Девятый знак

Шестьдесят элементов… Но ведь это немногим больше половины известных нам «кирпичиков» материального мира! Неужели человек, всю свою жизнь посвятивший химии, и тот не видел соединений всех элементов?!

Мы подходим к истинной причине того, почему различные химические элементы изучены в различной степени.

Все дело, оказывается, в том, в каком количестве находятся элементы в земной коре (под корой в данном случае понимают литосферу — материки, гидросферу — океаны, моря и реки и атмосферу — воздушную оболочку нашей планеты).

Вообразим себе многоэтажный дом, населенный химическими элементами. Каждый элемент занимает в нем площадь сообразно содержанию его в земной оболочке.

Какая картина представится нам?

Почти половину этого дома будет занимать кислород. На его долю придется 47,2 % всей жилой площади. Именно такова доля кислорода в весе земной коры. Больше четверти помещений нашего воображаемого здания находится в ведении кремния. 27,6 % веса земной коры приходится на долю этого элемента. Итак, три четверти помещений занято двумя «капиталистами» — кремнием и кислородом. Остальная четверть приходится на 89 естественных химических элементов!

Но и эта четверть распределена «несправедливо». 8,8 % веса земной коры приходится на железо, 3,6 — на кальций. А всего имеется восемь элементов, содержание которых в земной коре выражается в процентах числами, имеющими перед запятой число больше нуля.

81 элемент живет всего на 0,4 % жилой площади этого дома, который как бы воплощает «несправедливость» природы. По сути, большинство элементов Периодической системы ютится в тесном чулане дома, основная площадь которого занята восемью элементами-гигантами.

Итак, причина различной изученности химических элементов ясна: неодинаковое нахождение их в земной коре. Те элементы, содержание которых больше, изучены лучше, те, которых меньше, исследованы хуже. Вот и все. Ответ ясен, и нечего здесь больше об этом говорить.

Что и говорить, вывод, конечно, верный. Верный, но… говорят, что вся наука состоит в основном из «но». Это, разумеется, не более чем шутка. Однако такое «но» имеется и в нашем случае.

Посмотрим на таблицу содержания элементов в земной коре более внимательно. Вот хотя бы элемент скандий — очень редкий элемент. Мало кто из химиков может похвалиться, что видел соединения скандия. Действительно, содержание его в земной коре очень мало: всего шесть десятитысячных долей процента. Соседним по списку в таблице является серебро. Разумеется, это тоже довольно редкий металл, но, конечно, не такой, как скандий. Это очевидно каждому. Ведь все согласятся, что с серебром в быту приходится иметь дело довольно часто. Наверное, не найдется ни одного дома, где не было бы серебряной ложечки или хотя бы самой ничтожной безделушки из серебра. Наконец, уж наверное, у каждого человека имеются фотографии. А ведь поверхность любой фотобумаги покрыта соединениями серебра.

Оказывается, что содержание серебра в земной коре составляет одну стотысячную процента — в шестьдесят раз меньше, чем скандия.

Элемент галлий и сейчас принадлежит к числу самых редких элементов. Только в последние годы некоторые химические лаборатории (число которых пока еще не очень велико) получили в свое распоряжение соединения галлия. Но таблица содержания элементов неопровержимо свидетельствует, что этого элемента в земной коре находится в двести (200!) раз больше, чем обычной и всем хорошо известной ртути.

Полупроводниковый элемент германий сейчас общеизвестная «притча во языцех». О редкости этого элемента говорят и пишут повсеместно. А ведь германия в природе в двадцать раз больше, чем обычного и совсем недорогого йода.

По-видимому, примеров достаточно. И так ясно, что «редкостность» элемента и его содержание в земной коре — понятия далеко не тождественные. Большое значение имеет еще доступность элемента.

Элементы земной коры находятся в концентрированном состоянии — в рудах или в виде постоянной примеси к каким-либо минералам. Другие находятся, образно говоря, в «размазанном» состоянии. Олово и иттрий содержатся в земной коре приблизительно в одинаковом количестве. Но в то время как для олова известны месторождения минерала касситерита, иттрий не имеет своих руд, а встречается в виде крайне незначительных примесей к самым разнообразным минералам. В этом и есть настоящая причина того, что иттрий изучен много хуже, чем олово.

Теперь ясно, что подавляющее большинство химических элементов встречается в земной оболочке в чрезвычайно малых количествах. Чтобы выделить соединения многих из этих элементов, приходится прибегать к манипуляциям, которые очень напоминают описанные в предыдущих главах. Итак, снова цифры после запятой, снова бесконечно малые величины, снова поиски большого в малом…

Здесь небезынтересно будет рассказать о неприятной истории, которая произошла в одном из исследовательских институтов, истории, закончившейся, к счастью, благополучно.

В каждом научном учреждении есть несколько сейфов, где хранятся приборы из серебра и платины, соли золота и других драгоценных металлов. Были такие сейфы и в том институте, о котором идет речь. На один из сейфов сотрудники неизменно поглядывали с большим уважением. Еще бы! В нем хранилось четверть грамма радия — количество непомерно большое, учитывая редкостность этого металла.

Всем интересующимся охотно рассказывали, что радий находится там не в виде металла, а в виде азотнокислой соли, растворенной в некотором количестве воды. Раствор, разумеется, был помещен в толстый сосуд из свинца, который задерживает испускаемые радием лучи. Радий настолько был необходим для проведения различных научных исследований, что сотрудники института записывались у заведующего лабораторией в очередь, с нетерпением ожидая того дня, когда им можно будет приступить к опытам.

Несчастье произошло тогда, когда институт переезжал в новое, специально выстроенное для него здание. Все сотрудники были охвачены суетой переезда. Они торопливо упаковывали в плохо пригнанную тару научную аппаратуру, сбивая пальцы, выпрямляли искривленные гвозди, не совсем умело помогали бригаде грузчиков. Всем хотелось поскорее развернуть работу в новом здании.

Только этой суматохой можно объяснить (но не оправдать!) то, что заведующий лабораторией вышел из комнаты добывать очередную партию вечно дефицитных гвоздей и оставил сейф открытым. Ведь он шел «всего на одну минутку»! Одна минутка затянулась на десять. А этих десяти минут вполне хватило на то, чтобы произошло…

В комнату вошел один из грузчиков. Почти все ящики были уже вынесены. Лишь в углу стояло два больших тюка, ухватить которые ему одному было не под силу. Чтобы не терять времени зря, грузчик решил снести вниз металлический цилиндр, который он заметил в распахнутом сейфе. Цилиндр оказался довольно тяжелым. В нем что-то переливалось. Грузчик отвинтил крышку и увидел, что в цилиндр налита какая-то жидкость. «Должно быть, спирт», — с уважением подумал он. Но жидкость ничем не пахла, а вернее всего, по наметанному глазу грузчика, который в этих делах разбирался тонко, — была водой.

Когда заведующий лабораторией впоследствии представлял себе, что произошло в последующие полминуты, он жмурился и тряс головой, как будто бы ему лили за шиворот ледяную воду. За эти полминуты грузчик, приняв молниеносное решение, быстро подошел к окну и вылил содержимое цилиндра во двор института. Затем он завинтил крышку и неторопливо понес цилиндр вниз, в машину.

Спустя полчаса грузчик клялся всеми известными ему клятвами, что он отродясь не слыхивал ни про какой радий и вообще он был уверен, что выливает воду.