какого элемента больше всего в земной коре
Какого элемента больше всего в земной коре
Химический состав земной коры
В составе земной коры — множество элементов, но основную её часть составляют кислород и кремний.
Средние значения химических элементов в земной коре носят название кларков. Название было введено советским геохимиком А.Е. Ферсманом в честь американского геохимика Франка Уиглсуорта Кларка, который проанализировав результаты анализа тысяч образцов пород рассчитал средний состав земной коры. Вычисленный Кларком состав земной коры был близок к граниту — распространённой магматической горной породе в континентальной земной коре Земли.
После Кларка определением среднего состава земной коры занялся норвежский геохимик Виктор Гольдшмидт. Гольдшмидт сделал предположение, что ледник, двигаясь по континентальной коре соскребает и смешивает выходящие на поверхность горные породы. Поэтому ледниковые отложения или морены отражают средний состав земной коры. Проанализировав состав ленточных глин, отложившихся на дне Балтийского моря во время последнего оледенения, учёный получил состав земной коры, который очень походил на состав земной коры вычисленный Кларком.
В последствии состав земной коры изучался советскими геохимиками Александром Виноградовым, Александром Роновым, Алексеем Ярошевским, немецким учёным Г. Ведеполем.
После анализа всех научных работ было выяснено, что наиболее распространенным элементом в составе земной коре является кислород. Его кларк — 47%. Следующий аосле кислорода по распространенности химический элемент — кремний с кларком 29,5%. Остальными распространенными элементами являются: алюминий (кларк 8,05), железо (4,65), кальций (2,96), натрий (2,5), калий (2,5), магний (1,87) и титан (0,45). В совокупности на эти элементы составляют 99,48% от всего состава земной коры; они образуют многочисленные химические соединения. Кларки остальных 80 элементов составляют всего 0,01-0,0001 и поэтому такие элементы называются редкими. Если же элемент не только редкий, но и обладает слабой способностью к концентрированию, его называют редким рассеянным.
В геохимии также употребляют термин «микроэлементы», под которым понимают элементы, кларки которых в данной системе менее 0,01. А.Е. Ферсман построил график зависимости атомных кларков для чётных и нечётных элементов периодической системы. Выявилось, что с усложнением строения атомного ядра кларки уменьшаются. Но линии, построенные Ферсманом, оказались не монотонными, а ломанными. Ферсман прочертил гипотетическую среднюю линию: элементы, расположенные выше этой линии, он назвал избыточными (О, Si, Са, Fe, Ва, РЬ и т.д.), ниже — дефицитными (Ar, Не, Ne, Sc, Со, Re и т.д.).
Ознакомиться с распространением важнейших химических элементов в земной коре можно с помощью этой таблицы:
| Хим. элемент | Порядковый номер | Содержание, в % от массы всей земной коры | Молярная масса | Содержание, % количество вещества | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кислород O | 8 | 49,13 | 16 | 53,52 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кремний Si | 14 | 26,0 | 28,1 | 16,13 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Алюминий Al | 13 | 7,45 | 27 | 4,81 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Железо Fe | 26 | 4,2 | 55,8 | 1,31 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кальций Ca | 20 | 3,25 | 40,1 | 1,41 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Натрий Na | 11 | 2,4 | 23 | 1,82 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Калий K | 19 | 2,35 | 39,1 | 1,05 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Магний Mg | 12 | 2,35 | 34,3 | 1,19 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Водород H | 1 | 1,00 | 1 | 17,43 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Титан Ti | 22 | 0,61 | 47,9 | 0,222 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Углерод C | 6 | 0,35 | 12 | 0,508 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Хлор Cl | 17 | 0,2 | 35,5 | 0,098 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Фосфор Р | 15 | 0,125 | 31,0 | 0,070 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Сера S | 16 | 0,1 | 32,1 | 0,054 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Марганец Mn | 25 | 0,1 | 54,9 | 0,032 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Фтор F | 9 | 0,08 | 19,0 | 0,073 | Барий Ва | 56 | 0,05 | 137,3 | 0,006 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Азот N | 7 | 0,04 | 14,0 | 0,050 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Прочие элементы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Окислы | Содержание, весовые % | ||
| Пиролитовая модель | Лерцолитовая модель | Хондритовая модель | |
| SiO2 | 45,22 | 45,3 | 48,1 |
| TiO2 | 0,7 | 0,2 | 0,4 |
| Al2O3 | 3,5 | 3,6 | 3,8 |
| FeO | 9,2 | 7,3 | 13,5 |
| MnO | 0,14 | 0,1 | 0,2 |
| MgO | 37,5 | 41,3 | 30,5 |
| CaO | 3,1 | 1,9 | 2,4 |
| Na2O | 0,6 | 0,2 | 0,9 |
| К2О | 0,13 | 0,1 | 0,2 |
Дискуссионным является форма нахождения этих элементов: в форме каких минералов и горных пород они находятся?
