Ферсман: Занимательная геохимия. Химия земли

ФАНТАСТИЧЕСКОЕ ПУТЕШЕСТВИЕ ПО МЕНДЕЛЕЕВСКОЙ ТАБЛИЦЕ

Представьте себе здание в виде громадного конуса или пирамиды из хромированной стали, высотой в 20—25 м,. примерно как наши пяти- или шестиэтажные дома. Вокруг этого конуса идет грандиозная спираль с отдельными клеточками, которые расположены так, как в Менделеевской системе, образуя длинные ряды и вертикальные группы. Каждая клеточка, как маленькая комната, отведена отдельному элементу. Тысячи зрителей спускаются по спирали вниз, рассматривая в клетке судьбу каждого элемента так, как рассматривали бы отдельного зверя в клетке зверинца.

Чтобы подняться на вершину громадного конуса Менделеевской таблицы, вы входите внизу внутрь «элементария». Вас

окутывает сначала полный мрак, и лишь отдельные красные языки пламени начинают как бы лизать ваши ноги, а постепенно вокруг вас растекается бурлящая масса кипящего огненного расплава.

Вы сидите в стеклянной кабинке большой подъемной машины. Под вами и вокруг вас расплавленный океан глубин Земли. Медленно поднимается кабина среди языков огня и потоков расплавленных масс.

Появляются первые точки отвердевших выкристаллизованных веществ магмы. Они еще плавают в расплаве, носятся целыми массами, постепенно накапливаются в отдельных участках в виде сверкающих блесток, твердеющих горных пород.

Вот справа кабина уже коснулась такой охладевшей магмы глубин. Вы видите темную, еще раскаленную местами докрасна основную породу, богатую магнием и железом. Черные точки хромистого железняка сливаются в целые полосы хромовых руд, а среди них сверкают, как звезды, кристаллики платины и осмистого иридия — этих первых металлов глубин.

Вот постепенно кабина продвигается вдоль такой темно- .зеленой каменной глыбы. Много раз ломалась она в своей длинной истории и вновь спаивалась огненно-жидким расплавом. Среди темно-зеленых кристаллов сверкают другие блестящие кристаллики прозрачного камня. Это кристаллы алмаза, которые выносились в такие же расплавленные алмазоносные трубки в Южной Африке.

 Вам кажется, что кабина все быстрее и быстрее летит кверху. В глубине остаются темно-зеленые породы железа и магния. Вот появляются сплошные массы серых и бурых пород — диоритов, сиенитов, габбро; среди них кое-где мелькают белые жилки. Вдруг кабина резко поворачивает вправо и врезается в гранитный расплав, насыщенный газами, парами и редкими металлами, он весь пропитан горячим туманом. Вы с трудом разбираете в хаосе гранитного расплава отдельные твердые кристаллики. О, здесь температура достигла уже 800°!

Бурными потоками со взрывами вырываются кверху горячие летучие пары. Вот застывающая масса гранита прорезается еще расплавленными остатками того же гранита. Это знаменитые пегматиты, в которых рождаются прекрасные кристаллы драгоценных камней, растут дымчатые морионы, зеленые бериллы, голубые топазы, кристаллы горного хрусталя и аметиста.

И сквозь туман охлаждающихся паров кабина проходит мимо замечательных картин пегматитовых пустот, которые так хорошо называют на Урале «занорышами». Вот большие дымчатые кварцы, больше метра размером, рядом с ними выкристаллизованные кристаллы полевого шпата. Медленно растут на их поверхности пластинки слюды, а выше светлеют дымчатые кварцы.

Еще выше поднимается кабина. Лиловые щетки аметистов облекают ее со всех сторон. Сильным порывом вырывается она из пегматитовой жилы, и новые картины привлекают ваше внимание — то слева, то справа ветвятся жилы разной толщины: то целые сплошные стволы из белых минералов и сверкающих сернистых соединений, то тонкие прожилки, едва заметные глазу, так похожие на веточки дерева. Целые участки гранитной породы пропитаны бурыми кристалликами оловянного камня и желто-розовыми массами шеелита.

