Текст книги "Занимательная геохимия. Химия земли"

Рубидий – Rubidium (Rb). Атомный номер 37; атомный вес 85,48. Элемент из группы щелочных металлов. Открыт Бунзеном в 1861 г. спектральным анализом. Назван по характерным для рубидия красным линиям спектра («рубидус» – «темно-красный»). По своим свойствам очень близок к калию, только активность его значительно больше последнего. Уд. в. 1,53, температура плавления 38,5 °C; температура кипения 680 °C. Встречается в природе в крайне рассеянном состоянии; наибольшие его количества (до 0,1 %) обнаружены в амазонском камне (зеленый полевой шпат); в заметных количествах установлен в минерале карналлите. Изотоп рубидия с атомным весом 87 радиоактивен, испускает только β-лучи, превращаясь в стронций. Период его полураспада – 70 миллиардов лет.

Рутений– Ruthenium (Ru). Атомный номер 44; атомный вес 101,1. Элемент платиновой группы. Открыт в 1844 г. русским академиком К. К. Клаусом в Казани и назван в честь России (Ruthenia по-латыни – Россия). Хрупкий. Уд. в. 12,2, температура плавления 2450 °C, температура кипения 4900 °C. В природе встречается вместе с другими элементами платиновой группы. Крайне редок и поэтому не нашел применения.

Самарий – Samarium (Sm). Атомный номер 62; атомный вес 150,43. Из группы редкоземельных элементов. Выделен Лекок де Буабодраном в 1879 г. и назван по имени горного инженера Самарского, открывшего минерал самарскит в Ильменских горах. Цвет пламени вольтовой дуги окрашивается солями самария в розово-красный цвет. Изотоп самария радиоактивен, испускает только α-лучи, превращаясь в неодим.

Свинец – Plumbum (Pb). Атомный номер 82, атомный вес 207,21. Известен с глубокой древности. Свинец – мягкий голубовато-серый тяжелый металл. Уд. в. 11,34, температура плавления 327 °C, температура кипения 1740 °C. Имеет много применений. Главное его применение – изготовление покрышек для кабелей и пластин для аккумуляторов; большое количество идет на изготовление пуль, дроби. Свинец входит в состав многих сплавов: баббитов, типографского сплава и др. Соединения свинца употребляются как белый краситель и в медицине. В природе встречается главным образом в виде свинцового блеска, или галенита, – PbS, из которого и добывается.

Селен – Selenium (Se). Атомный номер 34; атомный вес 78.96, Открыт И. Я. Берцелиусом в 1817 г.; название получил от греческого слова «селене» – «луна». Особая модификация селена при освещении проводит электрический ток, причем сопротивление ее меняется от освещенности. На этом основано главное применение селена как фотоэлемента. По своим химическим свойствам близок к сере и особенно к теллуру. Уд. в. 4,81, температура плавления 220 °C, температура кипения 680 °C.

В природе встречается в рассеянном состоянии в сульфидных рудах как спутник серы. Кроме фотоэлементов, селен употребляется в электротехнике, в резиновой и стекольной промышленности, а также в телевидении. Применение его, однако, ограничено.

Сера – Sulphur (S). Атомный номер 16; атомный вес 32,066. Известна с глубокой древности. Имеет много видоизменений: ромбическая, моноклинная, пластическая, аморфная и др. Кристаллы серы светло-желтого цвета. Уд. в. 2,1, температура плавления 119 °C, температура кипения 444,5 °C. В природе сера очень распространена как в самородном виде, так и в виде сернистых руд и сульфатов (гипс, ангидрит и др.). Применяется для получения серной кислоты, при борьбе с вредителями сельского хозяйства (филоксерой), в резиновой промышленности. Входит в состав охотничьего пороха, спичек, бенгальских огней, ультрамарина (синяя краска); применяется также в медицине.

