Planeedi Maa tuum. (Tuuma lagunemise ja tuumasünteesi protsesside kirjeldus planeedi tuumas)
Planeedi Maa keskel on tuum, mis on pinnast eraldatud maakoore, magma ja üsna õhukese pooliku kihiga. gaasiline aine, pool vedel. See kiht toimib määrdeainena ja võimaldab planeedi tuumal pöörata peaaegu sõltumatult selle põhimassist.
Südamiku pealmine kiht koosneb väga tihedast kestast. Võib-olla on see aine oma omadustelt lähedane metallidele, väga tugev ja plastiline ning võib-olla on sellel ka magnetilised omadused.
Planeedi tuuma pind - selle kõva kest - on sellega kokkupuutel väga kuum, magma läheb peaaegu gaasilisse olekusse.
Kõva kesta all on tuuma sisemine aine kokkusurutud plasma olekus, mis koosneb peamiselt elementaaraatomitest (vesinik) ja tuuma lõhustumisproduktidest - prootonitest, elektronidest, neutronitest jt. elementaarosakesed, mis tekivad tuumasünteesi ja tuuma lagunemise reaktsioonide tulemusena.
Tuumasünteesi ja lagunemisreaktsioonide tsoonid.
Planeedi Maa tuumas toimuvad tuumasünteesi ja -lagunemise reaktsioonid, mis tingivad pideva suure hulga soojuse ja muu energia (elektromagnetilised impulsid, mitmesugused kiirgused) eraldumise ning samuti säilitavad tuuma siseaine pidevalt plasma olek.
Maa tuumatsoon – tuuma lagunemisreaktsioonid.
Tuuma lagunemisreaktsioonid toimuvad planeedi tuuma keskmes.
See juhtub järgmiselt - rasked ja ülirasked elemendid (mis tekivad termotuumasünteesi tsoonis), kuna nende mass on suurem kui kõigil teraselementidel, näivad uppuvat vedelasse plasmasse ja vajuvad järk-järgult planeedi tuuma keskmesse. , kus nad saavutavad kriitilise massi ja astuvad tuumalagunemisreaktsiooni, vabastades suures koguses energiat ja tuuma lagunemissaadusi. Selles tsoonis taanduvad rasked elemendid elementaaraatomite - vesinikuaatomi, neutronite, prootonite, elektronide ja muude elementaarosakeste - olekusse.
Need elementaarsed aatomid ja osakesed lendavad suurel kiirusel suure energia vabanemise tõttu tuuma keskpunktist eemale selle perifeeriasse, kus nad astuvad tuumasünteesi reaktsiooni.
Maa tuumatsoon – tuumasünteesi reaktsioonid.
Elementaarsed vesinikuaatomid ja elementaarosakesed, mis tekivad tuuma lagunemisreaktsiooni tulemusena Maa südamiku keskel, jõuavad kihina südamiku väliskesta tahkesse kesta, kus selle vahetus läheduses toimuvad tuumasünteesi reaktsioonid. asub kõva kesta all.
Prootonid, elektronid ja elementaaraatomid, mis on planeedi tuuma keskel toimuva tuuma lagunemisreaktsiooni tõttu suure kiirusega kiirendatud, kohtuvad erinevate aatomitega, mis asuvad perifeerias. Väärib märkimist, et paljud elementaarosakesed astuvad teel tuuma pinnale tuumasünteesireaktsioonidesse.
Järk-järgult moodustub tuumasünteesi tsoonis üha rohkem raskemaid elemente, peaaegu kogu perioodilisustabel, mõnel neist on kõige raskem mass.
Selles tsoonis on ainete aatomite omapärane jagunemine nende massi järgi, mis on tingitud vesiniku plasma enda omadustest, mis on kokkusurutud tohutu rõhuga, millel on tohutu tihedus, tänu südamiku tsentrifugaaljõule ja tsentripetaalsele gravitatsioonijõule.
Kõigi nende jõudude lisamise tulemusena vajuvad raskeimad metallid tuuma plasmasse ja langevad selle keskmesse, et jätkata tuuma lõhustumise pidevat protsessi tuuma keskmes, ning kergemad elemendid kipuvad kas tuumast lahkuma. tuum või settida selle sisemisele osale - tuuma kõvale kestale.
Selle tulemusena sisenevad kogu perioodilisuse tabeli aatomid järk-järgult magmasse, mis seejärel sisenevad tuuma pinna kohal keemilistesse reaktsioonidesse, moodustades keerukaid keemilisi elemente.
Planeedi tuuma magnetväli.
Tuuma magnetväli tekib tuuma lagunemise reaktsiooni tõttu tuuma keskmes, kuna tuuma tsentraalsest tsoonist välja pääsevad tuuma lagunemise elementaarproduktid kannavad tuumas plasmavooge, moodustades võimsaid keerisvooge, mis keerduvad ümber peamiste jõujoonte magnetväli. Kuna need plasmavood sisaldavad teatud laenguga elemente, siis kõige tugevam elektrivool, mis loob oma elektromagnetvälja.
Peamine pöörisvool (plasmavool) asub tuuma termotuumasünteesi tsoonis, kogu selle tsooni sisemine aine liigub planeedi pöörlemise suunas ringikujuliselt (mööda planeedi tuuma ekvaatorit), luues võimsa elektromagnetilise; valdkonnas.
Planeedi tuuma pöörlemine.
