Struktur atom, isotop, distribusi hidrogen, oksigen, belerang dan nitrogen di kerak bumi. Hidrogen di alam (0,9% di kerak bumi) Mengapa menurut jumlah atom di kerak bumi?

Di tengah planet bumi terdapat inti, dipisahkan dari permukaan oleh lapisan kerak bumi, magma, dan lapisan agak tipis yang terdiri dari setengah zat gas, setengah cair. Lapisan ini bertindak sebagai pelumas dan memungkinkan inti planet berputar hampir secara independen dari massa utamanya.
Lapisan atas inti terdiri dari cangkang yang sangat padat. Mungkin zat ini memiliki sifat yang mirip dengan logam, sangat tahan lama dan ulet, mungkin memang demikian sifat magnetik.
Permukaan inti planet - cangkang kerasnya - sangat panas hingga suhu yang signifikan; jika bersentuhan dengannya, magma hampir berubah menjadi gas.
Di bawah cangkang padat, substansi internal nukleus berada dalam keadaan plasma terkompresi, yang terutama terdiri dari atom elementer (hidrogen) dan produk fisi nuklir - proton, elektron, neutron, dan partikel elementer lainnya yang terbentuk sebagai hasil reaksi. fusi nuklir dan peluruhan nuklir.

Zona reaksi fusi dan peluruhan nuklir.
Di inti planet Bumi, terjadi reaksi fusi dan peluruhan nuklir, yang menyebabkan pelepasan sejumlah besar panas dan jenis energi lainnya secara konstan (pulsa elektromagnetik, berbagai radiasi), dan juga menjaga substansi internal inti tetap konstan. keadaan plasma.

Zona inti bumi - reaksi peluruhan nuklir.
Reaksi peluruhan nuklir terjadi di pusat inti planet.
Hal ini terjadi sebagai berikut - unsur-unsur berat dan super-berat (yang terbentuk di zona fusi nuklir), karena mereka memiliki massa lebih besar daripada semua unsur baja, tampaknya tenggelam dalam plasma cair, dan secara bertahap tenggelam ke pusat inti planet. , di mana mereka memperoleh massa kritis dan memasuki reaksi peluruhan nuklir yang melepaskan sejumlah besar energi dan produk peluruhan nuklir. Di zona ini, unsur-unsur berat mempengaruhi keadaan atom elementer - atom hidrogen, neutron, proton, elektron, dan partikel elementer lainnya.
Atom dan partikel elementer ini, karena pelepasan energi tinggi dengan kecepatan tinggi, terbang menjauh dari pusat inti ke pinggirannya, di mana mereka memasuki reaksi fusi nuklir.

Zona inti bumi - reaksi fusi nuklir.
Atom hidrogen elementer dan partikel elementer, yang terbentuk sebagai hasil reaksi peluruhan nuklir di pusat inti bumi, mencapai kulit padat terluar inti, tempat reaksi fusi nuklir terjadi di sekitarnya, dalam sebuah lapisan. terletak di bawah cangkang keras.
Proton, elektron, dan atom elementer, yang dipercepat hingga kecepatan tinggi melalui reaksi peluruhan nuklir di pusat inti planet, bertemu dengan berbagai atom yang terletak di pinggirannya. Perlu dicatat bahwa banyak partikel elementer masuk ke dalam reaksi fusi nuklir dalam perjalanannya ke permukaan nukleus.
Lambat laun, di zona fusi nuklir, semakin banyak unsur yang lebih berat terbentuk, hampir di seluruh tabel periodik, beberapa di antaranya memiliki massa terberat.
Di zona ini, terjadi pembagian atom-atom zat menurut beratnya yang khas karena sifat-sifat plasma hidrogen itu sendiri, yang dikompresi oleh tekanan yang sangat besar, yang memiliki kepadatan yang sangat besar, karena gaya sentrifugal rotasi inti, dan karena terhadap gaya gravitasi sentripetal.
Sebagai akibat dari penambahan semua gaya ini, logam terberat tenggelam ke dalam plasma inti dan jatuh ke pusatnya untuk lebih mempertahankan proses fisi nuklir yang berkelanjutan di pusat inti, dan unsur yang lebih ringan cenderung meninggalkan inti. inti atau menetap di bagian dalamnya - cangkang keras inti.
Akibatnya, atom-atom dari seluruh tabel periodik secara bertahap memasuki magma, yang kemudian mengalami reaksi kimia di atas permukaan inti, membentuk kompleks. unsur kimia.