Серебро – Argentum (Ag). Атомный номер 47; атомный вес 107,88. Благородный металл. Известно со времен глубокой древности. Чистое серебро белого цвета, очень мягко и тягуче. Уд. в. 10,49, температура плавления 960,8 °C, температура кипения 2210 °C; близко по своим свойствам к золоту и меди; на воздухе не окисляется, но темнеет от действия сернистых соединений в воздухе, обладает большой ковкостью и бактерицидными свойствами. Лучше всех металлов проводит тепло и электрический ток. В природе встречается в виде самородного серебра и в виде соединений с серой и хлором. Сплавы серебра служат для изготовления домашней утвари, ювелирных изделий, серебряных монет. Название произошло от санскритского слова «аргенос» – «ясный».

Скандий – Scandium (Sc). Атомный номер 21; атомный вес 44,96. Один из самых рассеянных в природе элементов. Его существование было предсказано Д. И. Менделеевым в 1871 г. (экабор). Открыт был Нильсоном в 1879 г. путем спектрального анализа. Свойства скандия изучены мало. По химическим свойствам он близок к щелочноземельным элементам. Название свое получил от Скандинавского полуострова.

Стронций – Strontium (Sr). Атомный номер 38; атомный вес 87,63. Принадлежит к щелочноземельным металлам. Металлический стронций – серебристо-белый металл, уд. в. 2,6, температура плавления 770 °C, температура кипения 1370 °C; химически очень активен, поэтому в природе встречается только в соединениях. Соединения его окрашивают пламя в красный цвет. Встречается в природе в виде карбоната, сульфата и примесей. Применяется в пиротехнике, в сахарной промышленности. Изотоп стронция с атомным весом 90, очень вредный для здоровья, получается в большом количестве при взрыве атомных бомб.

Сурьма – Stibium (Sb). Атомный номер 51; атомный вес 121,76. Известна была еще с древности, в свободном состоянии получена в XV в. Василием Валентином. Название происходит от турецкого слова «сурьме» – «натирание». Сурьма имеет разные аллотропические видоизменения. Одна из них металлическая, очень хрупкий металл серебристого вида. Уд. в. 6,62, температура плавления 630,5 °C, температура кипения 1635 °C. В природе встречается в виде соединений с серой. Применяется как составная часть во многих сплавах, которым придает твердость; прибавка сурьмы к свинцу сильно повышает его твердость, что используется при изготовлении типографского сплава, пуль. Соединения сурьмы используются в спичечной, резиновой, стекольной промышленности. Соединения ядовиты.

Таллий – Thallium (Tl). Атомный номер 81; атомный вес 204,39. Открыт в 1861 г. В. Круксом спектральным анализом. Название получил от греческого слова «таллос» – «зеленая ветвь» – по зеленому цвету линий спектра. Таллий – металл несколько тяжелее свинца, очень летуч, плавится при 303 °C, кипит при 1457 °C, уд. в. 11,85. Соединения его окрашивают пламя в зеленый цвет, очень ядовиты. В природе встречается в рассеянном состоянии. Основным сырьем служит пыль, получаемая при обжиге сернистых руд некоторых металлов. Употребляется как составная часть кислотоупорных сплавов, в животноводстве для съема волос со шкур, для изготовления оптических стекол, в фотоэлементах и имеет сейчас еще много других применений.

Тантал – Tantalum (Та). Редкий элемент. Атомный номер 73; атомный вес 180,95. Открыт был в 1800 г. А. Экебергом и назван в честь греческого мифического царя Тантала. Уд. в. 16,6, температура плавления 3000 °C, температура кипения 5300 °C. Тантал хорошо поддается механической обработке и отличается своей чрезвычайной устойчивостью по отношению к различным химическим и механическим воздействиям. Это свойство используется для изготовления различной ответственной химической, радиотехнической и рентгеновской аппаратуры и хирургических инструментов. Сплавы тантала с углеродом отличаются исключительной твердостью, что делает его весьма ценным для изготовления резцов, сверл. В природе встречается редко, всегда вместе с ниобием, от которого его отделить нацело очень трудно (и часто с титаном). Тонкие нити и пластинки тантала получили применение в хирургии для сшивания тканей и сосудов.

