Углерод — это химический элемент, имеющий чрезвычайно важное значение для любого живого существа. Во всей материи, существующей на Земле, на его долю приходится менее одного про­цента, однако он содержится в любом организме, живом или уже мертвом. Тело любого живого су­щества построено из веществ, имеющих в своем составе углерод, и наличие его в том или ином месте на земле, даже в небольшом количестве, может указывать на то, что там когда-то сущест­вовала жизнь.

Растения добывают углерод из углекислого га­за — двуокиси углерода — содержащегося в ат­мосфере, и используют его как строительный ма­териал для корней, стеблей и листьев. Животные получают его, поедая эти растения. И те, и дру­гие выделяют его в воздух в виде все той же дву­окиси углерода при дыхании, а в почве он накап­ливается при разложении тел умерших существ.

Из всех форм существования чистого углерода наиболее известным и, возможно, наиболее цен­ным для людей является уголь. Он примерно на 4/5 состоит из углерода, а остаток составляют во­дород и другие элементы.

Ценность угля проистекает из химических свойств углерода, главным из которых является то, что он охотно взаимодействует с кислородом. Этот процесс протекает при сжигании угля на воздухе, при этом выделяется большое количест­во тепловой энергии, которую можно использо­вать для самых различных целей.

Однако углерод в неживой природе можно об­наружить не только в виде угля. Две другие формы его существования в чистом виде, резко отли­чающиеся друг от друга,— графит и алмаз. Гра­фит очень мягкий и жирный на ощупь. Он служит прекрасным смазочным материалом для многих механизмов. И еще, как вы знаете, из него изго­товляют грифели карандашей. В этом случае гра­фит смешивается с глиной для уменьшения его мягкости. Алмазы, напротив, являются самыми прочными из веществ, известных человеку. Их используют для создания особо прочных резцов, а также ювелирных украшений.

Атомы углерода могут образовывать связи между собой и с атомами других элементов. В ре­зультате получается огромное множество углерод­ных соединений. Одним из наиболее простых яв­ляется уже упомянутая двуокись углерода, обра­зующаяся при сжигании углерода в кислороде или на воздухе. Окись углерода или углекислый газ, являющийся ядовитым для людей и живо­тных, образуется, если углерод горит в атмосфе­ре, где имеется недостаток кислорода.

С большим трудом углерод реагирует с други­ми элементами или веществами. Как правило, это происходит при достаточно высокой температуре.

Многие люди считают молоко едва ли не са­мым лучшим продуктом из тех, которые мы употребляем в пищу. Узнав, сколько полезных для вашего организма веществ содержится в нем, вы поймете, почему это так.

Одной из главных составляющих молока явля­ется белок, необходимый для укрепления мышц и восстановления их после тяжелой работы. Дру­гой — жир, вместе с которым в ваше тело посту­пает энергия. Этот жир, как легко догадаться, на­зывается молочным. Если в молоке имеются гло­булы (маленькие, имеющие форму шара, частич­ки жира), то из него можно делать масло.

В молоке также содержится сахар — углеводо­род, являющийся другим источником энергии. Он называется лактоза. Он не столь сладок на вкус, как сахар, получаемый из тростника или сахарной свеклы, зато легче, чем все остальные, усваивае­мые организмом человека.

Молоко снабжает организм и важными мине­ральными солями. Они требуются человеку для укрепления костей и производства свежей крови. Особенно много содержится в молоке фосфора, кальция, причем последнего в нем больше, чем в любой другой пище.

Кроме того, в молоке присутствует железо, медь, марганец, магний, натрий, калий, хлор, йод, кобальт и цинк. И этот список еще отнюдь не по­лон! Молоко обеспечивает нас и многими витами­нами. В нем велико содержание витаминов В2, А, В1 и, кроме того, С и D в минимальных количе­ствах. Разумеется, в молоке содержится много во­ды. Однако примечателен тот факт, что несмотря на то, что молоко — жидкий продукт, в нем на каждый литр приходится 110 г твердого вещества.

Пыль образуется крошечными твердыми час­тичками, находящимися в воздухе во взвешенном состоянии. Пыль, как правило, поднимается с земли ветром, затем носится в воздухе под воз­действием воздушных течений, пока вновь не осядет на поверхность под влиянием земного при­тяжения или вместе с дождем и снегом.

