Жер планетасының ортасында жер қыртысының, магманың және жартысының өте жұқа қабатының бетінен бөлінген ядро ​​бар. газ тәрізді зат, жарты сұйықтық. Бұл қабат майлаушы ретінде әрекет етеді және планетаның өзегін оның негізгі массасына тәуелсіз дерлік айналдыруға мүмкіндік береді.
Ядроның жоғарғы қабаты өте тығыз қабықтан тұрады. Мүмкін, бұл зат қасиеттері бойынша металдарға жақын, өте берік және икемді, мүмкін магниттік қасиеттерге ие.
Планета ядросының беті - оның қатты қабығы - айтарлықтай температураға дейін өте ыстық, онымен байланыста магма дерлік газ күйіне өтеді.
Қатты қабық астында ядроның ішкі заты сығылған плазма күйінде болады, ол негізінен элементар атомдардан (сутегі) және ядроның бөліну өнімдерінен – протондардан, электрондардан, нейтрондардан және т.б. элементар бөлшектер, олар ядролық синтез және ядролық ыдырау реакциялары нәтижесінде пайда болады.

Ядролық синтез және ыдырау реакцияларының аймақтары.
Жер планетасының өзегінде ядролық синтез және ыдырау реакциялары жүреді, ол көп мөлшерде жылу мен басқа да энергия түрлерінің (электромагниттік импульстар, әртүрлі сәулелер) үнемі бөлінуін тудырады, сонымен қатар ядроның ішкі затын тұрақты түрде ұстап тұрады. плазмалық күй.

Жердің ядролық аймағы – ядролық ыдырау реакциялары.
Ядролық ыдырау реакциялары планета ядросының дәл ортасында жүреді.
Ол келесідей болады - ауыр және аса ауыр элементтер (ядролық синтез аймағында пайда болады), өйткені олардың массасы барлық болат элементтерінен үлкен, сұйық плазмаға батып, бірте-бірте планета ядросының дәл ортасына батып кетеді. , мұнда олар критикалық массаға ие болады және көп мөлшерде энергия мен ядролық ыдырау өнімдерін бөлетін ядролық ыдырау реакциясына түседі. Бұл аймақта ауыр элементтер элементар атомдардың күйіне әсер етеді - сутегі атомы, нейтрондар, протондар, электрондар және басқа элементар бөлшектер.
Бұл элементар атомдар мен бөлшектер жоғары жылдамдықпен жоғары энергияның бөлінуіне байланысты ядроның ортасынан оның шеткі бөлігіне ұшып кетеді де, ядролық синтез реакциясына түседі.

Жердің ядролық аймағы – ядролық синтез реакциялары.
Жер ядросының ортасында ядролық ыдырау реакциясы нәтижесінде түзілетін элементар сутегі атомдары мен элементар бөлшектер ядроның сыртқы қатты қабығына жетеді, онда ядролық синтез реакциялары оған тікелей жақын жерде, бір қабатта жүреді. қатты қабықтың астында орналасқан.
Планета ядросының орталығындағы ядролық ыдырау реакциясының әсерінен жоғары жылдамдыққа дейін үдетілген протондар, электрондар және элементар атомдар шеткі жағында орналасқан әртүрлі атомдармен кездеседі. Айта кететін жайт, көптеген элементар бөлшектер ядро ​​бетіне шыққанда ядролық синтез реакцияларына түседі.
Бірте-бірте ядролық синтез аймағында көбірек ауыр элементтер пайда болады, бүкіл дерлік периодтық кесте, олардың кейбіреулері ең ауыр массаға ие.
Бұл аймақта сутегі плазмасының өзіне тән, орасан қысыммен сығылған, орасан тығыздығы бар, өзек айналуының центрден тепкіш күшінің әсерінен зат атомдарының салмағына қарай ерекше бөлінуі байқалады. центрге тартқыш ауырлық күшіне.
Осы күштердің барлығының қосылуы нәтижесінде ең ауыр металдар ядроның плазмасына батып, ядроның центрінде ядролық бөлінудің үздіксіз процесін одан әрі сақтау үшін оның орталығына түседі, ал жеңілірек элементтер ядроның плазмасынан кетуге бейім. ядро немесе оның ішкі бөлігінде орналасады - ядроның қатты қабығы.
Нәтижесінде бүкіл периодтық жүйедегі атомдар бірте-бірте магмаға енеді, содан кейін олар ядроның бетінен жоғары химиялық реакцияларға түсіп, күрделі химиялық элементтерді құрайды.

Планета ядросының магнит өрісі.
Ядроның магнит өрісі ядроның орталық аймағынан шығып кеткен ядролық ыдыраудың элементар өнімдерінің ядродағы плазма ағындары бойымен жүруіне байланысты ядроның ортасында ядролық ыдырау реакциясы нәтижесінде пайда болады, негізгі күш сызықтарының айналасында айналатын күшті құйынды ағындарды қалыптастыру магнит өрісі. Бұл плазмалық ағындарда белгілі бір заряды бар элементтер болғандықтан, ең күшті электр тоғы, ол өзінің электромагниттік өрісін жасайды.
Негізгі құйынды ток (плазма ағыны) ядроның термоядролық синтез аймағында орналасқан; бұл аймақтағы барлық ішкі заттар планетаның шеңбер бойымен айналуына қарай (планета ядросының экваторы бойымен) қозғалып, қуатты электромагниттік толқын жасайды. өріс.

Планета ядросының айналуы.
Планета ядросының айналуы планетаның өзінің айналу жазықтығымен сәйкес келмейді, ядроның айналу осі планетаның айналу осі мен магниттік плюстерді қосатын ось арасында орналасқан.

Планета ядросының айналу бұрыштық жылдамдығы планетаның өзінің айналу бұрыштық жылдамдығынан үлкен және одан озып кетеді.