Следующий фазовый переход приурочен к границе 670 км. На этом уровне давление определяет разложение минералов, типичных для верхней мантии, с образованием более плотных минералов. Вследствие такой перестройки минеральных ассоциаций плотность нижней мантии у границы 670 км становится около 3,99 г/см3 и постепенно нарастает с глубиной под воздействием давления. Это фиксируется скачкообразным нарастанием скорости сейсмических волн и дальнейшим плавным нарастанием скорости границы 2900 км. На границе мантии и ядра, вероятно, происходит разложение силикатных минералов на металлическую и неметаллическую фазы. Этот процесс дифференциации мантийного вещества сопровождается ростом металлического ядра планеты и выделением тепловой энергии.
Суммируя приведённые данные, необходимо отметить, что разделение мантии обусловлено перестройкой кристаллической структуры минералов без значимого изменения её химического состава. Сейсмические границы раздела приурочены к участкам фазовых превращений и связаны с изменением плотности вещества.
Раздел ядро/мантия является, как отмечено ранее, очень резким. Здесь резко изменяются скорости и характер прохождения волн, плотность, температура и другие физические параметры. Такие радикальные изменения не могут быть объяснены перестройкой кристаллической структуры минералов и, несомненно, связаны с изменением химического состава вещества.
Более подробные сведения имеются в вещественном составе земной коры, верхние горизонты которой доступны для непосредственно изучения.
Химический состав земной коры отличается от более глубоких геосфер в первую очередь обогащённостью относительно лёгкими элементами – кремнием и алюминием.
Достоверные сведения имеются только о химическом составе самой верхней части земной коры. Первые данные о её составе были опубликованы в 1889 году американским ученым Ф. Кларком, как среднеарифметические из 6000 химических анализов горных пород. Позже, на основании многочисленных анализов минералов и горных пород, эти данные многократно уточнялись, но и сейчас процентное содержание химического элемента в земной коре называется кларком. Около 99 % в составе земной коры занимают всего 8 элементов, то есть они имеют наибольшие кларки (данные об их содержании приведены в таблице). Кроме того, могут быть названы ещё несколько элементов, имеющих относительно высокие кларки: водород (0,15%), титан (0,45%), углерод (0,02%), хлор (0,02%), которые в сумме составляют 0,64%. На все остальные элементы, содержащиеся в земной коре в тысячных и миллионных долях, остаётся 0,33%. Таким образом, в пересчёте на окислы, земная кора в основном состоит из SiO2 и Al2O3 (имеет «сиалический» состав, SIAL), что существенно отличает её от мантии, обогащённой магнием и железом.
Вместе с тем, нужно иметь в виду, что приведённые выше данные о среднем составе земной коры отражают лишь общую геохимическую специфику этой геосферы. В пределах земной коры по составу существенно различается океанический и континентальный типы коры. Океаническая кора образуется за счёт поступающих из мантии магматических расплавов, поэтому в значительно большей степени обогащена железом, магнием и кальцием, чем континентальная.
Среднее содержание химических элементов в земной коры
(по Виноградову)
Самые распространенные химические элементы на Земле и во Вселенной
По мнению большинства ученых, возникновение химических элементов во вселенной произошло после Большого Взрыва. При этом, каких-то веществ образовалось больше, каких-то меньше. В нашем топе представлен список самых распространенных химических элементов на Земле и во вселенной.
Водород
Лидером рейтинга становится водород. В таблице Менделеева он обозначен символом H и атомным номером 1. Открыт в 1766 году Г. Кавендишем. А еще через 15 лет этот же ученый выяснил, что водород участвует в образовании большинства веществ на планете.
