2015-01-21
779
| Атомный номер | Элемент | Атомная распространенность по отношению к 106 атомам Si | Атом-ный номер | Элемет | Атомная распространенность по отношению к 106 атомами Si |
| H | 4,8∙1010 | Ag | 0,33 | ||
| He | 3,9∙109 | Cd | 1,2 | ||
| Li | In | 0,10 | |||
| Be | 0,81 | Sn | 1,7 | ||
| B | 6,2 | Sb | 0,20 | ||
| C | 1,7∙107 | Te | 3,1 | ||
| N | 4,6∙106 | I | 0,41 | ||
| O | 4,4∙107 | Xe | 3,0 | ||
| F | Cs | 0,21 | |||
| Ne | 4,4∙106 | Ba | 5,0 | ||
| Na | 3,5∙104 | La | 0,47 | ||
| Mg | 1,0∙106 | Ce | 1,38 | ||
| Al | 8,4∙104 | Pr | 0,19 | ||
| Si | 1,0∙106 | Nd | 0,88 | ||
| P | Pm | - | |||
| S | 8,0∙105 | Sm | 0,28 | ||
| Cl | Eu | 0,10 | |||
| Ar | 3,4∙105 | Gd | 0,43 | ||
| K | Tb | 0,061 | |||
| Ca | 7,2∙104 | Dy | 0,45 | ||
| Sc | Ho | 0,093 | |||
| Ti | Er | 0,28 | |||
| V | Tm | 0,041 | |||
| Cr | 1,24∙104 | Yb | 0,22 | ||
| Mn | Lu | 0,036 | |||
| Fe | 2,5∙105 | Hf | 0,31 | ||
| Co | Ta | 0,019 | |||
| Ni | 4,5∙104 | W | 0,16 | ||
| Cu | Re | 0,059 | |||
| Zn | Os | 0,86 | |||
| Ga | Ir | 0,96 | |||
| Ge | Pt | 1,4 | |||
| As | 3,8 | Au | 0,18 | ||
| Se | Hg | 0,60 | |||
| Br | 5,4 | Tl | 0,13 | ||
| Kr | Pd | 1,3 | |||
| Rb | 4,1 | Bi | 0,19 | ||
| Sr | Th | 0,04 | |||
| Y | 4,7 | U | 0,01 | ||
| Zr | |||||
| Nb | 0,90 | ||||
| Mo | 2,5 | ||||
| Tc | - | ||||
| Ru | 1,83 | ||||
| Rh | 0,33 | ||||
| Pd | 1,33 |
(впервые это отметил все тот же Д.И. Менделеев). Но есть и дефицитные элементы, например, Li, Be, B – их кларки очень малы, но расположены они в начале периодической системы. Причина: самопроизвольное разрушения ядер и переход одних элементов в другие.
|
|
|
Правило Оддо-Гаркинса: кларки четных элементов выше, чем у нечетных. Первые 28 элементов: четные составляют 86,36%, нечетные 13,64%. Есть и исключения: очень дефицитные инертные или благородные газы He, Ne, Ar, Kr, Xe – все они четные. Скорее всего, они в силу своей инертности не образуют устойчивых соединений и легко уходят из земной коры.
Еще одна особенность: в земной коре, да и на Земле вообще (и даже в метеоритах) преобладают те четние элементы, номера которых имеют разность = 6 или кратны 6.
| Элементы | O | Si | Ca | Fe | Sr | Sn | Ba |
| порядковый номер | |||||||
Зависимость проста, но причина до сих пор не ясна.
Изотопы элементов: мах у Олова (=10). Лишь 22 элемента не имеют изотопов и называются простыми – F, Na, P, V, Mn, Au и др.
С изобретением масс-спектрометра соотношение изотопов стало изучаться детально и полно. Очень важно, что изотопный состав таких элементов как Ni, Si, S, Fe, Mo, W, Sn и др. в земной коре очень близок к таковому в метеоритах (общность генезиса). Однако бывает и иначе, особенно когда речь идет о радиоактивных элементах. Очень важно, что изотопный состав углерода в нефтях очень близок к таковому в РОВ, что имеет существенное значение для познания генезиса УВ в природе.
|
|
|
В связи с изотопией элементов возникает вопрос: а остается ли состав Земли во времени постоянным. Конечно нет! Почему: а) Земля получает из космоса вещество (метеориты, космическую пыль); б) Земля постоянно отдает в мировое пространство часть своих элементов (в первую очередь легкие газы); в) элементы, постоянные в составе земной коры, превращаются друг в друга (радиоактивность).