Medan magnet inti planet.
Medan magnet inti terbentuk karena reaksi peluruhan inti di pusat inti karena produk dasar peluruhan inti, yang keluar dari zona pusat inti, membawa aliran plasma di dalam inti, membentuk aliran pusaran kuat yang berputar di sekitar aliran utama saluran listrik Medan gaya. Karena aliran plasma ini mengandung unsur dengan muatan tertentu, maka yang terkuat listrik, yang menciptakan medan elektromagnetiknya sendiri.
Arus eddy utama (aliran plasma) terletak di zona fusi termonuklir inti; semua materi internal di zona ini bergerak menuju rotasi planet dalam lingkaran (sepanjang ekuator inti planet), menciptakan elektromagnetik yang kuat. bidang.

Rotasi inti planet.
Rotasi inti planet tidak bertepatan dengan bidang rotasi planet itu sendiri; sumbu rotasi inti terletak di antara sumbu rotasi planet dan sumbu yang menghubungkan plus magnet.

Kecepatan sudut rotasi inti planet lebih besar dari kecepatan sudut rotasi planet itu sendiri, dan berada di depannya.

Keseimbangan proses peluruhan nuklir dan fusi di inti planet.
Proses fusi nuklir dan peluruhan nuklir di planet ini pada prinsipnya seimbang. Namun menurut pengamatan kami, keseimbangan ini bisa terganggu dalam satu arah atau lainnya.
Di zona fusi nuklir inti planet, terdapat kelebihan logam berat, yang kemudian jatuh ke pusat planet dalam jumlah yang lebih besar dari biasanya, dapat menyebabkan intensifikasi reaksi peluruhan nuklir, akibatnya lebih banyak energi yang dilepaskan dari biasanya, yang akan mempengaruhi aktivitas seismik di daerah yang berbahaya secara seismik, serta aktivitas gunung berapi di permukaan bumi.
Menurut pengamatan kami, dari waktu ke waktu terjadi retakan mikro pada tupai padat inti bumi, yang menyebabkan masuknya plasma inti ke dalam magma planet, dan hal ini menyebabkan peningkatan tajam suhunya di tempat ini. . Di atas tempat-tempat ini, peningkatan tajam aktivitas seismik dan aktivitas vulkanik di permukaan planet mungkin terjadi.
Mungkin menstruasi pemanasan global dan pendinginan global berhubungan dengan keseimbangan proses fusi nuklir dan peluruhan nuklir di planet ini. Perubahan zaman geologi juga dikaitkan dengan proses ini.

Dalam periode sejarah kita.
Berdasarkan pengamatan kami, saat ini terjadi peningkatan aktivitas inti planet, peningkatan suhu, dan akibatnya, pemanasan magma yang mengelilingi inti planet, serta peningkatan suhu global. atmosfernya.
Hal ini secara tidak langsung menegaskan percepatan drift kutub magnet, yang menunjukkan bahwa proses di dalam inti telah berubah dan berpindah ke fase yang berbeda.
Menurunnya kekuatan medan magnet bumi dikaitkan dengan penumpukan zat-zat yang menutupi medan magnet bumi di dalam magma planet, yang tentunya juga akan mempengaruhi perubahan rezim reaksi nuklir di inti planet.