Планетаның ядросындағы ядролық ыдырау мен синтез процестерінің тепе-теңдігі.
Ғаламшардағы ядролық синтез және ядролық ыдырау процестері негізінен теңдестірілген. Бірақ біздің байқауымызша, бұл тепе-теңдік бір бағытта бұзылуы мүмкін.
Планета ядросының ядролық синтез аймағында ауыр металдардың артық мөлшері біртіндеп жиналуы мүмкін, содан кейін олар планетаның орталығына әдеттегіден көп мөлшерде түсіп, ядролық ыдырау реакциясының күшеюіне әкелуі мүмкін. бұл әдеттегіден әлдеқайда көп энергия бөлінеді, бұл жер сілкінісі қаупі бар аймақтардағы сейсмикалық белсенділікке әсер етеді, сондай-ақ вулкандық белсенділікжер бетінде.
Біздің бақылауларымыз бойынша, мезгіл-мезгіл Жер ядросының қатты тиінінің микро-жарылуы орын алады, бұл ядро ​​плазмасының планетаның магмасына енуіне әкеледі және бұл оның температурасының күрт жоғарылауына әкеледі. орын. Осы жерлерден жоғарыда планетаның бетіндегі сейсмикалық белсенділіктің және вулкандық белсенділіктің күрт артуы мүмкін.
Мүмкін кезеңдер ғаламдық жылуыЖәне жаһандық салқындатупланетадағы ядролық синтез мен ядролық ыдырау процестерінің тепе-теңдігімен байланысты. Геологиялық дәуірлердегі өзгерістер де осы процестермен байланысты.

Біздің тарихи кезеңде.
Біздің бақылауларымыз бойынша, қазір планета ядросының белсенділігінің артуы, оның температурасының жоғарылауы және нәтижесінде планетаның өзегін қоршап тұрған магманың қызуы, сонымен қатар ғаламдық температураның жоғарылауы байқалады. оның атмосферасы.
Бұл дрейфтің үдеуін жанама түрде растайды магниттік полюстер, бұл ядро ​​ішіндегі процестердің өзгеріп, басқа фазаға өткенін көрсетеді.
Жердің магнит өрісі күшінің төмендеуі планетаның магмасында Жердің магнит өрісін экрандайтын заттардың жинақталуымен байланысты, бұл, әрине, планетаның ядросындағы ядролық реакциялар режимдерінің өзгеруіне де әсер етеді.

Біздің планетамызды және ондағы барлық процестерді ескере отырып, біз әдетте физикалық немесе энергетикалық концепциялармен зерттеулеріміз бен болжамдарымызда әрекет етеміз, бірақ кейбір жағдайларда бір және екінші тарап арасындағы байланыс сипатталған тақырыптарды жақсырақ түсінуге мүмкіндік береді.
Атап айтқанда, жер бетіндегі сипатталған болашақ эволюциялық процестер, сондай-ақ бүкіл планетадағы күрделі катаклизмдер кезеңі, оның өзегі, ондағы және магма қабатындағы процестер, сонымен қатар жер бетімен, биосферамен байланысы контексінде. және атмосфера қарастырылды. Бұл процестер физика деңгейінде де, энергетикалық қатынастар деңгейінде де қарастырылды.
Жер ядросының құрылымы физика тұрғысынан өте қарапайым және қисынды болып шықты, ол әдетте бір-бірін үйлесімді толықтыратын әртүрлі бөліктерінде екі басым термоядролық процессі бар жабық жүйе болып табылады.
Ең алдымен, ядроның үздіксіз және өте жылдам қозғалыста екенін айту керек, бұл айналу ондағы процестерді де қолдайды.
Біздің планетамыздың ядросының дәл орталығы - бұл бөлшектердің өте ауыр және сығылған күрделі құрылымы, олар орталықтан тепкіш күштің, осы бөлшектердің соқтығысуы мен тұрақты қысылуының арқасында белгілі бір сәтте жеңілірек және қарапайым жеке элементтерге бөлінеді. Бұл термоядролық ыдырау процесі - планета ядросының дәл ортасында.
Шығарылған бөлшектер периферияға тасымалданады, онда өзек ішіндегі жалпы жылдам қозғалыс жалғасады. Бұл бөлікте бөлшектер кеңістікте бір-бірінен одан әрі артта қалады, жоғары жылдамдықпен соқтығысып, олар қайтадан ауыр және күрделі бөлшектерді құрайды, олар орталықтан тепкіш күшпен ядроның ортасына кері тартылады. Бұл термоядролық синтез процесі - Жер ядросының перифериясында.
Бөлшектердің орасан зор қозғалыс жылдамдығы және сипатталған процестердің пайда болуы тұрақты және орасан зор температураларды тудырады.
Мұнда кейбір тармақтарды нақтылаған жөн - біріншіден, бөлшектердің қозғалысы Жердің айналу осінің айналасында және оның қозғалысы бойымен жүреді - бір бағытта, бұл қосымша айналуы - планетаның бүкіл массасы мен бөлшектерімен бірге. оның өзегінде. Екіншіден, ядродағы бөлшектердің қозғалыс жылдамдығы өте үлкен екенін атап өткен жөн, ол планетаның өз осінің айналасында айналу жылдамдығынан бірнеше есе жоғары.
Бұл жүйені тұрақты негізде қалағанша ұзақ ұстау үшін сізге көп нәрсе қажет емес, кез келген ғарыштық денелердің Жерге мезгіл-мезгіл соғылып, жалпы планетамыздың және ядро ​​​​массасын үнемі арттырып тұруы жеткілікті. Атап айтқанда, оның массасының бір бөлігі жылу энергиясымен және газдармен атмосфераның жұқа бөліктері арқылы ғарыш кеңістігіне шығады.
Жалпы алғанда, жүйе айтарлықтай тұрақты, сұрақ туындайды - жер бетінде қандай процестер ауыр геологиялық, тектоникалық, сейсмологиялық, климаттық және басқа да апаттарға әкелуі мүмкін?
Осы процестердің физикалық құрамдас бөлігін қарастыратын болсақ, келесі сурет пайда болады: мезгіл-мезгіл ядроның шеткі бөлігінен магмаға термоядролық синтезге қатысатын жеделдетілген бөлшектердің кейбір ағындары орасан зор жылдамдықпен «атылады»; магманың үлкен қабаты. олар осы «атуларды» өздері сөндіргендей, олардың тығыздығы, тұтқырлығы, төмен температурасы - олар планетаның бетіне көтерілмейді, бірақ мұндай шығарындылар пайда болатын магма аймақтары күрт қызып, қозғала бастайды, кеңейту, жер қыртысына көбірек қысым жасау, бұл жер сілкінісі мен жанартау атқылауын айтпағанда, геологиялық плиталардың күрт қозғалысына, жер қыртысының бұзылыстарына, температураның ауытқуына әкеледі. Бұл сонымен қатар континенттік тақталардың мұхиттарға батып кетуіне және жаңа материктер мен аралдардың жер бетіне шығуына әкелуі мүмкін.
Ядродан магмаға мұндай аздаған шығарындылардың себептері шамадан тыс температура мен қысым болуы мүмкін. ортақ жүйепланетаның өзегі, бірақ біз планетаның барлық жерінде эволюциялық жолмен анықталған апатты оқиғалар туралы, тірі саналы Жерді адамның агрессиясы мен қоқыстарынан тазарту туралы айтатын болсақ, онда біз тірі саналы болмыстың саналы қасақана әрекеті туралы айтамыз.
Энергия мен эзотерицизм тұрғысынан планета орталықтан хабардарлық-өзегінен дене-магма-төменгі қабатқа гвардияшыларға, яғни шартты түрде титандарға қасақана импульс береді. жер бетіндегі аумақтар. Бұл жерде ядро ​​мен мантия арасындағы белгілі бір қабатты айта кеткен жөн, дәл физика деңгейінде бұл салқындатқыш заттың қабаты, бір жағынан ядроның сипаттамаларына сәйкес келетін, екінші жағынан - магма, энергия ақпараты екі бағытта да жүреді. Энергетикалық тұрғыдан алғанда, бұл бастапқы «жүйке өткізгіш өріс» сияқты нәрсе, ол толық тұтылу кезінде Күннің тәжіне ұқсайды, бұл планетаның санасының бірінші және ең терең және ең үлкен қабатымен байланысы. Импульсті әрі қарай жіберетін Жер күзетшілері - бұл процестерді жер бетінде жүзеге асыратын кішірек және мобильді аймақтық сақшыларға. Рас, ауыр катаклизмдер кезеңінде жаңа континенттердің көтерілуі және қазіргі континенттерді қайта сызу, титандардың ішінара қатысуы болжанады.
Бұл жерде айта кететін тағы бір маңызды жайт физикалық құбылыс, планетамыздың ядросының құрылымымен және онда болып жатқан процестермен байланысты. Бұл Жердің магнит өрісінің пайда болуы.
Магнит өрісі Жер ядросының ішіндегі орбитадағы бөлшектердің қозғалыс жылдамдығының жоғары болуы нәтижесінде пайда болады және Жердің сыртқы магнит өрісі планета ядросының ішінде болып жатқан термоядролық процестерді анық көрсететін голограмма түрі деп айта аламыз.
Магнит өрісі планетаның ортасынан неғұрлым ұзағырақ болса, соғұрлым ол сирек болады; планетаның ішінде, ядроға жақын жерде, ол күштірек, бірақ ядроның өзінде монолитті магнит өрісі.

