Читать книгу Занимательная геохимия. Химия земли - Александр Ферсман - Страница 6

Посмотрите на три прекрасных снимка, которые мы помещаем в этой главе.

Дивный вид горного озера, синяя гладь воды, вокруг скалы известняков, темно-зеленые пятна одиноких деревьев, а над всем яркое южное солнце.

Шумный, окутанный дымом и паром, пылающий огнями металлургический завод – длинными змеями тянутся к нему поезда с рудой, углем, флюсами, кирпичом, а от него они увозят сотни тонн рельсов, болванок, отливок, проката в новые центры промышленности.

Современные нарядные автомобили – сверкают покрытые лаком крылья, рокочут мощные моторы, тихо раздается пение радиоприемника. Из трех тысяч деталей собрана эта дивная машина на длинном конвейере завода, и преодолеть сотни тысяч километров ей нипочем!

Посмотрите на эти три картинки и откровенно скажите мне, о чем вы подумали, посмотрев на них, что вас в них заинтересовало, о чем захотелось спросить.

Я угадываю ваши мысли и ваши вопросы: ведь вы живете в век техники и промышленности, ваши интересы там, где машина рождает силу, а сила рождает машину.

Но я хочу рассказать вам совсем о другом, чтобы вы иными глазами посмотрели на наши картинки. Слушайте же!

* * *

«Сколько замечательных геологических проблем таится в этом озере! – скажет мне геолог. – Как образовался этот огромный и глубокий провал, что заперло эти синие воды в отвесных скалах таджикских хребтов? Ведь от вершин гор до дна озера две-три тысячи метров: какие могучие силы смогли поднять и смять пласты горных пород?»

«Какие чудесные известняки образуют скалы и горы! – скажет минералог. – Как много десятков и сотен тысячелетий должно было пройти, чтобы накопился на дне океанов такой мощный осадок из ила, раковин, скорлупок, панцирей и сжался бы в плотную известковую породу, почти в мрамор! Возьмите обычную минералогическую лупу, которая увеличивает в десять раз; вы с трудом различите при ее помощи отдельные блестящие кристаллики известкового шпата, из которых сложена порода».

Горное озеро в Таджикистане

«Какая белизна и чистота у этого известняка! – перебьет его химик-технолог. – Ведь это великолепное сырье для цементной промышленности и для обжига на известь, – это почти чистый углекислый кальций, соединение атомов кальция, кислорода и угольной кислоты. Посмотрите, я растворю eго в слабой кислоте, кальций растворится, а угольная кислота[7] с шипением улетит в воздух».

«Но можно проделать и более точные опыты, – скажет геохимик. – С помощью спектроскопа можно доказать, что в этом известняке есть и другие атомы: стронция и бария, алюминия и кремния. А если сделать сверхточный анализ и попытаться определить самые редкие атомы, которых содержится меньше одной миллионной доли процента, то можно будет открыть в нем даже цинк и свинец. И не думайте, что это особое свойство нашего известняка: даже в самом чистом мраморе, какой есть на свете, опытные химики насчитывают 35 видов разных атомов.

Ведь в каждом кубическом метре камня – гранита или базальта, известняка или глины – можно будет найти все элементы менделеевской таблицы, только некоторых из них будет в триллион раз меньше, чем кальция или углерода».

Геолог, минералог, химик и геохимик так увлекут нас своими рассказами, что вместо простого сероватого известняка перед нами встанут скалы какого-то загадочного камня; и захочется глубже проникнуть в его природу и раскрыть тайну его бытия и происхождения[8].

* * *

Теперь обратимся к заводу. Какие странные, необычные по масштабу и по форме здания! Гигантские башни-колодцы, наполненные рудой, углем, камнем; к этим башням подведены огромные трубы, подающие сжатый и нагретый воздух. Для чего это? Зачем плавится там внутри металл, горит уголь, вспыхивают при выходе тучи раскаленных газов?

И вы, наверное, удивитесь, если я скажу вам, что это лаборатория атомов: в руде атомы железа крепко-крепко связаны более крупными шарами – атомами кислорода, которые мешают железным атомам сблизиться и дать нам ковкий тяжелый металл – железо… А руда железа совсем не имеет свойств этого металла, хотя и содержит 70 % его. Поэтому надо выгнать кислород. Но это не так просто сделать!

Помните, читатель, сказку, как одна девочка должна была выбрать из груды зерен все песчинки и как она позвала для этой работы своих друзей муравьев и они выполнили успешно трудный урок? Так ведь то были песчинки, которые в миллион

Металлургический завод

Весовое содержание элементов в земной коре (до глубины 16 км)

раз больше, чем атомы кислорода! «Трудная задача, да и вряд ли выполнимая», – скажете вы. Да, много труда и человеческой энергии потребовалось, чтобы решить эту головоломку.

