Олег Писаржевский - Ферсман

Академик H. В. Белов сосредоточил свое внимание на изучении (с тех же позиций структурной кристаллохимии) главной арены, на которой разыгрываются (все минералогические события в земной коре. Этой ареной являются силикаты. Из химического соединения элементов кремния и кислорода, составляющих в сочетании с окислами металлов основу силикатов, построено большинство горных пород. Силикаты составляют химическую основу искристых драгоценных камней, пестрых яшм, абразивов, глины, полевых шпатов. Из них изготовляют различные сорта фарфора и фаянса, создают бетон, строят плотины и заводы, дороги и мосты. В исследованиях Белова, также и во всех других направлениях «химизация геологии», теоретические завоевания, в данном случае в расшифровке природы силикатов, оказывались одновременно полезными и для развития современных методов поисков полезных ископаемых и для использования минералов в различных областях техники.

Только кристаллографические исследования, вооруженные рентгеновскими лучами и руководимые оригинальным представлением Белова о характере плотнейшей упаковки ионов разного радиуса в кристаллической конструкции, позволили расшифровать химическую структуру силикатов. Силикат, упорнее других любых веществ сопротивляющийся растворению без разложения, не давался в руки химику, который исследует структуру химических соединений чаще всего в растворах. Эти свойства силикатов обусловлены тем, что составляющие силикаты элементы способны соединяться в цепочки или даже целые «скатерти», сотканные из атомов кремния и кислорода, простирающиеся от одной грани отдельного кристалла до противоположного. Таково, например, строение слюды и подобных ей пластинчатых силикатов вроде талыка.

Для техники особенно важно уменье управлять кристаллизацией силикатов. Расшифровка кристаллической структуры этих соединений позволила объяснить принцип действия «минерализаторов» — добавок, вводимых в силикатные расплавы. В результате достигнутого с их помощью разъединения, «разрыва», уменьшения размеров кремнекислородных цепочек возрастает способность расплавов к кристаллизации.

С новой стороны подошел к выяснению физического существа сложных процессов возникновения минералов из атомов физико-химик, член-корреспондент Академии наук СССР Анатолий Федорович Капустинский. Его заинтересовало в природных процессах проявление своеобразного «соперничества» металлов между собой за обладание кислородом и серой. С этим «соперничеством» мы сталкиваемся не только в недрах земного шара, но используем его в металлургии. Очевидно, что большим сродством будет обладать тот металл, который будет активнее забирать серу или же, соответственно, кислород от менее жадных металлов [99] Говоря строгим научным языком физико-химии, здесь сравнивается максимальная работа изотермического равновесия процесса образования сульфида или окисла, так как именно они представляют собой работу сил химического сродства, поскольку они соответствуют убыли свободной энергии реагентов. .

При «соперничестве» и борьбе за металл серы и кислорода будет образовываться то соединение, которое является прочным, более устойчивым. В ряде остроумно поставленных исследований А. Ф. Капустинский сумел точно измерить эти силы сродства. Его работы показали, почему железо встречается в природе преимущественно в виде окисленных руд, сульфиды же встречаются в связи с железом в виде исключений. И, наоборот, почему медь дает руды по преимуществу сульфидные и лишь сравнительно редко оксидные, а серебро может давать только сульфиды, и принципиально немыслимо найти хоть какие-нибудь оксидные минералы серебра.

От общего энергетического анализа химических элементов А. Ф. Капустинский в работах, проводимых им вначале совместно с Ферсманом, а затем получившими самостоятельное развитие, перешел к количественному решению этой задачи. Каждый заряженный химический элемент наделен определенным запасом энергии, которую он выделяет, когда образует химическое соединение с другими атомами; и чем большее количество этой энергии он выделяет, тем устойчивее бывает само соединение, тем вероятнее его накопление в данных природных условиях. Но, изучая энергетику процессов образования минералов, А. Ф. Капустинский одновременно получил возможность оценивать восстановляемость тех или других руд, столь важную для правильного построения металлургических процессов.