Теллур – Tellurium (Те). Атомный номер 52; атомный вес 127,61. Открыт в 1782 г. венгерским химиком Ф. Мюллером, немецкий химик М. Клапрот в 1798 г. подтвердил это открытие и дал новому элементу его название от латинского «теллурис» – «земля». Уд. в. 6,24, плавится при 450 °C, кипит при 1390 °C. Теллур по химическим свойствам похож на серу и особенно на селен. Известен давно минерал «парадоксальное золото». Соединения теллура крайне ядовиты. Встречается в соединениях с серебром, золотом, висмутом и серой. Применяется в керамической промышленности, для окраски стекол и в качестве добавки к газолину для ускорения сгорания в двигателях, употребляется в производстве свинцовых кабелей.

Тербий – Terbium (Tb). Атомный номер 65; атомный вес 158,93. Из группы редкоземельных элементов. Открыт в 1843 г. шведским химиком К. Мозандером в иттриевой земле, наряду с иттрием, иттербием и эрбием и другими редкоземельными элементами.

Технеций – Technetium (Тс). Атомный номер 43; атомный вес 99. Технеций является первым химическим элементом, полученным искусственным путем. Он синтезирован итальянскими учеными М. Перрье и Сегре в 1937 г. путем бомбардировки молибдена нейтронами и при других ядерных реакциях. Уд. в. 11,5.

В настоящее время известно много его изотопов. Наиболее долгоживущим из них является изотоп с атомным весом 99. По химическим свойствам технеций ближе к рению, чем марганцу. Название произошло от греческого слова «технетос» – «искусственный». Свойства технеция в точности совпадают с теми, которые предсказал Д. И. Менделеев, назвав этот элемент эка-марганцем (см. мазурий).

Титан – Titanium (Ti). Атомный номер 22; атомный вес 47,90. Очень распространенный в природе элемент: составляет 0,6 % веса земной коры. Открыт в 1795 г. немецким химиком М. Клапротом и назван в честь мифологического героя. Скопления титана встречаются в минералах ильмените и рутиле, а также в титаномагнетитах. Металл серебристо-белого цвета, очень тверд и хрупок; уд. в. 4,54, плавится при 1725 °C, кипит при 3260 °C. Практическое значение титана особенно велико в металлургии: он способствует полному удалению из расплавленной стали кислорода и азота, благодаря чему литье получается замечательно однородным; придает стали твердость и эластичность. Металлический титан стоек при резком колебании температуры, и перед ним открываются широкие перспективы для использования в современной технике. Двуокись титана служит для изготовления очень хорошего белого красителя (титановые белила).

Торий – Thorium (Th). Атомный номер 90; атомный вес 232,05. Один из важнейших радиоактивных элементов. Открыт в 1828 г. Берцелиусом и назван по имени Тора – скандинавского бога войны. Радиоактивность тория установлена в 1898 г. Склодовской-Кюри и Шмидтом. В свободном состоянии это металл; уд. в. 11,5, плавится при 1800 °C, кипит при 5200 °C, внешне похож на платину. Период полураспада тория – 13 миллиардов лет. Распадаясь, торий образует ториевый ряд радиоактивных элементов, конечным членом которого является свинец с атомным весом 208. Главнейшие минералы, в состав которых входит торий, – монацит с большим содержанием редкоземельных элементов, торит. Добывается монацит из монацитовых песков. Значение имеет двуокись тория для газокалильных сеток. Наряду с ураном торий расщепляется с выделением большого количества внутриатомной энергии, с чем связано его практическое значение. Титанат тория показал очень большую диэлектрическую постоянную и употребляется в радиотехнике.

Трансурановые элементы, см. заурановые элементы.