Planeedi tuuma pöörlemine ei lange kokku planeedi enda pöörlemistasandiga, tuuma pöörlemistelg paikneb planeedi pöörlemistelje ja magnetilisi plusse ühendava telje vahel.
Planeedi tuuma pöörlemise nurkkiirus on suurem kui planeedi enda pöörlemise nurkkiirus ja on sellest ees.
Tuuma lagunemise ja tuumasünteesi protsesside tasakaal planeedi tuumas.
Tuumasünteesi ja tuuma lagunemise protsessid planeedil on põhimõtteliselt tasakaalus. Kuid meie tähelepanekute kohaselt võib see tasakaal olla ühes või teises suunas häiritud.
Planeedi tuuma tuumasünteesi tsoonis võib järk-järgult koguneda üleliigne raskmetalle, mis siis tavalisest suuremas koguses planeedi keskmesse langedes võib põhjustada tuuma lagunemisreaktsiooni intensiivistumist. millest vabaneb tavapärasest oluliselt rohkem energiat, mis mõjutab seismilist aktiivsust maavärinaohtlikes piirkondades, samuti vulkaaniline aktiivsus Maa pinnal.
Meie tähelepanekute kohaselt toimub aeg-ajalt Maa tuuma tahke orava mikrorebend, mis viib tuumaplasma sisenemiseni planeedi magmasse ja see toob kaasa selle temperatuuri järsu tõusu selles. koht. Nendest kohtadest kõrgemal on võimalik seismilise aktiivsuse ja vulkaanilise aktiivsuse järsk tõus planeedi pinnal.
Võib-olla perioodid globaalne soojenemine Ja globaalne jahtumine mis on seotud planeedi tuumasünteesi ja tuuma lagunemisprotsesside tasakaaluga. Nende protsessidega on seotud ka muutused geoloogilistes epohhides.
Meie ajaloolisel perioodil.
Meie tähelepanekute kohaselt on praegu planeedi tuuma aktiivsus suurenenud, selle temperatuur tõuseb ja selle tulemusena planeedi tuuma ümbritseva magma kuumenemine, aga ka planeedi tuuma globaalse temperatuuri tõus. selle atmosfäär.
See kinnitab kaudselt triivi kiirenemist magnetpoolused, mis näitab, et tuumas toimuvad protsessid on muutunud ja liikunud teise faasi.
Maa magnetvälja tugevuse vähenemine on seotud Maa magnetvälja sõeluvate ainete kuhjumisega planeedi magmasse, mis loomulikult mõjutab ka muutusi tuumareaktsioonide režiimides planeedi tuumas.
Arvestades meie planeeti ja kõiki sellel toimuvaid protsesse, tegutseme oma uuringutes ja prognoosides enamasti kas füüsikaliste või energeetiliste kontseptsioonidega, kuid mõnel juhul annab ühe ja teise poole seose loomine kirjeldatud teemadest parema ülevaate.
Eelkõige kirjeldatud tulevaste Maal toimuvate evolutsiooniprotsesside kontekstis, aga ka tõsiste kataklüsmide perioodiga kogu planeedil, selle tuumas, selles ja magmakihis toimuvates protsessides, samuti seoses pinnaga, biosfääriga. peeti silmas atmosfääri. Neid protsesse käsitleti nii füüsika kui ka energiasuhete tasandil.
Maa tuuma ehitus osutus üsna lihtsaks ja füüsika seisukohalt loogiliseks, üldiselt on tegemist suletud süsteemiga, mille erinevates osades domineerivad kaks termotuumaprotsessi, mis üksteist harmooniliselt täiendavad.
Esiteks peab ütlema, et tuum on pidevas ja väga kiires liikumises, see pöörlemine toetab ka selles toimuvaid protsesse.
Meie planeedi tuuma keskpunkt on äärmiselt raske ja kokkusurutud osakeste kompleksstruktuur, mis tsentrifugaaljõu, nende osakeste kokkupõrke ja pideva kokkusurumise tõttu jagunevad teatud hetkel kergemateks ja elementaarsemateks üksikelementideks. See on termotuuma lagunemise protsess – päris planeedi tuuma keskel.
Vabanenud osakesed kantakse perifeeriasse, kus jätkub üldine kiire liikumine tuuma sees. Selles osas jäävad osakesed suurel kiirusel kokku põrkudes üksteisest kaugemale, nad moodustavad uuesti raskemaid ja keerukamaid osakesi, mis tõmmatakse tsentrifugaaljõu toimel tagasi südamiku keskele. See on termotuumasünteesi protsess – Maa tuuma perifeerias.
Osakeste tohutu liikumiskiirus ja kirjeldatud protsesside toimumine põhjustavad püsivaid ja kolossaalseid temperatuure.
Siin tasub mõned punktid selgeks teha - esiteks toimub osakeste liikumine ümber Maa pöörlemistelje ja selle liikumisel - samas suunas, see on komplementaarne pöörlemine - planeedi enda kogu selle massi ja osakestega. selle tuumas. Teiseks tuleb märkida, et osakeste liikumiskiirus tuumas on lihtsalt tohutu, see on mitu korda suurem kui planeedi enda pöörlemiskiirus ümber oma telje.
Selle süsteemi püsivaks säilitamiseks nii kaua, kui soovitakse, pole palju vaja, kui kõik kosmilised kehad aeg-ajalt Maad tabavad, suurendades pidevalt meie planeedi massi üldiselt ja tuuma; Eelkõige läheb osa selle massist soojusenergia ja gaasidega õhukeste atmosfääriosade kaudu kosmosesse.