8. Атмосфераның бейорганикалық, органикалық компоненттері. Аэриондар.

Аэриондар

9. Атмосферадағы қосылыстардың химиялық түрленулері. Реактивті атмосфералық бөлшектер. Озон. Молекулярлық және атомдық оттегі

10. Атмосферадағы қосылыстардың химиялық түрленулері. Гидроксид және гидропероксид радикалдары.

11. Атмосферадағы қосылыстардың химиялық түрленулері. Азот оксидтері. Күкірт диоксидтері.

12. Метанның фотохимиялық тотығуы (трансформация схемасы). Метан гомологтарының реакциялары. Көмірсутектердің атмосфералық химиясы. Алкендер.

13. Атмосферадағы қосылыстардың химиялық түрленулері. Бензол және оның гомологтары.

14. Көмірсутек туындыларының фотохимиясы. Альдегидтер және кетондар.

15. Көмірсутек туындыларының фотохимиясы. Карбон қышқылдары және спирттер. Аминдер және құрамында күкірт бар қосылыстар.

16. Қалалардың ластанған атмосферасының фотохимиясы. Түтіннің фотохимиялық түзілуі.

17. Құрамында галоген бар қосылыстардың атмосфералық химиясы. Азот оксидтері мен құрамында галоген бар органикалық қосылыстардың озон қабатына әсері.

18. Қалалардың ластанған атмосферасының химиясы. Металдарды, құрылыс қаптамаларын, шыныларды бұзу. Орманның жойылу проблемасы.

19. Табиғи сулардың негізгі түрлері. Сулардың классификациясы.

20. Сулардың топтары, түрлері, кластары, тұқымдастары, тектері. Судың жалпы минералдануы.

21. Табиғи сулардың жетекші және сирек иондары. Табиғи сулардың иондық құрамы бойынша жіктелуі.

22. Иондардың энергетикалық сипаттамалары. Табиғи су қоймаларындағы қышқыл-негіз балансы.

23. Табиғи сулардың тотығу-тотықсыздану жағдайлары.

24. Судың тұрақтылық диаграммасы (re-pH).

26. Судың жалпы сілтілігі. Жер үсті су объектілерінің қышқылдану процестері.

27. Судың негізгі қасиеттері. Табиғи су газдары

Табиғи су газдары

30. Жер асты, өзен және теңіз суларының органикалық қалдықтармен ластануы.

31. Жер асты, өзен және теңіз суларының бейорганикалық қалдықтармен ластануы.

2 Қышқылдардың шығарындылары.

32. Жер асты, өзен және теңіз суларының ауыр металдармен ластануы.

33. Су ортасындағы металдардың коррозиясы. Коррозия процесінің қарқындылығына әсер ететін факторлар.

34. Бетон мен темірбетонның судың әсерінен бұзылуы.

35. Топырақ қабатының түзілуі. Топырақ бөлшектерінің мөлшері мен механикалық құрамы бойынша жіктелуі.

Топырақ бөлшектерінің мөлшеріне қарай жіктелуі

35. Топырақтардың элементтік және фазалық құрамы.

37. Топырақтың ылғал сыйымдылығы, су өткізгіштігі. Топырақтағы судың әртүрлі формалары.

38. Топырақ ерітінділері.

39. Топырақтың катион алмасу қабілеті. Топырақтың сіңіру қабілеті. Катион алмасуының селективтілігі.

40. Топырақтағы алюминий қосылыстарының формалары. Топырақтың қышқылдық түрлері.

