Базальт состоит из тугоплавких мине­ралов, которые раньше других кри­сталлизуются при застывании. Поэто­му базальт, как правило, залегает на большой глубине, хотя иногда при разрушении верхних слоёв земной коры оказывается на поверхности.

Обычно базальт чёрного или тём­но-коричневого цвета. Механически он весьма однороден, а химически — очень стоек. Хотя составляющие базальт минералы (силикаты и алюмо­силикаты) считаются тугоплавкими по сравнению с другими, температу­ра плавления этой породы около 1250 °С — меньше, чем у железа. По­этому базальт используют как сырьё для каменного литья. Из литого базаль­та изготовляют химически стойкие ёмкости. Из него же делают минераль­ную вату — очень хороший теплоизолятор. Пятисантиметровая панель из такой ваты по тепло- и звукоизолиру­ющим свойствам равноценна кир­пичной стене метровой толщины.

Базальт.

Каолинит Al₂[Si₂O₅](OH)₄— основной глинистый минерал. Его кристалличе­ская решётка состоит из отдельных слоёв, связанных между собой водо­родными связями. Смешанный с во­дой каолинит становится пластичным-, в пространство между слоями проникает вода, и слои начинают скользить друг по другу.

Белую глину, или каолин (горную породу, образованную каолинитом), используют как сырьё для изготов­ления фарфора и фаянса. Мощные пласты каолина располагаются в Под­московье. Село Гжель, где эта глина выходит на поверхность, издавна сла­вилось своими керамическими изде­лиями (гжельская керамика).

Мел, мрамор и известняк с химической точки зрения одно и то же вещество — карбонат кальция, а точнее, одна из его кристаллических модификаций — кальцит.

Мел — это мягкая горная порода, ко­торую легко истереть в порошок. Мел используется в качестве белого пигмен­та в лакокрасочной и резиновой про­мышленности, в производстве порт­ландцемента, как пишущий материал.

Известняк обладает большей твёрдо­стью: издавна его использовали как материал для каменных сооружений. Большинство храмов великокняже­ской Москвы было построено из мячковского известняка, который добыва­ли у села Мячково на Москве-реке и на специальных судах доставляли к месту постройки. Недаром Москву в старину называли белокаменной. В настоящее время известняк служит ценным материалом при производст­ве цемента, в металлургии в качестве флюса (флюсом в металлургии называ­ют вещества, вводимые в шихту для связывания примесей, например Р₂О₅, SiO₂, в легкоплавкие шлаки,) и в хими­ческой промышленности при произ­водстве соды, хлорной извести, карби­да кальция.

При гниении растений в почву переходят составные части древесины — целлюлоза и лигнин. Многочисленные бактерии и некоторые грибы разла­гают полимерные молекулы целлюлозы до более коротких олигосахаридов, которые усваиваются растениями. Если бы не «старания» растительных и микроорганизмов, все леса были бы завалены отмершими, но не разложившимися стволами деревьев.

Лигнин — это разветвлённый полимер, содержащий ароматические звенья. Частично он усваивается бакте­риями, частично — превращается в гуминовые кислоты. Гуминовые кислоты возникают в процессе гумифика­ции — неполного разложения органических остатков. Дальнейшее окисление этих веществ до СО₂ и Н₂О в при­роде затруднено из-за отсутствия специфических фермен­тов, поэтому они накапливаются в почве.

Знаменитый немецкий химик Иоганн Рудольф Глаубер рано потерял отца. Де­нег на обучение в университете Иоганн не имел, пришлось всё постигать само­му. Он освоил зеркальное производст­во и в поисках работы исколесил мно­жество государств и княжеств. Прибыв в 1625 г. в Вену, Глаубер слёг с сильным жаром; его болезнь тогда называли «венгерской лихорадкой» (возможно, это был сыпной тиф). Иоганну удалось поправиться, и он продолжил свои странствия. Однако тяжёлое заболева­ние не прошло бесследно, но именно благодаря ему Глаубер сделал своё пер­вое значительное открытие. Вот как он сам описывает это:

«Несколько оправившись от болез­ни, я прибыл в Неаполис (латинизиро­ванное название Нейштадта, по-немецки — «нового города», расположенного в 25 км юго-восточнее Бонна. — Прим. ред.). Там у меня снова начались при­ступы. Болезнь настолько ослабила мой желудок, что он не мог переваривать никакой еды. Местные жители посове­товали мне пойти к источнику, находя­щемуся в часе ходьбы от города. Они сказали, что вода источника вернёт мне аппетит. Следуя их совету, я взял с собой большой кусок хлеба и отправил­ся в путь, хотя мало верил в целебность воды. Придя к источнику, я намочил хлебный мякиш в воде и съел его — при­чём с большим удовольствием, хотя пе­ред этим не мог смотреть без отвращения на самые изысканные лакомства. Взяв оставшуюся от хлеба корку, я за­черпнул ею волы из источника и выпил её. Это настолько возбудило мой аппе­тит, что в конце концов я съел и саму корку. Домой я возвратился значитель­но окрепшим».

За день человек выпивает от силы два литра жидкости. Основная же часть водопроводной воды расходуется на хозяйственные нужды — стирку, умы­вание и т. д.

При естественной биологической очистке сточные воды выливаются

на поля орошения. Очищенную воду собирают в прудах-накопителях и после отстаивания сбрасывают в во­доёмы.

Для искусственной биологической очистки сточные воды поступают в большие ёмкости, через которые про­дувают воздух. В этих резервуарах во­да перемешивается с активным илом, после чего отстаивается. Содержа­щиеся в иле микроорганизмы перера­батывают большую часть отходов и многие поверхностно-активные ве­щества. Наконец, воду хлорируют (для обеззараживания) и отстаивают (чтобы удалить хлор и осадить взве­шенные частицы), а лишь затем сбра­сывают в водоёмы.

Когда вода берётся из открытого источника, чистота которого вызывает сомнения, её нужно обеззаразить. Для этого достаточно воду прокипя­тить (заодно при кипячении и последующем отстаивании оседают взве­шенные частицы). Если такой возможности нет, в воду добавляют перманганат калия KMnO₄, обладающий бактерицидным действием. На литр воды достаточно всего нескольких кристалликов этого соединения. Если вода имеет неприятный запах или гнилостный привкус, её можно обработать активированным углём, который сорбирует все растворённые органиче­ские соединения, или перманганатом калия, который окисляет их.

Во многих регионах (в первую очередь в степях, полупустынях и пустынях) очень мало пресной воды, зато много солоноватой. Чтобы использовать та­кую воду для питья и хозяйственных нужд, её приходится опреснять (уда­лять из неё соли) или умягчать (удалять лишь соли кальция и магния). Для этого применяют ионообменные смолы — органические полимеры, к ко­торым привиты кислотные (как правило, —SO₃H) или основные (чаше все­го —NH₂) группы. Полимеры с кислотными группами, способные обмени­вать ион Н⁺на катионы металлов (М⁺), называются катионитами:

(0 — органическая основа). Полимеры, к которым привиты основные груп­пы, могут связывать анионы (А), обменивая их на ионы ОН^-:

и называются анионитами. Если воду пропустить сначала через катионит, а потом через анионит, то катионы и анионы свяжутся ионообменными смолами, а выделяющиеся при этом ионы Н⁺ и ОН^- прореагируют меж­ду собой, образовав воду: Н⁺+ОН^-=Н₂О.

Как правило, пол минеральной водой подразумевают воду, пригодную для питья без дополнительной подготовки и обладающую биологической актив­ностью. Однако по общепринятой международной классификации ми­неральной считается вода с содержа­нием солей больше 1 г/л. Если концен­трация солей меньше, воду положено называть столовой.

Влияние минеральных вод на орга­низм не всегда можно предугадать. Поэтому их нужно принимать в огра­ниченном количестве, лучше предвари­тельно проконсультировавшись с вра­чом. А воды, содержащие свыше 10 г/л солей или специфические биологиче­ски активные компоненты, следует пить только по предписанию врача.

Такие воды называют лечебными, в от­личие от лечебно-столовых с минера­лизацией 1—10 г/л.

Прежде чем природная вода станет пригодной для питья, она подвергает­ся осветлению (так называют процесс удаления взвешенных веществ) и обеззараживанию. Иногда воду очи­щают и от специфических примесей: железа, кальция, магния и др.

Путь воды в наши дома начинает­ся с оголовка — обложенной камнями трубы на дне водоёма. Камни не дают попасть в трубу различным предметам, которые влечёт по дну течение. Далее вода проходит через в колонну с пес­ком, который задерживает крупные частицы, прошедшие оголовок

После фильтрования из воды уда­ляют все мелкие частицы, часть мик­роорганизмов, гуминовых кислот и растворённых солей металлов. Для этого в поток воды непрерывно вво­дят так называемые хлопьеобразователи (флоккулянты) — алюмокалиевые квасцы KAl(SO₄)₂•12Н₂О, сульфат алюминия Al₂(SO₄), или сульфат железа (III) Fe₂(SO₄)₃. Смешиваясь с при­родной водой, они реагируют с гидрокарбонат-ионами, образуя очень рыхлые хлопья гидроксидов:

Аl³⁺+3НСО^-₃= Аl(ОН)₃¯+3СО₂­ Fe³⁺+3НСО^-₃ = Fe(OH)₃¯+3CO₂­.

После поражения в Первой мировой войне 1914—1918 гг. Германия долж­на была выплатить странам-победи­тельницам 132 млрд. золотых марок. Ес­ли учесть, что одна золотая марка обеспечивалась 0,358423 г чистого золота, немцам предлагалось раскоше­литься почти на 50 тыс. тонн золота!

Помочь родному отечеству взялся видный немецкий химик Фриц Габер (подробнее о его судьбе можно узнать из дополнительного очерка «Из исто­рии удобрений»). Он, как, впрочем, и все химики, знал, что реки, особенно протекающие в золотоносных районах, ежегодно выносят в моря и океаны не­мало золота. Согласно проведённым к тому времени исследованиям, в тонне морской воды содержалось от 2 до 65 мг золота. Вот Габер и решил найти способ извлекать из неё драгоценный металл в промышленных масштабах.

В полной секретности начались подготовительные работы. Два года ушло только на совершенствование методов анализа сверхмалых концент­раций золота в воде. Габер использо­вал способность небольших количеств свинца, осаждаемого из раствора в ви­де нерастворимого сульфида PbS, увле­кать с собой в осадок всё золото, име­ющееся в воде. Этот осадок затем восстанавливали до свинца и переплав­кой получали маленький шарик (коро­лёк) с примесями золота. Свинец уда­ляли прокаливанием (он при этом превращался в оксид PbО), а то, что оставалось, сплавляли с бурой. В рас­плаве и содержалось крохотное зёр­нышко золота, которое можно было рассмотреть только под микроскопом. Зная размеры и плотность золотого шарика, легко рассчитать его массу. Этот процесс Габер и решил положить в основу промышленного извлечения золота из морской воды.

Кроме главных ионов, содержание которых в воде достаточно велико, ряд элементов: азот, фосфор, крем­ний, алюминий, железо, фтор — при­сутствуют в ней в концентрациях от 0,1 до 10 мг/л. Они называются мезоэлементами (от греч. «мезос» — «средний», «промежуточный»).

Азот в форме нитратов NO^-₃по­падает в водоёмы с дождевой водой, а в форме аминокислот, мочевины (NH₂)₂CO и солей аммония NH⁺₄— при разложении органических остат­ков. Фосфор существует в воде в форме гидрофосфатов НРО^2-₄ и дигидрофосфатов Н₂РО^-₄, образующихся в результате разложения органиче­ских остатков.

Кремний попадает в природные воды преимущественно в виде частиц SiO₂— продукта разрушения горных пород.