|
В начало
В ходе «доменной плавки» образовывались многочисленные минералы и руды, изучение их распределения и состава входит в задачи геохимии. Здесь она тесно связана с геологией. В двадцатом столетии возникла еще одна научная дисциплина на стыке наук — биогеохимия. Основателем ее был В. И. Вернадский. Она изучает геохимические процессы, связанные с живым веществом. Живые организмы играют огромную роль в миграции атомов. Результатом деятельности живых организмов является образование еще одной оболочки Земли — биосферы. И наконец, назовем еще гидрохимию — химию гидросферы: - она тоже ведь составная часть геохимии. Каждая из этих геохимических «ветвей» своими методами изучает историю атомов химических элементов.
Существующая модель земного шара «земная кора — мантия — ядро» ныне общепринята. Более или менее установились представления относительно состава этих сфер Земли. Правда, достижения экспериментальной геохимии в последнее время несколько поколебали сложившиеся представления. При бурении скважины на Кольском полуострове выяснилось, что температура земных недр растет с глубиной быстрее, чем это предполагалось; несколько иными оказались состав и строение пород, залегающих на больших глубинах.
А что же ожидает ученых дальше, по мере проникновения в еще большие земные глубины?
Чем дальше от поверхности Земли, тем сильнее сказывается сжатие, которому подвергается вещество. Расчеты показывают, что в земном ядре давление должно достигать 3 млн. атм. При таком колоссальном постоянно действующем давлении очень многие вещества как бы металлизируются, переходят в металлическое состояние. Появлялась даже гипотеза, что ядро нашей планеты состоит из... металлического водорода. (Кстати, не так давно в США ученым удалось получить водород в металлическом состоянии.) Едва ли это так, но если считать, что Земля имеет железоникелькобальтовое ядро, то свойства этих металлов в условиях колоссальных давлений должны быть необычными. При таких сжатиях могут наблюдаться и еще более удивительные явления: может изменяться электронная структура атомов химических элементов, прежде всего внешние электронные оболочки. У него 19 электронов: два на K-оболочке, восемь на L-оболочке, также восемь на М-оболочке и один электрон на внешней N-оболочке. Но, как известно, М-оболочка остается еще не заполненной и располагает десятью «вакантными» местами. Теоретики предполагают, что при сверхвысоких давлениях единственный электрон из внешней оболочки атома калия может быть перемещен на одно из свободных мест в предыдущей недостроенной оболочке. Образуется необычный атом: он имеет заряд ядра такой же, как у калия, ядро атома остается неизменным, но электронная конфигурация перестраивается. В ней вместо четырех оболочек оказывается три, распределение электронов в которой 2 — 8 — 9. Если бы такой «неокалий» удалось каким-то образом приготовить в лаборатории и сохранить его в таком необычном состоянии, то, очевидно, свойства его оказались бы весьма своеобразными. Ведь химические особенности элементов зависят прежде всего от строения внешних электронных оболочек их атомов. Вполне допустимо и подтверждается расчетами, что на больших глубинах такого рода электронные перестройки реальны и там действительно существуют атомы разных химических элементов с необычными электронными конфигурациями. И можно говорить о новой области геохимической науки — геохимии высоких давлений.
Продолжение
|
