rasprostranjenost hemijskih elemenata.nasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/1032/2....

Drugo predavanje

Rasprostranjenost hemijskihelemenata.

Drugo predavanje

Hemija životne sredine (T. Anđelković)1

Ciljevi i ishodi 2. predavanja

Ciljevi predavanja Ishodi 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.

Na kraju predavanja student će bitiosposobljen da:

objasni stabilnost irasprostranjenost hemijskihelemenata

navede najrasprostranjenijeelemente vode, tla, atmosfere i živematerije

objasni proces diferencijalcijeelemenata

geohemijski klasifikuje elemente


Rasprostranjenost elemenata usvemiru.

Rasprostranjenost elemenata uvodi.

Rasprostranjenost elemenata uZemljinoj kori.

Rasprostranjenost elemenata uljudskom organizmu.

Diferencijacija elemenata naZemlji.

Geohemijska klasifikacijaelemenata.

Na kraju predavanja student će bitiosposobljen da:

objasni stabilnost irasprostranjenost hemijskihelemenata

navede najrasprostranjenijeelemente vode, tla, atmosfere i živematerije

objasni proces diferencijalcijeelemenata

geohemijski klasifikuje elemente

Hemijski elementi

3 Hemija životne sredine (T. Anđelković)

Hemijski elementi 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 (izuzevTc, Pm, At i Fr – 88 elementa).

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

laboratorijski.


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 (izuzevTc, Pm, At i Fr – 88 elementa).

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

laboratorijski.

Stabilnostelemenata

• Neki od nastalihelemenata nisu stabilni pase razlažu na stabilnijeelemente - nuklearnafisija.

• Nuklearna fisija dovodido oslobađanja energije isamim tim stvaranjastabilnijih elemenata.


• Neki od nastalihelemenata nisu stabilni pase razlažu na stabilnijeelemente - nuklearnafisija.

• Nuklearna fisija dovodido oslobađanja energije isamim tim stvaranjastabilnijih elemenata.

Rasprostranjenost elemenataPrisustvo 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?

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?


Relativna rasprostranjenost elemenatau svemiru


Vodonika i helijuma ima najviše, zatim sledi kiseonik pa ugljenik,potom Ne, Fe, N, Si, Mg i S.

Solarna rasprostranjenost nuklida

Fuzijom nastajuelementi do gvožđa.Elementi teži od gvožđane nastaju fuzijom i alfazahvatom, većneutronskim zahvatom,jer je fuzija gvožđa sadrugim elementimaendoterman proces(apsorbuje se E).Proces neutronskogzahvata se odvija tokomsupernove, kada dolazido stvaranja težihelemenata.


Fuzijom nastajuelementi do gvožđa.Elementi teži od gvožđane nastaju fuzijom i alfazahvatom, većneutronskim zahvatom,jer je fuzija gvožđa sadrugim elementimaendoterman proces(apsorbuje se E).Proces neutronskogzahvata se odvija tokomsupernove, kada dolazido stvaranja težihelemenata.

Najvažnije karakteristike grafika solarnerasprostranjenosti elemenata1. >75% mase kosmosa čini vodonik2. >99% je H + He3. (Ovo ne važi za Zemlju!)4. Raspostranjenost elemenata eksponencijalno opada sa

porastom Z do Z ~ 60;a zatim ostaje približno konstantna5. Li, Be i B pokazuju značajno smanjenje prisustva u

poređenju sa elementima nižeg i višeg Z6. U blizini gvožđa dolazi do porasta pikova

rasprostranjenosti, kao i pri većim Z oko Pb7. Parni elementi su rasprostranjeniji od njihovih neparnih

suseda

1. >75% mase kosmosa čini vodonik2. >99% je H + He3. (Ovo ne važi za Zemlju!)4. Raspostranjenost elemenata eksponencijalno opada sa

porastom Z do Z ~ 60;a zatim ostaje približno konstantna5. Li, Be i B pokazuju značajno smanjenje prisustva u

poređenju sa elementima nižeg i višeg Z6. U blizini gvožđa dolazi do porasta pikova

rasprostranjenosti, kao i pri većim Z oko Pb7. Parni elementi su rasprostranjeniji od njihovih neparnih

suseda


Rasprostranjenost elemenata u vodi

Element % Element %O 85.84 S 0.091H 10.82 Ca 0.04Cl 1.94 K 0.04

Elementalni sastav (maseni) Svetskog okeana


Cl 1.94 K 0.04Natrijum 1.08 Br 0.0067Mg 0.1292 C 0.0028

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

Rasprostranjenost elemenata Zemljine kore


Rasprostranjenost elemenata u atmosferiZastupljenost 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 manjojkoličini.


Zastupljenost elemenata (zapreminska frakcija) uatmosferi:

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 manjojkoličini.

