Геохимия

Еще в середине 20-х годов крупнейший геохимик из Норвегии В. Гольдшмидт предложил геохимическую классификацию : элементов, опирающуюся на менделеевскую таблицу. Он связал ее также с закономерностями построения внешних электронных оболочек атомов и ионов. В основных чертах эта классификация сохранилась и в наши дни.

В соответствии с ней все химические элементы разбиваются на четыре геохимические группы.

Самая многочисленная из них - первая, включающая 54 элемента, т.е. более половины элементов, существующих в природе. Они называются литофилъными, т.е. дословно в переводе с греческого яетра. означает “камнелюбивые”. Они составляют основу большинства горных пород и легко образуют кислородсодержащие минералы. С точки зрения строения атомов литофильные элементы имеют характерный общий признак: на внешней электронной оболочке их ионов содержится 8 электронов. Эти элементы в свободном состоянии в земной коре существовать не могут. Около 95% земной коры состоит из соединений литофильных элементов. Какие же, наконец, это элементы? Щелочные и щелочноземельные металлы, галогены, алюминий, кремний, углерод, титан, редкоземельные элементы, торий, уран и др.

Следующая по численности-группа халькофильных элементов (“меднолюбивых” в переводе с греческого). Их девятнадцать, и свое название они получили в связи с определенными свойствами меди, на которую они похожи в своем геохимическом поведении. Эти элементы отчетливо проявляют склонность образовывать природные соединения с серой и ее аналогами по группе периодической таблицы Д.И. Менделеева - селеном и теллуром. На внешней оболочке катионов халькофильных элементов содержится 18 электронов. К халькофилам принадлежат такие элементы, как медь, серебро, золото, цинк, ртуть, германий, свинец, сера; некоторые из них встречаются в природе в свободном виде.

Сидерофилъных (или “железолюбивых”) элементов одиннадцать. Многие из них встречаются в самородном состоянии. Это элементы VIII группы периодической системы Д. И. Менделеева: семейство железа и семейство платиновых металлов, а также молибден и рений. На внешней оболочке их ионов содержится от 9 до 17 электронов.

Всего 8 простых веществ, составляющих земную атмосферу, относится к атмофильным. элементам (водород, азот, кислород и благородные газы). Их атомы или ионы содержат на внешней оболочке 2 или 8 электронов.

Эта геохимическая классификация элементов оказывает большую помощь при изучении сложнейших процессов химической дифференциации различных веществ и соединений в толще земной коры и в метеоритах. Она объясняет распределение отдельных элементов по различным слоям Земли. Можно провести аналогию с плавкой шихты в доменной печи. При доменной плавке вверх удаляются газы, сверху расплава всплывает шлак, под шлаком накапливаются сульфидные соединения, а в нижней части домны образуется металлическое железо. Мы видим, что происходит как бы отчетливое разделение элементов па четыре геохимические группы. Наверху - газовая фаза (атмофилы), ниже - шлаки, скопление разных оксидов (литофилы), еще ниже - сульфиды (халькофилы) и, наконец, в самом низу - металлическое железо (сидерофилы).

Ученые полагают, что на заре своего образования планета Земля была холодной и лишь со временем составляющее ее вещество расплавилось под влиянием гравитационного сжатия и теплоты распада радиоактивных элементов. Земля стала представлять собой нечто вроде гигантской доменной печи. На ее “дне” - в самом центре планеты -оседали расплавленные железо, кобальт и никель, типичные сидерофильные элементы. От центра к поверхности располагались “сульфиды” и “шлаки”, составляющие мантию и земную кору. В состав земной атмосферы вошли выделявшиеся в ходе этой гигантской плавки газы - атмофилы. Затем начался процесс остывания, возникла “земная твердь”, появились водоемы. Вероятно, жизнь на Земле могла возникнуть лишь тогда, когда образовалась земная кора и появилась гидросфера - водная оболочка Земли.

Другое по теме

Уравнения тяготения Эйнштейна
В специальной теории относительности в инерциальной системе отсчета квадрат четырёхмерного «расстояния» в пространстве-времени (интервала ds) между двумя бесконечно близкими событиями записывается в виде: ds2= (cdt)2 - dx2- dy2 - dz2 (7) где t — время, х, у, z — прямоугольные декартовы (пространственные) координаты. Эта ...

Некоторые выводы теории тяготения Эйнштейна
Ряд выводов теории Эйнштейна качественно отличается от выводов ньютоновской теории тяготения Важнейшие из них связаны с возникновением «черных дыр», сингулярностей пространства-времени (мест, где формально, согласно теории, обрывается существование частиц и полей в обычной, известной нам форме) и существованием гравитационных в ...