Химия Земли
Для геологов, исследующих нашу планету, наиболее важно знать самые общие
законы, определяющие поведение вещества на поверхности земной коры, в ее
толщах и в глубинах земного шара. Геолог не может искать вслепую. Он заранее
должен знать, где он может найти железо, где — уран, где — фосфор, где
— калий. Он должен знать, какие условия создают на Земле залежи углерода:
где надо искать уголь, где — графит и где — алмазы. Геологу нужно знать,
какие элементы сопутствуют друг другу в земной коре, он должен знать законы
образования совместных месторождений различных элементов.
В сложных, грандиозных химических процессах, протекающих в земной коре
и на ее поверхности сотни миллионов лет, продолжающихся и в наши дни, сходные
своим положением в периодической системе элементы обладают сходной геохимической
судьбой. Это позволяет геохимикам проследить их движение в земной коре
и выяснить законы, распределяющие их на поверхности Земли. Геохимическое
поведение различных элементов определяется прежде всего строением внешних
электронных оболочек в их атомах, размерами атомов и соответствующих ионов.
Элементы с завершенными внешними электронными оболочками (благородные газы)
существуют только в атмосфере; они не вступают в природных условиях в химические
соединения. Даже гелий и радон, образующиеся при радиоактивном распаде,
не захватываются полностью горными породами, а непрерывно поступают из
них в атмосферу. Редкие земли, стоящие в одной клетке таблицы, встречаются
в природе почти всегда вместе. В одних и тех же рудах всегда присутствуют
совместно и цирконий и гафний.
Геологи хорошо знают, что осмий и иридий нужно искать там же, где и
платину. В периодической таблице Менделеева они стоят вместе в восьмой
группе и так же неразлучны в природе. Месторождения никеля и кобальта сопутствуют
железу, и в таблице они в одной группе и в одном периоде. Основная толща
земной коры состоит из немногих минералов; все это химические соединения
элементов, расположенных главным образом в коротких периодах и в начале
и в конце каждого из длинных периодов таблицы. Причем преобладают среди
них легкие элементы с малыми порядковыми номерами. Эти элементы составляют
основную массу силикатных горных пород.
Элементы, стоящие в периодической системе в середине длинных периодов,
образуют рудные, чаще всего сульфидные, месторождения. Многие из этих элементов
встречаются в самородном состоянии. И распространенность и геохимическое
поведение элемента (его миграция в земной коре) определяются его положением
в периодической системе. Распространенность зависит от строения атомного
ядра, геохимическое поведение — от строения электронной оболочки.
Поэтому периодическая система элементов необходима геохимику. Без нее
не могла бы возникнуть и развиваться геохимия. Эта наука устанавливает
общие закономерности во взаимном сосуществовании химических элементов в
горных породах и рудах. Она дает возможность геологу находить в земной
коре месторождения полезных-ископаемых. Периодический закон Менделеева
— надежный и испытанный компас геохимика и геолога.
|