Найпоширеніший елемент земної кори

Розділ 3. РЕЧОВИННИЙ СКЛАД І БУДОВА ЗЕМНОЇ КОРИ

Земна кора, як доступніша для вивчення з усіх геосфер Землі, є безпосереднім об’єктом геологічних досліджень. В ній сконцентровані всі види мінеральної сировини необхідної для існування людства, в зв’язку з чим саме ця складова нашої планети вивчена найбільш повно і детально. Окрім того, саме земна кора є основним середовищем техногенного навантаження і з метою запобігання екологічної катастрофи необхідно всебічно вивчити її склад, будову та закони розвитку.

Речовинний склад земної кори

Земна кора складена різними за походженням групами гірських порід (магматичними, метаморфічними, осадовими), які, в свою чергу, складені мінералами, а останні хімічними елементами. Таким чином, виходячи з концепції ієрархічної організації природної речовини, про склад земної кори можна судити через послідовне вивчення хімічних елементів, мінералів і гірських порід.

Хімічний склад земної кори

Земна кора в хімічному відношенні з усіх внутрішніх геосфер Землі вивчена найбільш детально. Але і в її межах достовірні дані про хімічний склад гірських порід отримані лише для самої верхньої, доступної для спостережень частини материків, тобто до глибини 10-15 км.

Перші відомості про хімічний склад земної кори належать американському вченому Ф. Кларку, який базуючись на результатах 6000 хімічних аналізів різних гірських порід у 1889 році вирахував і опублікував середні вмісти 50 основних хімічних елементів земної кори. Пізніше ці результати уточнювалися багатьма вченими, зокрема, В.І. Вернадським, О.П. Виноградовим, Г.В. Войткевичем, О.Б. Роновим, Р. Тейлером, О.О.Ярошевським та іншими, які не тільки суттєво доповнили знання про хімічний склад земної кори, але й за пропозицією О.Є. Ферсмана ввели поняття кларків.

Кларк – це середній вміст хімічного елемента у земній корі. Розрізняють масові (вагові), атомні та об’ємні кларки. Масові кларки – це середні масові вмісти елементів, виражені у відсотках або грамах на тону. Атомні кларки відображають процентну кількість числа атомів, а об’ємні показують, який об’єм породи у відсотках займає даний елемент.

Найпоширенішими хімічними елементами в земній корі, кларки яких перевищують одиницю або близькі до неї, є кисень, кремній, алюміній, залізо, кальцій, натрій, магній, калій та водень. Вони складають більше 98% земної кори, при цьому близько 80% припадає на долю кисню, кремнію та алюмінію (табл. 3.1).

Зазначені вище елементи (окрім водню), а також вуглець, фосфор, хлор та фтор є головними складовими гірських порід, у зв’язку з чим їх називають породоутворюючими, або петрогенними. Елементи, які характеризуються незначними кларками, утворюють групу рідкісних або розсіянихелементів. Окрім цього виділяють ще металогенні елементи, що складають, головним чином, руди металевих корисних копалин. До них відносяться мідь, свинець, цинк, молібден, ртуть та інші. Проте, існують також елементи, які в природі відіграють подвійну роль: з однієї сторони вони можуть виступати як петрогенні, і входять до основного складу гірських порід, а з другої – утворюють типові сполуки металів як рудогенні. Прикладом їх можуть слугувати залізо, марганець, алюміній та інші.

Таблиця 3.1.

Середній хімічний склад земної кори (хімічні елементи, %)

Нерівномірність поширення хімічних елементів у земній корі є однією з особливостей її хімізму. Це також знайшло відображення в періодичній системі Д.І. Мендєлєєва. Так, кларки перших 30 елементів системи (від водню до цинку), здебільшого, складають цілі і десяті частки відсотків, кларки ж інших елементів лише в поодиноких випадках досягають тисячних часток відсотка.