Тулий – Thulium (Tu). Атомный номер 69; атомный вес 168,94. Элемент из группы редкоземельных. Открыт в 1880 г. П. Клеве и назван от слова «Тулия» – древнего названия Скандинавии. Соединения тулия – зеленого цвета.

Углерод – Carboneum (С). Атомный номер 6; атомный вес 12,011. Известен с глубокой древности; название от латинского «карбо» – «уголь». Встречается в природе в виде алмаза, уд. в. 3,51, графита, уд. в. 2,25, ископаемых углей, различных углеводородов (нефти, природных газов) и в органических веществах, затем в виде карбонатов (солей угольной кислоты), ископаемых и в растворах их в воде, в виде углекислого газа в воздухе. Применяется: алмаз – для бурения, резки и шлифовки стекла, для украшений; графит – как огнеупор (графитовые тигли), как смазка, для изготовления карандашей, в реостатах, в электродах для дуговых электрических печей; уголь и нефть – в качестве топлива как важнейший источник энергии. Сажа идет на краску (черная тушь). При переработке угля получают многочисленные важные химические продукты, в том числе анилиновые производные; сырье для лекарственных продуктов – аспирин, стрептоцид; сахарин; для взрывчатых веществ – тринитротолуол (тол) и пр. Изотоп с атомным весом 14 радиоактивен и входит в незначительном количестве в живые организмы.

Уран – Uranium (U). Атомный помер 92; атомный вес 238,07. Элемент, еще недавно занимавший самое последнее место в Периодической системе элементов. Уран был открыт в 1789 г. М. Клапротом в смоляной руде, но только в 1841 г. Е. Пелиго получил уран в чистом виде. Входит в состав минералов уранита, карнатита, тюямунита. Уран – тугоплавкий металл серебристо-белого цвета; уд. в. 18,3, температура плавления 1133 °C, температура кипения 3500 °C; радиоактивен. При изучении урана Беккерель в 1898 г. открыл явление радиоактивности. Природный уран имеет несколько изотопов; преобладает изотоп с атомным весом 238; изотоп с атомным весом 235 содержится в количестве 0,8 %. Благодаря радиоактивному распаду из урана с атомным весом 238 образуются элементы уранового ряда, а из урана с атомным весом 235 образуется актиниевый ряд. Конечным продуктом уранового ряда является свинец с атомным весом 206, актиниевого ряда – свинец с атомным весом 207. Уран 235 был использован для создания атомных бомб; при бомбардировке его ядра медленными нейтронами легко распадается на два почти равных осколка, состоящих из многих радиоактивных изотопов разных элементов. При этом выделяется огромное количество энергии. Назван элемент по имени планеты Уран, обнаруженной незадолго до открытия металла.

Фермий – Fermium (Fm). Атомный номер 100, атомный вес 255 (?). Опубликованные в 1951 г. сведения об открытии сотого элемента, названного центурием от слова «centum» («сто»), сначала не подтвердились. Однако в 1953 г. было сообщено в печати о выделении из продукта облучения урана нейтронами нового элемента с атомным номером 100. Позднее, в 1955 г. были получены его изотопы при бомбардировке урана шестизарядными ядрами кислорода. Этот элемент был назван в честь знаменитого итальянского ученого Ферми фермием с символом Fm. До 1956 г. были синтезированы четыре изотопа фермия.

Фосфор – Phosphorus (P). Атомный номер 15; атомный вес 30,975. Свое название фосфор получил благодаря свойству светиться в темноте (от греческих слов «фос» – «свет» и «форос» – «несущий»). Открыт немецким химиком Г. Брандом в 1669 г. Уд. в. 1,82, температура плавления 44 °C, температура кипения 280,5 °C. Известны разновидности: желтый (белый) фосфор, красный фосфор, а в 1916 г. Бриджмен получил черный фосфор. Широко распространен в земной коре в виде фосфатов, образует многочисленные минералы: апатит, бирюзу, фосфаты железа, меди и др. Используется при производстве спичек, получении дымовых завес, зажигающих веществ и т. п. Фосфориты и апатит – важнейшее сырье для производства фосфоросодержащих удобрений. Фосфор и многие его соединения являются сильными ядами.