Üldiselt on süsteem üsna stabiilne, tekib küsimus - millised protsessid võivad pinnal põhjustada tõsiseid geoloogilisi, tektoonseid, seismoloogilisi, klimaatilisi ja muid katastroofe?
Nende protsesside füüsikalist komponenti arvestades tekib järgmine pilt - aeg-ajalt "tulistavad" tohutul kiirusel tuuma perifeersest osast magmasse mõned termotuumasünteesis osalevad kiirendatud osakeste vood millesse nad kukuvad, kustutades justkui need "lasud" ise, nende tihedus, viskoossus, madalam temperatuur - nad ei tõuse planeedi pinnale, kuid need magma alad, kus sellised heitmed tekivad, kuumenevad järsult, hakkavad liikuma, paisuda, avaldada maakoorele suuremat survet, mis toob kaasa geoloogiliste plaatide teravaid liikumisi, maakoore murranguid, temperatuurikõikumisi, maavärinatest ja vulkaanipursetest rääkimata. See võib viia ka mandrilaamade uppumiseni ookeanidesse ning uute mandrite ja saarte pinnale kerkimiseni.
Selliste väikeste heidete põhjuseks tuumast magmasse võivad olla liiga kõrged temperatuurid ja rõhk ühine süsteem planeedi tuum, aga kui me räägime evolutsiooniliselt määratud katastroofilistest sündmustest kõikjal planeedil, elava teadliku Maa puhastamisest inimese agressioonist ja prügist, siis räägime elava teadliku olendi teadlikust tahtlikust teost.
Energeetika ja esoteerika seisukohalt annab planeet tahtlikke impulsse keskpunktist-teadlikkusest-südamikust valvurite ehk tinglikult titaanide keha-magma-alumisele kihile, et viia läbi tegevusi, et puhastada keskkonda. territooriumid pinnale. Siinkohal tasub mainida teatud kihti südamiku ja vahevöö vahel, just füüsika tasandil on tegemist jahutava aine kihiga, mis ühelt poolt vastab südamiku omadustele, teiselt poolt - magma, mis võimaldab energiateave liigub mõlemas suunas. Energeetilisest vaatenurgast on see midagi primaarse "närvi juhtiva välja" sarnast, see näeb välja nagu Päikese kroon täieliku varjutuse ajal, see on planeedi teadvuse ühendus planeedi esimese ja sügavaima ja suurima kihiga. Maa valvurid, kes edastavad impulsi edasi – väiksematele ja mobiilsetele tsoonivalvuritele, kes neid protsesse pinnal rakendavad. Tõsi, tõsiste kataklüsmide, uute mandrite tõusu ja praeguste mandrite ümberjoonistamise perioodil eeldatakse titaanide endi osalist osalemist.
Veel üks oluline asi, mida tasub siinkohal märkida, on füüsiline nähtus, mis on seotud meie planeedi tuuma struktuuri ja selles toimuvate protsessidega. See on Maa magnetvälja teke.
Magnetväli tekib Maa tuuma sees orbiidil olevate osakeste suure liikumiskiiruse tulemusena ja võib öelda, et Maa väline magnetväli on omamoodi hologramm, mis näitab selgelt planeedi tuumas toimuvaid termotuumaprotsesse.
Mida kaugemale ulatub magnetväli planeedi keskpunktist, seda haruldasem on see planeedi sees tuuma lähedal, kuid südamiku enda sees on see monoliitne magnetväli.
Vastused küsimustele
esitati eksamiks erialal „Füüsikalis-keemilised protsessid in keskkond» eriala “Keskkonnajuhtimine ja -audit tööstuses” III kursuse üliõpilastele
Aatomite rohkus keskkonnas. Elementide klaarid.
Clarki element – elementide keskmise sisalduse arvuline hinnang maakoor, hüdrosfäär, atmosfäär, Maa kui tervik, erinevat tüüpi kivimid, kosmoseobjektid jne. Elemendi Clarke'i saab väljendada massiühikutes (%, g/t) või aatomi%-des. Tutvustas Fersman, mis sai nime Ameerika geokeemiku Frank Unglizorti järgi.
Kvantitatiivne levimus keemilised elemendid maapõues asutas esmakordselt Clark. Ta lülitas maapõue ka hüdrosfääri ja atmosfääri. Hüdrosfääri mass on aga mitu protsenti ja atmosfäär moodustab sajandikprotsendi tahke maakoore massist, seega peegeldavad Clarki numbrid peamiselt tahke maakoore koostist. Nii arvutati 1889. aastal clarkes 10 elemendile, 1924. aastal - 50 elemendile.
Kaasaegsed radiomeetrilised, neutronite aktiveerimise, aatomadsorptsiooni ja muud analüüsimeetodid võimaldavad suure täpsuse ja tundlikkusega määrata keemiliste elementide sisaldust kivimites ja mineraalides. Ideed Clarksi kohta on muutunud. Näiteks: Ge 1898. aastal pidas Fox clarke'i võrdseks n * 10 -10%. Ge oli halvasti uuritud ja sellel polnud praktilist tähtsust. 1924. aastal arvutati selle Clarke väärtuseks n*10 -9% (Clark ja G. Washington). Hiljem avastati söes Ge ja selle klaar tõusis 0,p-ni. Ge-d kasutatakse raadiotehnikas, germaaniumi toorainete otsimisel, Ge geokeemia üksikasjalik uurimine näitas, et Ge pole maakoores nii haruldane, selle klaar litosfääris on 1,4 * 10 -4%, peaaegu sama nagu Sn, As, on maakoores palju kõrgem kui Au, Pt, Ag.
