Периодическая система минералов

Мой друг Иван Иванович, геолог одного из северокавказских геологических учреждений, рассказал мне любопытную историю.

Во время одного из маршрутов в верховьях реки Лабы под проливным дождем прислонился он к скале и увидел гнездышко маленькой п гички. Птенцов в гнездышке уже не было. Светлый пух, устилавший дно гнездышка, несмотря на дождь, был сухим. 'Наваждение', - подумал мой друг. Взял он этот пух, завернул в бумажку и, вернувшись домой, подверг тщательному исследованию. Желтоватый, местами светло-зеленый пух несколько напоминал вату, но очень, очень мягкую. Он действительно не смачивался водой.

- Что бы вы думали? - закончил рассказ Иван Иванович. - Этот пух оказался минералом немали-том,- или, вернее, волокнистой разновидностью другого минерала - брусита, гидрата магния. Птичка разыскала немалит и использовала его для постройки гнезда.

Может быть, и забылась бы эта история, но вот, перебирая коллекцию минералов, просматривая в сотый, тысячный раз свою коллекцию, я как-то обратил внимание, по-особому посмотрел, на удивительное сходство определенных признаков среди совершенно несхожих между собой минералов.

Вот шестоватая каменная соль. Ее острые иглы (я подчеркиваю - иглы) вонзаются в руки весьма чувствительно, напоминая о том, что такой вид соли вообще противопоказан.

В одном из учебников минералогии говорится, что каменная соль легко узнается по весьма совершенной спайности: как ее ни долби - каждый ее осколок, даже самый мельчайший, будет иметь форму куба. Лишь в большом учебнике для вузов и в справочнике следует замечание, что волосистость у соли шестоватой такая же, как у асбеста, но чем это вызвано - не говорится. Рассказывают, что в некоторых месторождениях шестоватая соль встречается среди глинистых прослоев в виде перешейков, ориентированных перпендикулярно уступам трещин.

А вот в очень древнем месторождении - Солот-винском, разрабатывавшемся в районе реки Тиссы сотни лет, шестоватый вид каменной соли встречается вовсе не среди глинистых прослоев, а в общей массе каменной соли.

Периодическая система минералов

Такое же удивление вызывает пушистый, как асбест, кальцит. Его так и называют - атласный шпат или асбестовидный кальцит. Его привезли мне из окрестностей города Кунгура, расположенного в Предуралье.

Я часто показываю свою коллекцию минералов знакомым, и, когда дело доходит до атласного шпата почти все в один голос мне говорят: 'А, асбест, это мы знаем'. И удивляются, что здесь нет ничего свойственного асбесту, кроме формы.

А сколько других таких же волокнистых и шесто-ватых минералов! В их числе обычный, или хризолитовый асбест, голубой асбест, противостоящий кислотам' и многие, многие другие. Пожалуй, если учесть все исключения, подобные описанному, шестоватых и асбестовидных разновидностей можно насчитать око^ ло пяти-семи процентов от общего числа всех минералов. Получается свыше 200 минералов - это очень и очень много.

Мы знаем много десятков магнитных минералов, причем иногда даже сам магнетит встречается и в магнитной и в немагнитной разновидности. Недавно я был в районе Магнитогорска. Главный геолог металлургического комбината Владимир Иванович Бондаренко показал нам карьер районного города Атач - горы Магнитной. В качестве диковинок он подарил нам редчайшие куски магнетита, обладающие магнитностью, все же остальные руды горы Магнитной - немагнитны, тогда как другие минералы, встречающиеся и на Урале и во многих других местах, - магниты.

Чем объяснить сходство и несходство минералов по этому признаку? В учебнике говорится, что такой-то минерал обладает такими-то свойствами. Этим все сказано. Среди этих свойств называют твердость: одни минералы очень твердые, другие менее твердые, третьи совсем мягкие, как тальк. Называют большой удельный вес, по которому нужно распределять представителей царства минералов, цвет, оптические, электрические свойства; и после упоминания о каждом из таких свойств говорится, что это свойственно минералу, и только в редких случаях встречаются объяснения, почему такие-то свойства встречаются у таких-то минералов.

Вот это и вызывает законный вопрос: почему резко несхожие между собой минералы имеют одинаковые свойства? Состояние современной науки минералогии в какой-то мере напоминает то, что было в химии около 100 лет назад. Тогда, до открытия Менделеева, были известны некоторые закономерности в поведении химических элементов. Их делили на металлы и неметаллы, складывали в триады, усматривали другие сочетания элементов, но стройную картину периодической системы дал только Менделеев.

