Rasprostranjenost hemijskih elemenata.nasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/2704/2. Rasprostranjenost...118 hemijskih elemenata (1p do 118p). postoje u prirodi kao izotopi. elementi sa rednim

Drugo predavanje

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 1

http://www.junis.ni.ac.yu/Engl/uninis.htm

CILJEVI PREDAVANJA

Rasprostranjenost elemenata u svemiru.

Rasprostranjenost elemenata u vodi.

Rasprostranjenost elemenata u Zemljinoj kori.

Rasprostranjenost elemenata u ljudskom organizmu.

Diferencijacija elemenata na Zemlji.

Geohemijska klasifikacija elemenata.

ISHODI PREDAVANJA

Na kraju predavanja student će biti osposobljen da:

objasni stabilnost i rasprostranjenost hemijskih elemenata

navede najrasprostranjenije elemente vode, tla, atmosfere i žive materije

objasni proces diferencijacije elemenata

geohemijski klasifikuje elemente



118 hemijskih elemenata (1p do 118p). postoje u prirodi kao izotopi. elementi sa rednim brojevima do 92 su stabilni ili

metastabilni elementi koji se nalaze na Zemlji (izuzev Tc, Pm, At i Fr – 88 elementa).

sledećih 10 elemenata su prirodno radioaktivni. sledećih 17 radioaktivnih elemenata, ali oni se

stvaraju laboratorijski.



• Neki od nastalih elemenata nisu stabilni pa se razlažu na stabilnije elemente - nuklearna fisija.

• Nuklearna fisija dovodi do oslobađanja energije i samim tim stvaranja stabilnijih elemenata.

Prisustvo elementa u odnosu na sve druge elemente.

Rasprostranjen ili redak?

Maseni udeo wB Molski udeo xB Zapreminski udeo φB

Maseni udeo kiseonika u vodi? Molski udeo kiseonika u vodi?



Vodonika i helijuma ima najviše, zatim sledi kiseonik pa ugljenik, potom Ne, Fe, N, Si, Mg i S.Takođe, relativna raspostranjenost olova se tumači time da je olovo na krajuradioaktivnog niza pa se ono nagomilavalo raspadanjem radioaktivnih elemenata težihod njega

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/7/70/SolarSystemAbundances.jpg


Fuzijom nastaju elementi do gvožđa. Elementi teži od gvožđa ne nastaju fuzijom i alfa zahvatom, već neutronskim zahvatom, jer je fuzija gvožđa sa drugim elementima endoterman proces (apsorbuje se E).Proces neutronskog zahvata se odvija tokom supernove, kada dolazi do stvaranja težih elemenata.

1. >75% mase kosmosa čini vodonik 2. >99% je H + He3. (Ovo ne važi za Zemlju!)4. Raspostranjenost elemenata

eksponencijalno opada sa porastom Z do Z ~ 60;a zatim ostaje približno konstantna

5. Li, Be i B pokazuju značajno smanjenje prisustva u poređenju sa elementima nižeg i višeg Z

6. U blizini gvožđa dolazi do porasta pikova rasprostranjenosti, kao i pri većim Z oko Pb

7. Parni elementi su rasprostranjeniji od njihovih neparnih suseda


Element % Element %

O 85.84 S 0.091

H 10.82 Ca 0.04

Cl 1.94 K 0.04

Natrijum 1.08 Br 0.0067

Mg 0.1292 C 0.0028


Elementalni sastav (maseni) Svetskog okeana

Ukoliko bi se rasprostranjenost prikazala po molskoj frakciji, raspodela za prva 4 elementa bi izgledala potpuno drugačije.


Zastupljenost elemenata (zapreminska frakcija) u atmosferi:

azot (78.1%), kiseonik(20.9%), argon(0.96%),

zatim slede C i H u varijabilnoj količini zbog H2O i CO2. Sumpor, fosfor i dr. elementi su prisutni u znatno manjoj količini.



