Класс минералов, которые мы называем самородные элементы (простые вещества), достаточно компактный: из примерно пяти тысяч известных сейчас минералов их не наберется и одного процента. Тем не менее представители этого класса очень яркие. Они сыграли в истории нашей цивилизации довольно заметную роль, многие из них продолжают быть в центре внимания. Представления о них менялись в течение того времени, как человечество их знает. Что же мы сегодня про них знаем? Попробуем изобразить общую картину.

Можно разбить все минералы — известно немногим более сорока — на несколько групп по тому, как давно люди их знают. С античности и даже с доантичных времен достоверно известно шесть минералов, которые относятся к этому классу. В первую очередь это металлы: медь, золото, серебро и железо. И неметаллы: углерод и сера. Углерод представлен хорошо известными двумя модификациями, двумя полиморфами — это алмаз и графит.

Рекомендуем по этой теме:
2806
Новые минералы и как их открывают

Вероятно, человек познакомился с металлами на примере самородных меди и золота. Оба они очень приметные и широко распространены в природе. По сей день самородная медь — а золото особенно — активно используется человеком. Железо (самородное, железо как минерал, неметалл), которое было известно в древности, метеоритное. Железные метеориты попадаются время от времени на поверхности Земли. Потом довольно большой отрезок времени — Средние века и до XIX века — список существенно расширился. Сначала в него вошли висмут, мышьяк и сурьма, и в этом заслуга во многом средневековых алхимиков. Несколько позже люди познакомились с семейством платиноидов, узнали о том, что существуют самородные теллур, селен, свинец, олово. Среди других заслуг алхимиков находятся и первые упоминания самородной ртути. Таким образом, мы получаем уже двадцать элементов, известных людям к началу XX века. Многие из них активно использовались как элементы, как-то, что добывалось из руды, некоторые в своем первозданном виде, в первую очередь сера, а также алмаз и графит.

XX век не сильно расширил элементный список достоверно известных элементов (это важное уточнение — достоверно известных элементов, которые в природе встречаются в самородном виде). Добавились цинк, кадмий, индий, никель и хром самородный. В последние годы были открыты молибден и ванадий как самородные металлы. Почему я говорю про достоверность? Потому что, помимо этих двадцати семи элементов, есть еще более десятка, которые описывались как природные, но многие исследователи ставят их природное происхождение под сомнение, потому что в геологических образцах эти элементы, как правило металлы, либо находили при очень подозрительных обстоятельствах, либо просто не находили.

Почему мы говорим о подозрительных обстоятельствах? Потому что не исключена возможность загрязнения исследованных проб искусственными металлами в лаборатории или на месте, во время отбора. Самая оживленная дискуссия по этому поводу развернулась насчет самородного или несамородного алюминия. Подобные дискуссии шли также про марганец, титан, ниобий, вольфрам. Есть целая серия металлов, природное происхождение которых находится под сомнение.

Рекомендуем по этой теме:
2788
Минералогия вулканических фумарол

Последние годы современными микрометодами активно изучается лунный грунт. Там находят разные чудеса, то, чего в природе на Земле никогда не видели, в первую очередь редкоземельные элементы. Их обнаруживают в микроколичествах, и до сих пор известно о них немногое. Исследования такого рода — дело будущего.

В XX веке случилась революция в минералогии, связанная с тем, что мы научились определять структуры металлов, в том числе природных. В применении к природным самородным металлам это дало нам понять, что существует две их группы. Я говорю не о чистых в химическом отношении металлах, а о тех, которые с точки зрения химии являются смесями, — допустим, 50% железа, 30% никеля, 20% кобальта. Такие вещи встречаются в природе нередко.

Можно подразделить природные металлы на сплавы, то есть те, где атомы разных металлов распределены в кристалле неупорядоченно, и интерметаллиды (интерметаллические соединения), где атомы разных металлов занимают в структуре разные позиции. Стало известно, что металлы могут образовывать соединения не только с неметаллами, но и между собой — это интересный факт, особенно применительно к элементам платиновой группы: рутению, родию, палладию, осмию, иридию и платине. Выяснилось, что-то, что раньше называли платиной, на 99,9% представляет собой интерметаллиды платины с железом, иногда еще с медью и никелем. То есть платина как минерал существует, но ее роскошные крупные самородки представлены интерметаллидами. Лучшая их коллекция находится у нас в Алмазном фонде, ее можно увидеть, и это единственное собрание такого рода.

Минералов, относящихся к самородным элементам, больше самих элементов, потому что некоторые из них имеют по несколько структурных модификаций. У того же углерода, помимо графита и алмаза, есть еще два полиморфа — чауит и лонсдейлит. У серы три природных модификации, у мышьяка тоже. У железа как минимум две, а возможно, и больше.

Рекомендуем по этой теме:
2628
Профессия — ученый: минералог

Есть элементы, которые при любых возможностях дают самородную форму, предпочитают ее. Их мало, это только самые благородные металлы — золото и платиноиды. У них металлическая форма, самородный элемент, сплав, интерметаллиды преобладают над всеми другими. Для остальных элементов образование самородной формы требует весьма специфических условий, поэтому они по большей части редки в природе. Им необходимо, чтобы окислительный потенциал был достаточно низок, то есть условия были восстановительными, иначе будет происходить образование кислородных соединений. Сульфидной серы тоже должно быть немного, иначе будут сульфиды. Оптимальные для них условия — метеоритные, там мы видим их в больших количествах, а в земных условиях большинство металлов — это гидротермальные специфические образования, рудные и иногда гипергенные. Немного особняком стоит сера: очень часто в ее появлении активно участвуют бактерии.