Материалы портала «Научная Россия»

Основа планеты

Более 99% массы земной коры составляют всего 10 элементов. Что это за «кирпичи» земной тверди?

Соотношение элементов, составляющих земную кору и планету Земля в целом, не совпадает. Ядро планеты состоит в основном из железа и никеля, однако до точных расчетов на этот счет ученым еще надо добраться. А вот для коры — подсчитали. Первым данные по химическому составу горных пород земной коры обобщил американец Ф.У. Кларк. По предложению академика А.Е. Ферсмана проценты содержания элементов в составе земной коры именуют числами Кларка, или попросту кларками. Кларки всего десяти элементов ― это  99% массы земной коры.

 

10. Титан

 0,57 % массы земной коры – это титан. Открыли его в составе минерала рутила в конце XVIII века. А в чистом виде получил и того позже – в 1825 году – знаменитый Йёнс Якоб Берцелиус. Титан – это легкий (плотность – 4,54 г/см3), серебристо-белый металл. Около 60% этого металла идет на изготовление краски, титановых белил. В машиностроении, несмотря на уникальное сочетание легкости, прочности, химической устойчивости используют только 7%.

 9. Водород

 По массе водород составляет всего около 1% земной коры. Но надо учесть, что водород – самый легкий элемент, и число его атомов в земной коре составляет уже 17 %. А во вселенной водород вне всякой конкуренции, число его атомов около 92 %. Водород – горючий газ без цвета и запаха. При его сгорании образуется вода, отсюда и название. Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металлов наблюдали в XVI и XVII веках. В конце  XVIII века Антуан Лавуазье выделил водород из воды и произвел синтез воды из водорода и кислорода. Без водорода нет органических соединений, в живых клетках на долю водорода приходится почти 50% атомов.

 8. Магний

 Легкий ковкий металл серебристо-белого цвета. Сначала его обнаружили в составе так называемой «английской соли» – горького лекарства со слабительными свойствами. В чистом виде металл получил Гемфри Дэви в 1808 году. Кларк магния – 1,9%.  Магний очень легкий, его плотность 1,7 г/см3. Поэтому его активно применяют в сплавах для облегчения конструкций. При обычных условиях магний покрывается защитной пленкой оксида. При нагревании или механическом повреждении пленка разрушается, и тогда магний можно поджечь. Ослепительное белое пламя порошка магния на заре фотографии использовали для осветительной вспышки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 7. Калий

 2,4% от массы земной коры составляет калий. Соль калия, поташ, с древности применяли как моющее средство, а сам элемент в чистом виде получил все тот же Дэви в 1807 году. В природе калий в чистом виде не встречается, потому что легко окисляется на воздухе, а с водой вообще реагирует со взрывом. Поэтому хранить легкий и легкоплавкий серебристый металл можно лишь под слоем керосина или силикона. Без калия не обходится ни одна живая клетка. Когда в почве калия недостаточно, растения плохо развиваются. Поэтому большая часть добываемых солей калия используется в виде удобрений.

 6. Натрий

 Плотность натрия 0,97  г/см3, то есть он легче воды. Но бросать кусок натрия в воду настоятельно не рекомендуем ― будет взрыв и пламя. 2,5% массы земной коры – это, прежде всего,  различные соли. И главная из них – хлорид натрия, поваренная соль. В живых организмах натрий есть обязательно. Металлический натрий встречается лишь в качестве примесей. А выделил его электролизом неугомонный Гемфри Дэви. 

 5. Кальций

 Мягкий серебристо-белый метал получил, как можно догадаться, все тот же Дэви. Из-за высокой химической активности кальций в природе не встречается. А вот его соединения – известняк, мрамор, гипс, известь используются уже несколько тысячелетий. 3,4% массы земной коры – это самые разнообразные соединения кальция. Без кальция нет ни скелетов живых существ, ни зубов. Самый богатый кальцием продукт питания – это, представьте себе,  мак.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 4. Железо

 Самые древние изделия из железа датируют IV тысячелетием до нашей эры. Но это железо имело небесное происхождение – оно из железоникелевых метеоритов. Но уже в пирамиде Хеопса (середина третьего тысячелетия до нашей эры) нашли стальные лезвия, полученные выплавкой. Минералов, содержащих железо, известно множество, масса железа в земной коре составляет более 4,5%. В свободном состоянии железо имеет серебристо белый цвет с серым оттенком. Чистый металл пластичен, а твердость и хрупкость ему придают различные добавки, прежде всего углерод. Железо – основной компонент сталей и чугунов. А они, соответственно, ― основные конструкционные материалы. На долю железа приходится около 95% металлургического производства.

 3. Алюминий

 Самый распространенный металл в земной коре – алюминий. Его кларк – около 7,5%. В природе алюминий встречается почти исключительно в виде соединений: многочисленных бокситов, глиноземов и прочих. Драгоценные камни, сапфиры и рубины, изумруды и аквамарины, александриты – это тоже соединения алюминия. Используют алюминий, прежде всего, как конструкционный материал. Чистый алюминий непрочен, поэтому в технике применяют его сплавы, сохраняющие легкость, но куда более прочные. Современная технология получения алюминия посредством электролиза была разработана только в конце XIX века. Она всем хороша, но требует больших затрат электроэнергии. Поэтому заводы по производству алюминия строят вблизи мощных электростанций.

 2. Кремний

 Содержание кремния в земной коре – более 25 %. Чаще всего это диоксид кремния: песок, кварц, полевые шпаты. Их масса в земной коре – 12 %. Соединения кремния используют при производстве стекла, цемента, силикатных кирпичей, фарфора, фаянса. Даже пресловутый силикон – соединение кремния. Кремний, на латыни  silicium, дал название знаменитой Силиконовой долине – центру высокотехнологичных разработок. Без кремния нет микросхем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 1. Кислород

 «Король» всех элементов в земной коре – кислород. Еще бы – почти 50% массы! А в воде процент массы кислорода и того выше – 88%. Кислород в свободном состоянии – основа жизни, им дышат практически все живые существа. По числу атомов в живых клетках кислород составляет 25%, а по массе его и вовсе 65%. Но рекордную долю в земной коре составляют многочисленные окислы: почти полторы тысячи минералов имеют в своем составе кислород.  Ведь он химически очень активен. Открыли кислород как химический элемент в конце XVIII века. А русское его название придумал Ломоносов.

алюминий водород железо земная кора калий кальций кислород кларк крений магний натрий титан

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий