Благородный берилл 3ВеО•Аl₂О₃•6SiO₂ принадлежит к числу популяр­ных драгоценных камней. Чистый, не содержащий примесей берилл бес­цветный, однако такие камни встречаются в природе крайне редко и не ис­пользуются в ювелирном деле. Наиболее распространены окрашенные бериллы. Их окраска обусловлена тем, что часть атомов бериллия и алю­миния в кристаллической решётке минерала замешена ионами переход­ных металлов. В зависимости от цвета различают несколько типов берил­лов, имеющих особые тривиальные названия.

Изумруд (смарагд) — это ярко-зелёный берилл. Эту окраску ему при­дают ионы хрома (Сr³⁺), которые частично замешают ионы алюминия (Аl³⁺) в кристаллической решётке минерала. Чем больше в изумруде ионов хро­ма, тем глубже, интенсивнее становится окраска. Обычно изумруды юве­лирного качества представляют собой мелкие кристаллы. Однако быва­ют и исключения. Самый крупный в мире изумруд, найденный в ЮАР на руднике Сомерсет, имел размер 14х35 см и массу 24 000 карат (4,8 кг). Увы, люди не пощадили это чудо, созданное природой: торговцы распи­лили камень на несколько частей.

Аквамарином называют берилл небесно-голубого, зеленовато-голубо­го или синего цвета (цвета морской воды: aqua marina — «морская во­да»). Считается, что окраска этого камня связана с частичным замеще­нием ионов бериллия и алюминия ионами железа (иона Fe²⁺ вместо Ве²⁺ и иона Fe³⁺ вместо Al³⁺). Гораздо реже в природе находят бериллы розо­вого и даже красного цвета (воробьевиты, их окраска связана с ионами марганца), а также оранжевые, жёлтые и лимонно-жёлтые (гелиодоры, жёл­тый цвет им придают ионы железа).

Кристалл кварца SiO₂ построен из кремнекислородных тетраэдров [SiO₄], которые расположены по спирали во­круг центральной оси (поэтому разли­чают левовращающие и правовращаю­щие кристаллы — т. е. кристаллы, которые вращают плоскость поляриза­ции света на определённый угол влево и вправо). Кварц встречается в приро­де не только в виде кварцевого песка, но и в виде красивых камней (найдены

кристаллы кварца весом более тонны), многие из которых издревле использо­вались человеком.

Горный хрусталь — это кристаллы бесцветного прозрачного кварца, по­хожие на бриллианты. Согласно древ­нему поверью, горный хрусталь обра­зуется под действием сильного холода. Недаром это слово происходит от гре­ческого «кристаллос» — «лёд».

Иногда в кварцитовой породе уда­ётся найти камень гораздо более лёгкий, чем его собратья. Если аккурат-

но распилить его на части, внутри обнаружится полость, поверхность ко­торой покрыта сросшимися друг с дру­гом необычайно красивыми фиолето­выми кристаллами — аметистами.

Окраска этих камней связана с час­тичным замещением ионов Si⁴⁺ в кри­сталлической решётке кварца на ионы Fe³⁺ (избыточный заряд компенсирует­ся ионами щелочных металлов или во­дорода). К сожалению, под действием солнечного света окраска аметистов становится более бледной.

Александрит — одна из разновидностей минерала хризоберилла ВеАl₂О₄. Многие века этому камню приписывали магиче­ские свойства: в Изборнике Святослава (1073 г.) его советуют носить на теле, что­бы уберечься от порчи и проказы.

Александрит является настоящим хамелеоном из-за своих необычных оптических свойств: в зависимости от освещения его окраска изменяется от изумрудно-зелёной (при дневном свете) до фиолетово-красной (при свете электрической лампы). Цвет кам­ня обусловлен примесями, в первую очередь ионов хрома Сr³⁺. Крупные кристаллы александрита редко встречаются в природе: кристалл размером 6х3 см уже считается выдающейся находкой.

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.