Франций – Francium (Fr). Атомный номер 87. Впервые был обнаружен француженкой М. Пере в 1939 г. в естественном радиоактивном ряду распада актиния, позднее получен искусственным путем. Непродолжительность существования изотопов франция существенно затрудняет изучение его химических свойств. Содержание его в земной коре крайне ничтожно. Атомный вес одного из изотопов 223. По своим свойствам он близок к цезию и является самым активным из всех металлов. Название получил в честь родины исследовательницы. Существование франция было предсказано Д. И. Менделеевым, который описал его под названием экацезий.

Фтор – Fluorum (F). Атомный номер 9; атомный вес 19,00. Неметалл из группы галогенов. В свободном состоянии впервые выделен французским химиком А. Муассаном в 1886 г., хотя был принят за элемент, входящий в состав плавиковой кислоты и полевого шпата, французским ученым А. Ампером еще в 1810 г. Латинское название произошло от названия минерала флюорита. Русское название происходит от греческого корня «фториос» – «разрушающий». При обыкновенных условиях это – газ, в толстых слоях окрашенный в зеленовато-желтый цвет. Уд. в. 1,11 (жидкость), температура затвердевания –218 °C, температура сжижения –188,2 °C. В свободном состоянии не нашел применения. Фтористоводородная, или плавиковая, кислота широко используется в химических лабораториях, для травления стекла, в нефтяной промышленности, при анализе минералов, при металлическом литье, для синтезов в органической химии.

Хлор – Chlorum (Cl). Атомный номер 17; атомный вес 35,457. Открыт Шееле в 1774 г.; название получил от слова «хлорос» – «зеленый». Хлор – желто-зеленый газ, тяжелее воздуха. Уд. в. 1,57 (жидкий), сжижается при –34 °C, затвердевает при –101 °C. В природе встречается в виде солей соляной кислоты – натрия и калия, растворенных в водах океана, или в виде залежей каменной соли (NaCl), а также в виде других хлоридов. Является одним из основных элементов химической промышленности, играет очень важную роль при приготовлении красителей, многих лекарственных и отравляющих веществ. Большое количество хлора применяется для отбелки тканей, бумаги, для стерилизации питьевой воды и в сельском хозяйстве в борьбе с полевыми вредителями. Натриевая соль хлора (NaCl) употребляется в громадных количествах в пищу (каждым человеком в год потребляется от 2 до 10 килограммов соли).

Хром – Chromium (Cr). Атомный номер 24; атомный вес 52,01. Открыт в 1797 г. одновременно Вокеленом и Клапротом из минерала крокоита, привезенного Далласом из одного рудника на Урале[91]91
  Крокоит – первый новый минерал, открытый в России. Сегодня по числу ежегодно открываемых минералов Россия стабильно занимает одно из первых мест. – Науч. ред.


[Закрыть]. Название произошло от греческого «хрома» – «краска», благодаря многоцветной окраске различных его соединений. Весьма хрупкий и твердый металл, очень устойчив по отношению к воздуху и воде; уд. в. 7,14, температура плавления 1800 °C, температура кипения 2200 °C. В природе встречается чаще всего в виде минерала хромистого железняка. Употребляется главным образом в сталелитейной промышленности. Хромовые (нержавеющие) стали обладают большой твердостью, прочностью и идут для изготовления инструментов, орудийных и ружейных стволов; хромом покрываются поверхности других металлов для предохранения их от разрушения. Входит в состав минеральных красителей.