41. Топырақтағы кремний қосылыстары және алюмосиликаттар.

42. Топырақтағы минералды және органикалық көміртекті қосылыстар. Гумустың мағынасы. Көмірқышқыл газы, көмір қышқылы және карбонаттар

Органикалық заттар және олардың маңызы

43. Топырақтағы гуминді заттардың бөлінуі.

44. Гумус. Спецификалық гумус қосылыстары.

Фульвоқышқылдары

45. Бейспецификалық гумусты қосылыстар. Гидролизденбейтін қалдық.

46. ​​Топырақтың гумин қышқылдары.

47. Топырақтың антропогендік ластануы. Қышқылды ластану.

48. Топырақтың антропогендік ластануы. Ауыр металдардың топырақ жағдайына және өсімдік дамуына әсері.

49. Топырақтың антропогендік ластануы. Топырақтағы пестицидтер.

50. Топырақтың антропогендік ластануы. Топырақ жағдайына су-тұз режимінің әсері.

Сұрақтарға жауаптар,

«Физико-химиялық процестер қоршаған орта» «Өндірістегі экологиялық менеджмент және аудит» мамандығының үшінші курс студенттеріне арналған

Қоршаған ортадағы атомдардың көптігі. Элементтердің кларктары.

Кларк элементі – орташа элемент мазмұнының сандық бағасы жер қыртысы, гидросфера, атмосфера, жалпы Жер, тау жыныстарының әртүрлі түрлері, ғарыштық объектілер және т.б. Элементтің Кларкты масса бірліктерімен (%, г/т) немесе атомдық % көрсетуге болады. Ферсман енгізген, американдық геохимигі Фрэнк Унглизорттың атымен аталған.

Сандық таралу химиялық элементтержер қыртысында алғаш рет Кларк құрған. Ол жер қыртысына гидросфера мен атмосфераны да қосқан. Дегенмен, гидросфераның массасы бірнеше пайызды құрайды, ал атмосфера қатты жер қыртысының массасының жүзден бір пайызын құрайды, сондықтан Кларк сандары негізінен қатты жер қыртысының құрамын көрсетеді. Осылайша, 1889 жылы кларктар 10 элементке, 1924 жылы 50 элементке есептелді.

Қазіргі заманғы радиометриялық, нейтрондық активтендіру, атомдық адсорбция және басқа талдау әдістері тау жыныстары мен минералдардағы химиялық элементтердің құрамын үлкен дәлдікпен және сезімталдықпен анықтауға мүмкіндік береді. Кларкс туралы идеялар өзгерді. Мысалы: Ге 1898 жылы Фокс кларкты n * 10 -10% тең деп есептеді. Ge нашар зерттелген және практикалық маңызы болмаған. 1924 жылы ол үшін Кларк n*10 -9% (Кларк және Г. Вашингтон) деп есептелді. Кейінірек көмірлерде Ge табылды, оның кларктары 0,p% дейін өсті. Ge радиотехникада қолданылады, германий шикізатын іздестіру, Ge геохимиясын егжей-тегжейлі зерттеу Ge жер қыртысында онша сирек емес екенін, оның литосферадағы кларкының 1,4*10 -4%, дерлік бірдей екенін көрсетті. Sn, As сияқты, жер қыртысында Au, Pt, Ag қарағанда әлдеқайда жоғары.

Атомдардың көптігі

Вернадский химиялық элементтердің дисперстік күйі түсінігін енгізді және ол расталды. Барлық элементтер барлық жерде бар, зерттелетін ортадағы сол немесе басқа элементтердің мазмұнын анықтауға мүмкіндік бермейтін талдаудың сезімталдығының жоқтығы туралы ғана айтуға болады.Химиялық элементтердің жалпы дисперсиясы туралы бұл ұсыныс Кларк-Вернадский заңы деп аталады.

Қатты жер қыртысындағы элементтердің кларктары негізінде (Виноградов туралы) қатты жер қыртысының ½ дерлік O-дан тұрады, яғни жер қыртысы «оттегі сферасы», оттегі заты болып табылады.

Көптеген элементтердің кларктары 0,01-0,0001% -дан аспайды - бұл сирек элементтер. Егер бұл элементтердің шоғырлану қабілеті әлсіз болса, олар күрт шашыраңқы (Br, In, Ra, I, Hf) деп аталады.

Мысалы: U және Br үшін кларк мәндері сәйкесінше ≈ 2,5*10 -4, 2,1* 10-4, бірақ U жай ғана сирек элемент, өйткені оның кен орындары белгілі, ал Br сирек, шашыраңқы, өйткені ол жер қыртысында шоғырланған емес. Микроэлементтер – белгілі бір жүйеде аз мөлшерде (≈ 0,01% немесе одан аз) болатын элементтер. Сонымен, Al организмдердегі микроэлемент және силикатты жыныстардағы макроэлемент болып табылады.

Вернадский бойынша элементтердің жіктелуі.

Жер қыртысында периодтық жүйеге сәйкес келетін элементтер әртүрлі әрекет етеді - олар жер қыртысына әртүрлі жолмен қоныс аударады. Вернадский жер қыртысындағы элементтер тарихындағы ең маңызды сәттерді ескерді. Миграцияның радиоактивтілігі, қайтымдылығы және қайтымсыздығы сияқты құбылыстар мен процестерге басты мән берілді. Пайдалы қазбалармен қамтамасыз ету мүмкіндігі. Вернадский элементтердің 6 тобын анықтады:

асыл газдар (He, Ne, Ar, Kr, Xe) – 5 элемент;

асыл металдар (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au) – 7 элемент;

циклдік элементтер (күрделі циклдерге қатысатын) – 44 элемент;

шашыраңқы элементтер – 11 элемент;

жоғары радиоактивті элементтер (Po, Ra, Rn, Ac, Th, Pa, U) – 7 элемент;

сирек жер элементтері – 15 элемент.

Жер қыртысында массасы бойынша 3-топтың элементтері басым, олар негізінен тау жыныстарынан, судан және организмдерден тұрады.

