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

У нас принято название лютеций. Лютеций имеет радиоактивный изотоп.

Магний — Magnesium (Mg). Атомный номер 12; атомный вес 24,32. Открыт Г. Дэви в 1808 г. посредством электролиза. Назван по минералу «магнезиа альба». (Магнезия — местность в Греции, «альба» — «белый».) Щелочноземельный металл. Широко распространен в природе: составляет 2,5 % веса земной коры; входит в состав горных пород — карбонатов, силикатов, сульфатов, галогенидов и пр. Растворенные соли магния находятся в большом количестве в морской воде. Легкий (уд. в. 1,74, температура плавления 651 °C, температура кипения 1107 °C) и ковкий, химически очень активен, однако в сплавах устойчив. В последнее время имеет значительные применения в авиационной промышленности в виде легких магниево-алюминиевых сплавов (магналий и пр.).

Мазурий. В 1924 г. было сообщено об открытии этого элемента с атомным номером 43. Факт этого открытия в настоящее время не признается. См. технеций.

Марганец — Manganum (Mn). Атомный номер 25; атомный вес 54,94. Известен с глубокой древности. Открыт в 1774 г. шведским химиком Ю. Шееле в минерале пиролюзите (природная двуокись марганца, называвшаяся иногда «магнезия нигра» — «черная магнезия», откуда и название элемента). Выделен в 1774 г. шведским химиком Ю. Ганом. Уд. в. 7,4, температура плавления 1250 °C, температура кипения 2150 °C. Металл серебряно-белый, твердый. Довольно распространен в природе, образует скопления черного пиролюзита в осадках моря. Употребляется в металлургии для улучшения качества стали, в красочной промышленности, в химических производствах. Перманганат (соль его) применяется в медицине.

Медь — Cuprum (Сu). Атомный номер 29; атомный вес 63,54. Известна с глубокой древности. Названа по острову Кипр, где в древности существовало широкое производство медных предметов. В природе встречается главным образом в соединении с серой, с кислородом, реже — в самородном виде. Красный ковкий металл. Уд. в. 8,9, температура плавления 1083 °C, температура кипения 2595 °C. Употребляется в чистом виде в электротехнике, отличается высокой электропроводностью и теплопроводностью. В сплавах с оловом и цинком (бронза, латунь) также имеет широкое применение.

Менделевий — Mendelevium (Md) был описан в 1955 г. Атомный номер 101, атомный вес 253. Получен при бомбардировке америция ядрами углерода, или α-частицами эйнштейния.

Молибден — Molybdaenium (Mo). Атомный номер 42, атомный вес 95,95. Открыт шведским химиком П. Гьельмом в 1781–1792 гг. Однако в чистом виде молибден получен лишь в 1895 г. французским химиком Муассаном. Название происходит от греческого слова «молибдос», что значит «свинец», ввиду сходства последнего с минералом молибденитом. В природе встречается главным образом в виде молибденового блеска или молибденита (MoS2) — минерала, по внешнему виду похожего на графит. Молибден — серовато-белый металл, твердый, ковкий при высокой температуре, высокоплавкий. Уд. в. 10,3, плавится при 2625 °C, кипит при 4800 °C. Металлический молибден употребляется в виде сплавов со сталью, с которой дает продукт высокой твердости и прочности. Сплав с вольфрамом заменяет платину. Молибден употребляется также в качестве антикатода в рентгеновских трубках и для крючочков, поддерживающих накаленный вольфрамовый волосок в электрических лампочках. Соединяясь с углеродом, дает карбид Мо2С — продукт высокой твердости.

Мышьяк — Arsenicum (As). Атомный номер 33; атомный вес 74,91. Название «мышьяк» значит «мышиный яд»; латинское название происходит от «арсеникон» — «минеральный краситель». Известен с глубокой древности. Встречается в природе главным образом в соединениях с серой. Хрупкий буровато-черный неметалл с чесночным запахом, летучий. Имеет несколько аллотропических видоизменений. Уд. в. 5,73, возгоняется, не плавясь, при 610 °C, под давлением в 36 атмосфер плавится при температуре 814 °C. Как сам мышьяк, так и его соединения очень ядовиты. Применяется в сплавах со свинцом и медью; делает золото очень хрупким; входит в состав веществ для борьбы с вредителями сельскохозяйственных продуктов, соединения его применяются в медицине; в стеклоделии им пользуются для обесцвечивания стекол.

