föld kémia, Abstracts

Föld Kémiai

Kezdés széles űrkutatás felgyorsult a fejlesztés összes tudományokat, köztük a kémia. Vegyészek nagyon nagy kihívás - egyre újabb tüzelőanyagok, új fémeket és új műanyagok, amelyek megfelelnek az új követelményeknek; predikciós kémiai tulajdonságai a környező atmoszféra, amelyben az első űrhajósok kap; biztonsága érdekében űrhajósok ilyen körülmények között, amelyek nem léteznek bolygónkon; tanulmányozza kapcsolatos kérdések eredetét a Föld, a Naprendszer és az élet.

Ma, vegyészek részt vesznek a különböző földi problémákat. Mysteries bolygónk vissza a fantasztikus siker a természet meghódítása és az alárendeltségében érdekeit férje. Tehát, hirtelen ott volt a probléma a légszennyezés városok felett, ami harminc évvel ezelőtt teljesen hiányzott. Energia fogyasztás növekszik olyan gyorsan, hogy egyes tudósok beszélnek lehetséges hiány a fosszilis üzemanyagok és ragaszkodnak a gyors nukleáris energia felhasználását, és így teljesebb napenergia használata.

Jelenleg van egy nagy lehetőség sokkal jobban felfedezni a Földön. És közel az idő, amikor el tudjuk kezdeni, hogy tanulmányozza a bolygók a hozzánk legközelebb, majd a csillagokat.

Föld-a forrása minden olyan anyagok, amelyek nap mint nap használt munkájukban. Az energia jön hozzánk kívülről - a nap, és kisebb mértékben más csillagok. A Föld viszont energiát sugároz az űrbe. Ha az összeg a kisugárzott energia több lesz a megszerzett energia, a Föld kezd lehűlni, ha kevesebb, akkor a Föld felmelegszik. Egy része a napenergia formájában tárolt kémiai energia az kialakulását az új anyagok, különösen a szerves vegyületek. A viszonylag rövid ideig (mért geológiai korszakok) tudjuk használni a tárolt energia a fosszilis energiahordozók, mint a szén és az olaj, vagy a nukleáris energiát. Föld létezése teljes mértékben függ a Nap - a fő energiaforrás.

Minden általunk használt anyagok fő oka, hogy a Föld. A Földön, ami forog az űrben a Nap körül, ősszel a meteoritok és a kozmikus por, de számuk képest kicsi mennyiségben az anyagok, amelyek szerepelnek a Földön. Nézzük meg az anyag a Föld, és hogy az emberek hogyan használják őket.

Megbeszélés föld kémia, amely három részből, amelyek mindegyike megfelel az egyik fázis - szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú.

Litoszféra - a szilárd része a Földön. Ez a kifejezés magában foglalja a központi mag, bár nem teljesen tisztázott, ez egy - szilárd vagy folyékony. Litoszféra egy „labda” a szilárd sugara körülbelül 6400km. Van közvetlen hozzáférést csak egy kis része ennek a hatalmas világban. A legmélyebb akna mélysége 3-5 km; a mélysége eléri olajkutak 5-8 km. Viszonylag vékony héj, amelyhez közvetlenül tanulmányozni az úgynevezett kéreg. Ennek alapján szeizmikus kéreg vastagsága tekinthető mintegy 32 km. A többiek hívja a belső litoszféra, amely magában foglal egy központi része az úgynevezett nucleus.

Mintegy 80% a Föld felszínén egy vizes oldattal. Ez a folyékony réteg - óceánok - úgynevezett hidroszférában. Az átlagos mélysége hidroszférában mintegy 5 km, de a „mélység”, vagy „mély” óceánok meghaladja ezt az átlagos értéket több mint 2 alkalommal.

Föld körül a harmadik szakasz, a gáz halmazállapotú. A gázok keveréke található a Föld körül, az úgynevezett hangulatot. Több mint 98% -a gáz (levegő) található, kevesebb, mint 64 km-re a Föld felszínén.

1. táblázat: összetétele minta száraz levegő.