Ну, а в минералогии? Нельзя сказать, что мы не выявляли определенных закономерностей. Они есть. Американский ученый Дэна построил стройную систему классификации минералов по химическому составу, и во всех музеях мира, во всех учебниках принято придерживаться классификации Дэна. Ее применяют с теми или иными поправками, но в, основном пользуются ею.

Наш крупный ученый академик Федоров разделил все образцы кристаллов на 230 групп, предвосхитив своими исследованиями учение о внутреннем атомном строении вещества, предвосхитив науку кристаллохимию. Он показал, что каждой кристаллографической форме свойствен свой химический состав, и методом Федорова, усовершенствованным его учеником профессором Болдыревым, пользуются многие ученые мира.

Есть классификация минералов по оптическим константам. Эта константа действительно постоянна для каждого минерала; и достаточно отколоть тоненький, маленький кусочек породы или минерала, положить его под микроскоп, определить с помощью тяжелой жидкости, в которой плавает тот или иной минерал, его оптическую константу - и сразу станет ясным химический состав минерала.

Много других таких же зависимостей установлено современной наукой, но единой стройной системы, которая учитывала бы и химизм, и оптическую константу, и магнитность, и облик кристаллов, и многие другие свойства минералов, - такой единой системы нет.

И невольно возникает вопрос: а может быть, попытаться создать периодическую систему минералов? Кажется, просто, надо поступить так же, как в свое время сделал Менделеев: он нанес на карточки свойства химических элементов и стал на полу перекладывать эти карточки. В конечном итоге у него появились определенные взаимосвязи, которые потом после уточнения переросли в закон, получивший имя Менделеева.

Вот и нам можно сделать так: написать на карточках все свойства минералов, разложить их на полу, пораскладывать пасьянс из карточек - и закон периодической системы минералов будет готов.

Попробуйте сделать так, и, я ручаюсь, у вас ничего не выйдет. Не смущайтесь, дело не в ваших способностях. Если бы это было так легко сделать, не было бы проблемы, о которой мы сейчас говорим.

Опять займемся арифметикой. У каждого из 3 тысяч минералов и их разновидностей надо учесть не менее 15 признаков (цвет, блеск, твердость, кристаллографические данные, оптические свойства...). Простой подсчет возможных сочетаний составит астрономическую цифру.

Может быть, такую работу смогла бы сделать в наши дни кибернетическая установка, с помощью которой можно было бы учесть разнообразные сочетания карточек со свойствами минералов, о которых мы говорим? Может быть, такие свойства надо рисовать не на двухмерной модели, а брать для нее модель трехмерную, четырехмерную, пятимерную?

Летом можно видеть, как бьется на стекле муха. Она использует только двухмерное пространство, она линейно ходит в различных направлениях, но не применяет третьего измерения. Она длительное время не отлетает от поверхности стекла в сторону комнаты, и только тогда, когда она, наконец, случайно переходит в трехмерное пространство, ей удается вырваться лз оконного плена.

Мы, люди, существа трех измерений. Мы тоже иногда бьемся, не можем понять каких-то закономерностей. Для этого надо вырваться из плена третьего измерения, выйти в четвертое, пятое, шестое...

На такой многомерной модели минерального мира, в которую, может быть, войдут и все искусственные химические соединения, будут прочерчены линии закономерно повторяющихся свойств.

Представим себе на минуту, что такая модель создана. Кибернетические расчеты позволили нам построить эту модель. На ней красной линией ясно обозначились дополнительные свойства химических соединений как естественных, так и искусственных. Вот линия сверхтвердости. Оказывается, легко можно сконструировать с помощью этой модели вещество, в сотни раз более твердое, чем алмаз.

Как, например, создавался боразон - сверхтвердое искусственное вещество, нитрид бора, режущий даже алмаз? Были проделаны тысячи неудачных опытов, прежде чем боразон был открыт. Модель же периодической системы минералов позволит нам подобрать условия, с помощью которых мы можем создать то, что не сделала природа. Мы не должны ждать милостей от природы, мы должны перейти на новый этап, когда сумеем предсказывать создание совершенно новых химических соединений, даже, может быть, с не существующими пока еще свойствами.

Можно привести тысячи подобных примеров. Сейчас, например, химики используют пластмассы, прививают этим пластмассам нужные промышленности свойства, причем в целом ряде случаев работа ведется вслепую. Иногда эта прививка требует предварительного или последующего облучения вещества радиоактивными изотопами, иногда его нужно прогреть, иногда нужно подвергнуть электроразряду; но в каких случаях нужно применять все это? Большей частью никто на этот вопрос не ответит.

Конечно, создание периодической системы минералов - это пока мечта, но ее исполнение было бы революционным переворотом в науке.