2015-01-21
918
Ф. Кларк - более 40 лет занимался изучением химического состава. А.Е. Ферсман в честь его заслуг предложил понятие КЛАРКА: частота встречаемости элемента. В.И. Вернадский ввел 13 декад – 1-ая (вес, %)>10:О, Si, 2-ая (1-10%: Al, Fe, Ca, Na, Mg, K, H, и т.д.) (см. табл. 2).
3.1. Наиболее распространенные элементы земной коры (% вес.) (табл. 5):
1) Кислород – 49,52 (Кларк, Вашинктон)
-«- - 49,13 (Ферсман)
2) Кремний – 25,75 (Кларк, Вашингтон)
-«- - 26,00 (Ферсман)
3) Алюминий – 7,51/7,45
4) Железо – 4,70/4,20
5) Кальций – 3,39/3,25
6) Натрий – 2,64/2,40
7) Калий – 2,40/2,35
8) Магний – 1,94/2,35
Большая часть всех остальных элементов оценивается величинами nх10-3/-10% (весовые). При этом различия в случаях больших концентраций маленькие, а при малых концентрация – очень большие; например:
скандий – 6 х 10-5/6 х10-4; германий – 5х10-9/4х10-4; рутений, родний, полладий – nх10-9/nх10-6; платина – nх10-7/nх10-5
Таблица 5
Данные по среднему содержанию элементов в земной коре (вес.%)
| Z | Элемент | По Ф.Кларку и Г.Вашингтону | По А.Е.Ферсману | По А.П.Виноградову | По С.Р.Тейлору |
| H | 0,88 | 1,00 | - | - | |
| He | - | 1∙10-6 | - | - | |
| Li | 0,004 | 0,005 | 0,0032 | 0,0020 | |
| Be | 0,001 | 0,0004 | 0,00038 | 0,00028 | |
| B | 0,001 | 0,005 | 0,0012 | 0,001 | |
| C | 0,087 | 0,35 | 0,023 | 0,02 | |
| N | 0,03 | 0,04 | 0,0019 | 0,002 | |
| O | 49,52 | 49,13 | 47,0 | 46,40 | |
| F | 0,027 | 0,08 | 0,066 | 0,0625 | |
| Ne | - | 5∙10-7 | - | - | |
| Na | 2,64 | 2,40 | 2,50 | 2,36 | |
| Mg | 1,94 | 2,25 | 1,87 | 2,33 | |
| Al | 7,51 | 7,45 | 8,05 | 8,23 | |
| Si | 25,75 | 26,00 | 29,00 | 28,15 | |
| P | 0,12 | 0,12 | 0,093 | 0,105 | |
| S | 0,048 | 0,10 | 0,047 | 0,026 | |
| Cl | 0,19 | 0,20 | 0,017 | 0,013 | |
| Ar | - | 4∙10-4 | - | - | |
| K | 2,40 | 2,35 | 2,50 | 2,09 | |
| Ca | 3,29 | 3,25 | 2,96 | 4,15 | |
| Sc | n∙10-5 | 6∙10-4 | 0,001 | 0,0022 | |
| Ti | 0,58 | 0,61 | 0,45 | 0,57 | |
| V | 0,016 | 0,02 | 0,009 | 0,0135 | |
| Cr | 0,033 | 0,03 | 0,0083 | 0,010 | |
| Mn | 0,08 | 0,10 | 0,10 | 0,095 | |
| Fe | 4,70 | 4,20 | 4,65 | 4,63 | |
| Co | 0,01 | 0,002 | 0,0018 | 0,0025 | |
| Ni | 0,018 | 0,01 | 0,0058 | 0,0075 | |
| Cu | 0,01 | 0,01 | 0,0047 | 0,0055 | |
| Zn | 0,004 | 0,02 | 0,0083 | 0,007 | |
| Ga | n∙10-9 | 0,0001 | 0,0019 | 0,0015 | |
| Ge | n∙10-9 | 0,0004 | 1,4∙10-4 | 1,5∙10-4 | |
| As | n∙10-4 | 5∙10-4 | 1,7∙10-4 | 1,8∙10-4 | |
| Se | n∙10-6 | 8∙10-5 | 5∙10-6 | 5∙10-6 | |
| Br | n∙10-4 | 0,001 | 2,1∙10-4 | 2,5∙10-4 | |
| Kr | - | 2∙10-8 | - | - | |
| Rb | n∙10-3 | 0,008 | 0,015 | 0,009 | |
| Sr | 0,017 | 0,035 | 0,034 | 0,0375 | |
| Y | - | 5∙10-3 | 0,0020 | 0,0033 | |
| Zr | 0,023 | 0,025 | 0,017 | 0,0165 | |
| Nb | - | 3,2∙10-5 | 0,002 | 0,002 | |
| Mo | n∙10-4 | 0,001 | 1,1∙10-4 | 1,5∙10-4 | |
| Tc | - | - | - | - | |
| Ru | n∙10-9 | 5∙10-6 | - | - | |
| Rh | n∙10-9 | 1∙10-6 | - | - | |
| Pd | n∙10-9 | 5∙10-6 | 1,3∙10-6 | - | |
| Ag | n∙10-6 | 1∙10-5 | 7∙10-6 | 7∙10-6 | |
| Cd | n∙10-5 | 5∙10-4 | 1,3∙10-5 | 2∙10-5 | |
| Продолжение таблицы 5 | |||||
| Z | Элемент | По Ф.Кларку и Г.Вашингтону | По А.Е.Ферсману | По А.П.Виноградову | По С.Р.Тейлору |
