Ферсман - [37]
Но хотя много сил и внимания было истрачено на подобные частности, с которыми можно было бы не так спешить, в недрах маленькой Комиссии по изучению естественных производительных сил России крепли важнейшие новые направления научной мысли, питаемые заботой о развитии производительных сил родной страны.
В незаметных по началу работах Николая Семеновича Курнакова и его учеников, исследовавших соляные богатства России, зародилось одно из основных — экспериментальных — направлений геохимии. Оно развивалось параллельно теоретическим исследованиям Вернадского и Ферсмана, с тем чтобы впоследствии слиться с ними и лечь краеугольным камнем всего обширного здания новой науки — химии Земли.
Курнаков развил менделеевский прием изучения зависимости между составом раствора и его свойствами. Он распространил эти исследования на «твердые растворы», какими являются, например, сплавы металлов, ввел в круг наблюдений исследователя такие их свойства, как электропроводность, твердость, вязкость и другие. Это открыло возможность, пользуясь специальными диаграммами «состав-свойство»[29], устанавливать чрезвычайно тонкие различия в превращениях вещества. В работах Солевого отдела Комиссии по изучению естественных производительных сил России этот новый метод исследования, который Курнаков назвал «физико-химическим анализом», был впервые применен на практике.
На необозримых просторах Арало-Каспийского и Черноморского бассейна, среди разбросанных по берегам этих морей соляных озер, лиманов и заливов выделяется один, недаром названный теперь жемчужиной Каспия. Это единственный в мире по своим богатствам залив Кара-Богаз-Гол, что означает Черная пасть. Эта «пасть» на протяжении столетий поглощала избыточное количество солей из вод Каспийского моря.
Курнаков перенес на Кара-Богаз-Гол свои исследования естественных процессов солеобразования. В этих исследованиях метод физико-химического анализа полностью подтвердил свое могущество. Курнаков построил свои знаменитые диаграммы, с помощью которых установил «поля кристаллизации» различных солей. Диаграммы указывали границы устойчивого кристаллического состояния каждой из солей и, таким образом, точно указывали, при каких условиях можно получить нужную соль в чистом виде. Нанося на диаграммы пути кристаллизации различных солей и сравнивая их между собой, исследователь сразу получал ясное представление о том, как будет протекать кристаллизация при испарении вод озер, в которых в определенной пропорции растворены различные соли.
Что касается Кара-Богаз-Гола, то знаменитые курнаковские диаграммы показывали, что при испарении вод этого залива при 25 градусах первой солью, которая начнет выделяться в кристаллическом виде, будет хлористый натрий, то-есть обыкновенная поваренная соль. Но если температура понизится до 5,5 градуса, то в этих условиях первой начнет выделяться глауберова соль[30]. Эта соль, известная под названием мирабилита, что значит «удивительная», поразила воображение окрестивших ее таким образом естествоиспытателей прошлого своей способностью превращаться в кристаллы зимой и с легкостью «таять», растворяясь в воде, с наступлением тепла. По зимам огромные массы мирабилита выбрасываются волнами на берег залива. Летом же под лучами жаркого солнца кристаллы мирабилита разрушаются, отдавая в атмосферу входящую в их состав воду (десять молекул на каждую молекулу сульфата). Таким образом, на берегах залива непрерывно образуются залежи драгоценнейшего промышленного сырья — безводного сульфата натрия, из которого можно получать соду, металлический натрий, силикат натрия и ряд других химических продуктов.
В заводских условиях сульфат натрия обычно изготовляется из поваренной соли и серной кислоты. Для этого строятся дорогостоящие заводы.
Курнаков, вооруженный методом физико-химического анализа, нашел способы управлять жизнью этого поразительного, постоянно возобновляемого природой месторождения редчайшего минерала.
Другое важное научное направление, также тесно связанное с деятельностью Комиссии по изучению естественных производительных сил России, продолжало развиваться в работах В. И. Вернадского и А. Е. Ферсмана. На одном его этапе, относящемся к описываемому времени, хотелось бы остановиться подробнее.
Разрабатывая основы создаваемой ими новой науки — геохимии, исследователи впервые предприняли интереснейшую попытку осветить земные недра прожектором величайшего теоретического завоевания современной химии — Периодического закона Менделеева.
Как уже было сказано, Вернадский и Ферсман пришли к мысли о том, что основным объектом изучения химической жизни земной коры должны стать отдельные элементы, еще конкретнее — атомы простейших земных веществ. Периодический закон Менделеева предельно ясно, четко и просто представлял взаимную связь всех атомов в природе.
Как мы знаем сейчас, химические свойства элемента зависят от числа электронов в его атоме и оказываются чрезвычайно близкими у элементов, у которых сходно строение внешней электронной оболочки. Каждая клетка периодической системы содержит один химический элемент с определенными природными свойствами (или, как мы знаем сейчас, несколько химических, не отличимых один от другого сортов, «изотопов», этого же элемента). Закон связи между всеми этими разнородными атомами, выраженный в таблице элементов, должен был, несомненно, стать важнейшим орудием исследования минералогов и геохимиков.