Aatomite arvukus
Vernadski tutvustas keemiliste elementide hajutatud oleku mõistet ja see leidis kinnitust. Kõik elemendid on kõikjal olemas, rääkida saab vaid analüüsi tundlikkuse puudumisest, mis ei võimalda kindlaks teha ühe või teise elemendi sisu uuritavas keskkonnas. Seda väidet keemiliste elementide üldise hajutamise kohta nimetatakse Clark-Vernadsky seaduseks.
Tahkes maakoores (Vinogradovi kohta) olevate elementide klaaride põhjal koosneb peaaegu ½ tahkest maakoorest O-st, st maakoor on "hapnikukera", hapnikuaine.
Enamiku elementide klaarid ei ületa 0,01–0,0001% - need on haruldased elemendid. Kui neil elementidel on nõrk keskendumisvõime, nimetatakse neid järsult hajutatud (Br, In, Ra, I, Hf).
Näiteks: U ja Br puhul on clarke'i väärtused vastavalt ≈ 2,5*10 -4, 2,1* 10-4, kuid U on lihtsalt haruldane element, sest selle leiukohad on teada ja Br on haruldane, hajutatud, sest see ei ole koondunud maapõue. Mikroelemendid on elemendid, mis sisalduvad antud süsteemis väikestes kogustes (≈ 0,01% või vähem). Seega on Al organismides mikroelement ja silikaatkivimites makroelement.
Elementide klassifikatsioon Vernadski järgi.
Maapõues käituvad perioodilisuse tabeli järgi seotud elemendid erinevalt – nad rändavad maapõue erineval viisil. Vernadski võttis arvesse maakoore elementide ajaloo tähtsamaid hetki. Põhitähelepanu pöörati sellistele nähtustele ja protsessidele nagu radioaktiivsus, rände pöörduvus ja pöördumatus. Oskus anda mineraalaineid. Vernadsky tuvastas 6 elementide rühma:
väärisgaasid (He, Ne, Ar, Kr, Xe) – 5 elementi;
väärismetallid (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au) – 7 elementi;
tsüklilised elemendid (osalevad keerulistes tsüklites) – 44 elementi;
hajutatud elemendid – 11 elementi;
väga radioaktiivsed elemendid (Po, Ra, Rn, Ac, Th, Pa, U) – 7 elementi;
haruldased muldmetallid – 15 elementi.
Maakoores on massiliselt ülekaalus 3. rühma elemendid, mis koosnevad peamiselt kivimitest, veest ja organismidest.
Igapäevase kogemuse ideed ei vasta tegelikele andmetele. Seega on Zn, Cu igapäevaelus ja tehnoloogias laialt levinud ning Zr (tsirkoonium) ja Ti on meie jaoks haruldased elemendid. Kuigi Zr on maakoores 4 korda rohkem kui Cu ja Ti on 95 korda rohkem. Nende elementide "haruldust" seletatakse nende maakidest ekstraheerimise raskusega.
Keemilised elemendid interakteeruvad üksteisega mitte proportsionaalselt nende massiga, vaid vastavalt aatomite arvule. Seetõttu saab klarkeid arvutada mitte ainult massi%, vaid ka % aatomite arvust, s.t. võttes arvesse aatommasse (Chirvinsky, Fersman). Samal ajal vähenevad raskete ja kergete elementide klaarid.
Nii näiteks:Aatomite arvu järgi arvutamine annab kontrastsema pildi keemiliste elementide levikust – hapniku veelgi suurem ülekaal ja raskete elementide haruldus.
Maakoore keskmise koostise kindlakstegemisel tekkis küsimus elementide ebaühtlase jaotumise põhjuse kohta. Seda karja seostatakse aatomite struktuuriliste omadustega.
Vaatleme seost klarkide väärtuste ja elementide keemiliste omaduste vahel.
Seega on leelismetallid Li, Na, K, Rb, Cs, Fr üksteisele keemiliselt lähedal - üks valentselektron, kuid Clarke'i väärtused on erinevad - Na ja K - ≈ 2,5; Rb - 1,5 * 10 -2; Li - 3,2*10 -3 ; Cs - 3,7 * 10 -4 ; Clarke'i väärtused erinevad järsult F ja Cl, Br ja I, Si (29,5) ja Ge (1,4 * 10 -4), Ba (6,5 * 10 -2) ja Ra (2 * 10 -10) puhul.
Teisest küljest on keemiliselt erinevatel elementidel sarnased clarke väärtused - Mn (0,1) ja P (0,093), Rb (1,5 * 10 -2) ja Cl (1,7 * 10 -2).
Fersman joonistas perioodilise tabeli paaris- ja paaritute elementide aatomklarkide väärtuste sõltuvuse elemendi aatomnumbrist. Selgus, et kui aatomituuma struktuur muutub keerulisemaks (kaalutud), vähenevad elementide clarke väärtused. Need sõltuvused (kõverad) osutusid aga katkenud.
