Место неметаллов в природе

Место неметаллов в природе

Сочетание атомов сотни химических элемен­тов образует все вещества живой и неживой природы... Но встречаются в природе атомы тех или иных химических элементов не одина­ково часто. Во Вселенной, как показывают расчеты, на каждые 100 000 атомов приходится в среднем 90 000 атомов водорода, 9800 атомов гелия, 1970 атомов кислорода, азота, углерода и неона; число атомов железа, кремния и маг­ния составляет 100, а атомов всех остальных элементов — всего 30 на 100 000. Итак, пода­вляющее большинство атомов Вселенной — это атомы неметаллов.

Состав нашей планеты очень отличается от среднего состава Вселенной. Пока еще недоста­точно хорошо знают, как распространены хими­ческие элементы в глубоких недрах Земли. Но в самых верхних слоях ее — в земной коре, атмосфере и гидросфере — также преобладают неметаллы: кислород, кремний, водород, азот, углерод.

Правда, причины господства неметаллов в космосе иные, чем в земных условиях. Дело в том, что атомы неметаллов — легких элементов с относительно небольшим атомным весом — образуются в звездных «термоядерных реакто­рах» в больших количествах, чем атомы тяже­лых элементов, занимающих «подвал» перио­дической системы. Преобладание неметаллов в наружных слоях нашей планеты связано с их химическим характером, физико-химическими свойствами их соединений.

Изливающаяся из кратера вулкана лава состоит из сравнительно легкоплавких соеди­нений, главные составные части которых крем­ний и кислород. Из этих соединений и образо­валась когда-то земная кора. Главные из них — гранит и базальт. Обе эти горные породы — си­ликаты, т. е. соли кремневой кислоты. Кроме кремния и кислорода, они содержат алюми­ний и в меньших количествах натрий, калий, кальций, железо и магний. Вулканы выносят из недр Земли также пары воды, углекислый газ, серу, сероводород и сернистый газ, азот и аммиак, галогеноводороды и их летучие соли, водород и метан. Что общего у всех этих ве­ществ? Все они неметаллы или их соединения. А ведь именно такие вещества легко летучи.

Помните, как герои сказок иногда демонст­рируют свою силу, выжимая воду из камня? Сказка сказкой, а при совсем не сказочном процессе плавления гранита из каждого куби­ческого километра этой горной породы выде­ляется в среднем 26 млн. т воды, 5,3 млн. м³ водорода и много других летучих веществ... Эти летучие вещества и дали начало первичной атмосфере нашей планеты.

После охлаждения поверхности Земли ниже 100° на нее изливались потоки горячих кислот, извлекавшие из горных пород ионы металлов. Пройдя огонь и воду, гранитные горы рассыпались в песок, превращались в глину, давая вместе с нерастворимыми карбонатами осадоч­ные породы...

Отступающее море оставляло после себя залежи солей, титанические сжатия земной коры изменяли лицо Земли и характер горных пород. Процессы перераспределения элементов шли уже на поверхности Земли. Еще позже в судьбу неметаллов активно вмешались живые организмы...

По содержанию в наружных сферах Земли все рекорды побивают два вещества — вода и двуокись кремния. Достаточно сказать, что океан занимает примерно три четверти поверх­ности Земли при средней глубине его около 4 км, а общее количество свободной воды считают сейчас равным около 1,4 млрд. км³.

А ведь в объеме, равном одному кубическо­му километру, можно разместить все дома боль­шого современного города! Горные породы со­держат в среднем около 60 % двуокиси кремния, а граниты — до 80%. Разновидностей двуоки­си кремния известно очень много, начиная от обычного песка и кончая прекрасными кри­сталлами горного хрусталя и драгоценных камней.

Если бы мы захотели составить словарь всех известных химических соединений (не считая органических!), то получилась бы, в об­щем, не очень большая книга — в нее пришлось бы записать 50—60 тысяч названий. А если выбрать лишь те вещества, которые встречаются в естественном состояний, способны к длитель­ному существованию и составляют основную массу наружных сфер Земли, то словарь наш резко сократится: в него войдут примерно 2000 названий минералов, но и здесь символы неметаллов будут занимать главное место.

В виде каких соединений чаще всего встре­чаются в природе неметаллы? Углерод встре­чается чаще в виде карбонатов; азот — в виде нитратов и солей аммония; фосфор — фосфатов; сера — сульфатов и сульфидов; наконец, гало­гены встречаются в основном в виде солей галогеноводородных кислот.

Главные минералы, в состав которых вхо­дят неметаллы, — это либо окислы, либо соли кислот (кислородных и бескислородных).