Химические знаки и атомные массы важнейших элементов

В таблице даны округлённые атомные массы для простейших химических расчётов.

2. РАСПРОСТРАНЁННОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Таблица 2 показывает содержание основных химических элементов в окружа­ющем мире, как в виде простых, так и сложных веществ. Распро­странённость любого химического элемента можно оценить по его содержанию в гидросфере, атмосфере, литосфере (земной коре) и биосфере.

Распространённость химических элементов выражается числами (массовые проценты), показывающими среднее содержание данного элемента в оболочках Земли и всей планеты.

В центре таблицы показан схематический разрез Земли и её структура. Земля состоит из ядра (внутренней и наружной частей), мантии и коры.

Внутренняя часть ядра Земли находится в твёрдом состоянии, наружная – в жидком состоянии. Ядро занимает сердцевину Земли, начиная с глубины 2900 км и до центра Земли (находящегося на расстоянии 6370 км от поверхности), и состоит, вероятнее всего, из сплавов железа Fе и никеля Ni. Вещество ядра Земли находится при давле­нии от 1,3 до 3,5 млн. атмосфер и температуре от 4000 до 5000 ⁰С.

Ядро Земли укутано в силикатную оболочку, называемую мантией. Мантия почти полностью твёрдая. В её состав в основном входят четыре элемента – крем­ний Si, кислород О, железо Fе, магний Мg, но есть породы, содержащие алюминий Аl, титан Тi, кальций Са. Поверх всего находится земная кора, которая с твёрдым слоем ман­тии составляют литосферу (лито … – от греческого lithоs – "камень").

Американский исследо­ватель Б. Мейсон оценил состав земного шара в целом, основываясь на существу­ющих гипотезах о внутреннем строении Земли. При этом он учитывал, что тело планеты неоднородно по физическим свойствам и химическому составу. Во вну­треннем составе нашей планеты преобладает железо (38,8 %), затем идут кислород (27,17 %), кремний (13,84 %) и магний (11,25 %), но есть и другие элементы – сера, никель, алюминий, кальций.

Содержание химических элементов в земной коре такая же важная характери­стика, как его порядковый (атомный) номер в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и атомная масса. Первым дал оценку состава земной коры английский минеролог XIX века В. Филипс. В 70-х годах XIX века амери­канский геохимик Фрэнк Кларк много занимался химическим анализом горных по­род земной коры, условно ограничив её глубину шестнадцатью километрами.

Таблица 2

Распространённость химических элементов

Суммарная доля изображённых на диаграмме восьми наиболее распространён­ных химических элементов в процентах от массы земной коры составляет 99,03 %. Содержа­ние химических элементов следующее: кислород (47,00 %), кремний (29,50 %), алюминий (8,05 %), железо (4,65 %), кальций (2,96 %), натрий (2,50 %), калий (2,50 %), магний (1,87 %). Содержание всех остальных химических элементов существенно меньше, но именно их разнообразие служит источником богатства земных недр.

Многие химические элементы земной коры встречаются в составе минералов. Земная кора более чем на 99 % состоит из оксидов, среди которых на первом месте оксид кремния(IV) SiО₂. При этом доля самого кремнезёма составляет 1/8 массы земной коры, а доля минералов (силикатов, главным образом алюмосиликатов) – 3/4. Намного меньше распространены карбонаты, сульфиды и сульфаты.

Вода – наиболее распространённое химическое соединение на Земле. Мировой океан покрывает более 70 % поверхности Земли. В ледниках и полярных льдах сосредо­точено 2 % воды. Количество пресной воды составляет всего 3 %. В состав гидро­сферы в основном входит 11 химических элементов: кислород (85,60 %), водород (10,78 %), хлор (1,987 %), натрий (1,105 %), магний (0,1326 %), сера (0,0928 %), калий (0,0416 %), бром (0,0068 %), углерод (0,0028 %), стронций (0,0009 %), бор (0,0005 %). Остальные химические элементы в сумме составляют 0,25 %.

Химические элементы на Земле встречаются крайне неравномерно. Многие элементы, расположенные в начале Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, наиболее распро­странены в земной коре. Это можно объяснить большой прочностью их ядер атомов. Ядра атомов радиоактивных элементов (расположены в конце Периодической таблице) подвергаются самопроизвольному распаду. Таким образом, распространён­ность химических элементов связана с зарядом ядер их атомов.

Для полного представления о содержании химических элементов в окружаю­щем мире следует рассмотреть деление элементов по степени их распространён­ности в атмосфере. Для этого можно использовать таблицу 13 "Воздух. Кислород. Горение". Кроме того, можно рассмотреть распространение химических элементов в кос­мическом пространстве. По мере убывания числа атомов можно составить следу­ющий ряд: Н, Не, О, С, Si, Mg, A1 и т. д. Распространённость водорода и гелия во много раз превосходит остальные химические элементы, в том числе и кислород.