| In | n∙10-9 | 1∙10-5 | 2,5∙10-5 | 1∙10-5 | |
| Sn | n∙10-4 | 8∙10-3 | 2,5∙10-4 | 2∙10-4 | |
| Sb | n∙10-5 | 5∙10-5 | 5∙10-5 | 2∙10-5 | |
| Te | n∙10-7 | 1∙10-6 | 1∙10-7 | - | |
| I | n∙10-5 | 1∙10-4 | 4∙10-5 | 5∙10-5 | |
| Xe | - | 3∙10-9 | - | - | |
| Cs | n∙10-7 | 1∙10-3 | 3,7∙10-4 | 3∙10-4 | |
| Ba | 0,047 | 0,05 | 0,065 | 0,0425 | |
| La | - | 6,5∙10-4 | 2,9∙10-3 | 3∙10-3 | |
| Ce | - | 2,9∙10-3 | 7∙10-3 | 6∙10-3 | |
| Pr | - | 4,5∙10-4 | 9∙10-4 | 8,2∙10-4 | |
| Nd | - | 1,7∙10-3 | 3,7∙10-3 | 2,8∙10-3 | |
| Pm | - | - | - | - | |
| Sm | - | 7∙10-4 | 8∙10-4 | 6∙10-4 | |
| Eu | - | 2∙10-5 | 1,3∙10-4 | 1,2∙10-4 | |
| Gd | - | 7,5∙10-4 | 8∙10-4 | 5,4∙10-4 | |
| Tb | - | 1∙10-4 | 4,3∙10-4 | 9∙10-5 | |
| Dy | - | 7,5∙10-4 | 5∙10-4 | 3∙10-4 | |
| Ho | - | 1∙10-4 | 1,7∙10-4 | 1,2∙10-4 | |
| Er | - | 6,5∙10-4 | 3,3∙10-4 | 2,8∙10-4 | |
| Tm | - | 1∙10-4 | 2,7∙10-5 | 4,8∙10-5 | |
| Yb | - | 8∙10-4 | 3,3∙10-5 | 3∙10-5 | |
| Lu | - | 1,7∙10-4 | 8∙10-5 | 5∙10-5 | |
| Hf | 3∙10-3 | 4∙10-4 | 1∙10-4 | 3∙10-4 | |
| Ta | - | 2,5∙10-5 | 2,5∙10-4 | 2∙10-4 | |
| W | 5∙10-3 | 7∙10-3 | 1,3∙10-4 | 1,5∙10-4 | |
| Re | - | 1∙10-7 | 7∙10-8 | - | |
| Os | n∙10-8 | 5∙10-6 | - | - | |
| Ir | n∙10-8 | 1∙10-6 | - | - | |
| Pt | n∙10-7 | 2∙10-5 | - | - | |
| Au | n∙10-7 | 5∙10-7 | 4,3∙10-7 | 4∙10-7 | |
| Hg | n∙10-5 | 5∙10-6 | 8,3∙10-6 | 8∙10-6 | |
| Tl | n∙10-8 | 1∙10-5 | 1∙10-4 | 4,3∙10-5 | |
| Pd | 2n∙10-3 | 1,6∙10-3 | 1,6∙10-3 | 1,25∙10-3 | |
| Bi | n∙10-6 | 1∙10-5 | 9∙10-7 | 1,7∙10-5 | |
| Th | 2n∙10-3 | 1∙10-3 | 1,3∙10-3 | 9,6∙10-4 | |
| U | 8n∙10-3 | 4∙10-4 | 2,5∙10-4 | 2,7∙10-4 |
По Виноградову А.П. распределение элементов в различных составляющих земной коры (литосфере) характеризуется следующими особенностями (табл. 6):
|
|
|
|
|
|
Таблица 6
Наиболее распространенные элементы в различных составляющих литосферы
| Элементы | Метеориты | Основные породы (базальты, габбро) | Кислые (граниты) | Осадочные породы |
| кислород | 35,0 | 43,5 | 48,7 | 52,8 |
| кремний | 18,0 | 24,0 | 32,3 | 23,8 |
| натрий | 7х10-1 | 1,94 | 2,77 | 0,66 |
| кальций | 1,40 | 6,72 | 1,58 | 2,53 |
| алюминий | 1,30 | 8,76 | 7,7 | 10,45 |
| железо | 8,56 | 2,70 | 3,33 | |
| магний | 4,5 | 0,56 | 1,34 | |
| сера | 2,0 | 3х10-2 | 4х10-2 | 3х10-1 |
| титан | 5х10-2 | 0,9 | 0,23 | 0,45 |
На что нужно обратить внимание!!! Прежде всего на огромную разницу в концентрациях отдельных элементов: 49% - кислород и 7х10-11% - протактиний!!!, т.е. в миллионы и миллиарды раз (табл. 7).
Вес земной коры составляет ≈2,5х1019т, при этом кислорода в ней nх1018т, а радия только nх107, протактиния nх106т.
Если расставить элементы в порядке убывания концентрации – O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ti, C, Cl (12 эл.) и т.д., то можно определить, что 1-ые три элемента (O+Si+Al) дают по весу 84,55%, 1-ые 9 элем. – 99,18%, первые 12 – 99,67%, а на долю остальных ста с лишним элементов приходится только 0,33%.
В периодической таблице Менделеева Д.И. наиболее распространенные элементы расположены ближе к началу периодической системы: кларки падают с увеличением порядкового номера элемента
Таблица 7