Күнделікті тәжірибеден алынған идеялар нақты деректерге сәйкес келмейді. Осылайша, Zn, Cu күнделікті өмірде және технологияда кеңінен таралған, ал Zr (цирконий) және Ti біз үшін сирек элементтер болып табылады. Жер қыртысындағы Zr Cu қарағанда 4 есе, ал Ti 95 есе көп болғанымен. Бұл элементтердің «сиректігі» оларды кендерден алудың қиындығымен түсіндіріледі.

Химиялық элементтер бір-бірімен массасына пропорционалды емес, атомдар санына сәйкес әрекеттеседі. Демек, кларктарды тек массалық% бойынша ғана емес, сонымен қатар атомдар санының% бойынша да есептеуге болады, яғни. атомдық массаларды есепке алу (Чирвинский, Ферсман). Бұл кезде ауыр элементтердің кларктары азаяды, ал жеңіл элементтердікі жоғарылайды.

Мысалы:

Атомдар саны бойынша есептеу химиялық элементтердің таралуының неғұрлым қарама-қайшы көрінісін береді - оттегінің одан да көп басымдығы және ауыр элементтердің сиректігі.

Жер қыртысының орташа құрамы анықталған кезде элементтердің біркелкі таралу себебі туралы сұрақ туындады. Бұл табын атомдардың құрылымдық ерекшеліктерімен байланысты.

Кларктардың мәндері мен элементтердің химиялық қасиеттері арасындағы байланысты қарастырайық.

Сонымен, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr сілтілік металдар бір-біріне химиялық жақын – бір валенттік электрон, бірақ кларк мәндері әр түрлі – Na және K – ≈ 2,5; Rb - 1,5*10 -2; Li - 3,2*10 -3 ;Cs – 3,7 * 10 -4 ;Fr – жасанды элемент. Кларк мәндері F және Cl, Br және I, Si (29,5) және Ge (1,4*10 -4), Ba (6,5*10 -2) және Ra (2*10 -10) үшін күрт ерекшеленеді.

Екінші жағынан, химиялық әртүрлі элементтердің кларк мәндері ұқсас - Mn (0,1) және P (0,093), Rb (1,5 * 10 -2) және Cl (1,7 * 10 -2).

Ферсман периодтық жүйенің жұп және тақ элементтері үшін атом кларктарының мәндерінің элементтің атомдық нөміріне тәуелділігін құрады. Атом ядросының құрылымы күрделене түскен сайын (салмақталған) элементтердің кларк мәндері төмендейтіні белгілі болды. Алайда бұл тәуелділіктер (қисық сызықтар) үзілген болып шықты.

Ферсман гипотетикалық орта сызық сызды, ол элементтің реттік саны артқан сайын бірте-бірте азаяды. Ғалым ортаңғы сызықтан жоғары орналасқан, шыңдарды құрайтын элементтерді артық (O, Si, Fe, т.б.), ал сызықтан төмен орналасқан элементтерді дефицитті (инерттік газдар, т.б.) деп атады. Алынған тәуелділіктен жер қыртысында периодтық жүйенің бастапқы жасушаларын алатын жеңіл атомдар басым болатыны, олардың ядроларында аздаған протондар мен нейтрондар бар екендігі шығады. Шынында да, Fe (No 26) кейін бір ортақ элемент жоқ.

Одан әрі Оддо (итальян ғалымы) және Гаркинс (америкалық ғалым) 1925-28 ж. Элементтердің таралуының тағы бір ерекшелігі белгіленді. Жер қыртысында атомдық сандары жұп және атомдық массалары бар элементтер басым. Көршілес элементтердің ішінде жұп санды элементтер әрқашан дерлік тақ сандарға қарағанда жоғары кларктарға ие. Ең көп таралған 9 элемент үшін (8 O, 14 Si, 13 Al, 26 Fe, 20 Ca, 11 Na, 19 K, 12 Mg, 22 Ti) кларктардың жұп массасы 86,43%, ал тақ - 13,05% құрайды. .Атомдық массасы 4-ке бөлінетін элементтердің кларктары ерекше үлкен, бұл O, Mg, Si, Ca.

Ферсманның зерттеулері бойынша 4q типті ядролар (q – бүтін сан) жер қыртысының 86,3% құрайды. 4q+3 типті ядролар (12,7%) және 4q+1 және 4q+2 (1%) типті ядролар сирек кездеседі.

Жұп элементтердің ішінде He-ден басталатын әрбір алтыншыда ең жоғары кларктар бар: O (No 8), Si (No 14), Са (No 20), Fe (No 26). Тақ элементтер үшін - ұқсас ереже (Н-дан басталатын) - N (No 7), Al (No 13), K (No 19), Mg (No 25).

Сонымен, жер қыртысында протондар мен нейтрондардың саны аз және жұп болатын ядролар басым болады.

Уақыт өте келе кларктар өзгерді. Сонымен, радиоактивті ыдырау нәтижесінде U және Th аз, бірақ Pb көп болды. Газды диссипациялау және метеориттердің түсуі сияқты процестер элементтердің кларк мәндерін өзгертуде рөл атқарды.

Негізгі тенденциялар химиялық өзгерістержер қыртысында. Жер қыртысындағы заттардың үлкен айналымы.

ЗАТТАР ЦИКЛІ. Жер қыртысының заты физикалық және химиялық байланысты әртүрлі себептерге байланысты үздіксіз қозғалыста болады. заттың қасиеттері, планетарлық, геологиялық, географиялық және биологиялық. жер жағдайлары. Бұл қозғалыс геологиялық уақыт бойынша үнемі және үздіксіз жүреді - кем дегенде бір жарым және, шамасы, үш миллиард жылдан аспайды. IN Соңғы жылдарыгеологиялық циклдің жаңа ғылымы - химияны зерттеу міндеті тұрған геохимия өсті. планетамызды құрайтын элементтер. Оның зерттеуінің негізгі пәні - химиялық қозғалыстар. бұл қозғалыстарды тудыратын нәрсеге қарамастан, жер затының элементтері. Элементтердің бұл қозғалысы химиялық миграция деп аталады. элементтері. Миграциялардың арасында химиялық заттар бар элемент ұзақ немесе қысқа уақыт кезеңінен кейін сөзсіз бастапқы күйіне оралады; мұндай химиялық заттардың тарихы осылайша жер қыртысындағы элементтерді азайтуға болады. қайтымды процеске және айналмалы процесс, цикл түрінде беріледі. Миграцияның бұл түрі барлық элементтерге тән емес, бірақ олардың едәуір санына, соның ішінде химиялық элементтердің басым көпшілігіне тән. өсімдік немесе жануар организмдерін және бізді қоршаған ортаны құрайтын элементтер - мұхиттар мен сулар, тастар мен ауа. Мұндай элементтер үшін олардың атомдарының толық немесе басым массасы заттар циклінде болады, ал басқалары үшін олардың аз ғана бөлігі циклдармен жабылады. Жер қыртысының 20-25 км тереңдіктегі материалының басым бөлігі гирлермен жабылатыны сөзсіз. Келесі хим. элементтер, айналмалы процестер олардың көші-қоны арасында тән және басым (сан реттік санды көрсетеді). 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. Бұл элементтерді осы негізде циклдік немесе органогендік элементтер ретінде басқа элементтерден бөлуге болады. Бұл. циклдер Менделеев жүйесіне кіретін 92 элементтің 42 элементін сипаттайды және бұл санға ең көп таралған басым жердегі элементтер кіреді.

