Kjernen til planeten Jorden. (Beskrivelse av prosessene med kjernefysisk forfall og fusjon i planetens kjerne)
I sentrum av planeten Jorden er det en kjerne, den er atskilt fra overflaten av lag av skorpe, magma og et ganske tynt lag av halvparten gassformig stoff, halvparten væske. Dette laget fungerer som et smøremiddel og lar planetens kjerne rotere nesten uavhengig av hovedmassen.
Det øverste laget av kjernen består av et veldig tett skall. Kanskje er dette stoffet i sine egenskaper nært til metaller, veldig sterkt og duktilt, og har muligens magnetiske egenskaper.
Overflaten til planetens kjerne - dens harde skall - er veldig varm til betydelige temperaturer; ved kontakt med den går magmaen nesten over i en gassform.
Under det harde skallet er det indre stoffet i kjernen i en tilstand av komprimert plasma, som hovedsakelig består av elementære atomer (hydrogen) og kjernefysiske fisjonsprodukter - protoner, elektroner, nøytroner og andre elementærpartikler, som dannes som et resultat av reaksjoner av kjernefysisk fusjon og kjernefysisk forfall.
Soner med kjernefysisk fusjon og forfallsreaksjoner.
I kjernen av planeten Jorden finner reaksjoner av kjernefysisk fusjon og forfall sted, som forårsaker konstant frigjøring av store mengder varme og andre typer energi (elektromagnetiske pulser, ulike strålinger), og opprettholder også den indre substansen i kjernen konstant i en plasmatilstand.
Jordens kjernesone - kjernefysiske forfallsreaksjoner.
Kjernefysiske forfallsreaksjoner skjer i sentrum av planetens kjerne.
Det skjer som følger - tunge og supertunge grunnstoffer (som dannes i kjernefysisk fusjonssone), siden de har større masse enn alle stålelementer, ser ut til å drukne i flytende plasma og gradvis synke inn i sentrum av planetens kjerne , hvor de får kritisk masse og går inn i en kjernefysisk nedbrytningsreaksjon som frigjør store mengder energi og kjernefysiske forfallsprodukter. I denne sonen virker tunge elementer til tilstanden til elementære atomer - hydrogenatomet, nøytroner, protoner, elektroner og andre elementære partikler.
Disse elementære atomene og partiklene, på grunn av frigjøring av høy energi ved høye hastigheter, flyr bort fra sentrum av kjernen til dens periferi, hvor de går inn i en kjernefysisk fusjonsreaksjon.
Jordens kjernesone - kjernefusjonsreaksjoner.
Elementære hydrogenatomer og elementærpartikler, som dannes som et resultat av den kjernefysiske forfallsreaksjonen i midten av jordens kjerne, når det ytre faste skallet av kjernen, der kjernefusjonsreaksjoner skjer i umiddelbar nærhet av den, i et lag plassert under det harde skallet.
Protoner, elektroner og elementære atomer, akselerert til høye hastigheter av kjernefysisk forfallsreaksjon i midten av planetens kjerne, møtes med forskjellige atomer som befinner seg i periferien. Det er verdt å merke seg at mange elementærpartikler går inn i kjernefusjonsreaksjoner på vei til overflaten av kjernen.
Gradvis, i kjernefysisk fusjonssone, dannes flere og flere tyngre grunnstoffer, nesten hele det periodiske systemet, noen av dem har den tyngste massen.
I denne sonen er det en særegen inndeling av atomer av stoffer i henhold til deres vekt på grunn av egenskapene til selve hydrogenplasmaet, komprimert av enormt trykk, som har enorm tetthet, på grunn av sentrifugalkraften til rotasjon av kjernen, og pga. til tyngdekraftens sentripetale kraft.
Som et resultat av tillegget av alle disse kreftene synker de tyngste metallene inn i plasmaet til kjernen og faller inn i sentrum for å opprettholde den kontinuerlige prosessen med kjernefysisk fisjon i sentrum av kjernen, og lettere elementer har en tendens til å enten forlate kjernen eller slå seg ned på dens indre del - det harde skallet til kjernen.
Som et resultat kommer atomer fra hele det periodiske systemet gradvis inn i magma, som deretter inngår kjemiske reaksjoner over overflaten av kjernen, og danner komplekse kjemiske elementer.
Magnetisk felt av planetens kjerne.
Det magnetiske feltet til kjernen dannes på grunn av reaksjonen av kjernefysisk forfall i sentrum av kjernen på grunn av det faktum at de elementære produktene av kjernefysisk forfall, som rømmer fra kjernens sentrale sone, bærer plasmastrømmer i kjernen, danner kraftige virvelstrømmer som vrir seg rundt hovedkraftlinjene magnetfelt. Siden disse plasmastrømmene inneholder elementer med en viss ladning, er den sterkeste elektrisitet, som skaper sitt eget elektromagnetiske felt.
Hovedvirvelstrømmen (plasmastrømmen) er lokalisert i sonen for termonukleær fusjon av kjernen; all indre materie i denne sonen beveger seg mot planetens rotasjon i en sirkel (langs ekvator til planetens kjerne), og skaper en kraftig elektromagnetisk felt.