3.2. Минералогический состав земной коры
Зная кларки элементов можно оценить минералогический состав земной коры:
1. Полевые шпаты – 55%
2. Мета- и ортосиликаты – 15%
3. Кварц, опал, халцедон (SiO2) – 12%
4. Вода (Н2О) – 9%
5. Магнетит (Fe3O4)+ гематит (Fe2O3) -3,0%
6. Слюды – 3,0%
7. Кальцит (СаСО3) – 1,5%
8. Глины – 1,5%
9. Фосфаты – 0,75%
10. Гидраты Fe2O3 – 0,3%
11. Сульфиды - ≈0,3%
12. Хлористые соединения – 0,3%
13. Фтористые соединения - ≈0,2%
14. Доломит (СаСО3) – 1,5%
____________________________________________________________
Зачем это нужно знать? Это будущие месторождения полезных ископаемых нужных человеку. Теоретически можно добывать их из горных пород!
Массу всей земной коры, зная Кларки можно оценить:
а) литосфера (до 16 км) – 19х1018 т (93,06%)
б) гидросфера – 1,4х1018т (6,91%)
в) атмосфера (15 км) – 5х1015 т (0,03%)
3.3. Происхождение Земли
Существует довольно большое число теорий и гипотез о происхождении планеты Земля. Но все они могут быть сведены к двум основным направлениям: а) Теория Лапласа – Канта (отрыв вещества от Солнца); б) Теория О.Ю. Шмидта (сгущение метеорного вещества в Галактике. С последней теорией хорошо согласуется состав Земной коры и метеоритов.
3.4. Общий состав Земли
Fe – 37,04%; О-28,56%; Si- 14,47%; Mg – 11,03%; Ni-2,96%; S- 1,44%; Са – 1,38%; Al-1,22%; Na-0,52%; Cr- 0,26%; К-0,15%; С-0,13%; Р-0,12%; Un – 0,08%; Со – 0,06% (15 элем.). (∑=99,52%, а 0,48% на все остальные элементы) (табл. 8).
3.5. Состав атмосферы
Самая внешняя оболочка Земли – атмосфера, главная особенностью которой является газообразное состояние ее главных составляющих – N2 (76%) и О (23%). Необходимо выделять надземную атмосферу и подземную. Составляя только 0,03% от веса земной коры, атмосфера существенно не влияет на ее состав, но предопределяет специфику целого ряда очень важных процессов (круговорот «С» в природе, гипергенез и т.д.).
Атмосфера надземная делится на тропосферу 7-8 км (умеренные широты, экватор), 10-12 км (в полярных областях) и стратосферу (до 70 км).
Атмосфера подземная содержит газы: а) биохимические; б) газы воздушные; в) химические; г) газы радиоактивного генезиса (гелий, образующийся при распаде ряда элементов – уран, палладий, радий, торий).
3.6. Состав гидросферы (ГСФ)
Гидросфера: основная масса ГСФ – воды океанов и морей. Общий объем воды океанов и морей 1370000000 км3 или 278 кг на 1 см2 поверхности Земли. Средняя соленость – 3,3-3,7%. Состав ГСФ и Земной коры (литосферы) различается: только кислород преобладает в них, а другие элементы ведут иначе (например, Si, Al, Fe, Cl и B в водах и Са, Мg, K, Na в коре) (табл. 9, 10, 11). Кроме океанов и морей выделяются: а) воды суши; поверхностные воды; б) подземные воды; в) грунтовые; г) волосные и пленочные.
Таблица 8
Химический состав Земли
| Элемент | По Г.Ва-шингтону | По П. Ниггли | По А. Ферсману | По Ф. Смиту | ПоБ. Мэйсону | По Р. Мурти Г. Холлу |
| О | 27,71 | 29,3 | 28,56 | 29,56 | 29,53 | 30,75 |
| Na | 0,39 | 0,90 | 0,52 | 0,56 | 0,57 | 0,30 |
| Mg | 8,69 | 6,73 | 11,03 | 11,28 | 12,70 | 15,70 |
| Al | 1,79 | 3,01 | 1,22 | 1,24 | 1,09 | 1,29 |
| Si | 14,53 | 14,9 | 14,47 | 14,67 | 15,20 | 14,73 |
| P | 0,11 | 0,15 | 0,12 | 0,15 | 0,10 | - |
| S | 0,64 | 0,73 | 1,44 | 3,29 | 1,93 | 4,65 |
| К | 0,11 | 0,29 | 0,15 | 0,14 | 0,07 | -__ |
| Ca | 2,52 | 2,99 | 1,38 | 1,40 | 1,13 | 1,54 |
| Ti | 0,02 | 0,54 | — | 0,07 | 0,05 | |
| Cr | 0,20 | 0,13 | 0,26 | 0,26 | 0,26 | |
| Mn | 0,07 | 0,14 | 0,18 | 0,22 | 0,22 | __ |
| Fe | 39,76 | 36,9 | 37,04 | 34,82 | 34,63 | 29,29 |
| Co | 0,23 | 0,18 | 0,06 | 0,17 | 0,13 | — |
Таблица 9
|
|
|