Водород не только наиболее распространенный, но и самый взрывной и легкий химический элемент во вселенной в природе. В земной коре его объем равен 1%, но количество атомов – 16%. Данный элемент входит во множество природных соединений, например, в нефть, природный газ, уголь.
В свободном состоянии водород практически не встречается. На поверхности Земли присутствует в некоторых вулканических газах. В воздухе он есть, но в очень малых дозах. Водородом занято почти половина строения звезд, большая часть межзвездной сферы и газов туманностей.
Гелий
Второе место среди наиболее распространенных элементов во вселенной занимает гелий. Он же считается вторым по легкости. Кроме того, у гелия самая низкая температура кипения среди всех известных веществ.
Открыт в 1868 году французским астрономом П. Жансеном, обнаружившим яркую желтую линию в околосолнечной атмосфере. А в 1895 году английский химик У. Рамзай доказал существование этого элемента на Земле.
За исключением экстремальных условий, гелий представлен только в виде газа. В космосе он был образован в первые мгновения после Большого взрыва. Сегодня гелий появляется при термоядерном синтезе с водородом в звездных глубинах. На Земле образуется после распада тяжелых элементов.
Кислород
Самым распространенным элементом в земной коре (49,4%) является кислород. Обозначается символом O и номером 8. Незаменим для существования человека.
Кислород – химически неактивный неметалл. При стандартных условиях находится в бесцветном газообразном состоянии, без вкуса и запаха. Молекула включает два атома. В жидком виде отличается светло-голубым оттенком, в твердом выглядит как как кристаллы с синеватым отливом.
Кислород необходим всем живым существам на Земле. Он участвует в круговороте веществ свыше 3 млрд лет. Играет значимую роль в хозяйстве и природе:
В сжиженном состоянии кислород применяют для резки и сварки металлов, подземных и подводных работ, действий на большой высоте в безвоздушном пространстве. Кислородные подушки незаменимы при выполнении лечебных манипуляций.
На 4 месте азот – двухатомный бесцветный и безвкусный газ. Существует не только на нашей, но и на нескольких других планетах. Из него состоит почти 80% земной атмосферы. Даже человеческое тело содержит до 3% данного элемента.
Помимо газообразного, существует жидкий азот. Он широко используется в строительстве, промышленности, лечебном деле. Его применяют при охлаждении техники, заморозке органики, избавления от бородавок. В жидком виде азот не взрывоопасен и не токсичен.
Элемент блокирует окисление и гниение. Широко применяется в шахтах для формирование взрывобезопасной среды. В химическом производстве с его помощью создают аммиак, удобрения, красители, в кулинарии используют как хладагент.
Неон – это инертный и бесцветный атомный газ без запаха. Открыт в 1989 году англичанами У. Рамзаем и М. Траверсом. Выведен из разжиженного воздуха путем исключения других элементов.
Название газа переводится как «новый». Во Вселенной распределен крайне неравномерно. Максимальная концентрация выявлена на горячих звездах, в воздухе внешних планет нашей системы и в газовых туманностях.
На Земле неон в основном содержится в атмосфере, в других частях его ничтожно мало. Объясняя неоновую скудность нашей планеты, ученые выдвинули гипотезу, что когда-то земной шар лишился своей первичной атмосферы, а вместе с ней и основного объема инертных газов.
Углерод
На 6 месте в списке самых распространенных химических элементов на Земле находится углерод. В таблице Менделеева обозначен буквой C. Обладает необычайными свойствами. Является ведущим биогенным элементом планеты.
Известен с давних времен. Входит в структуру каменного угля, графита, алмазов. Содержание в земной тверди – 0,15%. Не слишком большая концентрация объясняется тем, что в природе углерод подвергается постоянной циркуляции.
Существует несколько минералов, содержащих данный элемент:
Хранилищем углеродных групп являются живые существа, растения и воздух.
Кремний
Кремний – неметалл, часто встречающийся в земной коре. В свободном виде выведен в 1811 году Ж. Тенаром и Ж. Гей-Люссаком. Содержание в планетной оболочке – 27,6-29,5% по массе, в океанической воде – 3 мг/л.
О множестве соединений кремния было известно еще в древние времена. Но чистый элемент долго оставался за гранью человеческих познаний. Самыми популярными соединениями были поделочные и драгоценные камни на базе оксида кремния:
В природе элемент содержится в:
Кремний играет огромную роль в формировании человеческого организма. Ежедневно внутрь должно попадать минимум 1 грамм элемента, иначе начнут появляться неприятные недуги. Тоже самое можно сказать про растения и животных.