Rotasjon av planetens kjerne.
Rotasjonen av planetens kjerne faller ikke sammen med rotasjonsplanet til selve planeten; rotasjonsaksen til kjernen er plassert mellom rotasjonsaksen til planeten og aksen som forbinder de magnetiske plussene.
Vinkelhastigheten for rotasjon av planetens kjerne er større enn vinkelhastigheten for rotasjon av planeten selv, og er foran den.
Balanse mellom kjernefysisk forfall og fusjonsprosesser i planetens kjerne.
Prosessene med kjernefysisk fusjon og kjernefysisk forfall på planeten er i prinsippet balansert. Men ifølge våre observasjoner kan denne balansen forstyrres i en eller annen retning.
I sonen for kjernefysisk fusjon av planetens kjerne kan det gradvis samle seg et overskudd av tungmetaller, som deretter faller inn i sentrum av planeten i større mengder enn vanlig, kan forårsake en intensivering av den kjernefysiske forfallsreaksjonen, som et resultat av som frigjøres betydelig mer energi enn vanlig, noe som vil påvirke seismisk aktivitet i jordskjelvutsatte områder, samt vulkansk aktivitet på jordens overflate.
I følge våre observasjoner oppstår det fra tid til annen et mikrobrudd av det faste ekornet i jordens kjerne, noe som fører til at kjerneplasma kommer inn i planetens magma, og dette fører til en kraftig økning i temperaturen i denne. plass. Over disse stedene er en kraftig økning i seismisk aktivitet og vulkansk aktivitet på planetens overflate mulig.
Kanskje perioder global oppvarming Og global avkjøling assosiert med balansen mellom kjernefysisk fusjon og kjernefysiske forfallsprosesser på planeten. Endringer i geologiske epoker er også forbundet med disse prosessene.
I vår historiske periode.
I følge våre observasjoner er det nå en økning i aktiviteten til planetens kjerne, en økning i temperaturen, og som et resultat en oppvarming av magmaen som omgir planetens kjerne, samt en økning i den globale temperaturen på dens atmosfære.
Dette bekrefter indirekte akselerasjonen av drift magnetiske poler, som indikerer at prosessene inne i kjernen har endret seg og gått over i en annen fase.
Nedgangen i styrken til jordens magnetfelt er assosiert med akkumulering i planetens magma av stoffer som skjermer jordens magnetfelt, som naturligvis også vil påvirke endringer i regimene for kjernefysiske reaksjoner i planetens kjerne.
Med tanke på planeten vår og alle prosessene på den, opererer vi vanligvis i vår forskning og prognoser enten med fysiske eller energiske konsepter, men i noen tilfeller vil det å lage en forbindelse mellom den ene og den andre siden gi en bedre forståelse av de beskrevne temaene.
Spesielt i sammenheng med de beskrevne fremtidige evolusjonsprosessene på jorden, så vel som perioden med alvorlige katastrofer over hele planeten, dens kjerne, prosessene i den og i magmalaget, så vel som forholdet til overflaten, biosfæren og atmosfære ble vurdert. Disse prosessene ble vurdert både på fysikknivå og på nivå med energiforhold.
Strukturen til jordens kjerne viste seg å være ganske enkel og logisk fra et fysikksynspunkt; det er generelt et lukket system med to dominerende termonukleære prosesser i sine forskjellige deler, som harmonisk utfyller hverandre.
Først og fremst må det sies at kjernen er i kontinuerlig og veldig rask bevegelse, denne rotasjonen støtter også prosessene i den.
Selve sentrum av kjernen av planeten vår er en ekstremt tung og komprimert kompleks struktur av partikler, som på grunn av sentrifugalkraften, kollisjonen av disse partiklene og konstant kompresjon, på et bestemt tidspunkt er delt inn i lettere og mer elementære individuelle elementer. Dette er prosessen med termonukleært forfall - midt i planetens kjerne.
De frigjorte partiklene føres til periferien, hvor den generelle raske bevegelsen i kjernen fortsetter. I denne delen henger partiklene lenger etter hverandre i verdensrommet, og kolliderer i høye hastigheter danner de igjen tyngre og mer komplekse partikler, som trekkes tilbake til midten av kjernen av sentrifugalkraft. Dette er prosessen med termonukleær fusjon - i periferien av jordens kjerne.
De enorme bevegelseshastighetene til partikler og forekomsten av de beskrevne prosessene gir opphav til konstante og kolossale temperaturer.
Her er det verdt å avklare noen punkter - for det første skjer bevegelsen av partikler rundt jordens rotasjonsakse og langs dens bevegelse - i samme retning, dette er en komplementær rotasjon - av planeten selv med hele massen og partiklene i sin kjerne. For det andre bør det bemerkes at bevegelseshastigheten til partikler i kjernen ganske enkelt er enorm, den er mange ganger høyere enn rotasjonshastigheten til planeten selv rundt sin akse.
For å opprettholde dette systemet på permanent basis så lenge som ønskelig, trenger du ikke mye; det er nok for alle kosmiske kropper å treffe jorden fra tid til annen, og stadig øke massen av planeten vår generelt og kjernen i spesielt mens en del av massen forlater med termisk energi og gasser gjennom tynne deler av atmosfæren ut i verdensrommet.