Наочніше характер поширення хімічних елементів у земній корі виражається напівлогарифмічною кривою О.Є. Ферсмана (рис. 3.1), де на осі абсцис показані порядкові номери елементів періодичної системи, а на осі ординат – логарифми кларків. Як видно з діаграми, значення кларків більшості елементів займають положення поблизу трендової лінії. Ці елементи відносяться до елементів з нормальноюпоширеністю. Вище середньої кривої знаходяться надлишкові елементи, до яких відносяться практично всі петрогенні, а нижче цієї кривої розташовані елементи, які дістали назву дефіцитних. Це – благородні гази, берилій, гелій, селен, платиноїди, літій та інші.

Рис. 3.1. Логарифми кларків хімічних елементів земної кори (за О.Є. Ферсманом)

Абсолютна більшість хімічних елементів являють собою групу атомів з різним масовим числом, але з однаковим зарядом, тобто – це асоціації ізотопів. В земній корі існує більше 360 ізотопів. Окремі хімічні елементи складаються з декількох ізотопів. Наприклад, олово має десять ізотопів, ксенон – дев’ять, кадмій і телур по вісім. Такі елементи називаються складними. Існують також і прості хімічні елементи, які не мають ізотопів. До них належать залізо, натрій, фосфор, ванадій, марганець, золото та інші, всього 22. Ізотопний склад складних хімічних елементів залежить від їх походження. Так, свинець, до складу якого входять чотири ізотопи (Pb204, Pb206, Pb207,Pb208), може бути урановим, як продукт розпаду урану з ізотопом Pb206, або торієвим з ізотопом Pb204 (продукт розпаду торію).

Помилковим було б вважати, що саме елементи з високими кларками утворюють родовища корисних копалин. В даному випадку основна роль належить не кларковим вмістам, а властивостям того або іншого елементу утворювати значні концентрації. Наприклад такі метали як галій, цезій, берилій з високими кларками не утворюють самостійних родовищ, і навпаки більш рідкісні елементи, такі як вісмут, ртуть, золото, срібло, можуть утворювати промислові концентрації. Це пояснюється тим, що кларкові вмісти хімічних елементів залежать від будови атомного ядра, а властивість елементів утворювати промислові концентрації – від хімічних властивостей атомів і стійкості зв’язків зовнішніх електронів. Тобто у здатності атомів віддавати або приєднувати електрони і, таким чином, утворювати сполуки. Однією з форм існування таких сполук хімічних елементів є мінерали, як наступний рівень організації земної речовини.

Дата добавления: 2017-03-18; просмотров: 595 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Читайте также:

Рекомендуемый контект:

Поиск на сайте:

© 2015-2020 lektsii.org — Контакты — Последнее добавление

Є найпоширеніший хімічний елемент і найбільш поширена речовина на нашій дивовижній планеті, а є найпоширеніший хімічний елемент на просторах Всесвіту.

Найпоширеніший хімічний елемент на Землі

На нашій планеті лідером по поширеності є кисень. Він взаємодіє майже з усіма елементами. Його атоми є практично у всіх гірських породах і мінералах, які утворюють земну кору. Сучасний період розвитку хімії почався саме з відкриття цього важливого і першорядного хімічного елемента. Заслугу цього відкриття ділять між собою Шеєле, Прістлі і Лавуазьє. Суперечки про те, хто з них є першовідкривачем йдуть сотні років, і досі не припинилися. А ось саме слово «кисень» ввів у вживання Ломоносов.

На його частку припадає трохи більше ніж сорок сім відсотків всієї твердої маси земної кори. Зв’язаний кисень становить майже вісімдесят дев’ять відсотків маси прісної і морської води. Вільний кисень знаходиться в атмосфері, складаючи близько двадцяти трьох відсотків маси і майже двадцять один відсоток обсягу. Не менше півтора тисяч з’єднань земної кори містять кисень. На світі не існує живих клітин, в яких не було б цього поширеного елемента. Шістдесят п’ять відсотків маси кожної живої клітини – це кисень.

