1. Геохимия как наука. Объект ее изучения. Разделы геохимии, связь с другими науками.
Геохимия – наука, изучающая историю атомов химических элементов и их поведение в различных природных физико-химических процессах. Объект изучения – атом химического элемента. Геохимия изучает историю атомов химических элементов в земной коре, в глубоких частях нашей планеты, в космическом пространстве и космических телах. Земля отдает в пространство легкие элементы (водород, гелий и др.) и получает более тяжелые элементы в виде космической пыли, метеоритов и т.д.
По содержанию геохимия делится на следующие части:
Общая (теоретическая) геохимия – решает две проблемы:
закономерности распределения атомов химических элементов в природных объектах, космических телах (космохимия);
закономерности поведения атомов химических элементов в природных процессах.
Прикладная геохимия – изучает следующие вопросы:
распределение атомов химических элементов в небольших объектах;
геохимия отдельных элементов;
поисковая геохимия.
Геохимия исследует химические элементы на глубине до 20 км. Геохимия связана со многими науками (минералогия, кристаллография, петрография, учение о МПИ, математикой, физикой, химией, астрономией, биолого-почвенными дисциплинами).
2.Строение атома. Закон Заварицкого.
Общий закон геохимии (А.Н. Заварицкий): «Распространенность атомов химических элементов в природе зависит от их строения и определяется устойчивостью их ядер, а движение атомов химических элементов определяется особенностями строения электронных оболочек».
В строении атома
принимают участие около 40 элементарных
частиц, из которых три являются основными:
протон, нейтрон, электрон. Электроны
находятся на орбитах вокруг атомного
ядра. Радиус атомов около
м. Радиус атомного ядра –
м.
Атом – электрически нейтральная частица. Но он может отдавать или принимать электроны на своих орбитах. При этом атом становится заряженным – ионом. Ион, который отдает свои электроны, становится положительно заряженным и называется катионом; ион, получивший электрон, несет отрицательный заряд и называется анионом.
Ядро атома состоит
из ядерных частиц – нуклонов. Это протоны
и нейтроны
.
Массовое число атома A
равно сумме протонов и нейтронов:
Выделяют следующие нуклиды:
Изотопы – ядра, у
которых одинаковое число
и разные числа
и
.
Изотопы находятся в одной клетке таблицы
Менделеева и обладают одинаковыми
химическими свойствами.
Изобары – ядра, у которых одинаково число и разны числа и . Изобары находятся в разных клетках таблицы Менделеева и имеют разные химические свойства.
Изотоны – ядра, у
которых одинаковое число
и разные числа
и
Изотоны находятся в разных клетках
таблицы Менделеева и обладают разными
химическими свойствами.
3. Типы химической связи.
Атомы химических элементов взаимодействуют друг с другом и образуют различные типы химической связи: 1. ионная (электроны с внешней орбиты одного атома переходят на внешнюю орбиту другого атома), 2. ковалентная полярная (взаимодействуют атомы разных химических элементов с образование общего электронного ассиметричного облака) и неполярная (взаимодействуют атомы одного химического элемента, образуется общая внешняя электронное облако), 3. молекулярная (взаимодействие молекул – слабая связь (например, лед),
4. металлическая.
В природе распространены промежуточные типы связи: ионно-ковалентная (например, донорно-акцепторная связь – электроны попеременно вращаются то у одного, то у другого ядра).
Для определения типа химической связи используется электроотрицательность химических элементов, т.е. энергия, с которой атом притягивает валентные электроны другого атома. Чем больше разница электроотрицательности элементов, тем более характерен ионный тип связи; чем меньше – тем более характерен ковалентный тип связи. В природе ионный тип связи характерен для галоидов; существенно ковалентная – для сульфидов; ионно-ковалентный тип связи характерен для окислов и силикатов.