Generelt er systemet ganske stabilt, spørsmålet oppstår - hvilke prosesser kan føre til alvorlige geologiske, tektoniske, seismologiske, klimatiske og andre katastrofer på overflaten?
Med tanke på den fysiske komponenten i disse prosessene, dukker følgende bilde opp: fra tid til annen, fra den perifere delen av kjernen inn i magmaen, "skyter" noen strømmer av akselererte partikler som deltar i termonukleær fusjon med enorm hastighet; det enorme laget av magma som de faller ned i, som om de slukker disse "skuddene" selv, deres tetthet, viskositet, lavere temperatur - de stiger ikke til overflaten av planeten, men de områdene av magma der slike utslipp oppstår kraftig varmes opp, begynner å bevege seg, utvide seg, legge mer press på jordskorpen, noe som fører til skarpe bevegelser av geologiske plater, jordskorpefeil, temperatursvingninger, for ikke å snakke om jordskjelv og vulkanutbrudd. Dette kan også føre til at kontinentalplater synker ned i havene og at nye kontinenter og øyer kommer til overflaten.
Årsakene til slike mindre utslipp fra kjernen til magma kan være for høye temperaturer og trykk i felles system kjernen av planeten, men når vi snakker om evolusjonært bestemte katastrofale hendelser overalt på planeten, om å rense den levende bevisste jorden fra menneskelig aggresjon og søppel, da snakker vi om en bevisst tilsiktet handling fra et levende bevisst vesen.
Fra et synspunkt av energi og esoterisme, gir planeten intensjonelle impulser fra sentrum-bevissthet-kjernen til kropp-magma-nedre lag av Guardians, det vil si betinget, titanene, for å utføre handlinger for å rydde opp i territorier til overflaten. Her er det verdt å nevne et visst lag mellom kjernen og mantelen, bare på fysikknivå er det et lag av kjølende stoff, på den ene siden tilsvarer egenskapene til kjernen, på den andre - magma, som gir rom for energiinformasjon flyter i begge retninger. Fra et energisk synspunkt er dette noe sånt som et primært "nerveledende felt", det ser ut som solens krone under en total formørkelse, det er forbindelsen mellom planetens bevissthet og det første og dypeste og største laget av Earth Guardians, som overfører impulsen videre - til mindre og mobile sone Guardians som implementerer disse prosessene på overflaten. Det er sant at i perioden med alvorlige katastrofer, fremveksten av nye kontinenter og omtegningen av nåværende kontinenter, antas delvis deltakelse av titanene selv.
En annen viktig ting verdt å merke seg her er fysiske fenomen, assosiert med strukturen til kjernen av planeten vår og prosessene som skjer i den. Dette er dannelsen av jordens magnetfelt.
Magnetfeltet dannes som et resultat av den høye bevegelseshastigheten til partikler i bane inne i jordens kjerne, og vi kan si at jordens ytre magnetfelt er et slags hologram som tydelig viser de termonukleære prosessene som foregår inne i planetens kjerne.
Jo lenger magnetfeltet strekker seg fra sentrum av planeten, jo mer sjeldnere er det; inne på planeten, nær kjernen, er det størrelsesordener sterkere, men inne i selve kjernen er det et monolitisk magnetfelt.
Svar på spørsmål,
innlevert til eksamen i faget «Fysisk-kjemiske prosesser i miljø» for tredjeårsstudenter av spesialiteten "Miljøledelse og revisjon i industrien"
Overflod av atomer i miljøet. Clarks av elementer.
Clark element – numerisk estimat av gjennomsnittlig elementinnhold i jordskorpen, hydrosfære, atmosfære, jorden som helhet, ulike typer bergarter, romobjekter osv. Clarke til et grunnstoff kan uttrykkes i masseenheter (%, g/t), eller i atomprosent. Introdusert av Fersman, oppkalt etter Frank Unglizort, en amerikansk geokjemiker.
Kvantitativ utbredelse kjemiske elementer i jordskorpen ble først etablert av Clark. Han inkluderte også hydrosfæren og atmosfæren i jordskorpen. Imidlertid er massen til hydrosfæren flere prosent, og atmosfæren er hundredeler av en prosent av massen til den faste skorpen, så Clark-tallene gjenspeiler hovedsakelig sammensetningen av den faste skorpen. Således, i 1889 ble clarkes beregnet for 10 elementer, i 1924 - for 50 elementer.
Moderne radiometrisk, nøytronaktivering, atomadsorpsjon og andre analysemetoder gjør det mulig å bestemme innholdet av kjemiske elementer i bergarter og mineraler med stor nøyaktighet og følsomhet. Ideene om Clarks har endret seg. For eksempel: Ge i 1898 vurderte Fox clarken til å være lik n * 10 -10%. Ge var dårlig studert og hadde ingen praktisk betydning. I 1924 ble Clarke for det beregnet til n*10 -9% (Clark og G. Washington). Senere ble Ge oppdaget i kull, og dens clarke økte til 0,p%. Ge brukes i radioteknikk, letingen etter germaniumråvarer, en detaljert studie av geokjemien til Ge viste at Ge ikke er så sjelden i jordskorpen, dens clarke i litosfæren er 1,4 * 10 -4%, nesten det samme som for Sn, As, den er mye høyere i jordskorpen enn Au, Pt, Ag.