Mengingat planet kita dan semua proses di dalamnya, kita biasanya melakukan penelitian dan prakiraan dengan konsep fisik atau energi, namun dalam beberapa kasus, menghubungkan satu sisi dengan sisi lain akan memberikan pemahaman yang lebih baik tentang topik yang dijelaskan.
Khususnya, dalam konteks proses evolusi masa depan yang dijelaskan di Bumi, serta periode bencana alam yang serius di seluruh planet ini, intinya, proses di dalamnya dan di lapisan magma, serta hubungan dengan permukaan, biosfer, dan atmosfer. dipertimbangkan. Proses-proses ini dipertimbangkan baik pada tingkat fisika maupun pada tingkat hubungan energi.
Struktur inti bumi ternyata cukup sederhana dan logis dari sudut pandang fisika; umumnya merupakan sistem tertutup dengan dua proses termonuklir yang dominan di bagian-bagiannya yang berbeda, yang saling melengkapi secara harmonis.
Pertama-tama harus dikatakan bahwa inti bergerak terus menerus dan sangat cepat, perputaran ini juga mendukung proses-proses yang ada di dalamnya.
Pusat inti planet kita adalah struktur partikel kompleks yang sangat berat dan terkompresi, yang, karena gaya sentrifugal, tumbukan partikel-partikel ini, dan kompresi konstan, pada saat tertentu terbagi menjadi elemen individu yang lebih ringan dan lebih mendasar. Ini adalah proses peluruhan termonuklir - di tengah-tengah inti planet.
Partikel-partikel yang dilepaskan dibawa ke pinggiran, di mana pergerakan cepat secara umum di dalam inti terus berlanjut. Di bagian ini, partikel-partikel tersebut tertinggal lebih jauh satu sama lain di ruang angkasa; bertabrakan dengan kecepatan tinggi, mereka membentuk kembali partikel-partikel yang lebih berat dan lebih kompleks, yang ditarik kembali ke tengah inti oleh gaya sentrifugal. Ini adalah proses fusi termonuklir - di pinggiran inti bumi.
Kecepatan pergerakan partikel yang sangat besar dan terjadinya proses yang dijelaskan menimbulkan suhu yang konstan dan sangat besar.
Di sini perlu diperjelas beberapa hal - pertama, pergerakan partikel terjadi di sekitar sumbu rotasi bumi dan sepanjang pergerakannya - dalam arah yang sama, ini adalah rotasi komplementer - planet itu sendiri dengan seluruh massa dan partikelnya. pada intinya. Kedua, perlu dicatat bahwa kecepatan pergerakan partikel di inti sangatlah besar, jauh lebih tinggi daripada kecepatan rotasi planet itu sendiri pada porosnya.
Untuk mempertahankan sistem ini secara permanen selama yang diinginkan, Anda tidak memerlukan banyak hal; cukup benda kosmik mana pun yang menghantam Bumi dari waktu ke waktu, terus meningkatkan massa planet kita secara umum dan inti di dalamnya. khususnya, sementara sebagian massanya keluar bersama energi panas dan gas melalui bagian tipis atmosfer masuk ruang terbuka.
Secara umum, sistem ini cukup stabil, muncul pertanyaan - proses apa yang dapat menyebabkan bencana geologi, tektonik, seismologis, iklim, dan bencana serius lainnya di permukaan?
Mengingat komponen fisik dari proses ini, gambaran berikut diperoleh - dari waktu ke waktu, dari bagian perifer inti ke dalam magma, beberapa aliran partikel yang dipercepat berpartisipasi dalam fusi termonuklir, lapisan besar magma tempat mereka jatuh, seolah-olah memadamkan "tembakan" ini, kepadatannya, viskositasnya, suhunya lebih rendah - mereka tidak naik ke permukaan planet, tetapi area magma tempat emisi tersebut terjadi secara tajam memanas, mengembang dan bergerak, memberikan tekanan lebih besar pada kerak bumi, yang menyebabkan pergerakan lempeng geologi secara tiba-tiba, patahan kerak bumi, fluktuasi suhu, belum lagi gempa bumi dan letusan gunung berapi. Hal ini juga dapat menyebabkan tenggelamnya lempeng benua ke lautan dan munculnya benua dan pulau baru ke permukaan.
Alasan terjadinya emisi kecil dari inti ke magma mungkin karena suhu dan tekanan yang berlebihan sistem umum inti planet ini, tetapi ketika kita berbicara tentang peristiwa bencana yang ditentukan secara evolusioner di mana pun di planet ini, tentang membersihkan Bumi yang hidup dari agresi manusia dan sampah, maka kita berbicara tentang tindakan sadar yang disengaja dari makhluk hidup yang sadar.
Dari sudut pandang energi dan esoterisme, planet ini memberikan impuls yang disengaja dari inti-pusat-kesadaran ke lapisan tubuh-magma-bawah Penjaga, yaitu, secara kondisional, para Titan, untuk melakukan tindakan membersihkan lingkungan. wilayah ke permukaan. Di sini perlu disebutkan lapisan tertentu antara inti dan mantel, hanya pada tingkat fisika itu adalah lapisan zat pendingin, di satu sisi sesuai dengan karakteristik inti, di sisi lain - magma, yang memungkinkan untuk informasi energi mengalir di kedua arah. Dari sudut pandang energi, ini adalah sesuatu seperti "bidang konduktif saraf" utama, tampak seperti mahkota Matahari selama gerhana total, ini adalah hubungan kesadaran planet dengan lapisan pertama dan terdalam dan terbesar dari bumi. Penjaga Bumi, yang mengirimkan impuls lebih jauh - ke Penjaga zonal yang lebih kecil dan bergerak yang menerapkan proses ini di permukaan. Benar, selama periode bencana alam yang parah, munculnya benua baru dan penataan ulang benua yang ada saat ini, diasumsikan adanya partisipasi sebagian dari para Titan sendiri.
Di sini perlu juga diperhatikan fenomena fisik penting lainnya yang berkaitan dengan struktur inti planet kita dan proses yang terjadi di dalamnya. Inilah terbentuknya medan magnet bumi.
Medan magnet tersebut terbentuk akibat tingginya kecepatan pergerakan partikel-partikel yang mengorbit di dalam inti bumi, dan dapat dikatakan bahwa medan magnet luar bumi adalah sejenis hologram yang dengan jelas menunjukkan proses termonuklir yang terjadi di dalam inti planet.
Semakin jauh medan magnet meluas dari pusat planet, semakin tipis medan magnet tersebut; di dalam planet, di dekat inti, medan magnetnya lipat lebih kuat, tetapi di dalam inti itu sendiri medan magnetnya bersifat monolitik.

