веков развитие точных знаний в Европе приостановилось. В это время естественные науки и химия развивались преимущественно на Востоке.

В своеобразных трактатах арабских мыслителей IX–X веков мы находим указания на сосуществование отдельных металлов в природе. Так, Лука бен Серапион в предисловии к своему сочинению «Книга о камнях» говорил о том, что «попадаются камни, кои встречаются вместе с другими, камни, кои от других бегут, камни, которые другим изменяют, равно как камни, кои другие окрашивают».

Несомненно, поиски руд, обработка их и получение металлов и сплавов наводили на мысль о совместном нахождении химических элементов. Возникшие при этом обобщения о любви и ненависти между различными веществами были первыми геохимическими законами, не потерявшими своего значения и до сих пор.

Интересен труд философа Ибн Сины (Авиценны), родом из Бухары (985–1037), написавшего трактат о минералах, в котором он классифицирует их на: 1) камни и земли, 2) горючие и сернистые соединения, 3) соли, 4) металлы.

Другой выдающийся ученый Аль-Бируни (973–1048), родом из Хорезма, написал замечательную книгу на арабском языке — «Собрание сведений о познании драгоценных минералов», в которой он обобщил все минералогические данные того времени.

[66] Имеется в виду озеро Большой Вудъявр, на берегу которого вырос город Хибиногорск, нынешний Кировск. — Науч. ред.