Overfloden av atomer i
Vernadsky introduserte konseptet om den spredte tilstanden til kjemiske elementer, og det ble bekreftet. Alle elementer er tilstede overalt; vi kan bare snakke om mangelen på følsomhet i analysen, som ikke tillater oss å bestemme innholdet av et eller annet element i miljøet som studeres. Dette forslaget om den generelle spredningen av kjemiske elementer kalles Clark-Vernadsky-loven.
Basert på grunnstoffene i den faste jordskorpen (omtrent Vinogradov), består nesten ½ av den faste jordskorpen av O, det vil si at jordskorpen er en "oksygenkule", et oksygenstoff.
Clarks av de fleste grunnstoffer overstiger ikke 0,01-0,0001% - dette er sjeldne grunnstoffer. Hvis disse grunnstoffene har en svak evne til å konsentrere seg, kalles de skarpt spredt (Br, In, Ra, I, Hf).
For eksempel: For U og Br er clarke-verdiene henholdsvis ≈ 2,5*10 -4, 2,1* 10-4, men U er ganske enkelt et sjeldent element, fordi dens avsetninger er kjent, og Br er sjelden, spredt, fordi den er ikke konsentrert i jordskorpen. Mikroelementer er elementer inneholdt i et gitt system i små mengder (≈ 0,01 % eller mindre). Dermed er Al et mikroelement i organismer og et makroelement i silikatbergarter.
Klassifisering av elementer i henhold til Vernadsky.
I jordskorpen oppfører grunnstoffer relatert i henhold til det periodiske systemet seg annerledes - de migrerer inn i jordskorpen på forskjellige måter. Vernadsky tok hensyn til de viktigste øyeblikkene i historien til elementer i jordskorpen. Hovedbetydningen ble gitt til slike fenomener og prosesser som radioaktivitet, reversibilitet og irreversibilitet av migrasjon. Evne til å tilføre mineraler. Vernadsky identifiserte 6 grupper av elementer:
edle gasser (He, Ne, Ar, Kr, Xe) – 5 grunnstoffer;
edle metaller (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au) - 7 elementer;
sykliske elementer (deltaker i komplekse sykluser) - 44 elementer;
spredte elementer - 11 elementer;
høyradioaktive grunnstoffer (Po, Ra, Rn, Ac, Th, Pa, U) – 7 grunnstoffer;
sjeldne jordartselementer - 15 grunnstoffer.
Elementer fra gruppe 3 i massevis dominerer i jordskorpen; de består hovedsakelig av bergarter, vann og organismer.
Ideer fra hverdagsopplevelsen samsvarer ikke med reelle data. Dermed er Zn, Cu vidt distribuert i hverdagen og teknologien, og Zr (zirkonium) og Ti er sjeldne grunnstoffer for oss. Selv om Zr i jordskorpen er 4 ganger mer enn Cu, og Ti er 95 ganger mer. "Sjeldenheten" til disse elementene forklares av vanskeligheten med å utvinne dem fra malm.
Kjemiske elementer interagerer med hverandre ikke i forhold til massene deres, men i samsvar med antall atomer. Derfor kan clarks beregnes ikke bare i masse%, men også i% av antall atomer, dvs. tar hensyn til atommasser (Chirvinsky, Fersman). Samtidig avtar clarks av tunge elementer, og de av lette elementer øker.
For eksempel:Beregning etter antall atomer gir et mer kontrasterende bilde av utbredelsen av kjemiske elementer - en enda større overvekt av oksygen og sjeldenheten til tunge elementer.
Da den gjennomsnittlige sammensetningen av jordskorpen ble etablert, oppsto spørsmålet om årsaken til den ujevne fordelingen av grunnstoffer. Denne flokken er assosiert med de strukturelle egenskapene til atomer.
La oss vurdere sammenhengen mellom verdiene til clarkes og de kjemiske egenskapene til elementer.
Således er alkalimetallene Li, Na, K, Rb, Cs, Fr kjemisk nær hverandre - ett valenselektron, men clarke-verdiene er forskjellige - Na og K - ≈ 2,5; Rb - 1,5*10-2; Li - 3,2*10 -3 ; Cs - 3,7 * 10 -4 ; Fr - kunstig element. Clarke-verdiene varierer sterkt for F og Cl, Br og I, Si (29,5) og Ge (1,4*10 -4), Ba (6,5*10 -2) og Ra (2*10 -10) .
På den annen side har grunnstoffer som er kjemisk forskjellige lignende clarke-verdier – Mn (0,1) og P (0,093), Rb (1,5*10 -2) og Cl (1,7*10 -2).
Fersman plottet avhengigheten av verdiene til atomic clarks for partall og odde elementer i det periodiske systemet på atomnummeret til elementet. Det viste seg at når strukturen til atomkjernen blir mer kompleks (vektet), synker clarke-verdiene til elementene. Disse avhengighetene (kurvene) viste seg imidlertid å være brutt.
