Оповідання з хімії - Юрій Якович Фіалков

Та цим не вичерпується аналогія періодичної системи елементів з географічною картою. Якби комусь спало на думку розмалювати таблицю Менделєєва так, як це роблять картографи, то вийшла б дуже цікава картина. «Білих плям» на карті не було б. Та цілий ряд клітин таблиці Менделєєва виявився б, як Антарктида на географічній карті, лише злегенька проконтурований тоненькою смужкою зеленої фарби (так географи позначають малодосліджені області нашої планети). На хімічній карті це означало б, що даний хімічний елемент вивчений недостатньо, а то й зовсім не досліджений.

Очевидно, не доведеться довго шукати причину, внаслідок якої одні елементи вивчені краще, а інші — гірше. Звичайно, хімія заліза, відомого людям з давніх-давен, розроблена краще, ніж хімія гафнію, відкритого кілька десятиліть тому. Але це тільки половина пояснення. Щоб відшукати другу його половину, треба переглянути таблицю.

Якщо подивитись на таблицю, де наведені дати відкрить кожного елемента, то тільки-но висловлена думка буде далеко не беззаперечною. Справді, елемент ітрій став відомий вже у XVIII ст., а проте ми знаємо про нього менше, ніж, наприклад, про натрій, магній, або алюміній, відкриті в XIX ст.

Отже, не тільки «вік» елемента визначає ступінь знання його. Що ж тоді ще? Відповідь на це нам знову-таки дадуть таблиці…

Під час перерви в роботі однієї з нарад хіміків, яка відбулась кілька років тому, мою увагу привернула жвава розмова. Кілька поважних вчених обговорювали щось і поспішно підраховували на клаптиках паперу. Мова, як виявилось, йшла про те, скільки хімічних елементів бачив за своє життя кожний з них. Першість випала одному професорові, який вже тримав у руках сполуки 60 елементів. Символами цих 60 елементів був густо списаний весь папірець, і по обличчях співрозмовників професора можна було не сумніватися, що вони вважають це число більш ніж значним.

Шістдесят елементів… Адже це тільки трошки більше, ніж половина відомих нам тепер «цеглинок всесвіту»!

Секрет того, що багато хімічних елементів сховано від людини за сімома замками, стане зразу ж зрозумілим, як тільки глянемо на таблицю, де вказано вміст елементів у земній оболонці (до земної оболонки відносять літосферу — материки і ложа морів та океанів на глибину до 16 кілометрів, гідросферу — ріки, моря та океани, атмосферу — повітряну оболонку нашої планети).

Виявляється, вміст хімічних елементів у земній оболонці не однаковий. Так, вміст кисню перевищує вміст полонію, наприклад, у 1015 або в мільйон мільярдів раз! Ця нерівномірність розподілу елементів у земній корі стане ще очевиднішою, коли розташувати хімічні елементи в один ряд у міру зменшення їх вмісту.

Перші три члени цього ряду — кисень, кремній, і алюміній — складають 82,6 % ваги земної оболонки. Якщо до цих трьох елементів додати вміст ще шістьох — заліза, кальцію, натрію, магнію, калію і водню, то вони складатимуть вже 98,13 % ваги земної оболонки. А на частку всіх інших 79 елементів (я не беру до уваги елементи, добуті штучно) припадає лише 1,87 % ваги земної кори.

Отже, причиною неодноразового ступеня вивчення тих чи інших елементів є не тільки час їх відкриття, а й наявність їх у земній корі. Не випадково вагові проценти елементів, відкритих останніми, — гафнія і ренія — становлять відповідно 4∙10–4 і 10–7%. Такий перший і, безсумнівно, правильний висновок з розгляду таблиці вмісту елементів у земній корі.

Хтось сказав, що вся наука складається з «але». Це — перебільшення, але не неправда. Таке «але» є і в даному разі. Гляньте на таблицю розподілу елементів уважніше.

Цікаво, який вміст елемента скандія, що дуже рідко зустрічається? Лише кілька десятитисячних часток процента. Справді, мало хто з хіміків може похвалитися тим, що бачив хоч одну із сполук цього елемента. Та ось сусідній в алфавітному списку елемент — срібло. Як відомо, його вважають дорогоцінним металом, але ніхто ке скаже, що срібло надто рідкісне. Мабуть, не знайдеться такої сім’ї, де б не було хоч малесенької дрібнички із срібла. А в хімічних лабораторіях азотнокисла сіль срібла — один з поширених реактивів. Солі срібла часто зустрічаються і в побуті, зокрема поверхня фотопаперу вкрита галоїдними сполуками цього металу. І все-таки срібла в земній корі вдвічі менше, ніж скандію, який вважається дуже рідкісним металом.

Елемент галій — дуже рідкісний. Тільки останнім часом у деяких лабораторіях стали з’являтися сполуки цього елемента в кількостях, які рідко перебільшують десяток — другий грамів. А звичайнісінький для хіміків елемент кадмій, солі якого кілограмами можна знайти навіть у шкільному кабінеті, зустрічається в земній корі в кількостях майже в 100 раз менших, ніж галій. Рідкісного металу германію в земній корі міститься майже в 40 раз більше, ніж такого звичайного в побуті елемента, як йод, і вдесятеро більше, ніж сурми і вісмуту.

Можна навести ще багато подібних прикладів, але й з цих вже ясно, що ваговий вміст елемента в земній корі ще не визначає його «доступність». А саме від «доступності» залежить, чи елемент рідкісний, чи звичайний.

Елементи зустрічаються в земній корі по-різному: одні сконцентровані у вигляді руд або значних домішок до мінералів, а інші знаходяться в «розмазаному» стані. Олова і ітрію в земній корі приблизно однакова кількість (відповідно 0,004 і 0,003 %). Але олово зустрічається в досить концентрованих рудах (наприклад, у мінералі каситериту), а ітрій не має своїх руд, він зустрічається у вигляді незначних домішок до різноманітних мінералів.

Можна сказати, що у вивченні того чи іншого елемента значну роль відіграє не тільки його вміст — «положення», а й легкість «підходу» до нього — характер залягання в земній корі. Справді, практика показала, що легше дістатися до віддалених берегів Антарктиди, ніж піднятися на вершину Джомолунгми, яка знаходиться порівняно недалеко від густонаселених місць Азії.

Ми з’ясували питання, яке спочатку здавалося навіть несерйозним: чому різні елементи неоднаково вивчені. І зразу ж напрошується друге запитання: навіщо, власне, знати однаково детально властивості всіх хімічних