В кабине тушат электрический свет. Вы оказываетесь во мраке. Затем поворачивают рычаги мощной машины, выделяющей невидимые ультрафиолетовые лучи, и темные стенки начинают зажигаться новыми огнями: то нежно-зеленым светом горят кристаллики шеелита, то желтым огнем вспыхивают зерна кальцита. Переливаются, светятся и сверкают фосфорическим светом минералы, а среди них остаются мрачными черными пятнами соединения тяжелых металлов.

Но вот снова зажигается свет. Кабина оставляет контактные зоны гранитов, движется по одному из могучих стволов, поднимающихся из массива гранита. Кабина замедляет ход, и вы поднимаетесь кверху по настоящей рудной жиле. Затем кабина врезается сначала в сплошное кварцевое тело. Черные острые кристаллы вольфрамовых руд прорезают кварцы, а через несколько сот метров появляются первые сверкающие блестки сульфидов, эти серебряно-желтые кристаллики сернистых соединений железа. За ними следуют ярко-желтые блестки, ослепляющие глаза.

«Смотрите, золото!»—восклицает один из вас. Тонкие жилки прорезают белоспежные кварцы. Еще несколько сот метров кверху пролетает кабина. Вместо золота появляются сверкающие стальные кристаллы свинцового блеска, потом блестящая, как алмаз, цинковая обманка, различные сернистые руды, переливающие цветами всех металлов, руды свинца, серебра, кобальта, никеля. Выше жилы светлеют. Кабина идет через мягкий известковый шпат, прорезанный иглами серебряного сурьмяного блеска, иногда кроваво-красными кристалликами киновари.

Дальше — сплошные желтые и красные массы соединений мышьяка. Все легче и легче пробивает себе дорогу кабина, на смену горячим расплавам давно пришли горячие пары, потом горячие растворы.

Сейчас кабину обдают брызги горячих минеральных источников. Они бурлят и кипят от пузырьков угольной кислоты, они пробивают себе дорогу сквозь осадочные породы, сковывающие земную кору. Вы видите, как они разъедают стенки известняков, откладывая в них натеки цинковых и свинцовых руд. Горячие минеральные источники выносят кабину все выше и выше, вокруг со стенок свешиваются красивые известковые натеки: то сталактиты из бурого арагонита — карлсбадского камня, то красивые осадки мраморного оникса пестрых цветов.

Но ветвятся пути горячих источников, тонкие струйки пробивают себе дорогу на земную поверхность, создавая гейзеры и минеральные воды. Наша кабина проходит через толщу осадочных пород, она прорезает пласты угля, она врезается в толщи пермских солей, перед ней открываются картины отдаленного прошлого земной поверхности. Вот тяжелые жидкие капли падают и замазывают стеклянные стенки кабины. Это нефть и разные битумы в песках осадочных пород. Кабина прорезает отдельные горизонты.

Снова подземные воды обливают дождем ее стены; ее путь проходит через сплошную стену твердых песчаников; мягкие известняки и глинистые сланцы в пестром чередовании прошлых судеб Земли окружают ее. И все ближе и ближе к поверхности движется кабина. Еще один порыв в ее быстром движении — и кабина останавливается.

Яркое пламя поднимается вам навстречу, и белые клубы паров воды снежными облаками сказочной формы застилают все небо.

Вы поднялись на вершину Менделеевской таблицы. Перед вами горит в воздухе химический элемент водород, сгорая в клубы водяного пара.

Вы на верхней площадке Менделеевской таблицы. Крутая спираль ведет вас постепенно книзу. Вы держитесь за барьер из хромированной стали и начинаете свой путь.