Fersman tegnet en hypotetisk midtlinje, som gradvis avtok etter hvert som ordenstallet til elementet økte. Forskeren kalte elementene som ligger over midtlinjen, og danner topper, overskudd (O, Si, Fe, etc.), og de som ligger under linjen - mangelfulle (inerte gasser, etc.). Fra den oppnådde avhengigheten følger det at jordskorpen er dominert av lette atomer, som okkuperer de første cellene i det periodiske systemet, hvis kjerner inneholder et lite antall protoner og nøytroner. Etter Fe (nr. 26) er det faktisk ikke et eneste felles element.
Videre Oddo (italiensk vitenskapsmann) og Garkins (amerikansk vitenskapsmann) i 1925-28. Et annet trekk ved utbredelsen av elementer ble etablert. Jordskorpen domineres av grunnstoffer med jevne atomtall og atommasser. Blant naboelementer har partallselementer nesten alltid høyere clarks enn oddetallselementer. For de 9 vanligste grunnstoffene (8 O, 14 Si, 13 Al, 26 Fe, 20 Ca, 11 Na, 19 K, 12 Mg, 22 Ti), den jevne massen clarkes totalt 86,43 %, og de odde – 13,05 % clarkes av grunnstoffer hvis atommasse er delelig med 4 er spesielt store, disse er O, Mg, Si, Ca.
I følge Fersmans forskning utgjør kjerner av type 4q (q er et heltall) 86,3 % av jordskorpen. Mindre vanlige er kjerner av type 4q+3 (12,7%) og svært få kjerner av type 4q+1 og 4q+2 (1%).
Blant de jevne elementene, starter med He, har hver sjette høyeste clarkes: O (nr. 8), Si (nr. 14), Ca (nr. 20), Fe (nr. 26). For odde elementer - en lignende regel (som starter med H) - N (nr. 7), Al (nr. 13), K (nr. 19), Mg (nr. 25).
Så, kjerner med et lite og jevnt antall protoner og nøytroner dominerer i jordskorpen.
Over tid har clarkene endret seg. Så, som et resultat av radioaktivt forfall, var det mindre U og Th, men mer Pb. Prosesser som gassspredning og meteorittnedfall spilte også en rolle i å endre clarke-verdiene til grunnstoffer.
Hovedtrender kjemiske endringer i jordskorpen. Stor syklus av materie i jordskorpen.
SYKLUS AV STOFFER. Stoffet i jordskorpen er i kontinuerlig bevegelse, forårsaket av ulike grunner knyttet til fysiske og kjemiske. egenskaper ved materie, planetariske, geologiske, geografiske og biologiske. forholdene på jorden. Denne bevegelsen skjer alltid og kontinuerlig over geologisk tid - minst halvannet og tilsynelatende ikke mer enn tre milliarder år. I i fjor en ny vitenskap om det geologiske kretsløpet har vokst frem - geokjemi, som har som oppgave å studere kjemi. elementer som bygger planeten vår. Hovedtemaet for studien hennes er kjemiske bevegelser. elementer av jordens substans, uansett hva som forårsaker disse bevegelsene. Disse bevegelsene av grunnstoffer kalles kjemiske migrasjoner. elementer. Blant migrasjonene er det de der kjemikaliet elementet går uunngåelig tilbake til sin opprinnelige tilstand etter en lengre eller kortere tidsperiode; historie med slike kjemikalier elementer i jordskorpen kan reduseres dermed. til en reversibel prosess og presenteres i form av en sirkulær prosess, en syklus. Denne typen migrasjon er ikke typisk for alle grunnstoffer, men for et betydelig antall av dem, inkludert de aller fleste kjemiske grunnstoffer. elementer som bygger plante- eller dyreorganismer og miljøet rundt oss – hav og vann, bergarter og luft. For slike grunnstoffer er hele eller den overveldende massen av atomene deres i syklusen av stoffer; for andre er bare en ubetydelig del av dem dekket av syklusene. Det er ingen tvil om at det meste av materialet i jordskorpen til en dybde på 20-25 km er dekket av gyrer. For følgende kjemikalier. elementer, sirkulære prosesser er karakteristiske og dominerende blant deres migrasjoner (tallet angir ordenstallet). 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. Disse grunnstoffene kan på dette grunnlag skilles fra andre grunnstoffer som sykliske eller organogene grunnstoffer. At. sykluser karakteriserer 42 elementer av 92 elementer inkludert i Mendeleev-systemet, og dette tallet inkluderer de vanligste dominerende jordiske elementene.
