Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы - Анья Рёйне

Через тысячу лет мы пройдем еще 40 метров. Это безумно мало с перспективы истории, но все же больше, чем мы себе представляем, планируя будущее. По мере роста населения мы потребляем все большее количество ресурсов планеты. Всегда ли у нас в достаточном количестве будут химические элементы для самих себя и изготовления вещей? Будет ли у нас энергия, необходимая для добычи химических элементов из земной коры? Оглянутся ли люди через тысячу лет на столь же невероятную историю развития, как и мы?

Из всех животных только люди обладают уникальной способностью добывать металлы и пользоваться ими, а началось все с золота. Золото мы связываем с силой, богатством – и сказками. И такие истории сами по себе являются важнейшими кирпичиками нашей цивилизации. Начнем с него.

Больше 10 лет я ношу на пальце золотое кольцо. Все, кто его видит, знают, что это значит. Кольцо на пальце – признанный символ любви и наличия обязательств.

За несколько лет до того, как мы с мужем обменялись кольцами, мы целое лето ездили по Европе на поезде. Сначала сели на ночной поезд до Копенгагена, а потом поехали на восток: по Германии, Чехии, Словакии и Венгрии – в Румынию. Там мы добрались до области под названием Трансильвания, известной как родина Дракулы.

Мы словно попали в другой мир. Вампиров не встретили, зато в автобусах видели сотрудников парков с косами. Лошади и телеги на дорогах встречались так же часто, как автомобили. Бедные и ветхие районы соседствовали с блекнущими историческими знаниями, свидетельствующими о богатом, но неизвестном мне прошлом.

Если бы я заранее почитала об этом месте, я бы знала, что богатство Трансильвании строилось на золоте. Тогда я побывала бы там, где расположено крупнейшее в Европе месторождение золота, древний город Розия-Монтана – его вот-вот похоронит производимый им же рудниковый шлам. Богатство земных недр никогда не достается нам бесплатно.

12 миллионов лет назад на нынешней территории Трансильвании было огромное количество активных вулканов. Горячая расплавленная порода под давлением поднималась наверх, а затем прорывалась на поверхность земной коры – образовались облака пепла и потоки лавы. Глубоко под землей коренную породу[42] нагревала раскаленная магма. В результате вода, запертая в кристаллах породы, вырвалась наружу. И эта вода просочилась сквозь породу. Сначала в виде мелких капель, а затем сквозь трещины и отверстия, пробитые магмой в породе, медленно потекли мелкие ручейки[43].

Из породы высвободилась не только вода. В породе, сквозь которую она текла, содержалось и небольшое количество золота. Как правило, вода никак на золото не воздействует: золотые слитки на затонувших пиратских кораблях сотни лет сохраняют сияющий блеск. Но в экстремальных условиях, когда вода нагревалась до нескольких сотен градусов и в огромных количествах содержала хлор и серу, даже стойкому золоту пришлось сдаться. Атомы золота один за другим прикреплялись к атомам серы, вода выносила их наверх.

По мере того как вода текла к поверхности, давление снижалось. Это напоминает пар, выходящий через открытый клапан скороварки, – в какой-то момент давление настолько снизилось, что вода закипела. Атомы серы отпустили золото и образовали связи с водяным паром. Одинокие атомы золота вновь потянулись друг к другу – остался слой блестящего металла. За тысячи и миллионы лет под румынскими вулканами образовались огромные запасы золота[44].

В какой-то момент активность вулканов остановилась. Земная кора остыла, и следующие миллионы лет поверхность породы разрушалась под воздействием погодных условий, воды и ветра. Меняли форму речные долины, появлялись и исчезали холмы и даже горы.

Потом пришли люди.

Вероятно, это случилось около 10 тысяч лет назад[45]. Теплым солнечным днем в мелкой речушке играет ребенок. Внезапно на одном необычном камне, лежащем на дне, блеснула вспышка солнца. Девочка подняла его, удивившись тому, какой он тяжелый. Когда она стукнула им о другой камень, к собственному удивлению, она увидела, что на золотистом камне появилась отметина. Этот камешек не был похож на все то, с чем она играла раньше.

Когда другие дети увидели, что нашла маленькая девочка, вскоре они и сами стали находить золотистые комочки на дне реки. Изучив новый материал, взрослые обнаружили, что можно расплющить его до тонкой пластинки или придать другую сложную форму. Красивые предметы вызвали интерес соседей – они были готовы обменять его на другие товары. По мере того как все больше и больше людей видели золото, они обнаруживали все больше мест, где золото можно было извлечь из русла реки. Так металл вошел в жизнь людей.

Независимо от того, как все началось, ученые полагают, что золото – первый металл, который человечество стало добывать и использовать[46]. Хотя золото – редкий элемент, по сравнению с другими металлами его исключительно просто найти и воспользоваться, так как в природе оно встречается в металлической форме.

У золота, как и у всех прочих химических элементов, в атомном ядре содержится определенное число протонов. Эта цифра определяет поведение химического элемента, поскольку управляет отношениями химического элемента с электронами, которые вращаются вокруг атомного ядра. Любая химическая реакция подразумевает обмен электронами между атомами. Одни химические элементы отчаянно пытаются отдать один или несколько электронов, в то время как другие постоянно ищут дополнительные электроны, которые можно забрать. Золото довольствуется тем, что у него есть. Поэтому оно так хорошо себя чувствует с другими атомами золота и ему легко остаться чистым металлом. Из-за этого золото редко участвует в химических реакциях, так что золоту не очень-то интересен такой механизм, как наше тело. Мы носим золотые украшения, а вот у себя внутри мы, возможно, обнаружим лишь крохотные частицы, попавшие туда по ошибке.