Element maseni %

O 65

C 18

H 10

N 3

Ca 1.5

P 1.2

Element maseni %

K 0.2

S 0.2

Cl 0.2

Na 0.1

Mg 0.05

Fe, Co, Cu, Zn, I <0.05 svaki

Se, F <0.01 svaki99%

Na diferencijaciju elemenata uticali su:▪ Oksido-redukcija,

▪ Veličina jona,

▪ Energija hemijske veze,

▪ Pritisak,

▪ Temperatura,

▪ Fazne ravnoteže,

▪ Raspostranjenost elemenata,

▪ Magnetne osobine elemenata.


Primarna (redoks potencijal u odnosu na Fe, O i S), Sekundarna (veličina jona elementa) i Tercijarna (spoljašnji biotički i abiotički faktori).

Primarna diferencijacijaPrimarna diferencijacija se desila prva, pre svih, kada na Zemlji nije bilo dovoljno kiseonika (za oksidaciju elemenata) ni sumpora da bi se nagradili sulfidi. Pošto gvožđa, kao najstabilnijeg elementa ima najviše, primarna diferencijacija se vrši u odnosu na njegov potencijal.Elementi koji imaju pozitivniji potencijal od potencijala gvožđa (-0.43V) se nalazeu jezgru Zemlje – siderofilni elementi.Na ove elemente gvože deluje kao redukciono sredstvo, redukuje ih i povlači sasobom pod dejstvom gravaitacije u jezgro. Zato su ovi elementi zastupljeni u jezgru, a malo zastupljeni u Zemljinoj kori.Elementi koji imaju negativniji potencijal od gvožđa se ne redukuju gvožem tako da se nenalaze u elementarnom stanju i ne nalaze se u jezgru.


Elementi sa negativnijim potencijalom od gvožđa se u zavisnosti od toga da li pokazuju afinitet prema kiseoniku ili sumporu dele na litofilne (mali jonski radijus i slabo polarizabilni) i halkofilne (veliki jonski radijus i jako polarizabilni).

Litofilni elementi imaju negativniji potencijal i manje jone (manje polarizabilne) od halkofilnihelemenata koji se zato lako jedine sapolarizabilnim sulfidnim jonom.




Sekundarna diferencijacija je vezana za hlađenje magme. Osnovni sastojci magme su silikati, oksidi i sulfidi. Minerali kristališu na različitim temperaturama. Dubina na kojoj će se mineral naći zavisi od E kristalne rešetke (veličina i

naelektrisanje jona i E veze M-O). Minerali sa malim jonima i velikim naelektrisanjem imaju visoku

E kristalne rešetke Anortit CaAl2Si2O8 Albit NaAlSi3O8

▪ Anortit ima višu Tt i gušći je mineral usled veće E krit.reš.,usled veće šarže, pa se javlja na većim dubinama.

Izomorfna supstitucija – mikroelementi se nalaze često u sredini u kojoj je njihov jonski radijus sličan jonskom radijusu makroelemenata.




Tercijarna diferencijacija elemenata. Ubrzana industrijalizacija i urbanizacijadovele su do povećane tehnogene migracijehemijskih elemenata (rudnici, površinski kopovi, jalovišta, deponije, itd.).



1.atmofilni,koji se pretežno nalaze u vazdušnom omotaču -atmosferi

2.hidrofilni,koji se pretežno nalaze u vodenom omotaču -hidrosferi

3.litofilni,koji se pretežno nalaze u Zemljinoj kori - litosferi 4.halkofilni,koji se pretežno nalaze u Zemljinom omotaču 5.siderofilni,koji se pretežno nalaze u Zemljinom jezgru

Za mnoge elemente nije moguća precizna klasifikacija prema mestu nalaženja, jer su zastupljeni u više ili u svim omotačima Zemlje.

Na primer element kiseonik je atmofilan, litofilan i hidrofilan elemenat. Svrstavanje nekog elementa u jednu od pet navedenih grupa znači da se on prvenstveno nalazi u tom omotaču.


