Занимательная геохимия. Химия земли - Александр Евгеньевич Ферсман
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.
Рождение и поведение атома в мироздании
Я вспоминаю один вечер, тихий, прекрасный вечер в Крыму. Вся природа как будто бы уснула, и ничто не тревожило гладь спокойного моря. Даже звезды на черном южном небе не мерцали, а сияли яркими лучами. Замолкла жизнь вокруг, и, казалось, весь мир остановил свое движение и замер в бесконечной тишине южной ночи.
Но как далека эта картина от истины и как обманчивы тишина и спокойствие окружающей нас природы!
Достаточно подойти и начать медленно вращать рукоятку радиоприемника, чтобы узнать, что весь мир пронизан мириадами несущихся электромагнитных волн. Измеряемые то несколькими метрами, то тысячами километров, бурные волны мирового эфира поднимаются на высоту озоновых слоев и обрушиваются вновь
