Занимательная геохимия. Химия земли

Не нужно забывать, что кальций — один из самых энергичных и подвижных атомов мироздания, что безграничны возможности его сочетания в кристаллические постройки мира, что еще много новых открытий сделает человек, сумев использовать эти подвижные маленькие шарики для создания новых, может быть невиданных по прочности, материалов для строительства и промышленности. Но для этого нужно еще много работать, нужно вдумываться в природу этого атома. Чтобы быть хорошим геохимиком, надо быть вдумчивым химиком и физиком и надо быть знатоком геологии. Надо владеть всеми этими науками — химией, физикой, геологией, геохимией, чтобы быть хорошим технологом и понимать те новые пути промышленности, которые приведут к блестящим победам над природой, к широкому использованию самых распространенных элементов Земли!

Калий — основа жизни растений

Калий — характерный щелочной элемент, занимающий довольно низкое место в менделеевской таблице, в первой ее группе. Это типичный нечетный элемент, так как характерные его показатели нечетны: порядковый номер, то есть число электронов, из которых слагается электронная оболочка, — 19, атомный вес — 39. Он образует прочные связи лишь с одним атомом галоида, например хлора; как мы говорим, его валентность равна единице. Как нечетный элемент калий вместе с тем характеризуется значительной величиной своих заряженных частиц шарообразной формы, а это, вместе с его нечетностью, вызывает постоянное стремление к странствованию, особую подвижность его заряженных электрических клубков.

Неудивительно поэтому, что вся история калия в земле связана, так же как и судьба его друга натрия, с исключительной подвижностью и сложными превращениями. Свыше ста минералов образует он в земной коре и входит в небольшом количестве в состав еще сотни других минеральных видов. Его среднее содержание в земной коре приближается к 2,5 %. Это цифра большая, и она показывает, что калий вместе с натрием и кальцием принадлежит к элементам, преобладающим в окружающей нас природе.

В сложном геологическом прошлом нашей планеты история калия очень интересна. Она изучена детально, и мы можем сейчас нарисовать все те пути, которые проходят атомы калия, пока они снова не вернутся к началу своих странствований, завершив свой сложный жизненный круговорот.

Когда застывают в глубинах расплавленные магмы и отдельные элементы распределяются в них по своей подвижности, своей способности к странствованию, к образованию летучих газов или подвижных легкосплавных частиц, — калий принадлежит к последним. Он не выпадает в тех первых кристаллах, которые раньше других образуются в глубинах нашей Земли; мы почти не встречаем его в зеленых оливиновых глубинных породах, из которых сложены сплошные пояса земных недр. Даже в базальтовых массах, которые подстилают океаны, калия мы встречаем не больше чем 0,3 %.

В ходе сложной кристаллизации расплавленных магм в верхних их частях накапливаются более подвижные атомы Земли; здесь больше мелких, сильно заряженных ионов кремния и алюминия; здесь много нечетных атомов калия и натрия и летучих соединений воды. Из этих расплавленных остатков образуются те горные породы, которые мы называем гранитами. Они покрывают громадные участки земной поверхности, представляя собой плавающие на базальтах материки.

Граниты застывают в глубинах земной коры, и калий накапливается в них в количестве почти 2 %, входя главным образом в состав минерала, который мы называем полевым шпатом — ортоклазом. Калий входит также в состав хорошо нам известных слюд, черных и белых; в иных местах он накапливается в еще большем количестве, образуя крупные кристаллы белого минерала — лейцита, которого особенно много в богатых калием лавах Италии, где он и добывается для получения калия и алюминия.

Таким образом, колыбелью атомов калия на Земле являются граниты и кислые лавы изверженных горных пород.

Мы знаем, как на поверхности Земли они разрушаются водой, воздухом, той угольной кислотой, которой насыщены атмосфера и вода, как внедряются в них корни растений, разъедая отдельные минералы выделяемыми ими кислотами.

Тем, кто бывал в окрестностях Ленинграда, приходилось видеть, как легко разрушаются граниты на выходах и в валунах, как выветриваются их минералы, тускнеет порода и чистые кварцевые пески в виде дюн накапливаются как остатки от некогда мощных гранитных массивов. Разрушается при этом и полевой шпат. Вода и углекислота земной поверхности извлекают из него атомы натрия и калия, оставляя своеобразный скелет листоватого минерала и образуя сложные породы, которые мы называем глиной.