Источники пыли могут быть самые разные. Она появляется в результате выветривания по­чвы, выбрасывается из кратеров вулканов при из­вержениях, содержится в выхлопных газах авто­мобилей и других транспортных средств и даже в океанских брызгах.

Возможно, последний из перечисленных ис­точников — океан — покажется вам сомнитель­ным. В самом деле, как может океанская вода служить источником пыли? Однако, знаете ли вы, что каждый год из океана в земную атмосферу попадает 2 000 000 000 тонн различных солей? Вода, испаряясь, превращается в водяной пар, а химические элементы, содержащиеся в океанской соли, остаются в воздухе.

Наверняка каждый из вас слышал выражение пыльная буря. Она случается в районах, в кото­рых из-за засухи погибла естественная раститель­ность. Во время такой бури тысячи тонн пыли поднимаются в воздух и переносятся на расстоя­ние до 3000 км, а то и больше! Например, во время пыльной бури, бушевавшей в юго-западной части Соединенных Штатов в 1933 году, в Новой Англии (северо-восточный район США) на каж­дый квадратный километр выпало около 10 тонн пыли. Пыль, поднявшаяся в результате бури в ве­ликой африканской пустыне Сахаре, долетела до Лондона и других европейских городов!

Вообще, в атмосфере постоянно содержится огромное количество пыли. На территорию Сое­диненных Штатов ежегодно оседает около 43 000 000 тонн пыли и из них примерно 13 000 000 тонн благодаря деятельности человека.

Загрязнение воздуха пылью является одной из причин грязевых облаков — смога — висящих над крупными городами. В настоящее время во всех развитых странах существуют специальные систе­мы по борьбе с этим злом, причиняющим ущерб здоровью людей и окружающей природе.

Миллионы лет назад частички мелкозернистой глины оседали на дно озер и внутренних морей, образуя мягкий ил. Потом он затвердевал, пре­вращаясь в глинистые сланцы.

В то время в земной коре происходили посто­янные перемещения, в результате которых на пластах глинистых сланцев, покрытых другими горными породами, появлялись складки. Давление верхних слоев на те пласты было столь значи­тельным, что оно спрессовывало их в материал, известный нам под названием шифер.

Частички глины оседали на дно озер и морей равномерными слоями, которые продолжали со­храняться даже после того, как сланцы преврати­лись в шифер. Благодаря этому, сегодня мы мо­жем разделять его на тонкие широкие пластины.

Как правило, шифер имеет темно-серую и черную окраску, хотя он может быть и красным, зеленым или светло-серым. Преимущественно черный цвет объясняется тем, что живые организ­мы, существовавшие в первоначальном иле, отми­рая, разлагались, образуя вкрапления в пласты глины в виде мелкой крошки угольной пыли.

Шифер можно обнаружить только в тех райо­нах земного шара, где породообразующее давле­ние и сдвиги в земной коре оказали активное влияние на древние пласты глинистых сланцев.

Шифер используется человеком довольно ши­роко. Главная область его применения — строи­тельство, где он служит в качестве кровельного материала для крыш домов и зданий всех видов.

Использование гипса людьми растет такими темпами, что за последние годы его производство в мире удвоилось.

Благодаря тому, что гипс прекрасно противо­стоит огню и воде, к тому же плохо пропускает холод и тепло, его в больших количествах ис­пользуют при строительстве для облицовки стен. Кстати, гипсовые блоки и кирпичи можно распи­лить и прибивать, как деревянные доски.

Смесь гипса с небольшим количеством цемен­та и некоторых других компонентов образует лег­кий строительный материал, называемый штука­туркой. Он широко используется при возведении современных зданий.

Что же такое гипс? Гипс — это минерал, пред­ставляющий из себя сульфат кальция, смешанный с водой. Существует полупрозрачная разновид­ность гипса, называемая селенит, и другая, отли­чающаяся особым блеском, известная как але­бастр.

Гипс добывается из толстых пластов, залегаю­щих под землей на различной глубине: одни воз­ле самой поверхности, другие гораздо глубже. В американском штате Техас были найдены пласты гипса толщиной более 100 метров, занимающие площадь в сотни квадратных километров.