Магний
Магний – ковкий, легкий металл серебристого оттенка. В таблице Менделеева отмечен символом Mg. Получен в 1808 году англичанином Г. Дэви. Занимает 8 место по объему в земной коре. Природными источниками являются минеральные отложения, рассолы и морская вода.
В стандартном состоянии покрыт слоем оксида магния, который распадается при температуре +600-650 0 C. При сгорании выделяет ярко-белое пламя с формированием нитрида и оксида.
Металлический магний используется во многих сферах:
Магниевые сплавы – важнейший конструкционный материал в транспортной и авиационной промышленности.
Магний не зря называют «металлом жизни». Без него невозможно большинство физиологических процессов. Он играет ведущую роль в функционировании нервной и мышечной ткани, участвует в липидном, белковом и углеводном обмене.
Железо
Железо – это ковкий серебристо-белый металл с высоким уровнем химической реакции. Обозначается буквами Fe. Быстро ржавеет при повышенных температурах/влажности. Воспламеняется в очищенном кислороде. Способен самовозгораться в мелкодисперном воздухе.
В обиходе железом именуют его сплавы с минимальным объемом добавок, сохраняющие податливость чистого металла:
Есть мнение, что железо составляет основной процент земного ядра. Имеет несколько уровней окисления, что является важнейшей геохимической чертой.
Десятое место в списке самых распространенных химических элементов на Земле занимает сера. Обозначается буквой S. Проявляет неметаллические характеристики. В самородном состоянии выглядит как светло-желтый порошок с характерным ароматом либо блестящие кристаллы стеклянно-желтого цвета. В регионах древнего и новейшего вулканизма встречаются рассыпчатые залежи серы.
Без серы невозможно проведения многих промышленных операций:
Медицинская сера содержится в кожных мазях, ею лечат ревматизм и подагру, включают в состав косметических препаратов по уходу за кожей. Она применяется в изготовлении гипса, слабительных лекарств и средств от гипертонии.
Видео
Самые распространённые элементы в земной коре
Кора — это самый внешний слой планеты. Земля состоит из ряда различных элементов, но кора составляет только 1% объема Земли в тонком внешнем слое, который охватывает другие части внутренней планеты, включая мантию, внешнее ядро и внутреннее ядро. Земная кора имеет глубину 40 км и состоит из твердых пород и минералов, которые охлаждались и затвердевали, когда Земля была молодой. В коре можно найти много разных элементов. 10 наиболее распространенных элементов в земной коре в процентах от содержания упомянуты ниже:
10 самых распространенных элементов в земной коре
1. Кислород (O)
Один из наиболее заметных и важных элементов, составляющих земную кору, — это кислород. Кислород — самый распространенный элемент в земной коре, 461 000 частей на миллион. Это означает, что он составляет примерно 46% земной коры. Во Вселенной в целом Кислород занимает третье место по распространенности. Кислород составляет 21% атмосферы Земли и 90% массы воды. Это, возможно, самый важный элемент для жизни на Земле, и действительно, он составляет примерно две трети компонентов человеческого тела. Кислород — это элемент с высокой реакционной способностью, который также легко соединяется с другими элементами. Из-за этого кислород содержится в большом количестве обычных соединений как на Земле, так и, в частности, в коре. В земной коре очень много силиката, который образован из кремния и кислорода. Кислород также соединяется с железом, образуя железную руду и различные соединения железа, которые составляют большую часть земной коры. Жидкий кислород легко воспламеняется и используется в качестве топлива, в то время как кислород и ацетилен создают пламя, достаточно горячее для сварки и плавления металла. Более того, большая часть органической жизни на Земле нуждается в кислороде для выживания. Это один из основных компонентов большинства живых существ.