И все же она решена!

Человеческий гений призвал здесь на помощь не муравьев, а атомы других веществ. И в союзе со стихиями – огнем и ветром – он заставил эти атомы отнимать кислород от железа и выносить его с горячим воздухом на поверхность кипящего в печи расплава.

Что же это за атомы-друзья, которые победили кислород? Их два – кремний и углерод. Оба они очень крепко, крепче железа, схватывают кислород и образуют с ним прочные постройки. И оба помогают друг другу. Углерод, сгорая, отнимает кислород и при этом развивает огромную температуру; но один он не оправился бы, так как твердая железная руда тугоплавка, малоподвижна и атомам углерода не проникнуть внутрь плотных кусков руды.

Но тут приходит на помощь кремний: маленький, цепкий, он дает легкоплавкие шлаки, растворяет руду, отнимает кислород и передает его углероду. Часть углерода растворяется в железе и сообщает ему подвижность, легкоплавкость.

И тогда приходят на помощь стихии: огонь увеличивает подвижность, все легкое вместе с газами всплывает вверх, все тяжелое опускается вниз, и вот перед нами чудо: атомы разделились – железо с растворенным углеродом располагается внизу печи, легкие шлаки, унесшие весь кислород руды, плавают на поверхности расплавленного металла; их можно выбросить туда, куда укажет рука мастера…

Как много знаний надо было накопить, как детально надо было изучить повадки и прихоти каждого атома, чтобы суметь в колоссальных масштабах безошибочно сортировать атомы по своему желанию!

* * *

Посмотрим теперь на третий снимок – наш отечественный автомобиль. Он тоже – сочетание атомов, подобранных друг к другу для единой цели – дать неутомимую, сильную, бесшумную и быструю машину.

Три тысячи деталей из 65 сортов атомов и не менее 100 сортов металла – вот что такое эта машина! В ней много железа, но железа, свойства которого изменены на сотни ладов: вот сплав железа с 4 % углерода – чугун, из него отлито тело мотора. Но вот в нем оставили меньше углерода – и получилась твердая и упругая сталь. Вот к железу прибавили похожие на него атомы марганца, никеля, кобальта, молибдена – сталь стала упругой, выносливой, не боящейся ударов. Прибавили ванадия – сталь приобрела гибкость хлыста, и создалась неутомимая рессора…

Легковой автомобиль ЗИЛ-110 производства Московского автозавода им. Лихачева

На втором месте в машине теперь стоит не медь, как раньше, а алюминий, – поршни и ручки, изящные корпуса, покрытия и полосы – все, что можно сделать легким, все из алюминия или его сплавов с медью, кремнием, цинком, магнием…

А лучший фарфор – в автомобильных свечах, а лаки, не боящиеся дождя и холода, сукна, медь – в проводах, свинец и сера – в аккумуляторах… Довольно, а то не останется ни одного элемента, который бы не ездил в автомобиле… Они, сочетаясь между собой, образуют более 250 различных веществ и материалов, которые прямо или косвенно используются автомобильной промышленностью.

И надо подчеркнуть, что человек идет здесь наперекор природным процессам, ломает их, заставляет их подчиниться своей воле. Разве естественно быть алюминию свободным? Нет и нет; и если бы не гений человека, – этого никогда не случилось бы, хотя бы Земля существовала еще миллиарды лет.

Человек, поняв и узнав свойства атомов, использовал эти знания для того, чтобы переместить элементы так, как ему нужно. В земле распространены больше всего легкие элементы; пять из них – кислород, кремний, алюминий, железо и кальций – составляют 90,03 % земной коры. Если прибавить еще семь – натрий, калий, магний, водород, титан, углерод и хлор, – то эти двенадцать элементов составят 99,29 %. На долю остальных восьмидесяти элементов приходится едва 0,7 % по весу. Но человека не устраивает такое распределение: он упорно ищет редко встречаемые элементы, извлекает их из земли подчас с невероятными трудностями, изучает их свойства на все лады и использует там, где это необходимо и целесообразно. Вот почему в автомобиле оказались никель, которого в земле две сотых процента, и кобальт, которого одна тысячная процента, молибден, которого менее одной тысячной процента, и даже платина, которой двенадцать миллиардных процента!

Всюду атомы – и человек их хозяин! Властной рукой он берет их, смешивает их, ненужные отбрасывает, нужные соединяет, хотя без него эти элементы никогда не встретились бы вместе. И если горное озеро в Таджикистане славит могучие стихии, воздвигнувшие скалы и создавшие провалы, то завод и автомобиль – это индустриальная симфония могущества человеческого гения, его труда и знаний.