Цезий – Cesium (Cs). Атомный номер 55; атомный вес 132,91. Из группы щелочных металлов, весьма активен. Уд. в. 1,9, температура плавления 28 °C, температура кипения 670 °C. Получил название по небесно-голубому цвету характерных для цезия спектральных линий («цезиум» – «голубое небо»). Цезий – первый из элементов, открытых путем спектрального анализа (Бунзен в 1860 г.). Соединения цезия окрашивают пламя в розово-фиолетовый цвет. В природе известен лишь один цезиевый минерал – поллуцит[92]92
  Сегодня известны 18 минералов цезия, но лишь поллуцит CsAlSi₂O₆ дает в гранитных пегматитах гигантские скопления. – Науч. ред.


[Закрыть]. Цезий применяется как главная составная часть фотоэлемента.

Центурий – Centurium (Cn). Опубликованные в 1951 г. сведения о новом химическом элементе с атомным номером 100 не получили подтверждения. Название – «centurium» – «сотый». См. фермий.

Церий – Cerium (Се). Атомный номер 58; атомный вес 140,13. Из группы редкоземельных элементов. Открыт в 1803 г. Гизингером, Клапротом и Берцелиусом и назван по имени малой планеты Цереры. Церий в природе встречается в минералах церите и др. вместе с другими редкоземельными металлами. Церий входит в смесь, употребляемую для изготовления «кремней» в зажигалках; двуокись церия, как и двуокись тория, применяются для сеток газо– и керосинокалильных ламп. Применяется церий в медицине, а также в артиллерии для получения светящегося следа при полетах снарядов. Церий извлекается из монацита как отход при получении тория.

Цинк – Zincum (Zn). Атомный номер 30; атомный вес 65,38. Цинк был известен с глубокой древности. В XVI в. упоминается Парацельсом. Название получил от слова «цинко» – «белый налет» (соли цинка имеют белый цвет). Сам металл – серовато-белый, довольно стойкий по отношению к воде и воздуху благодаря поверхностной защитной окисной пленке. Уд. в. 7,14, плавится при 419 °C, кипит при 907 °C. Встречается в природе главным образом в виде минерала сфалерита (ZnS) – цинковой обманки. Металлургия цинка разработана Генкелем, у которого обучался в 1721 г. Ломоносов. Применяется для покрытия железа (оцинкованное железо), а также в сплавах с медью (латунь). Соединения цинка белого цвета, употребляются в качестве красителей, а также в медицине.

Цирконий – Zirconium (Zr). Атомный номер 40; атомный вес 91,22. Открыт Клапротом в 1789 г. и назван по минералу циркону. Уд. в. 6,5, плавится при 1860 °C, кипит при 5050 °C. Двуокись циркония весьма тугоплавка, плавится при 3000 °C, и при этом чрезвычайно устойчива по отношению к химическим воздействиям. Благодаря этим свойствам употребляется как высокоогнеупорный материал и как химическая посуда вместо платины. Цирконий применяется в качестве добавки к чугуну, повышая качество металлического литья. В природе встречается в виде циркона и сложных силикатов. Очень долго не замечали в нем примеси гафния (см. гафний), который трудно отделим.

Эйнштейний (Es). Атомный номер 99; атомный вес 253. В 1951 г. было опубликовано сообщение об открытии нового элемента, полученного при бомбардировке нептуния ядрами углерода. Сообщение оказалось ошибочным. Элемент был назван афинием в честь города Афины, а затем переименован. В 1952 г. из продуктов облучения урана мощным потоком нейтронов был выделен элемент под номером 99. Другие его изотопы получены при длительном облучении и β-распаде плутония и при бомбардировке урана шестизарядными ионами изотопа азота ¹⁴N. Синтезировано 5 изотопов до 1956 г. В настоящее время его называют эйнштейнием в честь крупнейшего ученого Эйнштейна.

Экаалюминий, см. галлий.

Экабор, см. скандий.

Экайод, см. астатин.

Экамарганец, см. технеций.

Экасилиций, см. германий.

Экацезий, см. франций.

Эрбий – Erbium (Er). Атомный номер 68; атомный вес 167,2. Из группы редкоземельных элементов. Открыт Мозандером в 1843 г. и назван по имени города Иттерби.