Fersman tõmbas hüpoteetilise keskjoone, mis elemendi järjekorranumbri kasvades järk-järgult vähenes. Teadlane nimetas elemente, mis paiknesid keskmisest joonest kõrgemal, moodustades piike, ülejäägiks (O, Si, Fe jne) ja joonest allpool asuvaid elemente - puudulikeks (inertgaasid jne). Saadud sõltuvusest järeldub, et maakoores domineerivad kerged aatomid, mis hõivavad perioodilise tabeli algrakud, mille tuumad sisaldavad vähesel hulgal prootoneid ja neutroneid. Tõepoolest, peale Fe (nr 26) pole ühtki ühist elementi.
Edasi Oddo (Itaalia teadlane) ja Garkins (Ameerika teadlane) 1925-28. Kinnitati veel üks elementide levimuse tunnusjoon. Maakoores domineerivad paarisarvu ja aatommassiga elemendid. Naaberelementidest on paarisarvulistel elementidel peaaegu alati suurem klaar kui paaritutel. 9 enamlevinud elemendi (8 O, 14 Si, 13 Al, 26 Fe, 20 Ca, 11 Na, 19 K, 12 Mg, 22 Ti) puhul on paarismassiga klaarid kokku 86,43% ja paarituid 13,05%. Eriti suured on nende elementide klaarid, mille aatommass jagub 4-ga, need on O, Mg, Si, Ca.
Fersmani uuringute kohaselt moodustavad 4q tüüpi tuumad (q on täisarv) 86,3% maakoorest. Vähem levinud on 4q+3 tüüpi tuumad (12,7%) ja väga vähesed 4q+1 ja 4q+2 tüüpi tuumad (1%).
Paariselementidest, alustades He-st, on iga kuues kõrgeimad klaarid: O (nr 8), Si (nr 14), Ca (nr 20), Fe (nr 26). Paaritute elementide puhul - sarnane reegel (alates H-st) - N (nr 7), Al (nr 13), K (nr 19), Mg (nr 25).
Niisiis domineerivad maakoores väikese ja paaritu arvu prootonite ja neutronidega tuumad.
Aja jooksul on klaarid muutunud. Seega oli radioaktiivse lagunemise tulemusena vähem U ja Th, kuid rohkem Pb. Elementide clarke väärtuste muutmisel mängisid rolli ka sellised protsessid nagu gaasi hajumine ja meteoriidide sademed.
Peamised suundumused keemilised muutused maapõues.
Suur aineringe maakoores. AINETE RING. Maakoore aine on pidevas liikumises, mida põhjustavad erinevad füüsikalised ja keemilised põhjused. aine omadused, planetaarsed, geoloogilised, geograafilised ja bioloogilised. maa tingimused. See liikumine toimub alati ja pidevalt geoloogilise aja jooksul - vähemalt poolteist ja ilmselt mitte rohkem kui kolm miljardit aastat. IN on kasvanud uus geoloogilise tsükli teadus - geokeemia, mille ülesandeks on keemia uurimine. elemendid, mis ehitavad meie planeeti. Tema uurimuse põhiteema on keemilised liikumised. Maa aine elemendid, olenemata sellest, mis neid liikumisi põhjustab. Neid elementide liikumisi nimetatakse keemiliseks migratsiooniks. elemendid. Rände hulgas on neid, mille käigus kemikaal element naaseb paratamatult oma esialgsesse olekusse pikema või lühema aja möödudes; selliste kemikaalide ajalugu maakoore elemente saab nii vähendada. pöörduvaks protsessiks ja esitatakse ringprotsessi, tsükli kujul. Seda tüüpi migratsioon ei ole tüüpiline kõikidele elementidele, vaid märkimisväärsele osale neist, sealhulgas valdavale enamusele keemilistest elementidest. elemendid, mis ehitavad üles taimseid või loomseid organisme ja meid ümbritsevat keskkonda – ookeanid ja veed, kivid ja õhk. Selliste elementide puhul on nende aatomite kogu või valdav mass ainete ringis, teiste jaoks on tsüklitega kaetud vaid tühine osa. Pole kahtlust, et suurem osa maapõue materjalist kuni 20-25 km sügavuseni on kaetud rõngastega. Järgmise keemia jaoks. elemendid, ringprotsessid on nende rännete hulgas iseloomulikud ja domineerivad (arv tähistab järjekorranumbrit). H, Be4, B5, C«, N7, 08, P9, Nan, Mg12, Aha, Sii4, Pi5, Sie, Cli7, K19, Ca2o, Ti22, V23, Cr24, Mn25, Fe2e, Co27, Ni28, Cu29, Zn30 , Ge32, As33, Se34, Sr38, Mo42, Ag47, Cd48, Sn50, Sb51, Te62, Ba56) W74, Au79, Hg80, T]81, Pb82, Bi83. Selle põhjal saab neid elemente teistest elementidest eraldada tsükliliste või organogeensete elementidena. See. tsüklid iseloomustavad 42 elementi 92 Mendelejevi süsteemi kuuluvast elemendist ja see arv sisaldab levinumaid domineerivaid maiseid elemente.