Hidrogen (H) merupakan unsur kimia yang sangat ringan, dengan kandungan 0,9% berat di kerak bumi dan 11,19% di air.

Karakteristik hidrogen

Ini adalah gas pertama yang paling ringan. Pada kondisi normal tidak berasa, tidak berwarna, dan sama sekali tidak berbau. Ketika memasuki termosfer, ia terbang ke luar angkasa karena bobotnya yang rendah.

Di seluruh alam semesta, ia adalah unsur kimia yang paling banyak jumlahnya (75% dari total massa zat). Sedemikian rupa sehingga banyak bintang di luar angkasa seluruhnya terbuat dari bahan tersebut. Misalnya saja Matahari. Komponen utamanya adalah hidrogen. Dan panas dan cahaya adalah hasil pelepasan energi selama peleburan inti material. Juga di luar angkasa terdapat seluruh awan molekulnya dengan berbagai ukuran, kepadatan dan suhu.

Properti fisik

Suhu dan tekanan tinggi secara signifikan mengubah kualitasnya, tetapi dalam kondisi normal:

Ia memiliki konduktivitas termal yang tinggi jika dibandingkan dengan gas lainnya,

Tidak beracun dan sulit larut dalam air,

Dengan massa jenis 0,0899 g/l pada 0°C dan 1 atm.,

Berubah menjadi cair pada suhu -252,8°C

Menjadi keras pada -259.1°C.,

Kalor jenis pembakaran 120.9.106 J/kg.

Dibutuhkan tekanan tinggi dan suhu yang sangat rendah untuk berubah menjadi cair atau padat. Dalam keadaan cair, ia cair dan ringan.

Sifat kimia

Di bawah tekanan dan pendinginan (-252,87 derajat C), hidrogen memperoleh bentuk cair, yang bobotnya lebih ringan daripada analog mana pun. Dibutuhkan lebih sedikit ruang di dalamnya dibandingkan dalam bentuk gas.

Ini adalah tipikal non-logam. Di laboratorium, logam ini diproduksi dengan mereaksikan logam (seperti seng atau besi) dengan asam encer. Dalam kondisi normal ia tidak aktif dan hanya bereaksi dengan nonlogam aktif. Hidrogen dapat memisahkan oksigen dari oksida, dan mereduksi logam dari senyawanya. Ia dan campurannya membentuk ikatan hidrogen dengan unsur-unsur tertentu.

Gas ini sangat larut dalam etanol dan banyak logam, terutama paladium. Perak tidak melarutkannya. Hidrogen dapat teroksidasi selama pembakaran dalam oksigen atau udara, dan ketika berinteraksi dengan halogen.

Ketika bergabung dengan oksigen, air terbentuk. Jika suhu normal, maka reaksi berlangsung lambat; jika di atas 550°C akan meledak (berubah menjadi gas yang dapat meledak).

Menemukan hidrogen di alam

Meskipun terdapat banyak hidrogen di planet kita, bentuk murni tidak mudah untuk menemukannya. Sedikit yang dapat ditemukan selama letusan gunung berapi, selama produksi minyak, dan saat bahan organik terurai.

Lebih dari separuh jumlah totalnya mengandung air. Ia juga termasuk dalam struktur minyak, berbagai tanah liat, gas yang mudah terbakar, hewan dan tumbuhan (keberadaannya di setiap sel hidup adalah 50% dari jumlah atom).

Siklus hidrogen di alam

Setiap tahun, sejumlah besar (miliaran ton) sisa tanaman terurai di badan air dan tanah, dan penguraian ini melepaskan sejumlah besar hidrogen ke atmosfer. Ini juga dilepaskan selama fermentasi yang disebabkan oleh bakteri, pembakaran dan, bersama dengan oksigen, berpartisipasi dalam siklus air.

Aplikasi Hidrogen

Unsur tersebut digunakan secara aktif oleh umat manusia dalam aktivitasnya, sehingga kita telah belajar memperolehnya dalam skala industri untuk:

Meteorologi, produksi bahan kimia;

produksi margarin;

Sebagai bahan bakar roket (hidrogen cair);

Industri tenaga listrik untuk mendinginkan generator listrik;

Pengelasan dan pemotongan logam.

Banyak hidrogen digunakan dalam produksi bensin sintetis (untuk meningkatkan kualitas bahan bakar berkualitas rendah), amonia, hidrogen klorida, alkohol, dan bahan lainnya. Energi nuklir secara aktif menggunakan isotopnya.

