«Теория всего»

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

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.