Занимательная геохимия. Химия земли - Александр Евгеньевич Ферсман

скопления стронция в пещерах Средней Азии, добываются на больших заводах его соли, извлекают их из минеральных вод, — словом, стронций снова сделался элементом промышленности и хозяйства. Как сложится дальше его судьба, мы не знаем. Как первая, так и последние страницы истории этого металла нам, геохимикам, еще не известны…

Так кончил я свой рассказ о синем камне моим слушателям в санатории.

Никому не нужные синие кристаллики превратились в их глазах в частицу нашей социалистической стройки. Все стали менее косо посматривать на наши утренние поездки на каменоломни, даже главный врач перестал ворчать, что мы завалили всю комнату камнями и нарушаем священный санаторный режим. Словом, целестин нас снова помирил.

И тогда я решил даже написать о нем рассказ. Он напечатан в моей книжке — «Воспоминания о камне».

Тем из вас, кому не наскучило читать этот очерк, я советую прочесть и тот рассказик, чтобы лучше запомнить, что за прекрасный камень наш голубой целестин.

Олово — металл консервной банки

Олово — скромный, ничем как будто не выдающийся металл. Мы редко слышим о нем в повседневной жизни, хотя пользуемся им очень часто…

Судьба этого металла — служить человеку не под своим именем. Бронза, жесть, припой, баббит, типографский камень, артиллерийский металл, станиоль, «итальянский» порошок, красивые фарфоровые эмали, краски и тому подобное, — многим никогда и в голову не приходит, что самой существенной составной частью этих разнообразных и полезных предметов является олово.

Этот металл отличается замечательными и очень своеобразными свойствами; некоторые из них еще остаются загадочными и пока полностью геохимически не раскрыты.

Источником олова является поднимающаяся из недр Земли гранитная магма, богатая кремнеземом, как принято ее называть, — «кислая». Однако далеко не во всякой кислой магме обнаруживается олово, и мы до сих пор не знаем, какому закону подчиняется связь олова с гранитом, почему в одном граните оно есть, а в другом, как будто совершенно таком же, его почти нет.

Другой интересный вопрос: почему олово, тяжелый металл, наперекор своей тяжести, не тонет в магме, как многие другие тяжелые металлы, а стремится вверх и оказывается в самой верхней части гранитного массива?

Дело в том, что среди растворенных в магме энергичных сильно летучих паров и газов большую роль играют галогены — хлор и фтор. Мы знаем из опыта, что олово соединяется с этими газами даже при комнатной температуре. В магме оно образует с этими газами очень летучие соединения — фториды и хлориды олова. И в таком газообразном виде олово вместе с другими летучими соединениями — кремния, натрия, лития, бериллия, бора и другими — прокладывает себе путь в верхнюю зону застывающего гранитного массива и даже за его пределы, в трещины покровных пород.

Здесь, при изменившихся физико-химических условиях, фтористое и хлористое олово вступает в реакцию с водяными парами. Олово, оставив своих прежних переносчиков, соединяется с кислородом, взятым у воды, и выделяется уже не в газообразной форме, а в виде твердого блестящего минерала — касситерита (от греческого слова «касситерос» — олово), оловянного камня, — главной промышленной руды олова. Вместе с касситеритом выделяется иногда много других интересных минералов: топаз, дымчатый горный хрусталь[42], берилл, плавиковый шпат[43], турмалин, вольфрамит, молибденит и другие.

Сравнительно недавно мы узнали, что крупные месторождения касситерита образуются не только из летучих галоидных соединений гранитной магмы. Они возникают и в более поздние периоды застывания гранитного остатка, когда водные пары превращаются в воду, разносящую далеко от материнского очага соединения различных металлов, чаще всего в виде сульфидов — соединений с серой. Многое в этих процессах нам еще не вполне ясно. Но мы знаем, что олово выносится из магмы также и этим путем. Замечательно, что, использовав на этот раз в роли переносчика серу, олово отбрасывает и ее, как раньше отбрасывало галогены, и соединяется с кислородом, образуя все тот же излюбленный свой минерал — касситерит.

Олово известно нам и в составе многих других минералов. Но все они встречаются очень редко, некоторые — исключительно редко, и промышленное значение их совершенно ничтожно. Оловянной рудой всегда был и пока остается только касситерит — SnO2, содержащий в чистом виде около 78,5 % олова.

Касситерит — большею частью черный или буроватый минерал. Черный цвет его объясняется примесями железа и марганца. В редких случаях он бывает медово-желтый или красный, еще реже — бесцветный. Кристаллы его обычно очень небольшие. Благодаря своей твердости, химической стойкости и тяжести касситерит при выветривании гранитов не разрушается и не рассеивается, а накапливается, вместе с другими тяжелыми минералами, на местах разрушения гранитов — в руслах рек или на морских побережьях, образуя иногда обширные россыпи — залежи оловянного камня.

Таким образом, касситерит добывается или из коренных месторождений, или из вторичных месторождений — россыпей.

Добытая тем или иным способом оловянная руда подвергается прежде всего процессу обогащения, то есть очистке от различных примесей, а затем уже идет в плавку. При этом олово восстанавливается углеродом топлива. Кислород, соединяясь с углеродом, выделяется в виде углекислоты, и остается металлическое олово.

Чистое олово, выплавленное из касситерита, — мягкий, серебристо-белый (немного более тусклый по сравнению с серебром), ковкий металл. Замечательна способность олова раскатываться на тонкие листочки. Плавится олово при температуре 231°.

Своеобразны очень многие свойства олова. Известна способность олова «кричать», то есть издавать при сгибании особый, характерный звук. Другой оригинальной, но далеко не такой безразличной особенностью этого металла является его чувствительность к холоду. На холоде олово «заболевает» — вместо серебристо-белого становится серым, увеличивается в объеме, начинает крошиться и нередко рассыпается в порошок. Эта тяжелая болезнь, и ее зовут «оловянной чумой». Она погубила немало оловянных предметов большой художественной и исторической ценности. Заболевшее олово может заразить здоровый металл. К счастью, оловянная чума поддается лечению. Нужно переплавить и медленно охладить металл. Если эту операцию (главным образом охлаждение) произвести достаточно тщательно, олову возвращаются прежний вид и свойства.

В далеком-далеком прошлом именно олово дало могучий толчок культурному развитию человека. Олово известно человеку очень давно. За пять-шесть тысяч лет до нашей эры, гораздо раньше, чем человек научился выплавлять и обрабатывать железо, он уже умел выплавлять олово.

Чистое олово — мягкий и непрочный металл, непригодный для изготовления изделий. Но бронза (от персидского слова «бронтпсион» — «сплав») — сплав золотистого цвета, состоящий из меди с 10 % олова, — отличается прекрасными свойствами: он тверже меди, отлично отливается, куется и обрабатывается. Если мы обозначим твердость олова условным числом 5, то медь будет иметь твердость 30, а