2. Кремний (Si)
Как упоминалось в случае силиката, кремний также является важным элементом земной коры. Он составляет около 28% и может быть обнаружен в самых разных минералах и элементарных соединениях, обычно в сочетании с кислородом. Диоксид кремния — одно из наиболее распространенных соединений, состоящее из кремния и кислорода. Диоксид кремния является основным компонентом многих типов твердых кристаллических пород, таких как кварц, аметист, опал и горный хрусталь. Диоксид кремния — это также то, из чего состоит большая часть песка, и большая часть причины, по которой он так часто встречается в земной коре. Песок в основном состоит из минералов и горных пород на основе кремния. Кремний также используется в различных изделиях, созданных человеком, таких как большая часть электроники и микрочипов, а также стекло и кирпич.
3. Алюминий (Al)
Алюминий, третий в списке самых распространенных элементов, составляет примерно 8% земной коры и на самом деле является самым распространенным металлом в коре. Хотя это наиболее часто встречающийся металл, он всегда находится в сложной форме. Наиболее часто встречающиеся соединения — это сульфат алюминия, калия и оксид алюминия.
4. Железо (Fe)
Примерно 5% земной коры состоит из железа. Железо — очень важный элемент на Земле, и на самом деле оно составляет большую часть ядра Земли. Кроме того, из-за своего изобилия оно использовалось людьми в течение тысяч лет, что даже позволяет назвать эпоху железного века. Хотя человечество сильно развилось со времен железного века, железо по-прежнему широко используется в наше время. Из железа и углерода получается сталь — один из наиболее часто используемых металлов во всем, от небольших предметов домашнего обихода до мостов и зданий. Железо также важно для органической жизни. Это ключевая часть человеческой крови и компонент хлорофилла растений.
5. Кальций (Ca)
Кальций составляет около 4% земной коры. Хотя кальций обычно связан с ростом человека в отношении костей и развития, кальций также легко обнаруживается на Земле в различных сложных формах и часто встречается в сочетании с кислородом или водой. Карбонат кальция также является обычным соединением, и его можно найти в различных типах горных пород, таких как мрамор, мел и известняк, а также в ракушках и жемчуге.
6. Натрий (Na)
Натрий, составляющий примерно 2,3% земной коры, занимает 6-е место в списке самых распространенных элементов. Как и многие другие элементы в этом списке, он никогда не бывает свободным в природе, а находится в сложной форме. В изолированной форме он также является высокореактивным элементом. Для человека натрий чаще всего ассоциируется с каменной солью — хлоридом натрия. Поскольку натрий очень хорошо растворим в воде, он является одним из наиболее распространенных растворенных элементов, обнаруживаемых в океане, и действительно, в соленых водоемах часто образуются хлорид натрия или отложения соли, особенно там, где водоем высох. Натрий также является важным элементом для животных и людей и помогает органической жизни поддерживать адекватный баланс жидкости, который, в свою очередь, влияет на нервы и мышечные волокна.
7. Магний (Mg)
Магний является седьмым по распространенности элементом земной коры с содержанием около 2%. Металл встречается не как свободный элемент, а в сочетании с другими элементами, такими как кислород, кальций и углерод. Доломит — пример минерала, содержащего магний.
8. Калий (К)
Примерно 2% земной коры составляет калий. Это не элемент, который встречается в природе в своей одиночной форме, а входит в состав ряда соединений, свободно обнаруживаемых на Земле. Его чистая форма очень реактивна как по отношению к кислороду, так и к водороду, что означает, что он может воспламеняться в воде или на открытом воздухе. Наиболее распространенным соединением калия является хлорид калия, который используется в удобрениях и т.п., и карбонат калия, который используется для мыла и некоторых типов стекла.
9. Титан (Ti)
Титан содержится в таких минералах, как рутил, ильменит и сфен, которые содержатся в земной коре. При 0,6% состава земной коры он гораздо менее распространен, чем элементы, которые занимают места с первого по восьмое в списке. Тем не менее, это важный элемент, который известен как чрезвычайно прочный и очень легкий. Из-за этого люди по-разному используют его, от самолетов до искусственных суставов человека.
10. Водород (H)
Водород на самом деле является самым распространенным элементом в известной вселенной, но он занимает только десятое место по отношению к элементам в земной коре, поскольку чаще всего встречается в виде газа. Водород содержит множество соединений, которые легко найти на Земле как в природе, так и в антропогенных целях. Водород, конечно, является ключевым компонентом воды, H2O, но также входит в общие соединения аммиака, метана, перекиси водорода и даже сахара, которые легко используются людьми.
- самая лучшая страховка это рука любимого человека
- какое время сейчас в волгограде волгоградской области