Вот первая клетка. На ней написано большими буквами: «Гелий». Редкий благородный газ, открытый сначала на Сол гце, пропитывающий всю землю, камни, воды, воздух. Гелий — вездесущий газ, который мы разыскиваем, чтобы наполнять наши дирижабли. Здесь, в этой маленькой комнате, посвященной гелию, вы видите всю его историю от ярких зеленых линий солнечной короны до черного невзрачного клевеита — камня скандинавских жил, из которого насосом можно извлекать газ Солнца — гелий.

Осторожно нагибаетесь вы через перила и видите под клеткой гелия еще пять клеток. В них горят огненными буквами имена других благородных газов: неон, аргон, криптон, ксенон и радиевая эманация — радон.

Вдруг загораются спектральные линии благородных газов, и все начинает гореть пестрыми красками. Оранжевые и красные тона неона сменяются сине-голубыми тонами аргона. Длинные дрожащие полосы синеватых тяжелых газов дополняют зту картину. Мы ее хорошо знаем в городах по светящимся рекламам магазинов.

Снова зажигается свет, перед вами клетка лития. Это самый легкий щелочной металл. Вы видите всю его историю, вплоть до самолетов будущего. И снова нагибаетесь вниз, и снова под вами горят светящиеся буквы его аналогов: желтым цветом светятся цвета натрия, фиолетовым цветом блестит калий, красными тонами горят надписи рубидия, и голубым цветом светится цезий.

Так постепенно, шаг за шагом, элемент за элементом, обходите вы по спирали великую Менделеевскую таблицу, и все то, что мы рассказывали вам на страницах этой книги, вся история отдельных химических элементов здесь рисуется не в виде отдельных слов и картинок, а в живых, настоящих образцах, в самой истории каждого элемента.

Что может быть сказочнее клетки углерода — основы жизни и всего мира! Вся история развития живого вещества проходит здесь перед вашими глазами и вся история смерти этого вещества, когда погребенная жизнь в глубинах превращается в уголь, а живая протоплазма — в жидкую нефть. И в замечательной картине сложного мира сотен тысяч химических соединений углерода ваше внимание привлекают его начало и его конец.

Вот громадный кристалл алмаза. Нет, это не знаменитый «Кюллинан», распиленный на кусочки для английского короля, это «Орлов». Он вставлен в золотую палку — жезл русских царей.

А вот в конце той же комнаты угольный пласт. Отбойный молот врезается в уголь, и куски этого невзрачного камня длинным конвейером устремляются на поверхность земли. Это «хлеб промышленности», как говорил В. И. Ленин.

Но вот вы спускаетесь двумя оборотами спирали ниже — перед вами комната с яркими красками: желтые, зеленые, красные камни сверкают всеми цветами радуги. Вот рудники Центральной Африки, вот темные пещеры Азии. Медленно вращается кинолента, рисуя картины отдельных рудников, раскрывая происхождение металлов. Это ванадий, названный так в честь легендарной древнеславянской (вендской) богини, ибо сказочны те силы, которые он придает железу и стали, вооружая их твердостью и прочностью, вязкостью и гибкостью, неразрушаемостью, необходимой для оси автомобиля. Перед йами в той же комнате оси из ванадиевой стали, прошедшие миллионы километров, и здесь же надломленные, не выдержавшие даже десяти тысяч километров пробега, оси из простой стали.

Снова проходите несколько оборотов спирали. Картины сменяются одна за другой. То железо — основа всего мира и железной промышленности, то вездесущий йод наполняют пространство своими атомами, то стронций, сверкающий красными ракетами, то плавящийся в руке человека блестящий металл галлий.

О, как прекрасна комната золота! Она искрится тысячами огней. Вот золото в белых кварцевых жилах, вот серебристое, почти зеленое золото Забайкальских рудников, вот вьется на ваших глазах золотая струйка в маленькой модели обогатительной фабрики алтайского Лениногорска, вот золотые растворы всех цветов радуги, вот золото в истории человечества и культуры. Металл богатства и преступления, металл войны, грабежа и насилия! В ярких красках проходят перед вами подвалы государственных банков со слитками золота, тяжелые картины рабского труда в знаменитых рудниках Витватерстранда, банковские заправилы, определяющие судьбы акционерных компаний и цену золотой валюты.