Сьогодні дана речовина отримують промисловим шляхом з повітря і постачають його під тиском 15 МПа в сталевих балонах. Існують і інші способи його отримання. Сфери застосування – харчова промисловість, медицина, металургія та ін.

Де зустрічається найпоширеніший елемент?

Знайти в природі куточок, де не було б кисню, практично неможливо. Він скрізь – і в надрах, і високо над Землею і під водою, і в самій воді. Зустрічається він не тільки в сполуках, але і вільному стані. Швидше за все, саме з-за цього для вчених даний елемент завжди представляв інтерес.

Геологи і хіміки займаються вивченням наявності кисню в з’єднанні з усіма елементами. Ботанікам цікаво досліджувати процеси живлення і дихання рослин. Фізіологи до кінця не з’ясували роль кисню в житті тварин і людини. Фізики прагнуть знайти новий спосіб його використання для створення високих температур.

Відомо, що не залежно від того, жаркий це південний повітря або холодне повітря північних районів, вміст у ньому кисню завжди однаково і становить двадцять один відсоток.

Як використовують найпоширеніша речовина?

Як найпоширеніше з відомих речовин планети, вода використовується повсюдно. Цією речовиною все охоплено і пронизане, однак воно так і залишається мало вивченим. Поглибленим її вивченням сучасна наука зайнялася порівняно недавно. Вченими було виявлено безліч не піддаються поки поясненню її властивостей.

Без цього найпоширенішого речовини не обходиться ні єдина господарська діяльність людини. Складно уявити собі сільське господарство чи промисловість без води, так само без цієї речовини не будуть працювати ядерні реактори, турбіни, енергетичні установки, де вода використовується для охолодження. Для побутових потреб люди використовують з року в рік все більший обсяг даної речовини. Так людині кам’яного віку в день було цілком достатньо десяти літрів води. Сьогодні ж на частку кожного жителя Землі щодня у сукупності використовується не менше двохсот двадцяти літрів. Люди складаються з води на вісімдесят відсотків, щодня кожен день споживає не менше півтора літрів рідини.

Найпоширеніший хімічний елемент у Всесвіті

Три четвертих всій Всесвіту – це водень, іншими словами – це і є самий поширений елемент у Всесвіті. Вода, будучи найбільш поширеним речовиною нашої планети, більш ніж на одинадцять відсотків складається з водню.

У земній корі водню по масі один відсоток, проте, за кількістю атомів – цілих шістнадцять відсотків. Не обходяться без присутності водню такі сполуки, як природні гази, нафта і вугілля.

Треба зазначити, що у вільному стані цей поширений елемент зустрічається вкрай рідко. На поверхні нашої планети він в малих кількостях присутній у деяких природних газах, у тому числі і у вулканічних. Є вільний водень в атмосфері, але його присутність там надзвичайно мало. Саме водень той елемент, який створює внутрішній радіаційний пояс земної, як потік протонів.

З водню приблизно на п’ятдесят відсотків складаються зірки і сонце, де він присутній у вигляді плазми. З нього складається більша частина міжзоряного середовища, а так само газів туманностей. Присутній водень так само в атмосферах планет і в кометах.

Як хімічний елемент його визначили у 1766-му році. Це зробив Генрі Кавендіш. Ним же через п’ятнадцять років було з’ясовано, що результатом взаємодії водню з киснем є вода. «Характер» водню воістину вибуховий, за це він отримав назву вибухового газу.

А ось найбільша зірка у всесвіті має діаметр 1 391 000. Докладну статтю про це можна прочитати на сайті bestfacts.com.ua.

II ТУР

ПЛАН ЗАХОДУ

КОНКУРС 5

Ода Оксигену й кисню:

1. Найпоширеніший елемент на Землі,

Входить до складу води,

Гірських порід, мінералів, солей,

А також до організму тварин і людей.

Став Оксиген всюди начинкою,

Із Силіцієм він обернувся піщинкою.

2. Це найпоширеніший газ,

І знати ми його повинні.

