Náttúrufræðingurinn - 1999, Page 102

hver fyrir aðra í kristalgrind þótt þær til-
heyrðu ekki sama frumefni. Hér kom fram nýr
skilningur á svonefndum blandkristöllum.
Aður fyrr höfðu menn séð blandkristalla
fyrir sér þannig að um blöndu tveggja krist-
alla væri að ræða en ekki jónaskipti í einum
og sama kristalnum.
Þessi nýi skilningur á efnafræði kristalla
var stórt framfaraskref. Það eru engar sam-
eindir í kristöllum heldur regluleg uppröðun
jóna, og stærð kristalla á sér í raun engin
takmörk. Skipta má um jónir í kristalgrind án
þess að breyta henni þótt þær séu ekki allar
af sama frumefni, aðeins ef stærðin er
nokkurn veginn sú sama. Þannig má líkja
kristalgrind við vegg úr múrsteinum. Hleðsl-
an í veggnum er eins svo lengi sem allir
múrsteinarnir eru jafnstórir, hvort sem þeir
eru rauðir eða gulir.
Goldschmidt sýndi fram á að svo lengi
sem geisli skiptijónar í kristal viki ekki meira
en 15% frá þeirri jón sem hún skipti við,
mætti gera ráð fyrir að engar hömlur væru á
frjálsum jónaskiptum. Hleðsla jónarinnar
skipti ekki meginmáli. Sem dæmi má nefna að
steindin kalífeldspat inniheldur jafnan
nokkuð af baríum. Baríumjónir, sem eru
tvígildar, skipta fyrir eingildar kalíumjónir.
Með því að skipta út kísli (fjórgilt) um leið
fyrir ál (þrígilt) helst hleðslujafnvægi, en það
er nauðsynlegt. Svona skipti eru sögð
pöruð. Hér innleiddi Goldschmidt tvö ný
hugtök, föngun (capture) og aðgangur (ad-
mission). Þegar aðalefni hefur svipaðan
geisla en hærri hleðslu sýnir kristáll meiri
tilhneigingu til að taka efnið inn í grind sína,
hvort sem hann myndast í vatni eða bráð.
Slíkt efni er fangað. Þannig fanga kalífeld-
spöt baríum. Ef jón hefur svipaðan geisla en
lægri hleðslu hefur kristallinn vissulega
tilhneigingu til að taka við efninu, en ekki
mikla; hann leyfir því aðgang.
A þessum tíma var takmörkuð vitneskja til
staðar um ýmis snefilefni í steindum. Hér sá
Goldschmidt fyrir sér hvernig gerlegt væri
að segja fyrir um í hvaða steindum leita bæri
að ýmsum snefilefnum, svo sem málmum. Ef
snefilefni mynda jón af sömu eða svipaðri
stærð og aðalfrumefni í steind væri við því
að búast að snefilefnið fyndist í slíkri steind;
það skipti fyrir aðalefnið í kristalgrindinni.
Magn frumefnisins í steindinni réðist af
magni þess í því kerfi sem steindin myndað-
ist í og innbyrðisstærð og hleðslu aðalefnis
og snefilefnis. Hér skulu tekin dæmi til
frekari áherslu þessari mikilvægu ályktun.
Germaníum er skylt kísli, liggur næstfyrir
neðan það í lotukerfinu (4. mynd). Það er því
stærra en rafhleðslan sú sama. Munurinn á
geisla germaníumjónar (Ge+4) og kísiljónar
(Si44) er 0,05 Ángström, eða sem næst 17%.
Þessi munur er það mikill að germaníum
skiptir treglega fyrir kísil í kristöllum, en þó
misjafnlega. Sumar steindir samanstanda af
keðjum af kísli og súrefni, sem liggja sam-
síða, aðrar af lögum og enn aðrar mynda
samfelldar grindur. Germaníum skiptir auð-
veldlegast fyrir kísil í keðjusilíkötum. Það
breytir litlu þótt hver keðja lengist aðeins
við það að skjóta germaníum inn í staðinn
fyrir kísil. Á hinn bóginn gengur germaníum
treglegast inn í grindarsilíköt. Þar er
sveigjanleikinn minnstur til að skipta út
minni kísiljón fyrir stærri germaníumjón.
Sink í náttúrunni er ætíð tvígilt. Geisli
hinnar tvígildu sinkjónar er 0,74 Ángström,
eða mjög svipaður og á tvígildu járni og ekki
mjög frábrugðinn stærð tvígildrar
magnesíumjónar (4. mynd). Því finnst sink
einkum í járn-magnesíumsilíkötum og járn-
oxíðum, einkum þar sem kristalgrindin er
þannig að fjögur eða sex súrefnisfrumeindir
umlykja katjónirnar. Eins og járn er sink
brennisteinsleitið og myndar jrví fyrst og
fremst súlfíðsteindir sé brennisteinn fyrir
hendi.
Goldschmidt dró að sér fjölmarga unga og
skapandi vísindamenn sem náðu miklum
árangri. Einn þeirra, Austurríkismaðurinn
Felix Machatschki, kom til hans sem
Rockefeller-styrkþegi árið 1927. Honum
tókst að færa sönnur á hvernig kristal-
byggingu feldspata væri háttað, en feldspöt
eru langalgengust silíkata og mynda um
helming af jarðskorpunni. Machatschki
sýndi fram á að byggingareining feldspata,
og raunar annarra silíkata, er ferflötungur af
einni kísiljón og fjórum súrefnisjónum.
Kísillinn situr í miðjunni en súrefnið liggur í
hornum ferflötungsins. Goldschmidt hafði
244