Гипс применяется в качестве строительного материала и для оштукатуривания стен и потолков со времен древнего Египта. Употребляемый сам по себе или в смеси с песком или известью гипс превращается в лепные украшения, облицо­вочные плитки или отделочную штукатурку. Из него можно делать кирпичи или даже целые бло­ки для стен.

Из гипса создаются декорации для фильмов и спектаклей, его используют в своей работе скуль­пторы, хирурги и дантисты.

Гипс является дешевым сырьем, и его запасы найдены практически повсюду в мире.

Пыль, поднимающаяся в воздух в результате ядерного взрыва -- испытания ядерного оружия или аварии на атомной электростанции — и затем оседающая на землю, называется радиоактивными осадками.

Эта пыль заражает все вокруг именно потому, что она является радиоактивной. Это означает, что она содержит в себе определенные виды ато­мов, подвергающихся самопроизвольному распаду. При распаде каждого из этих атомов выделя­ется маленькое количество энергии и материи — это явление называется радиацией.

При ядерном взрыве возникает сильная взрыв­ная волна, выделяется большое количество тепла и образуется множество радиоактивных атомов. Эти атомы смешиваются с частичками почвы, ко­торые, будучи поднятыми в воздух силой взрыва, образуют многотонное радиоактивное пылевое облако. Через некоторое время эта пыль оседает на землю в виде радиоактивных осадков.

Самые тяжелые частички из этого облака па­дают на землю в первые минуты или часы после взрыва. Однако легкие задерживаются в атмосфе­ре на более длительное время. Ветер может но­сить их вокруг земного шара в течение месяцев и даже лет. В конце концов они все равно неизбеж­но возвращаются на поверхность земли вместе со снегом, дождем или туманом.

Радиоактивные осадки, попавшие на кожу че­ловека, можно смыть водой. Однако если частич­ки радиоактивной пыли попадают внутрь организ­ма, то они могут находится там долгие годы. Они проникают в тело вместе с воздухом, водой и пи­щей. Причем последний путь является наиболее распространенным. Радиоактивная пыль оседает на листьях и плодах, заражает почву, из которой радиоактивные атомы через корни поступают внутрь растений.

Если даже эти растения не употребляются в пищу человеком, они могут поедаться животны­ми, чье мясо, в свою очередь, едят люди или дру­гие звери.

Попав внутрь организма, радиоактивные ато­мы излучают радиацию, разрушающую живые клетки или, по крайней мере, ослабляющую их защиту против всевозможных болезней.

Во многих местах на земном шаре люди века­ми жили в страхе перед зыбучими песками. Им приписывалась таинственная способность засасы­вать жертву, пока от нее не останется и следа на поверхности земли.

В действительности, зыбучий песок не облада­ет подобной силой. Если знать, что это такое и как себя на нем надо вести, то он не причинит никакого вреда.

Что же такое зыбучий песок, или, как его еще называют, плывун? Это светлый, рыхлый песок с большим содержанием воды. На вид он не отли­чается ничем от обычного песка, находящегося рядом с ним. Однако между ними все же сущест­вует разница: плывун не является опорой для тя­желых вещей.

Обычно плывуны появляются возле устья больших рек и на пологих берегах. Под ними на­ходится слой вязкой, плотной глины, не пропу­скающей влагу внутрь земли. Поэтому вода до­ждевая и в основном речная накапливается в нем.

В отличие от обычных песчинок, имеющих не­правильную или заостренную форму, песчинки плывунов являются маленькими кругленькими шариками. Скапливающаяся под ними вода раз­жижает песок, и песчинки как бы всплывают в ней. Именно поэтому они и не способны удер­жать на поверхности тяжелые объекты.

Плывун не обязательно должен быть песча­ным. Для него годится любая рыхлая почва, смесь песка и ила или того же ила с мелкой галь­кой.

Люди, попадающие на плывун, вовсе не тонут в нем. Так как в нем содержится много влаги, то они могут плыть в нем, точно так же, как в воде. К тому же зыбучий песок плотнее воды и поэто­му в нем легче держаться на поверхности.

Надо помнить, однако, что, попав на плывун, следует двигаться достаточно медленно. Это дает возможность песку обтекать ваше тело, как быва­ет, когда вы плывете в воде. В этом случае у вас не будет основания опасаться за свою жизнь.