Двома ученими ураз Відкритий був він, а людині

Потрібний він завжди і всюди,

Без нього жити не можуть люди.

3. Кисень — газ без запаху, безбарвний,

Ледь розчинний у воді.

Він для дихання потрібен,

Усім навкруги — тобі й мені.

4. Хімічним властивостям черга настала:

Він зусиль не тратить марно,

Усе горить у ньому гарно…

Також є він санітаром,

Бо не терпить він сміття;

І рослинне, і тваринне

Обумовлює життя.

5. Цей чудовий газ

Творить життя для нас.

ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИЙ КОНКУРС

«НАЙРОЗУМНІШИЙ»

(для учнів 8 класу)

I тур.Беруть участь усі бажаючі учні.

II тур.Беруть участь чотири учні, які набрали най­більшу кількість балів у І турі.

Вони по черзі обирають одну із чотирьох запро­понованих тем.

III тур.Беруть участь два учні, які набрали найбільшу кількість балів у II турі. Вони по черзі обирають одну з двох запропоно­ваних тем.

Правильна відповідь на кожне запитання І та II туру оцінюється 1 балом. Правильна відповідь на кожне запитання III туру оцінюється 2 балами.

І ТУР

1. Суміш води та кухонної солі можна розділити:

а) відстоюванням;

б) випарюванням;

в) фільтруванням;

г) дією магніту.

2. Хімічний елемент, символ якого Fe, утворює просту речовину:

а) флор;

б) фосфор;

в) залізо;

г) золото.

3. Кисень відкрив учений:

а) Д. І. Менделєєв;

б) М. В. Ломоносов;

в) Д. Дальтон;

г) Д. Прістлі.

4. Здатність деяких хімічних елементів існувати у формі двох або більше простих речовин нази­вається:

а) алотропія;

б) хімічна реакція;

в) дистиляція;

г) корозія.

5. Закон збереження маси М. В. Ломоносов від­крив у … р.:

а) 1748;

б) 1848;

в) 1948;

г) 1648.

6. Позитивно заряджена частинка називається:

а)електрон;

б) нейтрон;

в) протон;

г) атом.

7. Найпоширенішим у природі оксидом є:

а) Fе2О3;

б) Н2О;

в) SiO2;

г) СО2.

8. У молекулі НСІ між атомами виникає зв’язок:

а) йонний;

б) ковалентний полярний;

в) ковалентний неполярний;

г) металічний.

9. Найпоширенішим у земній корі елементом є:

а) Гідроген;

б) Оксиген;

в) Силіцій;

г) Ферум.

10. Найпоширенішим у Всесвіті елементом є:

а) Оксиген;

б) Ферум;

в) Гідроген;

г) Нітроген.

11. Солі соляної кислоти називаються:

а) хлориди;

б) карбонати;

в) нітрати;

г)силікати.

12. Оксид ВеО є:

а) основним;

б) кислотним;

в) амфотерним;

г) несолетворним.

«Хімічні реакції»

1. Речовина, що збільшує швидкість реакції.

2. Речовина, що утворюється внаслідок реакції між основним та кислотним оксидом.

3. Речовина, що сповільнює хімічну реакцію.

4. До якого типу належить реакція горіння фосфо­ру в кисні?

5. Ознакою реакції між содою та оцтовою кисло­тою є…

6. До якого типу належить реакція між цинком та хлоридною кислотою?

7. Як називається реакція між кислотою та осно­вою?

8. Як називається умовний запис хімічної реакції з допомогою хімічних формул та математичних знаків?

9. Як називаються реакції, що відбуваються з ви­діленням теплоти?

10. Ознакою реакції між вапняною водою та вугле­кислим газом є…

11. Як називаються реакції, що відбуваються з по­глинанням теплоти?

12. Як називаються речовини, що утворюються внаслідок хімічної реакції?

«Кислоти»

І.Яка кислота входить до складу шлункового соку?

2. Друга назва силікатної кислоти.

3. Яку кислоту містять яблука?