Натрий — Natrium (Na). Атомный номер 11; атомный вес 22,991. Получен Дэви в 1807 г. посредством электролиза едкого натрия; в Петербурге с большим успехом опыты Г. Дэви повторил русский химик С. П. Власов. Назван от арабского слова «натрон» — «сода», «щелочь». Натрий — серебристо-белый металл, мягкий, как воск, окисляется на воздухе (поэтому хранится в керосине), легче воды (уд. в. 0,97). Температура плавления 97,7 °C, температура кипения 890 °C. Широко распространен в природе в виде силикатов, галогенидов, карбоната, сульфата и других солей. Сам натрий и его соли широко применяются в пищевой и химической промышленности, в медицине (поваренная соль, сода, глауберова соль, бура и др.). Пары металла окрашены в пурпурно-красный цвет. Соединения окрашивают пламя в желтый цвет.

Неодим — Neodymium (Nd). Из группы редкоземельных элементов. Атомный номер 60, атомный вес 144,27. Открыт был австрийским химиком К. Ауэром фон Вельсбахом в 1885 г. в результате разделения дидима на два элемента: неодим («новый близнец») и празеодим («зеленый близнец»). Цвет солей неодима розово-красный. Уд. в. 7,0, температура плавления 840 °C.

Неон — Neon (Ne). Атомный номер 10; атомный вес 20,183. Благородный газ; открыт английским ученым У. Рамзаем и М. Траверсом в 1898 г., одновременно с криптоном и ксеноном. Назван от греческого «неос» — «новый». Встречается в ничтожном количестве в воздухе. Употребляется для наполнения газосветных ламп (неоновые лампы), которые светятся красным светом. Температура сжижения (кипения) –245,9 °C, затвердевания (плавления) –248,6 °C.

Нептуний — Neptunium (Np). Атомный номер 93; атомный вес 237. Первый из заурановых элементов. Получен в 1940 г. искусственным путем при бомбардировке урана нейтронами. Радиоактивен. В настоящее время известно несколько изотопов; наиболее долгоживущим является изотоп с атомным весом — 237, период его полураспада — 2,2 миллиона лет. По своим химическим свойствам близок к урану. Назван по имени планеты Нептун. Обнаружен в ничтожных количествах и в природных условиях.

Никель — Niccolum (Ni). Атомный номер 28; атомный вес 58,69. Название произошло от минерала купферникель зеленого цвета. Все попытки выделить из последнего медь не увенчались успехом. Поэтому этот минерал вестфальские металлурги, работавшие над ним, назвали именем «злого духа» — «никель». Позднее, в 1751–1754 гг. А. Кронштедт признал в минерале новый металл. Никель — серебристо-белый, довольно твердый металл, с температурой плавления 1453 °C и кипения — 2730 °C, уд. в. 8,9. Встречается в природе или в соединении с серой, или в виде силикатных руд. Широко применяется для никелирования, для изготовления специальных сталей и как катализатор при процессах гидрогенизации и пр.

Ниобий — Niobium (Nb). Атомный номер 41; атомный вес 92,91. Открыт английским химиком Ч. Гатчетом в 1801 г. и назван им колумбием (Сb). В 1844 г. немецкий химик Г. Розе разделил колумбии на два элемента: ниобий и тантал. В Америке и Англии сохранилось название «колумбий», в европейских странах принято — «ниобий». Назван по имени нимфы Ниобеи, дочери мифологического бога Тантала. В чистом виде он был получен в 1907 г. Уд. в. 8,6, плавится при 2415 °C, кипит при 3700 °C. Ниобий — металл серовато-белого цвета, тверд, ковок и отличается чрезвычайной устойчивостью по отношению к различным химическим и механическим воздействиям. В природе встречается в тесной связи с танталом и титаном. От тантала его отделить нацело очень трудно. Применяется в специальных сплавах и сталях для изготовления ответственных сварных конструкций, так как прибавление ниобия резко повышает устойчивость сварных швов. Идет на изготовление сверхтвердых сплавов, применяемых для хирургических инструментов и для других целей. Серьезный интерес представляет возможность использования ниобия в электровакуумной технике.