Только один шаг, и мы в комнате другого металла — жидкой ртути. Как на знаменитой Парижской выставке 1938 г., посредине комнаты бьет фонтан, но не воды, а жидкой серебряной ртути. В правом углу маленькая паровая машина отбивает такт своими поршнями, работая на ртутном газе, а слева раскрывается вся история этого летучего металла, его рассеяние в земной коре, кроваво красные капли киновари в песчаниках Донбасса и жидкие капли ртути в рудниках Испании.

Но вы идете дальше. За клетками свинца и висмута начинается какая-то непонятная для вас картина. Элементы и клетки смешаны и спутаны между собой. Здесь нет больше четкости и ясности в отдельных клетках. Вы входите в область особых атомов Менделеевской системы. Нет больше прочности и устойчивости в знакомых вам металлах. Что-то неясное и новое рисуется перед вами, вот в тумане вдруг начинает проясняться сказочная картина.

Атомы урана и тория не остаются на своих местах. Из них выделяются какие-то лучи, и рождаются шарики атомов гелия. Наши атомы оставляют свои насиженные клетки. Вот они вскакивают в клетку радия, ярко светятся загадочным светом, превращаются, как в сказке, в невидимый газ радон, снова потом бегут назад по Менделеевской таблице и на ваших глазах умирают в клетке свинца.

А вот другая, более страшная картина сменяет первую — какие-то быстро летящие атомы налетают на уран, они ломают его на кусочки с треском и шумом, ярко блестящими лучами распадается атом урана, где-то высоко по нашей спирали загорается он в клетке редких земель, а потом бежит вновь вниз дальше по спирали, задерживаясь в отдельных клетках посторонних ему металлов, постепенно умирая где-то около платины.

Что случилось с нашими атомами? Разве не нарушены наши законы, наше убеждение, что каждый атом является неизменным постоянным кирпичом природы, что ничто не может его изменить и превратить, что стронций всегда останется стронцием, а атом цинка — всегда атомом цинка?

И вы близки к жестокому разочарованию. Несмотря на все, что мы говорили раньше, атом оказался непрочным. Вы вошли в какой-то новый мир, где атом оказался непостоянным, где его можно разрушить, не уничтожить, но превратить в другой.

И сквозь туман конца Менделеевской таблицы, среди сверкающих искр летящих атомов гелия и рентгеновских лучей, вы спускаетесь к последним ступенькам спирали в неведомые глубины.

Но сейчас вы спускаетесь не в глубины земли, а в глубины горящих, сверкающих на небе звезд. Туда, где температуры измеряются сотнями миллионов градусов, где давление не может быть выражено никаким числом наших атмосфер, где в бешеном хаосе сверкают и распадаются атомы Менделеевской таблицы.               

Так что же,— значит, все то, что мы говорили, было неверно? Значит, правы были алхимики, когда хотели сделать и» ртути золото? Из мышьяка и «философского камня» создать серебро? Значит, правы были те фантазеры науки, которые еще сто лет тому назад говорили, что атомы переходят друг в друга, что в сложных, не доступных нам мирах они рождаются один из другого?

Менделеевская таблица — совсем не мертвая таблица, состоящая из клеточек. Она не только картина настоящего, но и прошлого и будущего; это картина тех таинственных процессов мира, в которых идут превращения одних атомов в другие. Это картина той борьбы за существование, которая господствует в мире атомов.

Таблица Менделеева есть таблица истории и жизни мироздания! А сам атом есть кусочек вселенной, вечно меняющий свое место в сложных рядах, группах и клетках Менделеевской таблицы.

Вы подошли к самой замечательной картине окружающего нас мира.