Биогендік миграцияны қамтитын циклондардың бірінші түріне тоқталайық. Бұл К. биосфераны (яғни атмосфераны, гидросфераны, үгілу қабығын) жаулап алады. Гидросфераның астында олар мұхит түбіне жақындаған базальт қабығын басып алады. Құрлық астында олар шөгінді тау жыныстарының (стратосфера), метаморфтық және гранит қабықтарының қалыңдығын басып, базальт қабығына кіреді. Жердің тереңдігінен, базальт қабықшасының артында жатқан жердің заты байқалатын К-ға түспейді. Сондай-ақ стратосфераның жоғарғы бөліктері болғандықтан оларға жоғарыдан түспейді. Бұл. химиялық циклдар элементтер – атмосферада 15-20 км биіктікте (биік емес), ал литосферада 15-20 км-ден аспайтын биіктікте болатын беттік құбылыстар. Әрбір К., оның үнемі жаңарып отыруы үшін сыртқы энергия ағынын қажет етеді. Екі негізгі белгілі және ешқандай күмән жоқ. мұндай энергияның көзі: 1) ғарыштық энергия – күннен келетін сәулелену (биогендік миграция толығымен дерлік соған байланысты) және 2) уран, торий, калий, рубидийдің 78 сериясының элементтерінің радиоактивті ыдырауымен байланысты атом энергиясы. азырақ дәлдік дәрежесін, механикалық энергияны ажыратуға болады , жер массаларының қозғалысымен (ауырлық күшімен) байланысты және жоғарыдан енетін ғарыштық энергия (Гесс сәулелері).

Жердің бірнеше қабаттарын қамтитын гирлер баяу, тоқтаулармен жүреді және тек геологиялық уақытта көрінеді. Олар көбінесе бірнеше геологиялық кезеңдерді қамтиды. Олар геологтың, құрлық пен мұхиттың ығысуынан туындайды. Қ.-ның бөліктері тез қозғала алады (мысалы, биогенді миграция).

"

Мыналар ерекшеленеді: химиялық элементтердің жер қыртысында пайда болу формалары : 1) пайдалы қазбалардың дербес түрлері; 2) қоспалар мен қоспалар – а) құрылымдық емес (диссипациялық күй), б) құрылымдық (изоморфты қоспалар мен қоспалар); 3) силикатты балқымалар; 4) сулы ерітінділер мен газ қоспалары; 5) биогенді түрі. Алғашқы екі форма ең көп зерттелген.

Дербес минералдық түрлер(минералдар) жер қыртысындағы химиялық элементтердің тіршілік етуінің ең маңызды формасын білдіреді. Таралуына қарай пайдалы қазбалар бес топқа бөлінеді: өте таралған, кең таралған, кең таралған кен, сирек, өте сирек.

Құрылымдық емес қоспаларнегізгі минералдың кристалдық торымен кристалдық химиялық байланысы жоқ және шашырау күйінде болады (А.Е.Ферсман бойынша – эндокрипттік шашырау). Бұл пайда болу формасы радиоактивті элементтер тобына, сондай-ақ тәуелсіз минералдық түрлер түзбейтін элементтерге тән. Атмосфера мен гидросфера әсіресе дисперсияға қолайлы. Шашыраудың төменгі шегі ретінде шартты түрде 1 см 3 затқа 1 атомның мөлшері қабылданады.

Құрылымдық қоспаларәдетте изоморфты деп аталады. Изоморфизм шақырды бір химиялық элемент атомдарының кристалдық тор түйіндеріндегі басқа химиялық элемент атомдарын ауыспалы құрамды біркелкі (біртекті) аралас кристал түзумен алмастыру қасиеті. Изоморфты қоспаның түзілуі ең алдымен араластырғыш компоненттердің кристалдық торларының параметрлерінің ұқсастығымен анықталады. Құрылымы ұқсас, бірақ біртекті аралас кристал түзбейтін компоненттер деп аталады изоқұрылымдық (мысалы, галит NaCl және галена PbS).

Қазіргі уақытта Изоморфизмнің бірнеше түрі бар мынадай белгілерді ескере отырып: 1) изоморфты араласу дәрежесі – мінсіз және жетілмеген; 2) алмастыруға қатысатын иондардың валенттілігі - изовалентті және гетеровалентті; 3) атомның кристалдық торға ену механизмі – полярлық. Изовалентті изоморфизм үшін бар ереже : алмастыруға үлкен немесе кіші радиусты иондар қатысса, онда кристалдық торға радиусы кіші ион бірінші, ал үлкен радиусты ион екінші рет енеді.. Гетеровалентті изоморфизм бағынады диагональды жолдар заңы мерзімді кестеД.И. Менделеев, негізін қалаған А.Е. Ферсман.