A gáz törvények, akkor ki lehet számítani a relatív koncentrációja a komponensek száraz levegő. Tegyük fel, hogy egy bizonyos idő légköri nyomáson 750 Hgmm. Art. és hogy, szárítás után a mintát a levegő nyomása egyenlő lesz 738 Hgmm. Art. Ebben az esetben, a parciális nyomása vízgőz egyenlő 750 Hgmm. Art. - 738 Hgmm. v. = 12 Hgmm. Art. A parciális nyomás egyenesen arányos a molekulák száma, azonban, azt találjuk, hogy a frakció vízmolekulák a levegőben minta 12 Hgmm. v. / 750 Hgmm. v. = 0,016. Ebben a meglehetősen nedves levegő 1,6% az összes molekulák tartalmaznak egy molekula víz.

Nehezebb molekulák hatnak nagy vonzóerő, mint a világosabb molekulákat. Következésképpen, van egy olyan tendencia, ülepedésre, t. E. A lerakódása molekulák nagy molekulatömegű tekintetében a gázmolekulák kis molekulatömegű. Ez a tendencia ellentétes a dőlés maximális rendellenesség miatt a légköri gázok, amelyek jól elkeverjük. Ennek eredményeként, van egy kis összetételének megváltozása, a levegő magas. A száraz levegő tengerszinten tartalmaz körülbelül 78% nitrogént, 21% oxigén molekulák molekulák, de a tengerszint feletti magasság 20 km minta száraz levegő tartalmaz 80% nitrogént molekulák, és csak 19% az oxigén molekulák.

Emellett a gravitáció hatása erők, a levegő összetétele változások miatt a kémiai reakciók által kiváltott fényt. Ezek a reakciók által okozott felszívódását ultraibolya sugárzás a felső légkörben. Például, az oxigén, ultraibolya sugárzást elnyelő, az energia nagyobb lesz, mint a kötési energiát. Tehát van kapcsolat, és a rés van kialakítva két oxigénatom:

A kapott nagyon reaktsionnosposbny oxigénatomok. Ezek az atomok lehetnek csatlakozott egy másik molekulához oxigén O2, amely egy molekula ózon O3:

# 9; O (R) + O2 (R) = O3 (R) (2)

Ózon - rendkívül reaktív forma oxigén, bár nem azonos mértékben, mint az oxigén atomok. A légkörben, ez képződik csak nagy magasságban, mivel a frekvencia az ultraibolya sugárzás, amely szükséges a reakció (1), teljes mértékben a felső rétegek, amelyekre az alsó rétegeket. Tanulmányok kimutatták, hogy az ózon koncentrációjának tengeren szintje alacsony, és hogy eléri a maximális magasságban 24 km.

Ezek a kis mennyiségű ózon a magassága 24 km-rel a földfelszín elnyeli szinte minden UV sugárzást frekvenciát, ami nem szívódik fel az oxigén O2. Így, az O2 és O3 teszi a légkört átlátszatlan legtöbb ultraibolya tartományban. Valószínű, hogy a kémia az élet a bolygónkon kialakult nagyon eltérő, ha ez az ultraibolya sugárzás éri a Föld felszínét. Ha a hangulat „átlátható” fotoszintézis lenne elérhető egy sokkal magasabb fotonenergia.

A hullámok megfelelő ellentétes, az infravörös véglet, a hangulat is lényegében átlátszó. Ez elsősorban annak köszönhető, hogy a infravörös sugárzás elnyelése által a vízgőz és a gáz alakú szén-dioxidot. Így láthatjuk, hogy a levegő, ami általában egy átlátszó, megszűri napfény éri a Földet. Nagyon nagy energiájú fotonok (ultraibolya régióban), és a nagyon alacsony energiafelhasználású (infravörös) megmarad, és az átlagos energia fotonok (közbenső régió a spektrum) átugorja.

Óceán víz is tartalmaz oldott gáz-molekulákat a levegő. Ezek a gázok forralva távolíthatjuk el, de más oldott anyagokat, így maradnak. Ha felülmúlja 1kg óceán víz, ez így lesz gyűjteni az átlagos 967g víz, és továbbra is a desztilláló lombikban 33 g szilárd anyagot (főleg sók). Így azt mondhatjuk, hogy 3,3 tömeg% az óceán vizet oldott sók. A óceán víz észlelt 40 elem, de a fele van jelen nagyon kis koncentrációban - kisebb, mint 1 g per 1 millió kg víz ..

