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

Германий — Germanium (Ge). Атомный номер 32; атомный вес 72,60. Один из элементов, свойства которого были предсказаны Д. И. Менделеевым (экасилиций). Открыт в 1886 г. К. Винклером в минерале аргиродите, где находится в количестве 7 %. Имеется в золе каменных углей. Обладает как металлическими, так и неметаллическими свойствами. Уд. в. 5,36. Плавится при 959 °C, кипит при 2700 °C. Имеет большое применение в радиотехнике, для изготовления полупроводников, светящихся составов, при производстве специальных сортов стекла и пр.

Глюциний — Glucinium (Gl), см. бериллий.

Гольмий — Holmium (Но). Из группы редкоземельных элементов. Атомный номер 67; атомный вес 164,94. Открыт шведским химиком Клеве в 1880 г. Цвет солей гольмия розовый. Назван по имени столицы Швеции — Стокгольм.

Двимарганец, см. рений.

Диспрозий — Dysprosium (Dy). Из группы редкоземельных элементов. Атомный номер 66; атомный вес 162,46. Открыт был Лекок де Буабодраном в 1886 г. Название получил от греческого слова «диспрозитос» — «труднодоступный».

Европий — Europium (Eu). Из группы редкоземельных элементов. Атомный номер 63; атомный вес 152,0. Открыт Демарсе в 1901 г. Соли европия розового цвета.

Железо — Ferrum (Fe). Атомный номер 26; атомный вес 55,85, уд. в. 7,9, температура плавления 1539 °C, температура кипения 2740 °C. Известно с глубокой древности. Название, вероятно, связано с санскритским корнем «жель» — блестеть, пылать. Легко окисляется и вообще соединяется с другими элементами, поэтому трудно его получить в чистом виде. Металлическое железо имеет серо-стальной цвет, ковко. Обладает наивысшими магнитными свойствами из всех металлов. Соединения железа с углеродом (стали, содержащие углерода — 0,2–2 %, и чугуны — 2,5–4 %) представляют основу металлургической промышленности нашего века. Главнейшие руды: красный железняк, или гематит, — Fe2O3, магнитный железняк — Fe3O4, карбонат железа, или сидерит, — FeCO3 и гидроокислы железа — Fe2O3 и Н2O. Количество железа в земной коре составляет 4,7 %, в космосе его больше. Метеориты состоят в большей своей части из железа. Горные породы, в которых содержание железа более 30 %, являются железными рудами. Запасы железа в таких рудах во всем мире выражаются цифрой в 10 миллиардов тонн.

Заурановые элементы. Заурановыми или трансурановыми элементами называются элементы, стоящие в периодической системе Д. И. Менделеева за ураном и имеющие атомные номера от 93 и выше. Все они получены искусственным путем. Первым из них был изучен нептуний (1939 г.). Заурановые элементы радиоактивны. Продолжительность жизни их значительно меньше возраста нашей планеты. Поэтому они не были обнаружены в природе[85]. В настоящее время известны следующие заурановые элементы: нептуний, плутоний, америций, кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий и нобелий.

Золото — Aurum (Au). Атомный номер 79; атомный вес 197,2. Известно с глубокой древности. Золото — ковкий и мягкий металл, очень устойчивый против химического воздействия окислителей. Растворяется только в царской водке. Трудно вступает в соединения с другими элементами; в природе обычно встречается в форме самородков или вкраплений в горных породах, а также в виде сплавов с серебром и соединений с селеном и теллуром. Уд. в. химически чистого золота — 19,3 (природного, содержащего 15–25 % серебра, — 15–16). Плавится при 1063 °C, кипит при 2966 °C. Тонкие листочки золота просвечивают зеленым цветом. Золото — валютный металл, и этим главным образом определяется его значение. Технические же применения незначительны: контакты, золочение изделий, в фотографии и в медицине и др.

Иллиний (Il). Под этим названием был описан элемент с атомным номером 61. Факт его обнаружения не подтвердился. См. прометий.