Нобелий — Nobelium (No). Атомный номер 102; атомный вес точно не установлен, но, по-видимому, равен 253. В июле 1957 г. опубликовано сообщение ученых Швеции, Англии и США о том, что в циклотроне Нобелевского института в Стокгольме кюрий 244, нанесенный на цинковую фольгу, был облучен ядрами углерода (изотопа с ат. в. 13). Абсорбция частиц привела к образованию элемента с атомным номером 102. Последний был обнаружен радиохимическими методами. Период полураспада около 10 минут, испускает α-лучи. Элемент был назван «нобелий» в честь Нобеля.

Олово — Stannum (Sn). Атомный номер 50; атомный вес 118,70. Один из первых металлов, известных человечеству с глубокой древности (бронзовый век). В свободном состоянии серебристо-белый металл, весьма ковкий и тягучий; удельный вес 7,3; плавится при 232 °C, кипит при 2360 °C. При температуре ниже 13 °C олово переходит в серую разновидность, называемую «оловянной чумой»[89]. При низких температурах переход в эту модификацию происходит особенно быстро. При сгибании палочек олова слышится характерный треск, вероятно, вследствие трения отдельных кристаллов друг о друга. Под действием воды и воздуха олово не меняется; благодаря этому свойству широко применяется для покрытия железа (так называемая жесть, расходуемая главным образом для консервных банок). Большое значение имеют сплавы со свинцом и медью: баббиты, бронза и др. Встречается в природе главным образом в виде минерала касситерита (SnO2) — оловянный камень. Олово имеет большое число изотопов, было обнаружено 10 изотопов.

Осмий — Osmium (Os). Атомный номер 76; атомный вес 190,2. Относится к группе платиновых металлов. Открыт в 1804 г. С. Теннантом и назван от греческого «осме» — «пахнущий», так как парам осмиевого ангидрида присущ сильный неприятный запах и они очень ядовиты. Малоактивный элемент, весьма устойчив в химическом отношении. Уд. в. 22,6 — наибольший из весов всех элементов на земле. Температура плавления 2700 °C, кипения — 5500 °C. Встречается в природе в самородном состоянии вместе с платиной. Сплав осмия с иридием отличается исключительной твердостью, используется для наконечников «вечных перьев».

Палладий — Palladium (Pd). Атомный номер 46; атомный вес 106,7. Элемент из платиновой группы. Открыт в 1804 г. английским врачом В. Волластоном и назван в честь малой планеты (астероида) Паллады. Уд. в. 11,9, температура плавления 1552 °C, температура кипения 4000 °C. Наиболее ковкий и мягкий из всех элементов платиновой группы. Замечателен своей способностью поглощать огромное количество водорода (до 700 объемов на 1 объем металла) и сохранять при этом металлический вид, увеличиваясь в объеме. Благодаря красивому внешнему виду применяется в ювелирном деле.

Платина — Platinum (Pt). Главнейший из элементов платиновой группы. Атомный номер 78; атомный вес 195,23. Первые указания на существование платиновых металлов относятся к середине XVIII в. Во второй половине XVIII в. были проведены исследования по химии платиновых металлов. Название произошло от испанского: «платина» — уменьшительное от слова «plata» — «серебро». Уд. в. 21,45, температура плавления 17,69 °C, кипения — 4400 °C. Блестящий ковкий металл, не изменяющийся на воздухе даже при самом сильном накаливании. Благодаря тугоплавкости и устойчивости против химических воздействий находит широкое применение в научных и технических лабораториях. В природе встречается в самородном виде в смеси с другими платиновыми металлами. Наибольшее количество платины добывается из россыпей. Разделение платиновых металлов долго представляло большие трудности. Методы разделения и аффинажа их разработаны Институтом общей и неорганической химии Академии наук СССР.

