Состав Мирового океана. Химические элементы воды и литосферы. Главный элемент космоса водород

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:

Состав современных океанов зависит также от выветривания горных пород материков и приноса реками растворенных веществ. Этот источник имеет ведущее значение для кальция, натрия, магния и других элементов, образующих катионы.

Состав Мирового океана зависит и от миграции элементов в самом океане. Например, кремний, алюминий, железо сравнительно слабо мигрируют и легко осаждаются. Именно поэтому их мало в океанической воде (кремния 3 • Ю-4, алюминия и железа 1 • 10 в%), хотя и много в литосфере (соответственно 29,5; 8,05 и 4,65%). Наоборот, натрий и хлор хорошие водные мигранты, и их кларки в океане высоки (1,03 и 1,93%).

Нетрудно убедиться, что и в океане и в литосфере преобладают элементы, расположенные в начале периодической системы, с малой атомной массой, т. е. легкие, на что указал еще Д. И. Менделеев. Следовательно, распространенность элемептов связана со строением атомных ядер: в земной коре, в верхней части нашей планеты, преобладают ядра, содержащие малое число протонов и нейтронов.

Поскольку речь идет о среднем составе, понятно, что эта закономерность не зависит от геологических процессов, определяющих образование гранитов, базальтов, известняков и других пород, отдельных типов вод. Так геохимики пришли к выводу, что распространенность химических элементов связана не с земными, а с космическими причинами — оиа унаследована Землей от космической стадии, когда еще до образования планеты, т. е. свыше 4,5 млрд. лет назад, существовало протопланетное облако с температурой в десятки миллионов градусов. В этом облаке не могли быть атомы и тем более молекулы, вещество представляло собой плазму, т. е. полностью ионизированный газ, состоящий из электропои, протонов, нейтронов. При понижении температуры в плазме синтезировались ядра атомов, в первую очередь легких, содержащих четное число протонов н нейтронов. 11ри таком синтезе выделялось наибольшее количество энергии, ядра были наиболее устойчивыми, прочными.

В отличие от Земли главным элементом космоса является водород, ядра которого в центральных частях звезд прн температурах в десяткй миллионов градусов вступали по взаимодействие, образуя ядра гелия.

Именно поэтому Вселенная в основном имеет водородно-гелие- вый состав. Синтез более тяжелых ядер имеет подчиненное значение, так как распространенность их в звездах (в том числе на Солнце) много меньше, чец водорода и гелия. При этом наибольшее значение опять-таки имел синтез легких ядер, особенно четных (содержащих четное число протонов и нейтронов),— кислорода с атомной массой 16, кальция с атомной массой 20 и т. д.

Синтез тяжелых ядер, включающих большое число протонов и нейтронов, был наименее вероятен; образующиеся ядра часто оказывались неустойчивыми и постепенно распадались. Некоторая часть этих ядер не успела разрушиться полностью и дожила до наших дней. Сейчас, как и миллиарды лет назад, они превращаются в ядра более легких элементов. Это явление называется радиоактивностью, оно было открыто в самом конце XIX в. в Париже Пьером и Марией Кюри.

Помимо радия, радиоактивность характерна для урана, тория, калия, рубидия, рения и некоторых других элементов. Содержание их в земной коре миллиарды лет назад было выше, чем в современную эпоху. Некоторые тяжелые ядра, которые, вероятно, синтезировались в космическую стадию существования земной материи, за прошедшие миллиарды лет распались полностью, и на Земле мы не знаем соответствующих элементов. Они были получены искусственно в лабораториях, часть открыта в звездах. Это относится к технецию (№ 43), астату (№ 85), францию (№ 87), ко многим трансурановым элементам — америцию (№ 95), кюрию (№ 96), берклию (№ 97), калифорнию (№ 98) и др.

Главная закономерность распространенности элементов в гидросфере (Мировом океане) и в литосфере — преобладание легких элементов. Она связана со строением атомных ядер, их устойчивостью, законами ядерного синтеза, протекавшего в центральных частях звезд миллиарды лет назад.

Однако звездное вещество, прежде чем превратиться в гидросферу и литосферу, прошло длительную историю, дифференциацию, в которой важную роль играли химические свойства элементов, определяемые электронным строением атомов.

Именно поэтому твердая земная кора и гидросфера по составу сильно отличаются от звезд, и в частности от Солнца. Если Солнце, как и другие звезды, состоит из водорода и гелия (с незначительной примесью других элементов), то Земля утеряла почти весь свой «космический» гелий, который, будучи легким и инертным элементом, улетучился в мировое пространство. Утеряна и большая часть водорода, лишь незначительная часть его соединилась с кислородом и образовала воду — гидросферу планеты. Элементы более тяжелые, чем водород и гелий, которых в звездах мало, напротив, на Земле сохранились, образовав основную ее массу. Это в первую очередь кислород и другие элементы начала периодической системы. Самых тяжелых мало и на Земле.

К содержанию книги: Геохимия природных вод

Последние добавления:

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ ПОДМОСКОВЬЯ КАЛЕДОНСКАЯ СКЛАДЧАТОСТЬ Поиск и добыча золота из россыпей ГЕОЛОГИЯ КАВКАЗА Камни самоцветы

ГЕОХИМИЯ ВОДЫ

Состав Мирового океана. Химические элементы воды и литосферы. Главный элемент космоса водород