Индий — Indium (In). Атомный номер 49; атомный вес 114,76. Открыт в 1863 г. при помощи спектрального анализа Рейхом и Ф. Рихтером; назван по темно-синим, цвета индиго, линиям спектра. В свободном состоянии индий представляет собой серебристо-белый металл, по твердости мягче свинца, уд. в. 7,3, плавится при 156 °C, кипит при 2000 °C. Относится к мало распространенным рассеянным элементам в природе; богатые им минералы неизвестны[86]; в виде же незначительных примесей соединения индия содержатся в рудах многих металлов, особенно цинка. Индий является лучшим металлом для изготовления зеркал. Присадка индия к сплавам меди и серебра придает им прочность. Употребляется в зубоврачевании в форме добавок в материалы пломб. Летучие соединения окрашивают пламя в сине-фиолетовый цвет.

Йод — Iodum (I). Атомный номер 53; атомный вес 126,91. Типичный неметалл. При обычных условиях йод — твердое тело, легко летучее и хорошо растворимое в ряде органических растворителей. Химически активен, соединяется непосредственно со многими металлами. Открыт был в 1811 г. Б. Куртуа. В промышленности получают его из соли NaIO3, залегающей вместе с чилийской селитрой. Встречается также в нефтяных водах, в морских водорослях, из которых и добывается. Принадлежит к рассеянным в природе элементам. Назван от греческого слова «йодес» — «фиалка», по цвету его паров. Черные кристаллы, уд. в. 4,93, плавятся при 113 °C, кипят при 184 °C. Находит широкое применение в медицине, в рентгенотерапии, для получения поляризационных стекол, в фотографии и в красителях.

Иридий — Iridium (Ir). Атомный номер 77; атомный вес 192,2. Был открыт С. Теннантом в 1804 г. при исследовании платиновых руд. Название получил от латинского слова «иридис» — «радужный» (по разноцветным растворам его солей). Один из наиболее тяжелых металлов (уд. в. 22,5). Отличается большой твердостью, химической устойчивостью; плавится при 2443 °C, кипит при 5300 °C. В природе встречается как спутник платины. Применяется в чистом виде для тиглей, электропечей с высокой температурой нагрева, для термоэлементов. Имеет большое применение в сплавах. Добавка 10 % иридия к платине делает этот сплав очень твердым, из него изготовляют эталоны меры веса и длины.

Иттербий — Ytterbium (Yb). Элемент из группы редкоземельных элементов. Атомный номер 70; атомный вес 173,04. Открыт в 1878 г. Мариньяком из иттриевой земли. Название произошло от маленького шведского городка Иттерби, знаменитого своими пегматитами, содержащими минералы с редкоземельными элементами.

Иттрий — Yttrium (Y). Атомный номер 39; атомный вес 88,92. По своим свойствам и совместному нахождению в природе очень близок к семейству лантаноидов. В больших количествах в природе встречается в минералах ксенотиме и гадолините. Открыт был в 1794 г. финским химиком Гадолином в иттриевой земле, где находится с другими редкоземельными элементами; в чистом виде получен впервые Ф. Вёлером в 1828 г. Практическое применение пока весьма незначительно, уд. в. 5,5, плавится при 1450 °C, кипит при 2500 °C.

Кадмий — Cadmium (Cd). Атомный номер 48; атомный вес 112,41. Серебристо-белый металл. Открыт в 1817 г. Ф. Штромейером и независимо от него Германом и назван от греческого слова «кадмес» — «руда цинковая». По своим свойствам очень сходен с цинком и в природе его постоянно сопровождает. Встречается в природе в форме сульфида (CdS) — гринокит[87]. Применяется вместо цинка для покрытия железа, в сплавах с медью для увеличения прочности медных проводов, в легкоплавких сплавах, для получения желтого красителя, для щелочных аккумуляторов и нормальных элементов. Уд. в. 8,65, температура плавления 320,9 °C, кипения — 767 °C.

Калий — Kalium (К). Атомный номер 19; атомный вес 39,1. Уд. в. 0,86, плавится при 63 °C, кипит при 770 °C. Впервые был выделен в 1807 г. Дэви электролизом из едкого кали. Название от арабского слова «алкали» — «щелочь». В природе в свободном состоянии не встречается, распространен в виде силикатов и галогенидов. В Соликамске имеются богатые месторождения хлористого калия. Изотоп калия с атомным весом 40 радиоактивен[88]. Калий — металл серебристо-белого цвета, на воздухе быстро окисляется, почему и хранится в керосине. Мягок, как воск; легче воды. Пары металла калия окрашены в сине-зеленый цвет. Соли калия окрашивают пламя в фиолетовый цвет. Дает с натрием сплав, жидкий при обыкновенной температуре, который может заменить ртуть в термометрах. Металлический калий имеет незначительное применение, так как заменяется более дешевым натрием. Применяется для фотоэлементов, т. е. приборов, непосредственно трансформирующих световую энергию в электрическую.

