Закон Кларка - Вернадского о всеобщем рассеянии элементов.

Закон Кларка - Вернадского

Все элементы есть везде, речь может идти только о недостаточной чувствительности анализа, не позволяющего определить содержание того или иного элемента в изучаемой системе. Это положение о всеобщем рассеянии химических элементов Н.И. Сафронов предложил именовать законом Кларка - Вернадского.

Применительно к учению о биосфере его можно сформулировать так: в любом природном объекте Земли содержатся все химические элементы, находящиеся в ее коре.

Речь может идти только о недостаточной чувствительности методов анализов, используемых для выявления элементов, находящихся в очень малых концентрациях. Ряд исследователей считает, что пределом рассеяния можно считать концентрацию, соответствующую одному атому в 1 см³ вещества. Исходя из закона Вернадского-Кларка, можно сделать несколько выводов. Во-первых, для нормальной жизнедеятельности организмов (в том числе и для человека) в среде обитания необходимо наличие всех химических элементов. Это следует помнить при создании искусственных условий жизнедеятельности. Вторым важным для изучения данного курса выводом можно считать то, что для живых организмов нет вредных и полезных химических элементов; вопрос лишь во вредных концентрациях (как избыточных, так и недостаточных) этих элементов.

Практическая необходимость учитывать закон Вернадского-Кларка появилась в последнее время в связи с разработкой показателей, нормирующих содержание различных химических элементов в среде, окружающей человека.

10. Особенности распространения химических элементов в земной коре, установленные А.Е. Ферсманом.

Связанные со строением ядер.

Тенденция - чем тяжелее ядро, тем кларки элементов меньше. Преобладают лёгкие ядра.

С чётными номерами и с чётными атомными массами. - преобладают.

Особенно многочисленны кларки, атомная масса которая кратна 4.

O,Mn,Si,K,Fe.

После гелия - каждый шестой элемент (наибольшие кларки).

He,O,Si,Ca,Fe.

как объяснить:

Вещество-ранее, до 10000000 градусов. при такой температуре атомы и молекулы не существуют, а в виде плазмы. В ней происходят ядерные реакции, образуются ядра химических элементов. Наиболее вероятно образование с четными номерами и легкие - более устойчивые. Но не все - литий, бериллий. бор, гелий - мало в земной коре. так как ядра этих элементов, кроме гелия, ядерное горючее, уничтожаются в ходе ядерных реакций. Технеций - изчез с лица земли. Кларки меняются по вертикали и по горизонтали.

Распространенность элементов в атмосфере и гидросфере.

Постоянные компоненты воздуха

Переменные компоненты атмосферы

Км – гомосфера

Гидросфера

Солёность 3 – 3.5%

Распространённость элементов в биосфере.

Присутствуют все элементы таблицы, но кларки малы.

Состав фитомассы.

1. Воздушные мигранты (% на сырую массу)

O2 – 70

C – 18

H – 10.5

N – 0.3

Всего 98,8 %

2. Водные мигранты

Ca – 0.5

K – 0.3

Si – 0.2

Mg – 0.04

P – 0.07

S – 0.05

Всего 1,16 %

После смерти переходят в газы.

Понятие о миграции элементов. Примеры концентрации и рассеяния элементов в земной коре.

Миграция – перемещение химических элементов, ведущих к их концентрации элементов или к их рассеиванию.

Миграция – перемещение молекул и атомов в земной коре, движимое посредством целого ряда факторов различного происхождения и протекающее несколькими способами.

Способность элемента к миграции определяется формой его нахождения в земной коре: горные породы и минералы, живое вещество, магма, рассеянная форма. Разнообразие миграции элементов характеризует число его минералов, генетических типов рудных месторождений и т. д. Участки земной коры, в которых на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов и, как следствие, их концентрация.

Геохимическая миграция в различных средах различается в зависимости от степени трещиноватости:

1. В непрерывной пористой среде, миграция проходит с одинаковой скоростью между частицами породы;

2. В дискретной пористой среде, т.е. из отдельных частиц (почва, глина). Размеры пор внутри частицы отличается от пор между ними, следовательно, скорости миграции в разных частях породы различны;

3. В дискретной среде, взаимодействие с раствором происходит только на поверхности частиц среды.

Содержание элемента в данной пород (или вообще какой-нибудь системе) характеризуется кларком концентрации. Кларк концентрации КК представляет собой отношение содержания элемента в данной породе С к его кларку (содержанию в земной коре) К:

КК = С/К.

Величина, обратная кларку концентрации, называется кларком рассеяния:

КР = К/С.

Поскольку К и С не могут равняться нулю (в силу закона Вернадского-Кларка) КК и КР также всегда отличны от нуля. Наибольшие величины КК характерны для ртути и сурьмы (в области месторождений – сотни тысяч), наименьшие – для железо, магния, калия (не больше 10-100). Зная кларк элемента и максимальное значение КК, можно представить себе те пределы, в которых данный элемент будет встречаться в ландшафте.

Каждая отдельная порода характеризуется своим геохимическим спектром – графиком содержания (кларков) различных элементов. Часто строят графики кларков концентрации элементов в какой-либо скважине с глубиной. Для элемента можно построить диаграмму его кларков концентрации в различных породах (почвах).

Геохимия элементов, в том числе их распространенной в земной коре зависит 1) от строения ядра; 2) от строения электронной оболочки. Ядра всех макроэлементов (см. далее) легкие. Согласноправилу Отто-Гаккена, элементов с четными номерами больше, чем с нечетными, причем среди четных преобладают элементы с номерами, кратными четырем.