Распространенность химических элементов в геосфере

На протяжении истории Земли роль разных источников менялась. Менялся и состав атмосферы. Следовательно, содержание различных газов в атмосфере Земли – величина изменчивая, зависящая от множества факторов. Но изменения, происходящие естественным путём, протекают очень постепенно. Значительные отличия проявляются, как правило, по прошествии сотен тысяч или даже миллионов лет. Поэтому биота к таким изменениям в основном успевает приспособиться.

Заключение

Анализируя, приведенные выше данные, можно придти к удивительным выводам. Так, из вышеприведенных данных отчетливо видно, что некоторые элементы, которые уже давно известны и широко используются человечеством, а соответственно, хорошо знакомые каждому из Вас, на самом деле являются очень редкими. В то же время, часть достаточно широко распространенных элементов практически не используется или используется пока очень слабо. Например, медь имеет значительно меньшую распространенность, чем цирконий; распространенность свинца сравнима с распространенностью галлия; а ртуть является более редкой, чем любой из так называемых редкоземельных элементов. Вместе с этим, относительно распространенными оказываются многие необычные на наш взгляд элементы. Так, рубидий находится в природе в количествах, сравнимых с никелем, ванадий – значительно более распространенный элемент, чем олово, скандий – чем мышьяк, а гафний более распространен в природе, чем йод.

Поэтому необходимо проводить четкое различие между распространенностью элемента и его «доступностью». Это связано с тем, что некоторые элементы, хотя и находятся в земной коре в заметных количествах, оказываются рассеянными в различных минералах, образованных другими элементами и никогда не встречаются в высоких концентрациях. В.И. Вернадский назвал их рассеянными элементами. Примерами могут быть рубидий, рассеянный в калиевых минералах и галлий в минералах алюминия. Другие элементы, например, титан и цирконий, хотя и образуют собственные минералы, воспринимаются нами как достаточно редкие. Дело в том, что минералы этих элементов обычно являются акцессорными, т.е. рассеяны в горных породах в незначительных количествах. Многие же сравнительно редкие элементы, такие как золото, медь, серебро, платина, свинец, цинк и др., известные с глубокой древности, не только образуют самостоятельные минералы, но и способны образовывать значительные скопления, т.е. концентрироваться в ходе природных процессов, что делает их сравнительно легко доступными для добычи и последующего использования человеком.

Выводы

1) Глубинные толщи литосферы, которые исследуют геофизическими методами, имеют довольно сложную и еще недостаточно изученное строение, так же, как мантия и ядро Земли. Преобладающая часть вещества Земли находится в твердом состоянии, но на границе земной коры и верхней мантии (глубины 100—150 км) залегает толща смягченных, тестообразных горных пород. Ведущими элементами вещества земной коры являются 8 элементов: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. Доля остальных 84 элементов составляет менее 1 % массы земной коры. Главнейший по распространенности элемент – кислород (О): его атомы составляют 47 % массы земной коры почти 90 % объема важнейших породообразующих минералов (ортоклаз, альбит, анортит, кварц, диопсид, мусковит). Геохимическая особенность земной коры состоит в резко различной распространенности элементов, слагающих как кору в целом, так и различные типы пород. Одни элементы слагают основную массу горных пород, другие находятся в них в ничтожно малых количествах.

2) Океаны занимают более 70% поверхности Земли, а их воды составляют 98% массы гидросферы. Они представляют собой относительно хорошо перемешанную системы, и несмотря на огромные размеры достаточно однородны по химизму, за исключением тех их частей, где на распределение элементов влияет биологическая деятельность.

Океанская вода является примером растворов с относительно высокими содержанием растворенных веществ в сравнении с речной и другими водами суши.

В морской воде концентрации элементов и соединений, не связанных с биологической активностью, в значительной степени постоянны. Максимальные концентрации имеют ионы Na и Cl. 99,9% растворенных солей образованы 11 элементами – Cl, Na, Mg, S, Ca, K, Br, C, Sr, B, F.

Концентрации элементов в морской воде варьируют в пределах 12 порядков. Наиболее распространенные элементы в морской воде это те, что располагаются по краям Периодической системы, такие  как щелочные, щелочноземельные элементы и галогены.