Peatugem esimest tüüpi tsüklonitel, mis hõlmavad biogeenset rännet. Need K. hõivavad biosfääri (st atmosfääri, hüdrosfääri, ilmastikukoore). Hüdrosfääri all püüavad nad kinni ookeanipõhjale läheneva basaldikesta. Maa all haaravad nad süvendite järjestuses settekivimite (stratosfääri), moonde- ja graniidist kestade paksust ning sisenevad basaltkarpi. Maa sügavustest, basaldikesta taga, ei lange maa aine vaadeldavatesse K-sse. Samuti ei satu see nendesse ülevalt stratosfääri ülemiste osade tõttu. See. keemilised tsüklid elemendid on pinnanähtused, mis esinevad atmosfääris 15-20 km kõrgusel (mitte kõrgemal) ja litosfääris mitte sügavamal kui 15-20 km. Iga K., et see pidevalt uueneda, vajab välise energia sissevoolu. Kaks peamist on teada ja selles pole kahtlust. Sellise energia allikas: 1) kosmiline energia - päikesekiirgus (biogeenne migratsioon sõltub sellest peaaegu täielikult) ja 2) aatomienergia, mis on seotud uraani, tooriumi, kaaliumi, rubiidiumi 78. seeria elementide radioaktiivse lagunemisega Väiksema täpsusastmega saab eristada mehaanilist energiat , mis on seotud maa masside liikumisega (raskusjõu toimel), ja tõenäoliselt ülalt tungivat kosmilist energiat (Hessi kiired).
Maakera mitut kihti hõlmavad rõngad kulgevad aeglaselt, peatustega ja on näha ainult geoloogilises ajas. Need hõlmavad sageli mitut geoloogilist perioodi. Neid põhjustavad geoloogid, maa ja ookeani nihked. K. osad võivad kiiresti liikuda (näiteks biogeenne ränne).
| " |
Eristatakse järgmist: keemiliste elementide esinemise vormid maakoores : 1) iseseisvad mineraaliliigid; 2) lisandid ja segud – a) mittestruktuursed (dissipatsiooni olek), b) struktuursed (isomorfsed lisandid ja segud); 3) silikaatsulab; 4) vesilahused ja gaasisegud; 5) biogeenne vorm. Kaks esimest vormi on enim uuritud.
Iseseisvad mineraaliliigid(mineraalid) esindavad kõige olulisemat keemiliste elementide olemasolu maakoores. Levimuse alusel jaotatakse mineraalid viide rühma: väga levinud, harilik, harilik maak, haruldane ja väga haruldane.
Mittestruktuurilised lisandid ei oma kristallkeemilist seost peremeesmineraali kristallvõrega ja on hajumises olekus (A.E. Fersmani järgi - endokripti hajumine). See esinemisvorm on tüüpiline radioaktiivsete elementide rühmale, samuti elementidele, mis ei moodusta iseseisvaid mineraaliliike. Dispersiooniks on eriti soodsad atmosfäär ja hüdrosfäär. Tavapäraselt aktsepteeritakse hajumise alumiseks piiriks 1 aatomi sisaldust 1 cm 3 aine kohta.
Struktuursed lisandid mida tavaliselt nimetatakse isomorfseks. Isomorfism helistas ühe keemilise elemendi aatomite omadus asendada teise keemilise elemendi aatomeid kristallivõre sõlmedes ühtlase (homogeense) muutuva koostisega segakristalli moodustumisega. Isomorfse segu moodustumise määrab eelkõige segukomponentide kristallvõre parameetrite sarnasus. Nimetatakse komponente, millel on sarnane struktuur, kuid mis ei moodusta homogeenset segakristalli isostruktuurne (nt haliit NaCl ja galeen PbS).
Praegu Isomorfismi on mitut tüüpi võttes arvesse järgmisi tunnuseid: 1) isomorfse segunemise aste – täiuslik ja ebatäiuslik; 2) asendustes osalevate ioonide valents - isovalentne ja heterovalentne; 3) aatomi kristallvõresse sisenemise mehhanism - polaarne. Isovalentse isomorfismi jaoks on olemas reegel : kui asenduses osalevad suurema või väiksema raadiusega ioonid, siis väiksema raadiusega ioon siseneb kristallvõresse esimesena ja suurema raadiusega ioon sekundaarselt. Heterovalentne isomorfism kuuletub diagonaalridade seadus perioodiline tabel DI. Mendelejev, mille asutas A.E. Fersman.
Isomorfsete segude moodustumine on tingitud mitmetest teguritest, sealhulgas sisemistest ja välistest teguritest. Sisemised tegurid on määratud aatomile (ioonile või molekulile) omaste tunnustega; need hõlmavad järgmist: aatomite keemiline ükskõiksus, aatomite (ioonide) suurused, keemilise sideme tüübi sarnasused ja kristallstruktuurid; isomorfse segu moodustumise ajal elektrostaatilise tasakaalu säilitamine. Välised tegurid isomorfism hõlmab keskkonna füüsikalisi ja keemilisi tingimusi - temperatuuri, rõhku, isomorfsete komponentide kontsentratsiooni. Kõrgel temperatuuril suureneb komponentide isomorfne segunevus. Temperatuuri langedes vabaneb mineraal lisanditest. See nähtus on A.E. Fersman sai nimeks autolüüs (isepuhastuv). Rõhu tõustes sisenevad väiksema raadiusega aatomid eelistatavalt peremeesmineraalide kristallvõre. Temperatuuri ja rõhu kombineeritud rolli illustreerib V.I. isomorfne seeria. Vernadski.
Isomorfsed segud on stabiilsed, säilitades samal ajal nende moodustumise füüsikalis-keemilised tingimused. Nende tingimuste muutmine põhjustab segude lagunemise nende koostisosadeks. Endogeensetes tingimustes on lagunemise peamised tegurid temperatuur ja rõhk. Eksogeensetes tingimustes on isomorfsete segude lagunemise põhjused mitmekesisemad: üksteist isomorfselt asendavate keemiliste elementide valentsi muutus, millega kaasneb ioonraadiuste muutumine; keemilise sideme tüübi muutus; hüpergeensete lahuste pH muutus.