La oss dvele ved den første typen sykloner, som involverer biogene migrasjoner. Disse K. fanger opp biosfæren (det vil si atmosfæren, hydrosfæren, forvitringsskorpen). Under hydrosfæren fanger de basaltskallet som nærmer seg havbunnen. Under landet omfavner de, i en sekvens av fordypninger, tykkelsen av sedimentære bergarter (stratosfæren), metamorfe og granittskjell og går inn i basaltskallet. Fra jordens dyp, som ligger bak basaltskallet, faller ikke jordens substans inn i den observerte K. Den faller heller ikke inn i dem ovenfra på grunn av de øvre delene av stratosfæren. At. kjemiske sykluser elementer er overflatefenomener som forekommer i atmosfæren til høyder på 15-20 km (ikke høyere), og i litosfæren ikke dypere enn 15-20 km. Hver K., for at den stadig skal fornyes, krever en tilstrømning av ekstern energi. To hovedtrekk er kjent, og det er ingen tvil. kilde til slik energi: 1) kosmisk energi - stråling fra solen (biogen migrasjon avhenger nesten helt av den) og 2) atomenergi assosiert med radioaktivt forfall av elementer i 78-serien av uran, thorium, kalium, rubidium. mindre grad av nøyaktighet, mekanisk energi kan skilles , assosiert med bevegelsen (på grunn av tyngdekraften) av jordmassene, og sannsynligvis kosmisk energi som trenger inn ovenfra (Hess stråler).
Gyrene, som involverer flere lag av jorden, går sakte, med stopp, og kan bare sees i geologisk tid. De spenner ofte over flere geologiske perioder. De er forårsaket av geologer, forskyvninger av land og hav. Deler av K. kan bevege seg raskt (for eksempel biogen migrasjon).
| " |
Følgende skilles ut: former for forekomst av kjemiske elementer i jordskorpen : 1) uavhengige mineralarter; 2) urenheter og blandinger – a) ikke-strukturelle (dissipasjonstilstand), b) strukturelle (isomorfe urenheter og blandinger); 3) silikat smelter; 4) vandige løsninger og gassblandinger; 5) biogen form. De to første formene er de mest studerte.
Uavhengige mineralarter(mineraler) representerer den viktigste formen for eksistens av kjemiske elementer i jordskorpen. Basert på deres utbredelse, er mineraler delt inn i fem grupper: svært vanlig, vanlig, vanlig malm, sjeldne og svært sjeldne.
Ikke-strukturelle urenheter ikke har en krystallkjemisk forbindelse med krystallgitteret til vertsmineralet og er i en spredningstilstand (ifølge A.E. Fersman - endokriptspredning). Denne formen for forekomst er typisk for en gruppe radioaktive grunnstoffer, så vel som for grunnstoffer som ikke danner uavhengige mineralarter. Atmosfæren og hydrosfæren er spesielt gunstige for spredning. Innholdet av 1 atom per 1 cm 3 stoff er konvensjonelt akseptert som nedre grense for spredning.
Strukturelle urenheter vanligvis kalt isomorf. Isomorfisme kalt egenskapen til atomer av ett kjemisk element til å erstatte atomer av et annet kjemisk element ved nodene til krystallgitteret med dannelse av en jevn (homogen) blandet krystall med variabel sammensetning. Dannelsen av en isomorf blanding bestemmes først og fremst av likheten mellom parametrene til krystallgitteret til blandekomponentene. Komponenter som har en lignende struktur, men som ikke danner en homogen blandet krystall kalles isostrukturelt (f.eks. halitt NaCl og galena PbS).
For tiden Det finnes flere typer isomorfisme tar hensyn til følgende egenskaper: 1) grad av isomorf blandbarhet - perfekt og ufullkommen; 2) Valens av ioner involvert i substitusjoner - isovalent og heterovalent; 3) mekanismen for inntreden av et atom i krystallgitteret - polar. For en isovalent isomorfisme finnes regel : hvis ioner med større eller mindre radier er involvert i substitusjonen, går ionet med mindre radius først inn i krystallgitteret, og ionet med større radius går inn sekundært. Heterovalent isomorfisme adlyder loven om diagonale rader periodiske tabell DI. Mendeleev, etablert av A.E. Fersman.
Dannelsen av isomorfe blandinger skyldes flere faktorer, inkludert interne og eksterne. Interne faktorer bestemmes av egenskapene som er iboende i et atom (ion eller molekyl); disse inkluderer følgende: kjemisk likegyldighet av atomer, størrelser på atomer (ioner), likheter i typen kjemisk binding og krystallstrukturer; opprettholde elektrostatisk likevekt under dannelsen av en isomorf blanding. Eksterne faktorer isomorfisme inkluderer fysiske og kjemiske forhold i miljøet - temperatur, trykk, konsentrasjon av isomorfe komponenter. Ved høye temperaturer øker den isomorfe blandbarheten til komponentene. Når temperaturen synker, frigjøres mineralet fra urenheter. Dette fenomenet er A.E. Fersman ble navngitt autolyse (selvrensende). Når trykket øker, kommer atomer med mindre radier fortrinnsvis inn i krystallgitteret til vertsmineralet. Den kombinerte rollen til temperatur og trykk er illustrert av den isomorfe serien til V.I. Vernadsky.
Isomorfe blandinger er stabile mens de opprettholder de fysisk-kjemiske forholdene for dannelsen deres. Endring av disse forholdene fører til at blandinger brytes ned til deres bestanddeler. Under endogene forhold er hovedfaktorene for nedbrytning temperatur og trykk. Under eksogene forhold er årsakene til dekomponeringen av isomorfe blandinger mer forskjellige: en endring i valensen til kjemiske elementer som isomorf erstatter hverandre, ledsaget av en endring i ioniske radier; endring i typen kjemisk binding; endring i pH i hypergene løsninger.