2. táblázat példákat mutat a koncentráció (mol per 1 kg óceán víz), a víz és a jelen lévő ionokat a legnagyobb mennyiségben.

2. táblázat: Átlagos összetétele óceán víz.

A táblázatból kitűnik, hogy az óceán vízben nátrium-ionok kisebb, mint a klór-ionok; tartalmaz más pozitív ionokat és - ionok magnézium, kalcium és kálium. Az óceán víz is negatív töltésű ionok - szulfátionok és a bróm ionok. Következésképpen, óceán víz - ez nem csak nátrium-klorid-oldattal. Továbbá, a kálium-ionok az óceán vízben sokkal kisebb, mint a nátrium-ionok (Na / K = 46), míg a kéreg kálium-ionok tartalmazott sok (Na / K = 2).

A külső réteg a litoszféra rendelkezésre álló közvetlen tanulmányozása, így tudásunk ezt a részét a földkéreg kellőképpen nagy. A belső réteg a litoszféra, szinte semmit nem tudunk, annak ellenére, hogy csaknem a 99,5% -a teljes tömege a Föld.

A belső réteg a litoszféra. A belső réteg a litoszféra csak vizsgáltuk a szeizmikus mérések. Lökéshullámok földrengés által okozott, vannak elosztva a Föld sebességgel függ a rugalmas tulajdonságokat és sűrűsége kőzetek, melyek előfordulnak az utat. Ismerve, hogy a seismologists képes azonosítani a jelenléte a litoszféra zónák különböző tulajdonságokkal. A külső réteg, vagy a Föld köpeny, kiterjesztve, hogy a mélysége több mint 3000 km, és, mivel általában feltételezik van szilárd állapotban. A sűrűsége a szilárd anyagot körülbelül 3 g / cm a felszín közelében, és növeli körülbelül 5 g / cm az alsó köpeny. Ez sűrűségének növekedése miatt a nyomás növekedését a Föld mélyén. A nyomás a mélysége több mint 3000 km-körülbelül 1 Mill. Atm, azaz 2-3-szor nagyobb, mint az a maximális nyomás elérhető statikus laboratóriumi kísérletekben.

A belső része a litoszféra nevezzük a kernel. A nyomás ott kell lennie még magasabb, és a sűrűség az anyag közel a közepén a föld elérheti 18 g / cm. Talán a legfontosabb a Föld részben folyékony állapotban, de ez még nem bizonyított.

Mantle Föld áll nyilvánvalóan különbözik szilikátok. Sűrűség, összenyomhatóság és keménysége képező anyag a köpeny, a kapott szeizmikus egybeesnek a megfelelő értékek szilikátok. Hosszú ideig azt hitték, hogy a Föld mag lényegében vas, amelynek összetételét igazoljuk meteoritok. A meteoritok - tömör test alá a Földre a légkörön keresztül az űrből. Lehetséges, hogy ezek töredékei bolygók, melyek hasonlítanak a Földön. Ezért a készítmény meteoritok lesz, hogy meghatározzák a természet a belső réteg a litoszféra. A jelenlegi feltételezések a Föld magja nem vasból készült, és a kőzet nagy sűrűségű, de még nem bizonyított egyértelműen.

Feltételezzük, hogy a hőmérséklet közel a Föld központja a néhány ezer fok. Ezen a hőmérsékleten a Föld felszínén minden kőzetben nem olvad, de mivel a nyomás nagyon nagy a belső réteg a Föld, akkor valószínű, hogy a Föld magja szilárd.

A földkéreg. A leggyakoribb elemek a földkéreg - oxigén és a szilícium. A 3. táblázat mutatja, hogy az oxigén számlák közel 60%, míg a szilícium részaránya - 20% -a az összes atomok teszik ki a földkéreg.

3. táblázat: prevalenciája elemek a földkéreg.

