Из чего всё сделано? Рассказы о веществе

Из чего сделана Земля?

Говорят, что в Земле можно найти почти все элементы таблицы Менделеева. Ну если не все, то девяносто уж точно. Учёные даже прикинули, сколько атомов разных элементов пошло на строительство Земли. Это число столь велико, что у него даже нет названия. Возьмите листок бумаги, напишите единицу, а к этой единичке припишите ещё 50 нулей. Получится число, которое не умещается на одной строке тетрадной странички. О чём говорит нам это длиннющее, как змея, число? О том, что атомов в Земле не просто много, а фантастически много.

Что же это за атомы? Треть из них — атомы железа, еще почти треть — кислорода, шестая часть приходится на кремний, восьмая часть — на магний, двенадцатая часть — на серу, никель, кальций и алюминий. А для остальных элементов остаётся одна сотая часть. Таков состав элементов всего содержимого нашей планеты. Но нас с вами интересует только земная кора, на долю которой приходится всего лишь одна двухсотая часть земной массы. Хотя и это очень много, учитывая гигантский вес нашей планеты.

Из чего же состоит земная кора? Здесь меню побогаче и поразнообразнее.

Восемнадцать элементов — кислород (О) и кремний (Si), алюминий (Al) и железо (Fe), кальций (Ca) и натрий (Na), калий (K) и магний (Mg), водород (H) и титан (Ti), углерод (C) и хлор (Cl), фосфор (P) и сера (S), азот (N) и марганец (Mn), фтор (F) и барий (Ba) — составляют 99,8 % массы земной коры. Больше всего кислорода (половина массы земной коры) и кремния (четверть). А где же золото, серебро и платина, столь драгоценные и любимые нами металлы? Они тоже есть. Однако на их долю вместе с остальными десятками элементов приходится всего лишь одна пятисотая часть земной коры.

В земле много серых и невзрачных камней. Но расколешь такой булыжник, отшлифуешь и изумишься редкой красотой. Как, например, этого агата, найденного в Подмосковье

А вот еще одна редкость — самородок чистейшей меди, найденный в земле в Алтайском крае. Обычно медь встречается в природе только в виде соединений с другими элементами. (Этот красивый образец принадлежит компании «Русские минералы»)

Сера — ещё одно простое вещество, которое можно найти в земле. Например — вот такие кристаллы серы из Новояровского месторождения на Украине

Эти кристаллы, похожие на конфетки, — довольно редкий минерал ванадинит. Он содержит не только ванадий, как следует из названия, но еще и свинец. Так что класть их в рот не рекомендуется

Разумеется, все эти элементы не разложены по отдельным коробочкам, бутылочкам и ящичкам с соответствующими этикетками, как положено на настоящем складе химических реактивов. Элементы в чистом виде, то есть в виде простых веществ, встречаются в земле крайне редко. Это, например, самородное золото, замысловатые слитки которого, маленькие и большие, можно увидеть в минералогических музеях. Или жёлтая сера в восковых на ощупь кристаллах. А ещё — углерод в виде алмазов, из которых делают изумительные прозрачные бриллианты, блестящего чёрно-серого графита или чёрных угольных пластов. В основном же земные породы сложены из оксидов — так химики называют соединения элементов с кислородом в разных соотношениях. Вот почему кислорода в земной коре больше всего.

А ещё, помимо оксидов, в земных породах встречаются самые разные соли — так химики называют соединения атомов металлов с другими элементами. Например — наша поваренная соль, хлорид натрия, или пирит, сульфид железа, который блестит в камнях золотыми прожилками и часто сбивает с юлку искателей золота — очень уж похож.

А есть и более сложные соли, содержащие атомы металла, кислорода и ещё какого-нибудь элемента, например — карбонат кальция, он же белый мягкий мел, которым учительница пишет на доске. Это тоже природный камень, состоящий из атомов кальция, углерода и кислорода в соотношении 1:1:3. Чтобы более коротко записать состав этого вещества, химики используют такой прием: записывают в строчку символы элементов, а рядом с ними, чуть ниже, их относительное количество в веществе. Получается: Ca1C1O3 или, ещё проще, CaCO3. Коротко и ясно. Это называется химической формулой вещества.

Все эти вещества — твёрдые, они умеют образовывать кристаллы разного цвета, они смешиваются, переплетаются, врастают один в другой по велению природы. А в результате образуются самые разные камни — невзрачные, обычные, серенькие или яркие, с замысловатым узором и прожилками. Или прозрачные кристаллы разного цвета, которые называют драгоценными и полудрагоценными камнями. Песок и галька на пляже, скользкая глина на разбитых дорогах, камни в горах, которые сыплются из-под ног, — всё это застывший кристаллический коктейль из тех веществ, о которых мы только что с вами говорили. И все это называется минералами.

Откуда мы это знаем, спросите вы? А всё благодаря геологам, минералогам и геохимикам. Они неустанно исследуют то, что у нас под ногами. Геологи путешествуют по миру, по лесам, по горам, по долинам рек и пустыням с рюкзаком за спиной и со специальным молоточком в руках — собирают разные необычные камни и образцы пород. А минералоги и геохимики в лабораториях тщательно исследуют образцы — рассматривают рисунок, изучают блеск и излом камня, проверяют его магнитные свойства, просвечивают рентгеном и воздействуют химическими реагентами, чтобы узнать химический состав и кристаллическую структуру.

Эти удивительные кристаллы-кубики, похожие на золото, — вовсе не золото, а природный минерал пирит, соединение железа с серой. Из него можно получить железо. Кстати, размеры этих кристалликов невелики — два-четыре сантиметра. Нашли их на Урале и в Испании