Fenomenet isomorfisme er mye brukt for å løse ulike geologiske problemer, spesielt paleoterometri. Dekomponeringen av isomorfe blandinger fører ofte til dannelse av lettløselige forbindelser, som, som et resultat av utvasking, inngår i sammensetningen av grunnvann, som er gjenstand for hydrogeokjemiske studier (1.140–159; 2.128–130; 3.96–102 ).
V.I. Vernadsky kalte de forskjellige tilstandene til atomer i det faste stoffet i jordskorpen for formene for forekomst av elementer. I dag brukes ideen om disse formene med hell av geokjemikere for å løse praktiske problemer når de søker etter mineralforekomster.
Som vi allerede vet, i en tilstrekkelig høy konsentrasjon, danner atomer krystallkjemiske strukturer med et strengt ordnet arrangement. Ved en veldig lav konsentrasjon av et kjemisk grunnstoff kan ikke atomene danne uavhengige forbindelser. Hvis radiene til disse atomene tilsvarer de eksisterende krystallkjemiske strukturene, kan atomene gå inn i dem i henhold til isomorfismens lover. Hvis det ikke er slik samsvar, forblir atomene i et fast krystallinsk stoff i en uordnet, spredt tilstand. Krystallinske og spredte tilstander er de to viktigste formene for atomer i jordskorpen. Overvekten av den ene eller den andre formen avhenger av clarke-verdien til elementet.
Åtte kjemiske grunnstoffer inneholdt i jordskorpen i mengder på mer enn 1 % kalles major. Det er så mange atomer av disse elementene at de fleste av dem er i en ordnet tilstand i et krystallinsk stoff. Til dem kan du legge til mindre elementer inneholdt i tideler av en prosent. Alle andre kjemiske elementer, som hver er tilstede i jordskorpen i mengder på mindre enn 0,1 %, bør kalles sjeldne. De oppfører seg annerledes. Noen av dem er i stand til å konsentrere seg på visse steder og danne mange uavhengige mineraler. Andre er mer eller mindre jevnt spredt i jordskorpen, og danner sjelden eller til og med ikke mineraler i det hele tatt. Derfor foreslår den sovjetiske geokjemikeren A. A. Beus å dele mindre vanlige kjemiske elementer inn i mineralogene, det vil si de som danner mineraler, og spredte, som ikke danner dem.
Strengt tatt er atomer av alle kjemiske elementer til stede i en spredt tilstand. Imidlertid er det de som ikke forekommer i det hele tatt i form av uavhengige forbindelser og er fullstendig funnet i form av en isomorf urenhet eller i en dispergert tilstand. Disse inkluderer rubidium, de fleste av de sjeldne jordartselementene, hafnium, indium, rhenium, alle edle gasser, alle radioaktive grunnstoffer unntatt uran og thorium.
For øyeblikket betyr sporelementer sjeldne grunnstoffer som er i ikke-mineralogisk form, det vil si inkludert i sammensetningen av mineraler i form av en så ubetydelig urenhet at de ikke kan reflekteres i den kjemiske formelen. I følge beregninger av V.I. Vernadsky, i 1 cm3 fast Jordskorpen inneholder følgende antall atomer i dispergert tilstand: litium - 10, brom - 1018, yttrium - 10", gallium - 1018, etc.
Den kjemiske sammensetningen av jordskorpen ble bestemt basert på resultatene av analysen av en rekke prøver av bergarter og mineraler som kom til jordoverflaten under fjelldannende prosesser, samt tatt fra gruvedrift og dype borehull.
For tiden er jordskorpen studert til en dybde på 15-20 km. Den består av kjemiske elementer som er en del av bergarter.
De vanligste grunnstoffene i jordskorpen er 46, hvorav 8 utgjør 97,2-98,8 % av dens masse, 2 (oksygen og silisium) – 75 % av jordens masse.
De første 13 grunnstoffene (med unntak av titan), som oftest finnes i jordskorpen, er inkludert i organisk materiale planter, deltar i alle vitale prosesser og spiller en viktig rolle i jords fruktbarhet. Et stort nummer av elementer involvert i kjemiske reaksjoner i jordens tarmer, fører til dannelsen av et bredt utvalg av forbindelser. De kjemiske elementene som er mest rikelig i litosfæren finnes i mange mineraler (stort sett består forskjellige bergarter av dem).
Individuelle kjemiske elementer er fordelt i geosfærer som følger: oksygen og hydrogen fyller hydrosfæren; oksygen, hydrogen og karbon danner grunnlaget for biosfæren; oksygen, hydrogen, silisium og aluminium er hovedkomponentene i leire og sand eller forvitringsprodukter (de utgjør hovedsakelig den øvre delen av jordskorpen).
Kjemiske grunnstoffer i naturen finnes i en rekke forbindelser kalt mineraler. Dette er homogene kjemiske stoffer i jordskorpen som ble dannet som et resultat av komplekse fysisk-kjemiske eller biokjemiske prosesser, for eksempel steinsalt (NaCl), gips (CaS04*2H20), ortoklase (K2Al2Si6016).