A óceán víz harmadik prevalenciája (több mint alumínium) foglal hidrogénatom. Szerint a tartalmi elemek a magban a második helyen ez a vas - a harmadik szilícium, és a negyedik-magnézium. Megvan a saját érdekében az elemek előfordulásáról különböző részein a Földön. Azonban olyan elemek alacsony atomszámai leggyakoribb - és 26 alatti. A részesedése az összes többi elem (miután a vas) kevesebb, mint 0,2 tömeg. % A földkéreg.

A mindennapi életben sokszor érdekli a rendelkezésre álló elemek, hanem a bőség a földkéregben. A levegő állandóan körülöttünk, és egyformán mindenki számára elérhető. A vízellátás nagy korlátai. Egyes területeken a Föld víz korlátlan mennyiségben rendelkezésre áll, más területeken szenvednek a hiánya. Még azokon a területeken heves esőzések a víz áramlását növelheti olyan mértékben, hogy a tartalékok fokozatosan fogy. A világ népességének növekedése vízfogyasztás növekedésével egyre több, és a természetes vízkészlet kell tölteni ügyesen.

Stocks számos fém, ősidők óta ismert - réz, ezüst, arany, ón és ólom - meglehetősen korlátozott. Korábban, az emberek bányászott réz, ezüst és arany a természetes állapotban. És ez a három fém lehet elérni egyszerű kémiai műveleteket is letölteni az ércek. Másrészt, az alumínium és a titán, bár ezek közös elemek, sokkal nehezebb beszerezni az ércek. Fluoridot a természetben, mint a klór, de a klór és vegyületei sokkal gyakoribb - ők könnyebb megszerezni és használni. Azonban a kimerülése a leggazdagabb az elemeket, amelyeket széles körben használnak a jelenben egyre nagyobb figyelmet vonzani fogja azokat az elemeket, amelyeket még nem alkalmazzák széles körben.

A geológiai idők olvasztással folyamatok, kristályosítás, oldódási és lerakódása a különböző elemek koncentrálódtak egyes mezőket, ahol egy stabil vegyület. Ezek a vegyületek az úgynevezett ásványi anyagok. Sok ásványi összetétele megfelel az előállított vegyületek a laboratóriumban, de a legtöbbjük nem túl tiszta. Így, nagy betétek só (nátrium-klorid) alakult azokban az esetekben, helyett egykori tengerek, ha só betétek védettek voltak a súroló víz hatására. Óceánok kimeríthetetlen forrása a nátrium-klorid. Betétei kálium sók, egy teljesen más módon. Sok fémek a természetben megtalálható formájában szulfid (PBS, MoS2 ZnS), metally- más, mint oxidok (Fe2 O3. MnO2). Ismert nagy betétek-karbonát (ZnCO3, CaCO3) és szulfát (BaSO4) egyes fémek. Ásványi anyagok, amelyek jelen vannak az ilyen nagy koncentrációban, hogy vezethet a kereskedelmi fejlesztés, az úgynevezett ércek.

Air számunkra csak, nem hisszük, az oxigén az egyik legfontosabb vegyi anyagok. Például, a természetes gáz (többnyire metán), mint például üzemanyag, égő ez a levegőben. Ha a metán a levegőben nagy mennyiségben, és az oxigén lehetne kielégíteni, így csak ritkán, hogy szükséges lenne, hogy készítsen külön, az oxigén lenne tekinthető „üzemanyag”. Mindkét esetben, az összeg a keletkezett hő határozza meg az egyenlet

CH4 (r) + 202 (R) - CO2 (r) + 2H2O (r) + 213 kcal (3)

Annak ellenére, hogy az általános elérhetősége korlátlan mennyiségű oxigén a levegőben, hogy nagy mennyiségű tiszta oxigént kapunk az ipari és orvosi célokra. Minden évben több milliárd köbméter oxigén kapjuk, hogy elválasztjuk azt a nitrogénatommal frakcionált desztillációval.

# 9; ércek, amelyek közé tartozik a nitrogén, viszonylag ritkák. A leggyakoribb ásványi - nátrium-nitrát NaNO3. nagy betétek amelyek székhelye Chilében. Jelenleg nitrogéntartalmú vegyületek, a nitrogén a levegő. Ily módon a levegő-leggazdagabb forrása az oxigén és azota- két elem, amelynek rendkívül nagy jelentőséggel bír.