Isomorfismi fenomeni kasutatakse laialdaselt erinevate geoloogiliste probleemide lahendamiseks, eriti paleotermomeetria puhul. Isomorfsete segude lagunemisel tekivad sageli kergesti lahustuvad ühendid, mis leostumise tulemusena satuvad hüdrogeokeemiliste uuringute objektiks oleva põhjavee koostisesse (1,140–159; 2,128–130; 3,96–102). ).
V. I. Vernadsky nimetas maakoore tahkes aines leiduvate aatomite erinevaid olekuid elementide esinemisvormideks. Tänapäeval kasutavad geokeemikud edukalt nende vormide ideed praktiliste probleemide lahendamiseks maavarade leiukohtade otsimisel.
Nagu me juba teame, moodustavad aatomid piisavalt kõrgel kontsentratsioonil kristallkeemilisi struktuure rangelt järjestatud paigutusega. Keemilise elemendi väga madala kontsentratsiooni korral ei saa selle aatomid moodustada iseseisvaid ühendeid. Kui nende aatomite raadiused vastavad olemasolevatele kristallkeemilistele struktuuridele, siis saavad aatomid neisse siseneda vastavalt isomorfismi seadustele. Kui sellist vastavust pole, jäävad aatomid tahkesse kristallisse ainesse korrastamata hajusas olekus. Kristallilised ja hajutatud olekud on kaks kõige olulisemat aatomivormi maakoores. Ühe või teise vormi ülekaal oleneb elemendi clarke väärtusest.
Peamiseks nimetatakse kaheksat keemilist elementi, mida maakoores sisaldub rohkem kui 1%. Nende elementide aatomeid on nii palju, et enamik neist on kristallilises aines korrastatud olekus. Neile saate lisada väiksemaid elemente, mis sisalduvad kümnendikku protsentides. Kõiki teisi keemilisi elemente, millest igaüks esineb maakoores vähem kui 0,1%, tuleks nimetada haruldasteks. Nad käituvad erinevalt. Mõned neist on võimelised koonduma teatud kohtadesse ja moodustama arvukalt iseseisvaid mineraale. Teised on maakoores enam-vähem ühtlaselt hajutatud, harva või isegi ei moodusta mineraale. Seetõttu teeb nõukogude geokeemik A. A. Beus ettepaneku jagada vähemlevinud keemilised elemendid mineralogeenseteks, st nendeks, mis moodustavad mineraale, ja hajutatud elementideks, mis neid ei moodusta.
Rangelt võttes on kõigi keemiliste elementide aatomid hajutatud olekus. Siiski on neid, mis ei esine üldse iseseisvate ühendite kujul ja on täielikult leitud isomorfse lisandi kujul või hajutatud olekus. Nende hulka kuuluvad rubiidium, enamik haruldaste muldmetallide elemente, hafnium, indium, reenium, kõik väärisgaasid, kõik radioaktiivsed elemendid, välja arvatud uraan ja toorium.
Praegu tähendavad mikroelemendid haruldasi elemente, mis on mittemineraloogilises vormis, st sisalduvad mineraalide koostises nii ebaolulise lisandina, et neid ei saa keemilises valemis kajastada. V. I. Vernadski arvutuste kohaselt 1 cm3 tahke Maakoores on hajutatud olekus järgmine arv aatomeid: liitium - 10, broom - 1018, ütrium - 10", gallium - 1018 jne.
Maakoore keemiline koostis määrati mägede tekkeprotsesside käigus maa pinnale sattunud, samuti kaevandustest ja sügavatest puuraukudest võetud arvukate kivimite ja mineraalide proovide analüüsimise tulemuste põhjal.
Praegu on maakoort uuritud 15-20 km sügavuselt. See koosneb keemilistest elementidest, mis on osa kivimitest.
Maakoores on kõige levinumad 46 elementi, millest 8 moodustavad 97,2-98,8% selle massist, 2 (hapnik ja räni) - 75% Maa massist.
Esimesed 13 elementi (välja arvatud titaan), mida leidub kõige sagedamini maakoores, on lisatud orgaaniline aine taimed, osalevad kõigis elutähtsates protsessides ja mängivad olulist rolli mulla viljakuses. Suur kogus kaasatud elemendid keemilised reaktsioonid Maa soolestikus põhjustab väga erinevate ühendite moodustumist. Keemilised elemendid, mida litosfääris kõige rohkem leidub, leidub paljudes mineraalides (enamasti koosnevad neist erinevad kivimid).
Üksikud keemilised elemendid jaotuvad geosfäärides järgmiselt: hapnik ja vesinik täidavad hüdrosfääri; hapnik, vesinik ja süsinik moodustavad biosfääri aluse; Hapnik, vesinik, räni ja alumiinium on savi ja liiva või ilmastikuproduktide põhikomponendid (need moodustavad peamiselt maakoore ülemise osa).
Looduses leiduvaid keemilisi elemente leidub mitmesugustes ühendites, mida nimetatakse mineraalideks. Need on maakoore homogeensed keemilised ained, mis on tekkinud keerukate füüsikalis-keemiliste või biokeemiliste protsesside tulemusena, näiteks kivisool (NaCl), kips (CaS04*2H20), ortoklaas (K2Al2Si6016).