I naturen tar kjemiske elementer en ulik del i dannelsen av forskjellige mineraler. For eksempel er silisium (Si) en komponent av mer enn 600 mineraler og er også svært vanlig i form av oksider. Svovel danner opptil 600 forbindelser, kalsium - 300, magnesium -200, mangan - 150, bor - 80, kalium - opptil 75, bare 10 litiumforbindelser er kjent, og enda færre jodforbindelser.
Blant de mest kjente mineralene i jordskorpen dominerer en stor gruppe feltspat med tre hovedelementer – K, Na og Ca. I jorddannende bergarter og deres forvitringsprodukter inntar feltspat en stor posisjon. Feltspat forvitrer (oppløses) gradvis og beriker jorda med K, Na, Ca, Mg, Fe og andre askestoffer, samt mikroelementer.
Clark nummer- tall som uttrykker gjennomsnittlig innhold av kjemiske elementer i jordskorpen, hydrosfæren, jorden, kosmiske legemer, geokjemiske eller kosmokjemiske systemer, etc., i forhold til den totale massen til dette systemet. Uttrykt i % eller g/kg.
Typer clarks
Det er vekt (%, g/t eller g/g) og atomære (% av antall atomer) clarks. Oppsummering av data vedr kjemisk oppbygning Studiet av forskjellige bergarter som utgjør jordskorpen, tatt i betraktning deres fordeling til dybder på 16 km, ble først gjort av den amerikanske forskeren F.W. Clark (1889). Tallene han oppnådde for prosentandelen av kjemiske grunnstoffer i sammensetningen av jordskorpen, senere noe raffinert av A.E. Fersman, etter sistnevntes forslag, ble kalt Clark-tall eller Clarks.
Molekylstruktur. Elektriske, optiske, magnetiske og andre egenskaper til molekyler er relatert til bølgefunksjonene og energiene til ulike tilstander til molekylene. Molekylspektre gir informasjon om tilstandene til molekyler og sannsynligheten for overgang mellom dem.
Vibrasjonsfrekvensene i spektrene bestemmes av massene av atomer, deres plassering og dynamikken i interatomiske interaksjoner. Frekvensene i spektrene avhenger av treghetsmomentene til molekylene, hvis bestemmelse fra spektroskopiske data lar en oppnå nøyaktige verdier av interatomære avstander i molekylet. Totalt antall linjer og bånd i vibrasjonsspekteret til et molekyl avhenger av dets symmetri.
Elektroniske overganger i molekyler karakteriserer strukturen til deres elektroniske skall og tilstand kjemiske bindinger. Spektrene til molekyler som har et større antall bindinger er preget av langbølgede absorpsjonsbånd som faller i det synlige området. Stoffer som er bygget av slike molekyler er preget av farge; Disse stoffene inkluderer alle organiske fargestoffer.
Ioner. Som et resultat av elektronoverganger dannes ioner - atomer eller grupper av atomer der antall elektroner ikke er lik antall protoner. Hvis et ion inneholder flere negativt ladede partikler enn positivt ladede, så kalles et slikt ion negativt. Ellers kalles ionet positivt. Ioner er svært vanlige i stoffer, for eksempel finnes de i alle metaller uten unntak. Årsaken er at ett eller flere elektroner fra hvert metallatom separeres og beveger seg inne i metallet, og danner det som kalles en elektrongass. Det er på grunn av tap av elektroner, det vil si negative partikler, at metallatomer blir positive ioner. Dette gjelder for metaller i enhver tilstand - fast, flytende eller gass.
Krystallgitteret modellerer arrangementet av positive ioner inne i en krystall av en homogen metallisk substans.
Det er kjent at i fast tilstand er alle metaller krystaller. Ionene til alle metaller er ordnet på en ryddig måte, og danner et krystallgitter. I smeltede og fordampede (gassformige) metaller er det ikke noe ordnet arrangement av ioner, men det forblir fortsatt elektrongass mellom ionene.
Isotoper- varianter av atomer (og kjerner) av et kjemisk grunnstoff som har samme atomtall (ordnenummer), men samtidig forskjellige massetall. Navnet skyldes det faktum at alle isotoper av ett atom er plassert på samme sted (i en celle) i det periodiske systemet. Kjemiske egenskaper atomer er avhengige av strukturen til elektronskallet, som igjen bestemmes hovedsakelig av ladningen til kjernen Z (det vil si antall protoner i den), og nesten ikke avhengig av massenummeret A (det vil si antall protoner i den). , det totale antallet protoner Z og nøytroner N). Alle isotoper av samme grunnstoff har samme kjerneladning, og skiller seg bare i antall nøytroner. Vanligvis er en isotop betegnet med symbolet på det kjemiske elementet den tilhører, med tillegg av et øvre venstre suffiks som indikerer massenummeret. Du kan også skrive navnet på elementet etterfulgt av et bindestreks massenummer. Noen isotoper har tradisjonelle egennavn (for eksempel deuterium, actinon).
Hvordan hjelpe barnet ditt med å huske stavemåten til vokabularord Hvorfor lære vokabularord
Metoder for geografi Metoder og teknologier for forskning i geografiske vitenskaper
Familie- og hverdagsspill "Marriage" Karakterer i stykket "Marriage"