Несколько слов о кларках
Несколько слов о кларках
Да, железо один из самых распространённых элементов, и это не случайно. Поведением атомов, где бы они ни находились, управляет Великий Периодический Закон. Характер же химического элемента, то есть его свойства и распространённость, определены порядковым номером в менделеевской таблице.
Но как узнать, много или мало содержится данного элемента в природе? И чего, например, больше: свинца, известного с незапамятных времён, или незнакомца циркония, производство которого освоили всего лишь несколько десятилетий назад? Для этого нужны средние данные распространённости элементов. Счёт на кристаллы и молекулы, который ведут геологи, не устраивает геохимиков, учитывающих атомы.
Для того чтобы знать распространённость элемента, нужно вычислить среднее значение его содержания, допустим, в земной коре. Это же так очевидно! Увы, очевидное становится таковым далеко не всегда и не сразу. То, что было вполне ясно ещё 100 лет назад главному химику геологической службы США и куратору минералогического собрания Национального музея Франку Уиглсуорту Кларку, совершенно не воспринималось его коллегами.
Кларк затеял очень трудоёмкую, кропотливую и, по мнению многих, бесполезную работу, на которую ушло 40 лет. Есть время собирать материал и время его обобщать. Так вот, Кларк обобщил многочисленные данные о составе различных минералов, которые скрупулёзно до него получили другие исследователи. Четыре десятилетия жизни и горы статистических выкладок. Нужно было обработать результаты более чем 5000 анализов и, наконец, установить, что в составе земной коры преобладают 8 химических элементов: кислород, кремний, алюминий, железо, магний, кальций, калий и натрий. И вот когда труд Кларка был завершён, стало очевидным уже для всех, что он совершил переворот в геохимии.
В 1923 году наш замечательный учёный, академик Александр Евгеньевич Ферсман предложил в честь Ф. Кларка назвать кларком числовую оценку среднего содержания элемента в земной коре или других природных образованиях. Позднее Ферсман сказал: «Только в самые последние годы выяснилось, что метод, предложенный американским химиком Кларком ещё в 1889 году, не только представляет одно из крупнейших завоеваний в совремённой геохимии, но и проливает свет на взаимоотношения между строением вещёства, с одной стороны, распределением элементов — с другой, и, наконец, с общим характером химических процессов во всем космосе, с третьей».
Кларк железа в земной коре равен 4,65 — это значит, что таково его среднее содержание в процентах. К этому стоит добавить, что по распространённости в земной коре железо занимает четвёртое место среди всех элементов и второе среди металлов после алюминия.
Теперь вернёмся к вопросу: чего на Земле больше, свинца или циркония? Судите сами: кларк циркония 0,017, а свинца 0,0016. Следовательно, циркония в земной коре содержится в 10 раз больше. И вообще, даже беглое знакомство с кларками вызывает удивление. Оказывается, мы не всегда правильно судим о распространённости химических элементов. Так, например, кларк титана в 100 раз больше кларка меди, а кларк редкостного на первый вгляд галлия более чем в 200 раз превышает кларк ртути. О чем это говорит? Только о привычке считать, что металлы встречаются в природе в виде руд или самородков. Короче говоря, мы привыкли к металлам концентрированным. Кларки же показывают, что химические элементы {а металлы не исключение) находятся в основном в состоянии рассеяния. Это особое состояние атомов ещё в начале нашего века выявил выдающийся естествоиспытатель совремённости Владимир Иванович Вернадский. По этому поводу он образно заметил, что в каждой пылинке отражается общий состав космоса.
В самом деле, не считая водорода и гелия, на долю которых приходится почти 99 % вещёства Вселенной (вспомним синтез гелия), в космических образованиях больше всего распространены практически те же элементы, что и на Земле: углерод, азот, кислород, натрий, магний, алюминий, кремний и железо. Вселенская распространённость железа объясняется тем, что реакции термоядерного синтеза идут по энергетически выгодным путям образования не слишком лёгких и не очень тяжёлых, а как бы средних атомов, которые и в менделеевской таблице занимают средние клетки. Типичным представителем таких «середнячков» и является железо — элемент № 26.