Looduses osalevad keemilised elemendid erinevate mineraalide moodustumisel ebavõrdselt. Näiteks räni (Si) on enam kui 600 mineraali komponent ja väga levinud ka oksiididena. Väävel moodustab kuni 600 ühendit, kaltsium - 300, magneesium -200, mangaan - 150, boor - 80, kaalium - kuni 75, liitiumiühendeid on teada vaid 10 ja joodiühendeid veelgi vähem.
Tuntuimatest maakoore mineraalidest on ülekaalus suur päevakivide rühm kolme põhielemendiga - K, Na ja Ca. Mulda moodustavates kivimites ja nende murenemisproduktides on päevakividel suur positsioon. Päevakivi ilmastub (laguneb) järk-järgult ja rikastab mulda K, Na, Ca, Mg, Fe ja teiste tuhaainete ning mikroelementidega.
Clarki number- arvud, mis väljendavad keemiliste elementide keskmist sisaldust maakoores, hüdrosfääris, Maal, kosmilistes kehades, geokeemilistes või kosmokeemilistes süsteemides jne selle süsteemi kogumassi suhtes. Väljendatuna % või g/kg.
Klarkide tüübid
Klarkeid on massiga (%, g/t või g/g) ja aatomeid (% aatomite arvust). Andmete kokkuvõte kohta keemiline koostis Erinevate maakoore moodustavate kivimite uurimise, võttes arvesse nende levikut 16 km sügavusele, tegi esmakordselt Ameerika teadlane F.W. Clark (1889). Arvu, mille ta sai maakoore koostise keemiliste elementide protsendi kohta, mida A.E. Fersman viimase ettepanekul mõnevõrra täpsustas, nimetati Clarki numbriteks või Clarksiks.
Molekuli struktuur. Molekulide elektrilised, optilised, magnetilised ja muud omadused on seotud molekulide erinevate olekute lainefunktsioonide ja energiatega. Molekulaarspektrid annavad teavet molekulide olekute ja nendevahelise ülemineku tõenäosuse kohta.
Vibratsioonisagedused spektrites on määratud aatomite masside, nende asukoha ja aatomitevahelise interaktsiooni dünaamikaga. Spektri sagedused sõltuvad molekulide inertsmomentidest, mille määramine spektroskoopiliste andmete põhjal võimaldab saada molekuli aatomitevaheliste kauguste täpseid väärtusi. Koguarv jooned ja ribad molekuli võnkespektris sõltuvad selle sümmeetriast.
Elektroonilised üleminekud molekulides iseloomustavad nende elektrooniliste kestade struktuuri ja olekut keemilised sidemed. Suurema arvu sidemetega molekulide spektreid iseloomustavad nähtavasse piirkonda langevad pikalainelised neeldumisribad. Sellistest molekulidest koosnevaid aineid iseloomustab värvus; Need ained hõlmavad kõiki orgaanilisi värvaineid.
Ioonid. Elektronide üleminekute tulemusena tekivad ioonid - aatomid või aatomirühmad, milles elektronide arv ei võrdu prootonite arvuga. Kui ioon sisaldab negatiivselt laetud osakesi rohkem kui positiivselt laetud osakesi, nimetatakse sellist iooni negatiivseks. Vastasel juhul nimetatakse iooni positiivseks. Ioonid on ainetes väga levinud, neid leidub eranditult kõigis metallides. Põhjus on selles, et igast metalliaatomist eraldatakse üks või mitu elektroni ja liiguvad metalli sees, moodustades nn elektrongaasi. Elektronide, st negatiivsete osakeste kadumise tõttu muutuvad metalliaatomid positiivseteks ioonideks. See kehtib metallide kohta igas olekus – tahkes, vedelas või gaasilises olekus.
Kristallvõre modelleerib positiivsete ioonide paigutust homogeense metallilise aine kristalli sees.
On teada, et tahkes olekus on kõik metallid kristallid. Kõigi metallide ioonid on paigutatud korrapäraselt, moodustades kristallvõre. Sulanud ja aurustunud (gaasilistes) metallides ioonide järjestatud paigutus puudub, kuid ioonide vahele jääb ikkagi elektrongaas.
Isotoobid- keemilise elemendi aatomite (ja tuumade) sordid, millel on sama aatom (järg)arv, kuid samal ajal erinevad massiarvud. Nimetus tuleneb asjaolust, et kõik ühe aatomi isotoobid on paigutatud perioodilisuse tabeli ühte kohta (ühte lahtrisse). Keemilised omadused aatomid sõltuvad elektronkihi struktuurist, mille omakorda määrab peamiselt tuuma Z laeng (st prootonite arv selles) ja peaaegu ei sõltu selle massiarvust A (st. , prootonite Z ja neutronite N koguarv). Kõigil sama elemendi isotoopidel on sama tuumalaeng, mis erinevad ainult neutronite arvu poolest. Tavaliselt tähistatakse isotoopi selle keemilise elemendi sümboliga, kuhu see kuulub, millele on lisatud massinumbrit näitav ülaindeks. Samuti võite kirjutada elemendi nime, millele järgneb sidekriipsuga massinumber. Mõnedel isotoopidel on traditsioonilised pärisnimed (näiteks deuteerium, aktinoon).
Elizabethi valitsemisaja tulemused 1
Iraan 19. sajandi suurriikide huvide ristteel
Otsustatus – mis see on?