Плутоний — Plutonium (Pu). Атомный номер 94; атомный вес 242. Впервые получен в 1941 г. искусственным путем при бомбардировке урана нейтронами. По своим химическим свойствам плутоний близок к урану. Назван по имени планеты Плутон. Он обнаружен в виде ничтожной примеси в природных урановых рудах (примерно 1 атом плутония на 140 миллиардов атомов урана). Плутоний радиоактивен. В настоящее время известно несколько его изотопов. Наиболее долго живущим изотопом является изотоп с атомным весом 242; период полураспада его равен 500 тысячам лет. Изотоп 239 является основным продуктом для получения атомной энергии. Когда в 1943 г. было установлено его свойство легко переходить в изотоп урана с атомным весом 235, из которого были созданы первые атомные бомбы, начали усиленно работать над накоплением плутония. Вначале его было миллионные доли грамма, но уже через два года были накоплены килограммы плутония, и в 1945 г. он был использован для атомных бомб, сброшенных в Хиросиме и затем в Нагасаки.

Полоний — Polonium (Po). Атомный номер 84; атомный вес 210,0. Радиоактивный элемент. Открыт Марией Кюри-Склодовской в 1898 г. совместно с П. Кюри и назван в честь родины М. Кюри — Польши — полонием. Уд. в. 9,4, температура плавления 246 °C. По химическим свойствам очень близок к теллуру и является членом уранового ряда радиоактивных элементов. Период полураспада полония — 137,6 дня.

Празеодим — Praseodymium (Pr). Из группы редкоземельных элементов. Атомный номер 59; атомный вес 140,92. Открыт в 1885 г. К. Ауэром фон Вельсбахом вместе с неодимом из соли дидима. Название получил от греческих слов «празеос» (бледно-зеленый, по цвету некоторых солей) и «дидюмос» (близнец). Соли его зеленого цвета.

Прометий — Promethium (Pm). Открыт в 1947 г. В природе не обнаружен, получается искусственным путем. Атомный номер 61; атомный вес 145. Расположен в Периодической системе Менделеева в группе редкоземельных элементов. Химически выделен из осколков деления урана в виде многих изотопов и сравнительно долго живущего изотопа с атомным весом 147. Период полураспада этого изотопа равен приблизительно 4 годам. Получен также при ядерных реакциях из самария, неодима и празеодима. Назван в честь мифологического бога Прометея. Все изотопы радиоактивны.

Протактиний — Protactinium (Ра). Атомный номер 91; атомный вес 231. Радиоактивный элемент. Открыт в 1917 г. немецкими учеными О. Ганом и Л. Мейтнер и одновременно английскими учеными Ф. Содди и Дж. Кранстоном. В 1927 г. немецкий ученый А. Гроссе выделил свободный протактиний в количестве сотых долей грамма. Представляет собой серебристо-белый металл. Название получил от греческих слов «протос» и «актинос» — «первый луч». Встречается в природе вместе с ураном, являясь одним из продуктов его распада. Продолжительноеть периода полураспада протактиния — 3200 лет.

Радий — Radium (Ra). Атомный номер 88; атомный вес 226,05. Радиоактивный элемент уранового ряда, открытый в 1898 г. супругами Кюри в урановой смоляной руде. Название получил от слова «радиус» — «луч». Уд. в. 5,0, температура плавления 960 °C, температура кипения 1140 °C. Радий — металл серебристого цвета, разлагающий при обыкновенной температуре воду. По химическим свойствам он очень близок к барию, поэтому соли радия очень трудно было отделить от солей бария. Наиболее замечательное свойство радия — сильная радиоактивность, в несколько миллионов раз превышающая радиоактивность урана. Радий испускает α-, β— и γ-лучи. Соли радия светятся в темноте; испускаемые им лучи обладают способностью, кроме воздействия на фотопластинку, ионизировать воздух, вызывать многие химические реакции, разрушающе действовать на животные организмы, убивать бактерии. Особенно поразительной является способность радия непрерывно выделять большое количество энергии. Продолжительность периода полураспада радия — 1580 лет. Применяется в медицине для лечения злокачественных опухолей, рака и волчанки.