Немногочисленные элементы представляют исключение, они включают S, Mo, U, Tl, которые образуют хорошо растворимые кислородные комплексы SO42- , или простые ионы. Главные компоненты морской  присутствуют в виде простых ионов или сульфат и бикарбонат-ионов. Многие редкие металлы присутствуют в виде комплексов.

3) Основная часть вещества атмосферы (около 80%) сосредоточена в тропосфере, верхняя граница которой расположена на высоте около 17 км на экваторе, к полюсам она снижается до 8–10 км.

Атмосферный воздух – это сложная смесь газов. На 99,9% он состоит из азота N2, кислорода O2 и благородных газов (аргона Ar и других)

Содержание этих газов в воздухе практически постоянно. Кроме того, в состав воздуха входят диоксид углерода (от 0,02 до 0,04%) и водяной пар (его содержание местами достигает 3%). В воздухе могут находиться в следовых количествах также метан CH4, водород H2, аммиак NH3, сероводород H2S, оксиды азота NO и NO2, озон O3 и другие газы. Они образуются, например, при извержении вулканов, в результате биологических процессов, на промышленных предприятиях. Кроме того, в нижних слоях атмосферы есть большое количество взвешенных твердых и жидких частиц, образующих аэрозоли – пыль, дым, туман.

Список литературы

1.      Войткевич В.В., Закруткин В.В. Основы геохимии: Учеб. пособие М.: Высш. Шк., 1976.

2.      Войткевич Г.В., Мирошников А.Е., Поваренных А.С.,Прохоров В.Г. Краткий справочник по геохимии М.: Недра, 1977.

3.      Войткевич Г.В., Вронский В.А.. Основы учения о биосфере: Уч. пособие Ростов-на-Дону: Феникс, 1996,

4.      Добровольский В.В. Основы биогеохимии: учебник М.: Изд. Центр Академия, 2003.

5.      Иевлев А.М. Биогеохимия: учебник М.: В. Шк., 1986.

6.      Лабораторный практикум по агрогеохимии (геохимии почв)/ сост. Мирошников А.Е., Горбачев В.Н., Титова Е.В. Красноярск: изд.-во Красн. гос. аграр. ун-та, 1997.

7.      Орлов А.С. Безуглова О.С. Биогеохимия: учебник Ростов-на-Дону: Феникс, 2000.

8.      Перельман А.И. Геохимия биосферы М.: Наука, 1973.

9.      Перельман А.И. Геохимия: учебник М.: В. Шк., 1989.

10. Вадковская И.Н., Лукашев К.И. Химические элементы и жизнь в биосфере М.: Высш. Шк., 1981.

11. Вернадский В.И. Живое вещество М.: Наука, 1978

12. Вернадский В.И. Очерки по геохимии М.: Мысль. 1993

13. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера М.: Наука, 1994

14. Гаврусевич Б.А. Основы общей геохимии М.: Недра, 1968.

15. Геохимия биосферы: Метод. указания / Сост. Мирошников А.Е., Модина Е.Н. Красноярск: Краснояр. Гос. Аграр. Ун-т, 2001.

16. Ковальский В.В. Геохимическая среда и жизнь М.: Наука, 1982..

17. Корж В.Д. Геохимия элементного состава гидросферы М.: Наука, 1991.

18. Мейсон В. Основы геохимии М.: Недра, 1971.

19. Микроэлементы М.: Изд-во иностр. Лит., 1962.

20. Мочалов И.И. Владимир Иванович Вернадский М.: Наука, 1982.

21. Сапрыкин Ф.Я. Общая обработка геохимических данных М.: изд.-во МГУ, 1978.

22. Сауков А.А. Геохимия Л.: Госгеолиздат, 1951

23. Синюков В.В. Вода известная и неизвестная М.: Знание, 1987.

24. Петрянов И.В. Самое необыкновенное вещество в мире М.: Педагогика, 1981.

25. Ферсман А.Е. Занимательная геохимия М.: Детгиз, 1955.

26. Ферсман А.Е. Основные идеи геохимии М.: Наука, 1991.

27. Фортескью Д. Геохимия окружающей среды М.: Прогресс, 1985.

2