Изоморфты қоспалардың пайда болуы бірнеше факторларға, соның ішінде ішкі және сыртқы факторларға байланысты. Ішкі факторлар атомға (ионға немесе молекулаға) тән белгілермен анықталады; Оларға мыналар жатады: атомдардың химиялық немқұрайлылығы, атомдардың (иондардың) өлшемдері, химиялық байланыс типіндегі ұқсастықтар және кристалдық құрылымдар; изоморфты қоспаның түзілуі кезінде электростатикалық тепе-теңдікті сақтау. Сыртқы факторларизоморфизмге қоршаған ортаның физикалық және химиялық жағдайлары - температура, қысым, изоморфты компоненттердің концентрациясы жатады. Жоғары температурада компоненттердің изоморфты араласуы артады. Температура төмендеген сайын минерал қоспалардан босатылады. Бұл құбылыс А.Е. Ферсман деп аталды автолиз (өзін-өзі тазалау). Қысым жоғарылаған сайын радиустары кіші атомдар негізгі минералдың кристалдық торына енеді. Температура мен қысымның біріккен рөлі В.И. изоморфты қатарымен суреттелген. Вернадский.

Изоморфты қоспалар түзілудің физика-химиялық жағдайларын сақтай отырып тұрақты болады. Бұл шарттарды өзгерту қоспалардың олардың құрамдас бөліктеріне ыдырауына әкеледі. Эндогендік жағдайларда ыдыраудың негізгі факторлары температура мен қысым болып табылады. Экзогендік жағдайларда изоморфты қоспалардың ыдырау себептері әртүрлі: иондық радиустардың өзгеруімен қатар жүретін бір-бірін изоморфты түрде алмастыратын химиялық элементтердің валенттілігінің өзгеруі; химиялық байланыстың түрінің өзгеруі; гипергендік ерітінділердің рН өзгеруі.

Изоморфизм құбылысы әртүрлі геологиялық есептерді, атап айтқанда палеотермометрияны шешу үшін кеңінен қолданылады. Изоморфты қоспалардың ыдырауы көбінесе оңай еритін қосылыстардың түзілуіне әкеледі, олар шаймалау нәтижесінде гидрогеохимиялық зерттеулердің объектісі болып табылатын жер асты суларының құрамына кіреді (1,140–159; 2,128–130; 3,96–102). ).

В.И.Вернадский жер қыртысының қатты затындағы атомдардың әртүрлі күйлерін элементтердің пайда болу формалары деп атады. Қазіргі уақытта бұл формалар идеясын геохимиктер пайдалы қазбалар кен орындарын іздеу кезінде практикалық мәселелерді шешу үшін сәтті қолданылады.
Біз білетіндей, жеткілікті жоғары концентрацияда атомдар қатаң реттелген орналасуы бар кристалдық химиялық құрылымдарды құрайды. Химиялық элементтің өте төмен концентрациясында оның атомдары тәуелсіз қосылыстар құра алмайды. Егер бұл атомдардың радиустары бар кристалдық химиялық құрылымдарға сәйкес келсе, онда атомдар изоморфизм заңдары бойынша оларға ене алады. Егер мұндай сәйкестік болмаса, атомдар ретсіз, шашыраңқы күйде қатты кристалды затта қалады. Кристалды және дисперстік күйлер жер қыртысындағы атомдардың ең маңызды екі формасы болып табылады. Бір немесе басқа форманың басым болуы элементтің кларк мәніне байланысты.
Жер қыртысында 1%-дан астам мөлшерде болатын сегіз химиялық элемент негізгі деп аталады. Бұл элементтердің атомдарының көптігі сонша, олардың көпшілігі кристалдық затта реттелген күйде болады. Оларға пайыздың оннан бір бөлігін құрайтын шағын элементтерді қосуға болады. Әрқайсысы жер қыртысында 0,1%-дан аз мөлшерде болатын барлық басқа химиялық элементтерді сирек деп атаған жөн. Олар басқаша әрекет етеді. Олардың кейбіреулері белгілі бір жерлерде шоғырланып, көптеген тәуелсіз минералдар түзе алады. Басқалары жер қыртысында азды-көпті біркелкі таралады, сирек немесе тіпті минералдар түзбейді. Сондықтан кеңестік геохимигі А.А.Беус сирек кездесетін химиялық элементтерді минералогендіктерге, яғни минерал түзетіндерге және оларды түзбейтін дисперстілерге бөлуді ұсынады.
Қатаң айтқанда, барлық химиялық элементтердің атомдары дисперсті күйде болады. Бірақ тәуелсіз қосылыстар түрінде мүлде кездеспейтіндер де бар және толығымен изоморфты қоспа түрінде немесе дисперсті күйде кездеседі. Оларға рубидий, сирек жер элементтерінің көпшілігі, гафний, индий, рений, барлық асыл газдар, уран мен торийден басқа барлық радиоактивті элементтер жатады.
Қазіргі кезде микроэлементтер деп минералдық емес формада болатын, яғни химиялық формулада көрсетілмейтін соншалықты болмашы қоспа түрінде минералдардың құрамына кіретін сирек элементтерді айтады. В.И.Вернадскийдің есептеулері бойынша 1 см3 қаттыЖер қыртысында дисперстік күйдегі атомдардың келесі саны бар: литий – 10, бром – 1018, иттрий – 10, галий – 1018, т.б.

Жер қыртысының химиялық құрамы тау түзу процестері кезінде жер бетіне түскен тау жыныстары мен пайдалы қазбалардың, сондай-ақ кен қазбалары мен терең ұңғымалардан алынған көптеген үлгілерді талдау нәтижелері бойынша анықталды.

Қазіргі уақытта жер қыртысы 15-20 км тереңдікте зерттелді. Ол тау жыныстарының құрамына кіретін химиялық элементтерден тұрады.

Жер қыртысында ең көп таралған элементтер 46, оның 8-і оның массасының 97,2-98,8%, 2 (оттегі және кремний) - Жер массасының 75% құрайды.

Жер қыртысында жиі кездесетін алғашқы 13 элемент (титанды қоспағанда) кіреді. органикалық заттарөсімдіктер, барлық тіршілік процестеріне қатысады және топырақ құнарлылығында маңызды рөл атқарады. Үлкен санықатысатын элементтер химиялық реакцияларЖер қойнауында алуан түрлі қосылыстардың түзілуіне әкеледі. Литосферада ең көп кездесетін химиялық элементтер көптеген минералдарда кездеседі (көбінесе олар әртүрлі тау жыныстарынан тұрады).

