Юрий Фиалков - Девятый знак

Уверен, что многие читатели уже приготовили свое «потому». Послушаем их:

«Потому, — скажут они, — что химические элементы были открыты в разное время. Конечно же, железо, которое было известно людям с незапамятных времен, должно быть изучено лучше, чем гафний например, который открыт несколько десятилетий назад».

Ответ этот будет правильным лишь до некоторой степени. Если посмотреть на таблицу, в которой приведены годы открытий химических элементов, то несостоятельность этого объяснения станет очевидной. В самом деле, элемент иттрий, например, был известен еще в XVIII веке. А между тем этот элемент изучен гораздо хуже, чем открытые в XIX веке магний или натрий. Тантал был открыт на одиннадцать лет раньше йода — в 1800 году. Степень же изученности этих двух элементов не может быть даже сравнима. В то время как о свойствах йода и его соединений написано множество книг, все сведения о тантале составили в лучшем случае одну тоненькую брошюрку.

В перерыве одного из химических совещаний, происходивших несколько лет назад, мое внимание привлек оживленный разговор. Несколько немолодых и очень уважаемых ученых, перебивая друг друга, обсуждали что-то, ведя торопливый подсчет на оборотных сторонах программок совещания. На этот раз их увлекли не научные проблемы. Оказывается, речь шла о том, соединения скольких химических элементов видел за свою жизнь каждый из них. Первенство в этом необычном соревновании занял один профессор, который в разное время своей деятельности держал в руках соединения шестидесяти элементов. Символами этих элементов была густо исписана программа, а по лицам собеседников можно было заметить, что они считают это число более чем внушительным.

Шестьдесят элементов… Но ведь это немногим больше половины известных нам «кирпичиков» материального мира! Неужели человек, всю свою жизнь посвятивший химии, и тот не видел соединений всех элементов?!

Мы подходим к истинной причине того, почему различные химические элементы изучены в различной степени.

Все дело, оказывается, в том, в каком количественаходятся элементы в земной коре (под корой в данном случае понимают литосферу — материки, гидросферу — океаны, моря и реки и атмосферу — воздушную оболочку нашей планеты).

Вообразим себе многоэтажный дом, населенный химическими элементами. Каждый элемент занимает в нем площадь сообразно содержанию его в земной оболочке.

Какая картина представится нам?

Почти половину этого дома будет занимать кислород. На его долю придется 47,2 % всей жилой площади. Именно такова доля кислорода в весе земной коры. Больше четверти помещений нашего воображаемого здания находится в ведении кремния. 27,6 % веса земной коры приходится на долю этого элемента. Итак, три четверти помещений занято двумя «капиталистами» — кремнием и кислородом. Остальная четверть приходится на 89 естественных химических элементов!

Но и эта четверть распределена «несправедливо». 8,8 % веса земной коры приходится на железо, 3,6 — на кальций. А всего имеется восемь элементов, содержание которых в земной коре выражается в процентах числами, имеющими перед запятой число больше нуля.

81 элемент живет всего на 0,4 % жилой площади этого дома, который как бы воплощает «несправедливость» природы. По сути, большинство элементов Периодической системы ютится в тесном чулане дома, основная площадь которого занята восемью элементами-гигантами.

Итак, причина различной изученности химических элементов ясна: неодинаковое нахождение их в земной коре. Те элементы, содержание которых больше, изучены лучше, те, которых меньше, исследованы хуже. Вот и все. Ответ ясен, и нечего здесь больше об этом говорить.

Что и говорить, вывод, конечно, верный. Верный, но… говорят, что вся наука состоит в основном из «но». Это, разумеется, не более чем шутка. Однако такое «но» имеется и в нашем случае.

Посмотрим на таблицу содержания элементов в земной коре более внимательно. Вот хотя бы элемент скандий — очень редкий элемент. Мало кто из химиков может похвалиться, что видел соединения скандия. Действительно, содержание его в земной коре очень мало: всего шесть десятитысячных долей процента. Соседним по списку в таблице является серебро. Разумеется, это тоже довольно редкий металл, но, конечно, не такой, как скандий. Это очевидно каждому. Ведь все согласятся, что с серебром в быту приходится иметь дело довольно часто. Наверное, не найдется ни одного дома, где не было бы серебряной ложечки или хотя бы самой ничтожной безделушки из серебра. Наконец, уж наверное, у каждого человека имеются фотографии. А ведь поверхность любой фотобумаги покрыта соединениями серебра.

Оказывается, что содержание серебра в земной коре составляет одну стотысячную процента — в шестьдесят раз меньше, чем скандия.

Элемент галлий и сейчас принадлежит к числу самых редких элементов. Только в последние годы некоторые химические лаборатории (число которых пока еще не очень велико) получили в свое распоряжение соединения галлия. Но таблица содержания элементов неопровержимо свидетельствует, что этого элемента в земной коре находится в двести (200!) раз больше, чем обычной и всем хорошо известной ртути.

Полупроводниковый элемент германий сейчас общеизвестная «притча во языцех». О редкости этого элемента говорят и пишут повсеместно. А ведь германия в природе в двадцать раз больше, чем обычного и совсем недорогого йода.

По-видимому, примеров достаточно. И так ясно, что «редкостность» элемента и его содержание в земной коре — понятия далеко не тождественные. Большое значение имеет еще доступность элемента.

Элементы земной коры находятся в концентрированном состоянии — в рудах или в виде постоянной примеси к каким-либо минералам. Другие находятся, образно говоря, в «размазанном» состоянии. Олово и иттрий содержатся в земной коре приблизительно в одинаковом количестве. Но в то время как для олова известны месторождения минерала касситерита, иттрий не имеет своих руд, а встречается в виде крайне незначительных примесей к самым разнообразным минералам. В этом и есть настоящая причина того, что иттрий изучен много хуже, чем олово.

Теперь ясно, что подавляющее большинство химических элементов встречается в земной оболочке в чрезвычайно малых количествах. Чтобы выделить соединения многих из этих элементов, приходится прибегать к манипуляциям, которые очень напоминают описанные в предыдущих главах. Итак, снова цифры после запятой, снова бесконечно малые величины, снова поиски большого в малом…