Obat "hidrogen peroksida" banyak digunakan dalam metalurgi, industri elektronik, produksi pulp dan kertas, untuk memutihkan kain linen dan katun, untuk produksi pewarna rambut dan kosmetik, polimer dan obat-obatan untuk pengobatan luka.

Sifat "eksplosif" dari gas ini dapat menjadi senjata mematikan - bom hidrogen. Ledakannya disertai dengan pelepasan sejumlah besar zat radioaktif dan berdampak buruk bagi semua makhluk hidup.

Kontak antara hidrogen cair dan kulit dapat menyebabkan radang dingin yang parah dan menyakitkan.

Berikut ini dibedakan: bentuk-bentuk keberadaan unsur-unsur kimia di kerak bumi : 1) spesies mineral mandiri; 2) pengotor dan campuran – a) non-struktural (keadaan disipasi), b) struktural (pengotor dan campuran isomorfik); 3) silikat meleleh; 4) larutan berair dan campuran gas; 5) bentuk biogenik. Dua bentuk pertama adalah yang paling banyak dipelajari.

Spesies mineral independen(mineral) mewakili bentuk terpenting keberadaan unsur kimia di kerak bumi. Berdasarkan prevalensinya, mineral dibagi menjadi lima kelompok: sangat umum, umum, bijih biasa, langka, dan sangat langka.

Kotoran non-struktural tidak punya kristal ikatan kimia dengan kisi kristal mineral inang dan berada dalam keadaan hamburan (menurut A.E. Fersman - hamburan endokrin). Bentuk kemunculan ini khas untuk sekelompok unsur radioaktif, serta unsur-unsur yang tidak membentuk spesies mineral mandiri. Atmosfer dan hidrosfer sangat mendukung penyebaran. Kandungan 1 atom per 1 cm 3 zat secara konvensional diterima sebagai batas bawah hamburan.

Pengotor struktural biasanya disebut isomorfik. Isomorfisme ditelepon sifat atom suatu unsur kimia untuk menggantikan atom unsur kimia lain pada simpul kisi kristal dengan pembentukan kristal campuran seragam (homogen) dengan komposisi variabel. Pembentukan campuran isomorfik terutama ditentukan oleh kesamaan parameter kisi kristal komponen pencampur. Komponen yang mempunyai struktur serupa tetapi tidak membentuk kristal campuran homogen disebut isostruktural (misalnya halit NaCl dan galena PbS).

Saat ini Ada beberapa jenis isomorfisme dengan mempertimbangkan ciri-ciri berikut: 1) derajat ketercampuran isomorfik – sempurna dan tidak sempurna; 2)valensi ion yang terlibat dalam substitusi - isovalen dan heterovalen; 3) mekanisme masuknya atom ke dalam kisi kristal – kutub. Untuk isomorfisme isovalen ada aturan : jika ion dengan jari-jari lebih besar atau lebih kecil terlibat dalam substitusi, maka ion dengan jari-jari lebih kecil memasuki kisi kristal terlebih dahulu, dan ion dengan jari-jari lebih besar masuk kedua. Isomorfisme heterovalen mematuhi hukum baris diagonal sistem periodik D.I. Mendeleev, didirikan oleh A.E. Fersman.

Terbentuknya campuran isomorfik disebabkan oleh beberapa faktor, antara lain faktor internal dan eksternal. Faktor internal ditentukan oleh ciri-ciri yang melekat pada suatu atom (ion atau molekul); hal ini meliputi hal-hal berikut: ketidakpedulian kimiawi atom, ukuran atom (ion), kesamaan jenis ikatan kimia dan struktur kristal; menjaga keseimbangan elektrostatik selama pembentukan campuran isomorfik. Faktor eksternal isomorfisme meliputi kondisi lingkungan fisik dan kimia - suhu, tekanan, konsentrasi komponen isomorfik. Dalam kondisi suhu tinggi kelarutan isomorfik komponen meningkat. Saat suhu menurun, mineral tersebut terbebas dari kotoran. Fenomena ini adalah A.E. Fersman bernama autolisis (membersihkan diri). Ketika tekanan meningkat, atom dengan jari-jari yang lebih kecil secara istimewa memasuki kisi kristal mineral inang. Peran gabungan suhu dan tekanan diilustrasikan oleh deret isomorfik V.I. Vernadsky.

Campuran isomorfik stabil dengan tetap menjaga kondisi fisikokimia pembentukannya. Mengubah kondisi ini mengarah pada fakta bahwa campuran terurai menjadi komponen penyusunnya. Dalam kondisi endogen, faktor utama dekomposisi adalah suhu dan tekanan. Dalam kondisi eksogen, alasan penguraian campuran isomorfik lebih beragam: perubahan valensi unsur-unsur kimia yang saling menggantikan secara isomorfik, disertai dengan perubahan jari-jari ion; perubahan jenis ikatan kimia; perubahan pH larutan hipergenik.