Калифорний — Californium (Cf). Атомный номер 98. Получен в 1950 г. при β-распаде беркелия, или искусственным путем при бомбардировке изотопа кюрия α-частицами или действием на нептуний ядрами углерода. Период полураспада изотопа с атомным весом 249 составляет 35 часов. Назван по имени штата Калифорния в США.

Кальций — Calcium (Ca). Атомный номер 20; атомный вес 40,08. Соединения кальция известны в глубокой древности. В свободном виде открыт Г. Дэви и Берцелиусом в 1809 г. Название от «кальке» — «мягкий камень» (известняк). Принадлежит к группе щелочноземельных металлов; ковкий, довольно твердый белый металл, уд. в. 1,54, плавится при температуре 851 °C, кипит при 1440 °C. В природе кальций широко распространен в виде карбонатов, фосфатов, сульфатов, фторидов, силикатов и др. Среднее содержание кальция в земной коре — 3,4 %; только пять элементов (О, Н, Si, Al, Fe) встречаются в больших количествах. Металлический кальций особого применения пока не имеет. Ион кальция регулирует деятельность сердечной мышцы, оказывает защитное действие против гемофилии. Соли кальция имеют весьма обширное применение как удобрение (известняк, известь), в строительном деле, химической промышленности и пр.

Кассиопей — Cassiopeum (Ср). Принятое в некоторых странах название элемента — лютеций. См. лютеций.

Кислород — Oxygenium (О). Атомный номер 8; атомный вес 16. Название буквально значит «рождающий кислоту». Открыт был несколькими учеными почти одновременно, но природу его понял и вскрыл в 1774 г. английский химик Дж. Пристли. В 1769–1770 гг. был выделен шведским химиком К. Шееле. Чрезвычайно распространен в природе, составляет по весу 49,5 % земной коры. Сжижается при –182,97 °C, затвердевает при –218,8 °C. Играет огромную роль в природных процессах, входит в состав воды и воздуха, в состав большинства минералов, организмов. Используется широко в металлургии (при выплавке чугуна), для автогенной сварки в смеси с водородом или ацетиленом, в медицине и некоторых химических производствах; жидкий кислород или жидкий воздух применяют как сильные взрывчатые вещества.

Кобальт — Cobaltum (Co). Атомный номер 27; атомный вес 58,94. Уд. в. 8,9, плавится при 1492 °C, кипит при 2900 °C. Открыт в 1733 г. шведским химиком Г. Брандтом и назван от слова «кобольд» — «горный дух», «гном». Металл серовато-белого цвета, значительной твердости, ковкий, тягучий. Магнитен, но менее, чем железо. В раздробленном состоянии может поглощать большие количества водорода. По физическим и химическим свойствам близок к железу. В природе встречается: в метеоритах — в сплавах с никелем и железом, в земной ко-ре — в соединениях с мышьяком и серой. Применяется для получения специальных сверхтвердых сталей (победит) и др.; как катализатор для получения моторного топлива из углей; входит в состав красителей; окись кобальта окрашивает в синий цвет стекла и эмали. Радиоактивный изотоп (60), имеет большое применение.

Кремний (силиций) — Silicium (Si). Атомный номер 14; атомный вес 28,09. После кислорода самый распространенный элемент. В природе никогда не встречается в свободном виде, а образует соединения с кислородом — так называемый кремнезем или соли кремниевой кислоты (силикаты). Из кремнезема состоят минералы горный хрусталь, кварц и многочисленные его разновидности. Важнейшие технические продукты, как стекло, фарфор, цемент, кирпич, в основном изготовляются из силикатов. Входит в состав многих главных горных пород, таких как гранит, базальт, гнейсы, порфир, сиенит и др. Открыт Гей-Люссаком и Тенаром в 1811 г. Однако его природа как элемента была установлена лишь в 1823 г. шведским химиком И. Берцелиусом. Кремний имеет уд. в. 2,4, плавится при 1415 °C, кипит при 2360 °C. Название «кремний» произведено от латинского «лапис креманс» — «производящий огонь». Латинское название «силиций» — от слова «силекс» — «камень». С металлами дает силициды, соединения твердые и кислотоупорные. С углеродом — карбид кремния — карборунд, по твердости не уступающий алмазу. Отсюда его применение для обработки твердых материалов.