Не так-то легко дать точный ответ на вопрос: «Что такое металл?» С точки зрения физических свойств, металл — это вещество, обладающее яр­ким блеском и хорошей проводимостью тепла и электричества. Однако эти свойства могут иметь и вещества, отнюдь не являющиеся металлами.

Металлы сильно отличаются друг от друга по твердости, плотности, ковкости и тягучести. (Ков­кость означает способность обрабатывать металл кузнечными молотами или прессами, а тягу­честь — вытягивать его в проволоку.)

У каждого металла имеется определенная тем­пература плавления, а также способность образо­вывать сплавы с другими металлами. При обыч­ной комнатной температуре все металлы, кроме ртути, являются твердыми веществами.

Некоторые металлы (например, золото) удает­ся иногда найти в природе в чистом виде, однако большинство из них существует в естественных условиях только в виде соединений с другими элементами. Чаще всего они встречаются в виде сульфидов, оксидов, карбонатов и силикатов, обычно с примесями гранита и других горных по­род. Многие металлы находят в рудах в комбина­циях друг с другом. К ним относятся свинец, цинк, железо, медь, хром, никель и другие.

Некоторые из металлов настолько редки в природе, что для получения совсем небольшого количества, например, чистого радия рения, тре­буется переработать иногда десятки тонн руды. Отрасль промышленности, занятая получением чистых металлов и их сплавов из природного сырья, называется металлургией.

Многие металлы в чистом виде обладают свой­ствами, мешающими использовать их для той или иной цели. Вот почему большинство из них при­меняется в виде сплавов или химических соедине­ний. Например, чистое железо обладает недоста­точной твердостью. Поэтому, как правило, оно используется в виде стали, являющейся его сое­динением с углеродом, часто с добавками других металлов: хрома, вольфрама, ванадия и т.д.

Некоторые металлы необходимы для сущест­вования живых существ. К ним относятся железо, кальций, натрий, магний и калий. Даже медь, алюминий и марганец, правда, совсем в крошеч­ных количествах, требуются для нормального развития организма.

Вся материя состоит из элементов. Элемен­ты — это вещества, состоящие из атомов только одного вида.

Многие элементы имеют сходство друг с дру­гом, иногда даже весьма значительное, однако среди них нет двух абсолютно одинаковых. На­пример, водород и гелий оба являются газами без цвета, запаха и вкуса. Однако водород легче, чем гелий. Он горит в присутствии кислорода, а ге­лий — нет.

Элементы отличаются друг от друга атомным весом. Одни из них в обычных условиях являют­ся твердыми веществами, другие — жидкостями, третьи — газами. При нагревании или охлаждении многие из них (почти все) могут переходить из одного состояния в другое. Некоторые элементы растворяются в воде, другие — нет. Эти и многие другие характеристики элементов называются их физическими свойствами.

Элементы могут взаимодействовать друг с дру­гом (за единичными исключениями), образуя раз­личные вещества. Подобные взаимодействия на­зываются химическими реакциями. Способность элемента вступать в ту или иную реакцию опре­деляется его химическими свойствами.

В соответствии со своими физическими и химическими свойствами все элементы разделены на несколько групп. В них входят элементы с похо­жими свойствами.

Эти группы все вместе составляют периодиче­скую таблицу элементов Д. И. Менделеева. Она названа так в честь русского химика Дмитрия Ивановича Менделеева, которому принадлежит идея создания этой таблицы. Порядок расположе­ния элементов в таблице Д. И. Менделеева опре­деляется их порядковым атомным номером. По­рядковый номер элемента зависит от числа протонов — положительно заряженных час­тиц — в ядре атома данного элемента. Атом водо­рода содержит всего один протон и поэтому зани­мает в периодической таблице первое место.

Некоторые элементы были названы в честь ве­ликих ученых, например, эйнштейний (Эйнш­тейн). Другие — в честь стран или определенных областей на земном шаре: германий (Германия), рутений (Россия), калифорний (Калифорния), скандий (Скандинавия). Третьи получили назва­ние благодаря своим особым свойствам: индий (из-за его ярко-синего цвета — цвета индиго). Множество элементов хорошо знакомы каждому: медь, железо, свинец, серебро, золото, алюминий, сера, ртуть, йод и многие другие.