Fenomena isomorfisme banyak digunakan untuk menyelesaikan berbagai permasalahan geologi, khususnya paleotermometri. Penguraian campuran isomorfik sering kali mengarah pada pembentukan senyawa yang mudah larut, yang akibat pencucian, menjadi bagian dari air tanah, yang menjadi objek studi hidrogeokimia (1.140–159; 2.128–130; 3.96–102).

Saat ini diketahui 88 unsur alam, tiga perempatnya adalah logam. Apakah banyak atau sedikit?

Sulit untuk memberikan jawaban pasti, dan mungkin ada beberapa pendapat mengenai hal ini.

Namun dari jumlah atom yang sangat kecil ini, SEMUANYA tercipta. Alasan betapa besarnya keanekaragaman di alam adalah karena atom dapat tersusun dengan cara yang berbeda-beda.

Berbeda dengan celana yang hanya bisa dipakai di satu tempat.” Distribusi unsur-unsur di planet kita sangat “tidak adil”.

Hanya satu di antaranya, oksigen, yang membentuk separuh kerak bumi. Jika kita mengambil tiga unsur yang paling umum - oksigen, silikon, dan aluminium, maka totalnya sudah menghasilkan 85%, dan jika kita menambahkan besi, kalsium, natrium, kalium, magnesium, dan titanium, kita sudah mendapatkan 99,5% dari bumi. Kerak.

Lusinan elemen lainnya hanya menyumbang 0,5%. Atau contoh lain: terdapat sekitar seribu kali lebih banyak atom besi di kerak bumi daripada atom tembaga, seribu kali lebih banyak atom tembaga daripada atom perak, dan seratus kali lebih banyak perak daripada unsur paling langka di Bumi - renium. Distribusi unsur-unsur di Matahari sangat berbeda: ia mengandung hidrogen paling banyak (70%) dan helium (28%), dan hanya 2% dari semua unsur lainnya. Jika kita mengambil seluruh Alam Semesta yang terlihat, maka hidrogen mendominasi di dalamnya hingga tingkat yang lebih besar.

Jadi, pada pertengahan abad ke-19, ketika ilmuwan hebat Rusia Dmitry Ivanovich Mendeleev (1834-1907) mulai bekerja, lebih dari 60 unsur kimia telah diketahui. Ahli kimia telah mengumpulkan banyak informasi tentang unsur-unsur kimia, dan tentang banyak senyawa yang mereka bentuk, dan tentang metode laboratorium yang dapat mengubah beberapa zat menjadi zat lain.

Ternyata Lucretius, yang hidup 20 abad lalu, benar: betapa berbedanya huruf-huruf yang dibuat kata-kata yang berbeda, jadi zat yang berbeda “terdiri” dari unsur yang berbeda. Dan yang menarik: jumlah huruf dalam alfabet dan angkanya elemen penting kurang lebih sama: beberapa lusin.

Tetapi untuk memahami berapa banyak unsur yang ada di alam, penting untuk memahami bagaimana atom-atom itu terstruktur dan bagaimana tepatnya mereka berbeda satu sama lain.

Dan di sini diperlukan upaya baik ahli kimia maupun fisikawan.

Lagi pula, bahkan sekarang, tidak ada yang bisa memprediksi elemen mana yang akan menjadi yang terakhir!

Pada awal abad ke-20, ahli kimia telah menemukan 85 unsur kimia, yang sebagian besar adalah logam.

Dalam kehidupan sehari-hari kita hanya menjumpai sebagian kecil saja.

Ini adalah besi pada jarum dan paku, aluminium dan tembaga pada kabel, timah pada insulasi kabel, tungsten dan molibdenum pada bola lampu pijar (spiral terbuat dari tungsten, dan kait yang disolder ke dalam kaca tempat spiral digantung terbuat dari molibdenum), hidrogen atau helium dalam balon, perak, emas dalam perhiasan, merkuri dalam termometer, timah pada kaleng, krom dan nikel pada mengkilat (berlapis krom atau berlapis nikel) produk logam, belerang dalam produk pengendalian hama tanaman, seng dan batu bara dalam baterai listrik - mungkin itu saja. Di museum Anda dapat mengagumi koin peringatan dan peringatan yang indah (dan sangat mahal) yang terbuat dari platinum dan paladium.

Namun, perlu dicatat bahwa banyak dari hal di atas zat sederhana dari sudut pandang seorang ahli kimia, mereka tidak dapat disebut murni; biasanya mengandung banyak kotoran, misalnya, paku “besi” tidak terbuat dari besi murni, tetapi dari baja karbon rendah mengandung sedikit karbon.