Криптон — Krypton (Кr). Атомный номер 36; атомный вес 83,80. Инертный газ, открытый английскими химиками У. Рамзаем и М. Траверсом в 1898 г., назван от греческого слова «криптос» — «скрытый». В природе встречается как составная часть воздуха, в котором содержится в ничтожном количестве. Сжижается при –152,9 °C, затвердевает при –157 °C. У криптона известно много изотопов.

Ксенон — Xenon (Xe). Атомный помер 54; атомный вес 131,3. Благородный газ, открытый в 1898 г. У. Рамзаем и М. Траверсом одновременно с криптоном и неоном. Название от греческого «ксенос» — «чужой». В природе встречается в виде ничтожной примеси в воздухе. Тяжелее воздуха в четыре с половиной раза. Температура сжижения (кипения) –108 °C, затвердевания (плавления) –111 °C. Как и криптон, применяется в рентгеноскопии, так как оба задерживают рентгеновские лучи.

Кюрий — Curium (Cm). Атомный номер 96. Получен в 1944 г. искусственным путем при β-распаде америция и из плутония при бомбардировке его α-частицами. Сейчас известно несколько изотопов кюрия. Наиболее долгоживущим изотопом является изотоп с атомным весом 245. Его период полураспада — более 500 лет. По химическим свойствам кюрий похож на редкоземельные элементы. Назван в честь Марии Кюри.

Лантан — Lanthanum (La). Один из редкоземельных элементов, принадлежит к III группе Периодической системы. Атомный номер 57; атомный вес 138,92. Открыт в 1839 г. шведским химиком К. Мозандером и назван от греческого слова «лантанейн» — «скрываться». Белый металл, уд. в. 6,15, более твердый, чем олово. Плавится при 826 °C, кипит при 1800 °C. При высокой температуре лантан довольно активен. Входит, как составная часть, в сплав, употребляемый для «кремней» в зажигалках, дает сплавы с платиной, алюминием. Сильно поглощает водород.

Лантаноиды (лантаниды), см. редкоземельные элементы.

Литий — Lithium (Li). Самый легкий металл. Атомный номер 3; атомный вес 6,940. Открыт в 1817 г. шведским химиком И. А. Арфведсоном; назван от слова «литос» — «камень». Относится к группе щелочных металлов, отличается большой химической активностью и по своим свойствам близок к натрию. Литий легче воды (уд. в. 0,53), плавится при 186 °C, кипит при 1336 °C. Соли лития окрашивают пламя в ярко-красный цвет. Встречается литий в природе только в соединениях в некоторых минералах, как то: сподумен, лепидолит и др.; следы лития обнаруживаются в водах многих минеральных источников. Употребляется для изготовления аккумуляторов для подводных лодок, в специальных сплавах, при сварке алюминиевых изделий; соли его употребляются в медицине.

Лютеций — Lutetium (Lu). Из группы редкоземельных элементов. Атомный номер 71, атомный вес 174,99. Открыт в 1907 г. Ж. Урбеном во Франции и несколько раньше в 1906 г. австрийским химиком К. Ауэром фон Вельсбахом. Первый из них назвал его лютецием — по названию древнего города на месте современного Парижа, второй — кассиопеем (по имени созвездия — Кассиопея). В литературе приняты оба обозначения.

[85] Имеется в виду, что они успели распасться до того времени, когда человечество создало методы и приборы для их определения. — Науч. ред.

[86] Уже известны, см. примеч. на с. 214. — Науч. ред.

[87] А также хоулиит, с той же химической формулой, но другой кристаллической структурой. — Науч. ред.

[88] Иногда в бесцветных кристаллах природного галита NaCl встречаются синие пятна. Они вызваны именно примесью радиоактивного изотопа 40К, нарушившего структуру галита. Такие кристаллы встречаются редко, но тем не менее всегда следует проверять радиоактивность образцов, взятых в коллекцию. — Науч. ред.