4. Розчином якої речовини є хлоридна кислота?

5. Який індикатор не використовують для визна­чення кислот?

6. Яка речовина є реактивом на хлоридну кислоту?

7. Агрегатний стан ортофосфатної кислоти.

8. Чому дорівнює валентність кислотного залиш­ку ортофосфатної кислоти?

9. Формула нітратної кислоти.

10. Яку кислоту називають хлібом хімічної про­мисловості?

11. Основність карбонатної кислоти дорівнює…

12. В який колір забарвлюють кислоти лакмус?

«Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва»

1. Скільки груп налічує коротка форма періодич­ної системи?

2. Скільки елементів міститься в І періоді?

3. Скільки груп налічує довга форма періодичної системи?

4. У якій групі розташовані лужні метали?

5. Як змінюються металічні властивості хімічних елементів у періоді зліва направо?

6. Що називається періодом?

7. Як змінюються неметалічні властивості хімічних елементів у головних підгрупах зверху вниз?

8. Який із цих елементів розташований у побічній підгрупі: Аl, Сu, СІ, С?

9. Як називається номер, під яким елемент розта­шований у періодичній системі?

10. Який хімічний елемент був уперше відкритий на Сонці?

11. Які елементи утворюють леткі сполуки з Гідро­геном?

12. Які періоди є малими?

«Хімічний зв’язок»

1. Які сили беруть участь в утворенні хімічного зв’язку?

2. Які частинки є носіями кулонівських сил?

3. Як називається хімічний зв’язок, що утворю­ється за допомогою спільних електронних пар?

4. Як позначають зміщення спільної електронної пари в молекулі?

5. Як взаємодіють протилежно заряджені йони?

6. Яка з цих молекул полярна: молекула амоніаку чи молекула метану?

7. Як називається хімічний зв’язок, утворений з допомогою взаємодії йонів?

8. Чи правильне твердження: ковалентний зв’язок утворюється між атомами металу й неметалу?

9. У якій з цих молекул зв’язок ковалентний не­полярний: у молекулі бромоводню чи молекулі брому?

10. Який тип кристалічної ґратки має алмаз?

11. Яку кристалічну ґратку має речовина, що пере­буває у твердому агрегатному стані, розчиня­ється у воді, її розчин проводить електричний струм?

12. Чи правильне твердження: молекула, утворена за допомогою ковалентного полярного зв’язку, завжди полярна?

«Будова атома»

1. Який учений запропонував планетарну модель атома?

2. Який заряд має нейтрон?

3. Як обчислити кількість нейтронів у атомі?

4. Яку форму електронної хмари має p-електрон?

5. Як визначити заряд ядра атома елемента?

6. Як визначити кількість електронів у атомі?

7. Яку загальну назву мають протони й нейтро­ни?

8. Який учений досліджував явище радіоактив­ності?

9. Що називається ізотопами?

10. Кількістю яких частинок у ядрі відрізняються нукліди І60 та 180?

11. Які електрони називаються валентними?

12. Які електрони мають електронну хмару у формі кулі?

«Д. І. Менделєєв»

1. У якому місті народився Д. І. Менделєєв?

2. Який хімічний елемент названий на честь Менделєєва?

3. У якому вищому навчальному закладі навчався Менделєєв?

4. У якому віці Менделєєв став доцентом?

5. Які два відомі художники одночасно написали портрети Менделєєва?

6. У якому німецькому місті Менделєєв пере­бував у науковому відрядженні?

7. Як називалася докторська дисертація Мен­делєєва?

8. Яке питання вивчав Менделєєв, перебува­ючи на Донбасі?

9. З ученими яких українських університетів під­тримував зв’язки Менделєєв?

10. У створенні якого навчального закладу в Укра­їні брав участь Менделєєв?

11. Яку нову ідею висунув Менделєєв, пра­цюючи над розвитком вугільної промисловості України?

12. Якого року Д. І. Менделєєв відкрив періодич­ний закон?