Радиоактивные элементы. Радиоактивными называются такие химические элементы, которые обладают свойством непрерывно и самопроизвольно превращаться в другие вещества, испускать невидимые лучи, проникающие подобно рентгеновским лучам сквозь различные вещества, вызывающие электропроводимость воздуха, почернение фотографической пластинки, свечение многих веществ и пр. Лучи, испускаемые радиоактивными элементами, состоят из α-, β— и γ-лучей. Свойствами радиоактивности обладают также изотопы калия, рубидия, индия, лантана, самария, лютеция, рения, урана, тория, полония, радия, протактиния, а также технеций, прометий, астатин, франций и все заурановые элементы.

Радон — Radon (Rn). Атомный номер 86; атомный вес 222,0. Самый тяжелый благородный газ, является продуктом радиоактивного превращения радия. Недолговечен: период полураспада равен 3,85 дня; превращается в твердое вещество радий А с выделением гелия. Название произошло от одного корня со словом «радий». Радон называется также эманацией радия и нитоном. Сжижается при 62 °C, затвердевает при 71 °C. Довольно хорошо растворяется в воде. Радоновые ванны применяются в медицине.

Редкие земли — Terra Rarae (TR). В 57-й клетке менделеевской таблицы помещены не один, как в других клетках, а 15 элементов: лантан и 14 редкоземельных элементов, очень родственных друг другу. Их атомные номера от 57 до 71. Эти элементы объединяют под общим наименованием редкие земли, или редкоземельные элементы, или, наконец, семейство лантаноидов (лантанидов). К редкоземельным элементам относятся: церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций. Различают две группы редкоземельных элементов — иттровую и церовую по нахождению в соответственных «землях». По своим свойствам все редкоземельные элементы чрезвычайно похожи друг на друга. В свободном состоянии это металлы с высокими точками плавления, они разлагают воду при обыкновенной температуре. В природе всегда встречаются смешанными друг с другом во многих минералах. Разделение их представляет большие трудности. Главнейшим содержащим редкоземельные элементы минералом является монацит. История открытия отдельных представителей редкоземельных элементов довольно сложна. Впервые существование «новой земли» было установлено в 1794 г. финским химиком Гадолином; последним из редких земель был открыт лютеций, а недавно искусственно получен № 61 — прометий. Дополнительные данные об отдельных элементах группы редких земель см. под их названиями. В настоящее время редкоземельные элементы приобрели большое значение в различных отраслях промышленности.

Рений — Rhenium (Re). Атомный номер 75; атомный вес 186,31. Один из наиболее рассеянных элементов, открытый лишь в 1925 г. немецкими учеными И. и В. Ноддак. Название получил от реки Рейн. Его свойства были предсказаны Д. И. Менделеевым, и он назвал его двимарганец. По внешнему виду металлический рений напоминает платину. Рений — один из самых тяжелых и тугоплавких металлов, уд. в. 20,9, плавится при 3170 °C, кипит при 5870 °C. Металл представляет особый интерес для электротехнической промышленности, так как является материалом для изготовления нитей электроламп более долговечных, чем вольфрамовые. Применяется и в виде сплавов в различных областях промышленности. В природе встречается в минерале молибдените в количестве, не превышающем стотысячной доли процента[90].

Родий — Rhodium (Rh). Атомный номер 45; атомный вес 102,91. Элемент платиновой группы. Уд. в. 12,44, температура плавления 1960 °C, температура кипения 4500 °C. Открыт в 1803 г. В. Волластоном и назван от греческого слова «родон» — «розовый», так как соли родия имеют розовую окраску. В природе встречается в самородном состоянии вместе с платиновыми элементами. Из сплава платины с родием изготовляют приборы для измерения высоких температур (термопары).

[89] Точнее, «оловянной чумой» называется процесс перехода олова из плотного металла в рыхлый порошок. В 1912 г. из-за этого погибла экспедиция Р. Скотта, направлявшаяся к Южному полюсу — при сильном морозе рассыпались запаянные оловом швы у баков с горючим. Данное явление изучал русский химик В. В. Марковников. — Науч. ред.

[90] В 1992 г. на вулкане Кудрявом, расположенном на о. Итуруп, открыт очень редкий минерал ReS2. — Науч. ред.