Распространённость химических элементов

Суммарная доля изображённых на диаграмме восьми наиболее распространён­ных химических элементов в процентах от массы земной коры составляет 99,03 %. Содержа­ние химических элементов следующее: кислород (47,00 %), кремний (29,50 %), алюминий (8,05 %), железо (4,65 %), кальций (2,96 %), натрий (2,50 %), калий (2,50 %), магний (1,87 %). Содержание всех остальных химических элементов существенно меньше, но именно их разнообразие служит источником богатства земных недр.

Многие химические элементы земной коры встречаются в составе минералов. Земная кора более чем на 99 % состоит из оксидов, среди которых на первом месте оксид кремния(IV) SiО₂. При этом доля самого кремнезёма составляет 1/8 массы земной коры, а доля минералов (силикатов, главным образом алюмосиликатов) – 3/4. Намного меньше распространены карбонаты, сульфиды и сульфаты.

Вода – наиболее распространённое химическое соединение на Земле. Мировой океан покрывает более 70 % поверхности Земли. В ледниках и полярных льдах сосредо­точено 2 % воды. Количество пресной воды составляет всего 3 %. В состав гидро­сферы в основном входит 11 химических элементов: кислород (85,60 %), водород (10,78 %), хлор (1,987 %), натрий (1,105 %), магний (0,1326 %), сера (0,0928 %), калий (0,0416 %), бром (0,0068 %), углерод (0,0028 %), стронций (0,0009 %), бор (0,0005 %). Остальные химические элементы в сумме составляют 0,25 %.

Химические элементы на Земле встречаются крайне неравномерно. Многие элементы, расположенные в начале Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, наиболее распро­странены в земной коре. Это можно объяснить большой прочностью их ядер атомов. Ядра атомов радиоактивных элементов (расположены в конце Периодической таблице) подвергаются самопроизвольному распаду. Таким образом, распространён­ность химических элементов связана с зарядом ядер их атомов.

Для полного представления о содержании химических элементов в окружаю­щем мире следует рассмотреть деление элементов по степени их распространён­ности в атмосфере. Для этого можно использовать таблицу 13 "Воздух. Кислород. Горение". Кроме того, можно рассмотреть распространение химических элементов в кос­мическом пространстве. По мере убывания числа атомов можно составить следу­ющий ряд: Н, Не, О, С, Si, Mg, A1 и т. д. Распространённость водорода и гелия во много раз превосходит остальные химические элементы, в том числе и кислород.

3. Формы существования химических элементов

Таблица 3 помогает обобщить знания об атомах как составных частях всех веществ, понять разницу между понятиями "химический элемент" и "простое вещество", "простое вещество" и "сложное вещество".

Химический элемент – это определённый вид (совокупность) атомов. Условно атомы можно представить в виде шариков различных размеров и цветов. Одиночные атомы в основном существуют в межзвёздном пространстве, где практически отсутствует взаимодействие между ними. В космическом про­странстве главным образом находятся атомы водорода Н и гелия Не.

Простые вещества образованы в результате соединения атомов одного химического элемента в молекулы или кристаллы.

Простые вещества–неметаллы в основном состоят из молекул и могут быть газообразными, жидкими или твёрдыми. Благородные (инертные) газы состоят из атомов.

Обычно простые вещества–неметаллы (водород, кислород, сера) принято называть теми же словами, как атомы, а их химические формулы показы­вают состав молекул.

Химические элементы, образующие простые вещества–металлы, называют­ся металлическими; к ним принадлежит большинство химических элементов. Простые веще­ства–металлы имеют кристаллическое строение. В случае простых веществ, не состоящих из молекул, символ соответствующего элемента служит химической формулой этого вещества. Поэтому химическими формулами металлов служат символы элементов.

Большинство химических элементов носят те же названия, что и отвечающие им простые вещества.

Сложные вещества состоят не из простых веществ, а из атомов разных химических элементов.

Вещества образуются из атомов за счёт образования между ними химических связей и записываются в виде хими­ческих формул.

В качестве примера существования разных форм кислорода можно привести изменение химического состава атмосферы с высотой. В нижних слоях атмосферы присут­ствует молекулярный кислород – О₂, пары воды, а также оксиды серы, углерода и азота. Начиная с высоты 10 км, образуется озон – О₃. Выше 40 км в атмосфере увели­чивается содержание атомарного кислорода – О, а на высоте 150 км кислород полно­стью распадается на атомы.

Из таблицы следует вывод: многообразие веществ обусловлено различным сочетанием атомов одного и того же или разных химических элементов друг с другом.

Таблица 3