Atmofilni elementi su po pravilu vrlo isparljivi (oni stvaraju gasove ili tečnosti na Zemlji) i nalaze se u atmosferi i hidrosferi.

Litofilni, siderofilni i halkofilni su podeljeni u zavisnosti od njihove tendencije da se jave u silikatnoj, metalnoj ili sulfidnoj tečnoj fazi.

Litofilni elementi pokazuju tendenciju prema silikatnoj fazi.

Siderofilni elementi imaju tendenciju ka metalnoj likvidnoj fazi.

Halkofilni elementi pokazuju tendenciju da se jave u likvidnoj sulfidnoj fazi.


“onaj koji voli silicijum”Litofilni elementi su elementi Zemljine kore. U spoljašnjoj ljusci

njihovih jona nalazi se po 8 elektrona (odnosno u litijumovoj seriji 2 elektrona). Većina litofilnih elemenata stvara veoma stabilne jone sa elektronskom konfiguracijom plemenitog gasa.

Teško se redukuju do elementarnog stanja.


Usled njihovog visokog afiniteta prema kiseoniku, većina litofilnih elemenata je prisutna u Zemljinoj kori.Jedinjenja sa kiseonikom su najkarektirističnija za njih. Najveći broj njih su komponente silikata. Postoje u prirodi kao oksidi, halogenidi, fosfati, sulfati i karbonati.

“onaj koji voli sumpor” Halkofilne elemente čine metali i teži nemetali koji imaju mali

afinitet prema kiseoniku i vezuju se za sumpor u vidu nerastvornih sulfida.

Sulfidi su gušći od silikatnih minerala (nastalih od litofilnih elemenata) pa su se izdvojili ispod litofilnih elemenata tokom kristalizacije Zemljine kore. Zato su malo zastupljeni u Zemljinoj kori, a više u Zemljinom omotaču.


“onaj koji voli gvožđe” Siderofilni elementi su elementi koji imaju slab afinitet prema

kiseoniku i sumporu (oksid zlata je termodinamički nestabilan), i koji se lako rastvaraju u rastopljenom gvožđu.

Oni se vezuju metalnim vezama sa Fe u gustom sloju Zemljinog jezgra, gde je pritisak toliko jak da održava Fe u čvrstom stanju.


Pošto su koncentrovani u gustom jezgu Zemlje, siderofilni elementi su poznati da su veoma retki u Zemljinoj kori. Zato je većina njih poznata kao plemeniti metali. Iridijum je najmanje rasprostranjen element na Zemljinoj kori (manje od 1 ppb).

H, C, N, plemeniti gasovi.Elementi koji su zastupljeni u obliku gasa.Ugljenik je takođe klasifikovan kao atmofilan jer stvara veoma

jake višestruke veze sa kiseonikom u CO i CO2.Vodonik, koji postoji u obliku vode, je takođe klasifikovan kao

atmofilan iako je veći deo vode u tečnoj formi.


http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen

http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon

http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen


Siderofilni elementi se pretežno nalaze u Zemljinom jezgru.

Tačno Netačno


Alkalni i zemnoalkalni metali pripadaju grupi halkofilnih elemenata.

Tačno Netačno


Natrijum i kalijum ne mogu lako da zamene jedan drugog u mineralima jer imaju različit __________.



Imajući u vidu dole navedene standardne potencijale:

Fe3+ + 3 e-→ Fe(s) Eo = -0.440 VXn+ + n e-→X(s) Eo = -0.685 V

Da li se element X može klasifikovati kao siderofilan element?

Koji mineral će kristalisati na većoj dubini:Anortit CaAl2Si2O8IliAlbit NaAlSi3O8


Documents

Rasprostranjenost hemijskih elemenata.nasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/2704/2. Rasprostranjenost...118 hemijskih elemenata (1p do 118p). postoje u prirodi kao izotopi. elementi sa rednim