Воздух окружает нас со всех сторон. Каждая щель, дырка, вообще любое пространство, не за­нятое ничем другим, заполнено воздухом. Каж­дый раз, делая вдох, вы заполняете воздухом свои легкие.

Несмотря на то, что вы не видите воздуха, не можете попробовать его на вкус или осязать (во всяком случае в безветренную погоду), воздух отнюдь не является пустотой. Воздух представля­ет собой часть окружающей нас материи. Мате­рия может быть твердой, жидкой или газообраз­ной. Воздух почти всегда находится в газообраз­ном состоянии.

Однако воздух нельзя назвать газом, потому что в действительности он состоит из смеси опре­деленных газов. Причем на два из них приходит­ся 99 процентов от всего объема воздуха. В лю­бом месте на Земле воздух состоит на 78 процен­тов из азота, а на 21 процент — из кислорода. Кроме того, в нем всегда присутствует небольшое количество углекислого газа, выделяемого при дыхании живыми существами, в том числе и че­ловеком. Остаток — менее одного процента — за­нимают редкие газы: аргон, гелий, криптон, ксе­нон и другие.

Огромный воздушный океан простирается на много километров вверх над поверхностью Зем­ли. Поскольку воздух является материей, сила земного притяжения удерживает его возле повер­хности, не давая раствориться в космическом про­странстве. Таким образом, хотя мы и не ощущаем этого, у воздуха есть вес. Он проявляется в дав­лении, которое воздух оказывает на наше тело со всех сторон. То же самое произошло бы с вами, если бы вы очутились на морском дне, с той лишь разницей, что на вас давил бы не воздух, а вода.

Если подняться над поверхностью Земли, на­пример, взобраться на высокую гору или взлететь на самолете, то можно обнаружить, что по мере удаления от нее давление воздуха уменьшается. На высоте примерно в 13 км оно в 8 раз меньше, чем над уровнем моря. Ну а на высоте более 30 км оно практически отсутствует.

Вес молекулы определяется учеными по отно­сительной шкале. Он зависит от веса атомов, из которых она состоит. Вес атомов, в свою очередь, определяется количеством элементарных час­тиц — протонов и нейтронов, находящихся в яд­ре атома. Вес каждой из этих частиц по относи­тельной атомной шкале равен единице.

Возьмем молекулу воды, состоящую из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Водо­род является самым простым элементом, в ядре которого имеется лишь один протон, и поэтому его атомный вес равен единице. Атом кислорода содержит в своем ядре 8 протонов и 8 нейтронов. Следовательно, его вес равен 16 единицам по от­носительной шкале. Чтобы определить вес моле­кулы воды, надо сложить вес всех трех атомов. Проделав эту операцию, мы получим в ответе 18 единиц по относительной атомной шкале весов.

Молекула — это мельчайшая частичка вещест­ва, которая может существовать отдельно и при этом сохранять его свойства. Например, если вы каким-либо образом разрушите молекулу сахара и она распадется на составляющие ее элементы, то они не будут обладать свойствами сахара, в том числе цветом и вкусом.

Простые молекулы, например молекулы боль­шинства газов, состоят из двух-трех атомов. А у некоторых газов, таких как гелий и неон,— вооб­ще из одного. Однако существуют и такие, кото­рые имеют в своем составе тысячи атомов, соеди­ненных друг с другом в сложной последователь­ности. Часто бывает, что молекулы содержат не­сколько одинаковых атомов. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода.

Молекула чистого природного каучука, из ко­торого получают резину, состоит примерно из 75 000 атомов углерода и 100 000 атомов водоро­да. Так что, как видите, молекулы различных ве­ществ сильно отличаются по своей величине.

Так, размер молекулы воды измеряется мил­лиардными долями сантиметра. Молекула резины в тысячи раз больше. Форма молекул может быть так же самой разной: одни из них свернуты в клубочек, напоминающий футбольный мяч, а другие представляют собой длинные нити.

Практически невозможно наглядно предста­вить себе истинные размеры молекул. Всего лишь в 10 куб. см льда содержится более 300 миллио­нов миллиардов молекул (если записать это чис­ло цифрами, то получится тройка, после которой 20 нулей). Вдобавок не следует забывать, что большую часть этого куска льда занимает пустое пространство.