Rasprostranjenost elemenata uljudskom telu

Element maseni %O 65C 18H 10N 3

Element maseni %K 0.2S 0.2Cl 0.2Na 0.1


N 3Ca 1.5P 1.2

Na 0.1Mg 0.05

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

Se, F <0.01 svaki99%

Diferencijacija elemenata na Zemlji Na diferencijaciju elemenata uticali su: Oksidoredukcija, Veličina jona, Energija hemijske veze, Pritisak, Temperatura, Fazne ravnoteže, Raspostranjenost elemenata, Magnetne osobine elemenata.


Na diferencijaciju elemenata uticali su: Oksidoredukcija, Veličina jona, Energija hemijske veze, Pritisak, Temperatura, Fazne ravnoteže, Raspostranjenost elemenata, Magnetne osobine elemenata.

Diferencijacija elemenata Primarna (redoks potencijal u odnosu na Fe, O i S),

sekundarna (veličina jona elementa) i tercijarna (spoljašnjibiotički i abiotički faktori).

Elementi koji imaju pozitivniji potencijal od potencijala gvožđa (-0.43V) se nalaze u jezgru Zemlje – siderofilni elementi.

Elementi koji imaju negativniji potencijal od potencijala gvožđa (-0.43V) su halkofilni i litofilni elementi.

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


Primarna (redoks potencijal u odnosu na Fe, O i S),sekundarna (veličina jona elementa) i tercijarna (spoljašnjibiotički i abiotički faktori).

Elementi koji imaju pozitivniji potencijal od potencijala gvožđa (-0.43V) se nalaze u jezgru Zemlje – siderofilni elementi.

Elementi koji imaju negativniji potencijal od potencijala gvožđa (-0.43V) su halkofilni i litofilni elementi.

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

Sekundarna diferencijacija je vezana za hlađenje magme. Minerali kristališu na različitim temperaturama. Osnovni sastojci magme su silikati, oksidi i sulfidi. 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 njihovjonski radijus sličan jonskom radijusu makroelemenata.

Tercijarna diferencijacija elemenata. Ubrzana industrijalizacija i urbanizacijadovele su do povećane tehnogene migracije hemijskih elemenata (rudnici, površinskikopovi, jalovišta, deponije, itd.).


Sekundarna diferencijacija je vezana za hlađenje magme. Minerali kristališu na različitim temperaturama. Osnovni sastojci magme su silikati, oksidi i sulfidi. 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 njihovjonski radijus sličan jonskom radijusu makroelemenata.

Tercijarna diferencijacija elemenata. Ubrzana industrijalizacija i urbanizacijadovele su do povećane tehnogene migracije hemijskih elemenata (rudnici, površinskikopovi, jalovišta, deponije, itd.).

Geohemijska klasifikacija


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 - litosferi4.halkofilni,koji se pretežno nalaze u Zemljinom omotaču5.siderofilni,koji se pretežno nalaze u Zemljinom jezgru

Za mnoge elemente nije moguća precizna klasifikacija premamestu nalaženja, jer su zastupljeni u više ili u svimomotačima Zemlje.


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 - litosferi4.halkofilni,koji se pretežno nalaze u Zemljinom omotaču5.siderofilni,koji se pretežno nalaze u Zemljinom jezgru

Za mnoge elemente nije moguća precizna klasifikacija premamestu nalaženja, jer su zastupljeni u više ili u svimomotačima Zemlje.

Litofilni elementi“onaj koji voli silicijum”

Litofilni elementi su elementi Zemljine kore. U spoljašnjoj ljusci njihovihjona nalazi se po 8 elektrona (odnosno u litijumovoj seriji 2 elektrona).Većina litofilnih elemenata stvara veoma stabilne jone sa elektronskomkonfiguracijom plemenitog gasa.


“onaj koji voli silicijum”

Litofilni elementi su elementi Zemljine kore. U spoljašnjoj ljusci njihovihjona nalazi se po 8 elektrona (odnosno u litijumovoj seriji 2 elektrona).Većina litofilnih elemenata stvara veoma stabilne jone sa elektronskomkonfiguracijom plemenitog gasa.

Usled njihovog visokog afiniteta premakiseoniku, većina litofilnih elemenata jeprisutna u Zemljinoj kori.

Halkofilni elementi “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 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.

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

i sumporu (oksid zlata je termodinamički nestabilan), i koji se lakorastvaraju 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.


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

i sumporu (oksid zlata je termodinamički nestabilan), i koji se lakorastvaraju 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 uZemljinoj kori. Zato je većina njih poznata kaoplemeniti metali. Iridijum je najmanjerasprostranjen element na Zemljinoj kori (manjeod 1 ppb).

Atmofilni elementi

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.


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.


Pitanja za utvrđivanjedrugog predavanja

Prvo pitanjeSiderofilni elementi se pretežno nalaze u Zemljinom jezgru.

Tačno Netačno


Drugo pitanjeAlkalni i zemnoalkalni metali pripadaju grupi halkofilnih

elemenata.

Tačno Netačno


Treće pitanjeNatrijum i kalijum ne mogu lako da zamene jedandrugog u mineralima jer imaju različit __________.


rasprostranjenost hemijskih elemenata.nasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/1032/2....

Documents