Sebuah analogi sering ditarik antara unsur-unsur kimia (semua zat dibuat darinya) dan huruf-huruf alfabet (teks dibuat darinya).

Berapa banyak huruf dalam alfabet?

Tergantung yang mana. Ada 26 huruf dalam bahasa Latin, 33 dalam bahasa Rusia modern (lebih banyak lagi dalam bahasa Rusia Kuno), 38 dalam bahasa Hongaria, hanya 12 huruf dalam alfabet Hawaii, dan 74 dalam bahasa Kamboja! Berapa banyak unsur yang diketahui?

Jika kita tidak memperhitungkan unsur-unsur yang tidak stabil (radioaktif), maka 81. Sangat mengherankan bahwa fisikawan mengumpulkan “elemen” mereka dalam jumlah yang sama - partikel elementer yang menjadi dasar seluruh dunia dibangun, termasuk unsur kimia. Pentingnya berbagai unsur kimia bagi manusia tidak setara.

Sama seperti alfabet Rusia yang memiliki huruf-huruf langka, demikian pula dunia elemen memiliki kelangkaannya sendiri.

Omong-omong, tubuh manusia hampir 100% hanya terdiri dari 12 elemen! Informasi lebih rinci mengenai rata-rata kandungan berbagai unsur dalam tubuh manusia dengan berat 70 kg terdapat pada tabel.

Elemen-elemen tersebut disusun dalam urutan menurun berdasarkan jumlahnya di badan, dan jumlah elemen yang dipilih sama banyaknya dengan 33 huruf dalam alfabet Rusia. Perlu dicatat bahwa tabel menunjukkan data rata-rata. Memang kandungan banyak unsur (terutama yang terkandung dalam jumlah mikroskopis) sangat bergantung pada tempat tinggal seseorang, apa yang dimakannya, jenis air apa yang diminumnya, dan dengan siapa ia bekerja.

Jadi, seseorang yang bekerja di perusahaan yang menggunakan merkuri mungkin memiliki unsur ini puluhan kali lebih banyak di dalam tubuhnya dibandingkan anggota keluarganya. Selain itu, unsur mikro seringkali terdistribusi sangat tidak merata di dalam tubuh.

Misalnya, beberapa unsur lebih banyak terdapat di jaringan tulang, yang lain - di jaringan otot. Sebagian besar zat besi terkonsentrasi di hemoglobin darah, dan pria memiliki lebih banyak zat besi dibandingkan wanita.

Selenium lebih banyak terdapat di retina, yodium - di kelenjar tiroid, fluorida - di email gigi.

Perlu juga diingat bahwa peran banyak elemen, seperti nikel, dalam organisme hidup tidak diketahui, jadi mungkin saja itu hanyalah pengotor.

Oksigen 45,5 kg Karbon 12,6 kg Hidrogen 7 kg Nitrogen 2,1 kg Kalsium 1,4 kg Fosfor 700 g Kalium 260 g Sulfur 175 g Natrium 100 g Klorin 100 g Magnesium 30 g Besi 4,2 g Fluor 2,6 g Seng 2,2 g Silikon 1,4 g Rubidium 680 mg Strontium 320 mg Bromin 260 mg Timbal 120 mg Tembaga 70 mg Aluminium 60 mg Kadmium 50 mg Boron 50 mg Barium 22 mg Arsenik 18 mg Yodium 16 mg Timah 14 mg Selenium 14 mg Kobalt 14 mg Merkuri 13 mg Mangan 12 mg Kromium 7 mg Nikel 1 mg Dalam Dalam buku “Elements of the Universe” karya ilmuwan Amerika Glenn Seaborg (dia berpartisipasi dalam penemuan banyak elemen buatan, salah satunya bahkan dinamai menurut namanya) terdapat gambar yang lucu. Foto tersebut memperlihatkan seorang pria paruh baya yang mengenakan kemeja putih dan dasi, dan di atas meja di depannya terdapat sekumpulan toples dan beberapa wadah berisi gas.

Judulnya berbunyi: “Ahli kimia terkenal Bernard Harvey digambarkan di sini dalam dua versi berbeda – satu dalam keadaan normal, dan yang lainnya terpecah menjadi unsur-unsur penyusunnya.”

Bagi geokimia, penting untuk memperjelas prinsip sebaran unsur kimia di kerak bumi. Mengapa beberapa dari mereka sering ditemukan di alam, yang lain kurang umum, dan yang lain bahkan dianggap “museum langka”?

Alat yang ampuh untuk menjelaskan banyak fenomena geokimia adalah Hukum Periodik D.I. Mendeleev. Secara khusus, dengan bantuannya pertanyaan tentang prevalensi unsur-unsur kimia di kerak bumi dapat diselidiki.