Жеке химиялық элементтер геосфераларда былайша таралған: гидросфераны оттегі мен сутегі толтырады; оттегі, сутегі және көміртегі биосфераның негізін құрайды; оттегі, сутегі, кремний және алюминий саздар мен құмдардың немесе атмосфералық өнімдердің негізгі құрамдас бөліктері болып табылады (олар негізінен жер қыртысының жоғарғы бөлігін құрайды).

Табиғаттағы химиялық элементтер минералдар деп аталатын әртүрлі қосылыстардың құрамында кездеседі. Бұл күрделі физика-химиялық немесе биохимиялық процестер нәтижесінде пайда болған жер қыртысының біртекті химиялық заттары, мысалы, тас тұзы (NaCl), гипс (CaS04*2H20), ортоклаз (K2Al2Si6016).

Табиғатта химиялық элементтер әртүрлі минералдардың түзілуіне тең емес қатысады. Мысалы, кремний (Si) 600-ден астам минералдардың құрамдас бөлігі болып табылады және оксидтер түрінде де өте кең таралған. Күкірт 600-ге дейін, кальций - 300, магний - 200, марганец - 150, бор - 80, калий - 75-ке дейін қосылыстар түзеді, тек 10 литий қосылыстары белгілі, ал одан да аз йод қосылыстары бар.

Жер қыртысындағы ең белгілі минералдардың ішінде үш негізгі элементі бар дала шпаттарының үлкен тобы басым - K, Na және Са. Топырақ түзуші тау жыныстарында және олардың үгілу өнімдерінде дала шпаттары негізгі орынды алады. Дала шпаттары бірте-бірте ауа райына түседі (ыдырады) және топырақты K, Na, Ca, Mg, Fe және басқа күлді заттармен, сонымен қатар микроэлементтермен байытады.

Кларк нөмірі- осы жүйенің жалпы массасына қатысты жер қыртысындағы, гидросферадағы, Жердегі, ғарыштық денелердегі, геохимиялық немесе космохимиялық жүйелердегі және т.б. химиялық элементтердің орташа мөлшерін білдіретін сандар. % немесе г/кг түрінде көрсетілген.

Кларктардың түрлері

Салмақтық (%, г/т немесе г/г) және атомдық (атомдар санының %) кларктары бар. бойынша мәліметтерді қорытындылау химиялық құрамыЖер қыртысын құрайтын әртүрлі тау жыныстарын олардың 16 км тереңдікке таралуын ескере отырып зерттеуді алғаш рет американдық ғалым Ф.В.Кларк (1889) жасады. Жер қыртысының құрамындағы химиялық элементтердің пайыздық үлесі үшін ол алған сандар, кейіннен А.Е.Ферсман соңғысының ұсынысы бойынша біршама тазартылған сандар Кларк сандары немесе Кларкс деп аталды.

Молекула құрылымы. Молекулалардың электрлік, оптикалық, магниттік және басқа да қасиеттері молекулалардың әртүрлі күйлерінің толқындық функцияларымен және энергияларымен байланысты. Молекулалық спектрлер молекулалардың күйлері және олардың арасындағы ауысу ықтималдығы туралы ақпарат береді.

Спектрлердегі тербеліс жиіліктері атомдардың массаларымен, олардың орналасуымен және атомаралық әрекеттесу динамикасымен анықталады. Спектрлердегі жиіліктер молекулалардың инерция моменттеріне байланысты, оларды спектроскопиялық мәліметтерден анықтау молекуладағы атомаралық қашықтықтардың дәл мәндерін алуға мүмкіндік береді. Жалпы саныМолекуланың тербеліс спектріндегі сызықтар мен жолақтар оның симметриясына байланысты.

Молекулалардағы электрондық ауысулар олардың электрондық қабықшаларының құрылымын және күйін сипаттайды химиялық байланыстар. Байланыстар саны көбірек молекулалардың спектрлері көрінетін аймаққа түсетін ұзын толқынды жұтылу жолақтарымен сипатталады. Мұндай молекулалардан жасалған заттар түсімен сипатталады; Бұл заттарға барлық органикалық бояғыштар жатады.

Иондар.Электрондық ауысулардың нәтижесінде иондар түзіледі – электрондар саны протондар санына тең емес атомдар немесе атомдар топтары. Егер ионда оң зарядтыларға қарағанда теріс зарядталған бөлшектер көп болса, онда мұндай ион теріс деп аталады. Әйтпесе, ион оң ​​деп аталады. Иондар заттарда өте кең таралған, мысалы, олар барлық металдарда кездеседі. Себебі, әрбір металл атомынан бір немесе бірнеше электрон бөлініп, металдың ішінде қозғалып, электрон газы деп аталатын нәрсені түзеді. Ол электрондардың, яғни теріс бөлшектердің жоғалуынан металл атомдары оң иондарға айналады. Бұл кез келген күйдегі металдарға қатысты - қатты, сұйық немесе газ.

Кристалл торы біртекті металл заттың кристалының ішіндегі оң иондардың орналасуын модельдейді.

Қатты күйде барлық металдар кристалдар болатыны белгілі. Барлық металдардың иондары реттелген түрде орналасып, кристалдық торды құрайды. Балқыған және буланған (газ тәрізді) металдарда иондардың реттелген орналасуы жоқ, бірақ иондар арасында әлі де электрон газы қалады.

Изотоптар- атомдық (реттік) саны бірдей, бірақ сонымен бірге массалық сандары әртүрлі химиялық элемент атомдарының (және ядроларының) сорттары. Бұл атау бір атомның барлық изотоптары периодтық жүйенің бір орнында (бір ұяшықта) орналасуына байланысты. Химиялық қасиеттеріатомдар электрон қабықшасының құрылымына тәуелді, ол өз кезегінде негізінен ядроның Z зарядымен (яғни ондағы протондар санымен) анықталады және оның массалық санына (яғни А) дерлік тәуелді емес. , протондар Z және нейтрондардың жалпы саны N). Бір элементтің барлық изотоптары бірдей ядро ​​зарядына ие, олар тек нейтрондар санымен ерекшеленеді. Әдетте, изотоп массалық санды көрсететін жоғарғы сол жақ жұрнақ қосу арқылы ол тиесілі химиялық элементтің таңбасымен белгіленеді. Сондай-ақ элементтің атын дефистелген массалық саннан кейін жазуға болады. Кейбір изотоптардың дәстүрлі меншікті атаулары бар (мысалы, дейтерий, актинон).