Untuk pertama kalinya, hubungan antara sifat geokimia unsur dan posisinya dalam Tabel Periodik Unsur Kimia ditunjukkan oleh D.I. Mendeleev, V.I. Vernadsky dan A.E. Fersman.

Aturan (hukum) geokimia

aturan Mendeleev

Pada tahun 1869, saat mengerjakan hukum periodik, D.I. Mendeleev merumuskan aturan: “ Unsur-unsur dengan berat atom rendah umumnya lebih melimpah dibandingkan unsur-unsur dengan berat atom lebih tinggi(lihat Lampiran 1, Tabel Periodik Unsur Kimia). Belakangan, dengan ditemukannya struktur atom, ditunjukkan bahwa untuk unsur kimia dengan massa atom rendah jumlah proton kira-kira sama dengan jumlah neutron dalam inti atomnya, yaitu perbandingan keduanya. besarannya sama atau mendekati satu: untuk oksigen = 1,0; untuk aluminium

Untuk unsur-unsur yang kurang umum, neutron mendominasi inti atom dan rasio jumlahnya terhadap jumlah proton jauh lebih besar daripada satu: untuk radium; untuk uranium = 1,59.

“Aturan Mendeleev” dikembangkan lebih lanjut dalam karya fisikawan Denmark Niels Bohr dan ahli kimia Rusia, akademisi dari Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet Viktor Ivanovich Spitsyn.

Viktor Ivanovich Spitsyn (1902-1988)

Aturan Oddo

Pada tahun 1914, ahli kimia Italia Giuseppe Oddo merumuskan aturan yang berbeda: “ Berat atom unsur yang paling umum dinyatakan dalam angka kelipatan empat, atau sedikit menyimpang dari angka tersebut" Belakangan, aturan ini mendapat beberapa interpretasi berdasarkan data baru tentang struktur atom: struktur inti yang terdiri dari dua proton dan dua neutron sangat kuat.

aturan Garkins

Pada tahun 1917, ahli kimia fisik Amerika William Draper Garkins (Harkins) menarik perhatian pada fakta bahwa unsur-unsur kimia dengan nomor atom (ordinal) genap tersebar di alam beberapa kali lebih banyak daripada unsur-unsur tetangganya yang bernomor ganjil. Perhitungan mengkonfirmasi pengamatan: dari 28 unsur pertama tabel periodik, 14 unsur genap membentuk 86%, dan unsur ganjil hanya 13,6% dari massa kerak bumi.

Dalam hal ini, penjelasannya mungkin adalah fakta bahwa unsur kimia dengan nomor atom ganjil mengandung partikel yang tidak terikat menjadi helion sehingga kurang stabil.

Ada banyak pengecualian terhadap aturan Garkins: misalnya, gas mulia pun terdistribusi sangat buruk, dan aluminium Al ganjil lebih tersebar luas daripada magnesium Mg. Namun, ada dugaan bahwa aturan ini tidak hanya berlaku pada kerak bumi saja, namun juga pada seluruh bumi. Meskipun belum ada data yang dapat diandalkan mengenai komposisi lapisan dalam bumi, beberapa informasi menunjukkan bahwa jumlah magnesium di seluruh bumi dua kali lebih banyak daripada aluminium. Jumlah helium He di luar angkasa berkali-kali lipat lebih besar dibandingkan cadangannya di bumi. Ini mungkin unsur kimia paling umum di alam semesta.

aturan Fersman

A.E. Fersman dengan jelas menunjukkan ketergantungan kelimpahan unsur-unsur kimia di kerak bumi pada nomor atom (ordinal). Ketergantungan ini menjadi sangat jelas jika Anda memplot grafik dalam koordinat: nomor atom - logaritma atom clarke. Grafik menunjukkan tren yang jelas: clark atom berkurang dengan meningkatnya jumlah atom unsur kimia.

Beras. . Prevalensi unsur kimia di kerak bumi

Beras. 5. Kelimpahan unsur kimia di Alam Semesta

(log C – logaritma atom clarkes menurut Fersman)

(data jumlah atom mengacu pada 10 6 atom silikon)

Kurva padat – bahkan nilai Z,

putus-putus – nilai Z ganjil

Namun, terdapat beberapa penyimpangan dari aturan ini: beberapa unsur kimia secara signifikan melebihi nilai kelimpahan yang diharapkan (oksigen O, silikon Si, kalsium Ca, besi Fe, barium Ba), sementara yang lain (litium Li, berilium Be, boron B) jauh lebih jarang terjadi dibandingkan yang diperkirakan berdasarkan aturan Fersman. Unsur-unsur kimia tersebut disebut masing-masing berulang Dan langka.

Rumusan hukum dasar geokimia diberikan pada hal.