Вопрос 1.
Распространенность химических элементов в земной коре, кларки, классификация элементов по локализации в природе.
Всего 118 элементов, в природе 92. Из химических элементов наиболее распространены в земной коре кислород и кремний. Эти элементы вместе с элементами алюминий, железо, кальций, натрий, калий, магний составляют 98,5% массы земной оболочки, так что на остальные элементы приходится менее 1,5%. Среднее массовое содержание элемента в звездах, Земле и Солнце называется кларковым числом или кларком элемента.
Массовые (в % г/т)
Атомные (в % от числа атомов)
Содержания элементов в Солнечной системе и в целом во Вселенной отличаются от земных. Наиболее распространённым элементом во Вселенной является водород, за ним идёт гелий. Исследование относительных распространённостей химических элементов и их изотопов в космосе является важным источником информации о процессах нуклеосинтеза и об эволюции Солнечной системы и небесных тел.
Кларки первых десяти распространенных элементов.
Номер п/п |
Элемент |
Кларк, масс.% |
1. |
О |
49,5000 |
2. |
Si |
25,8000 |
3. |
Al |
7,5700 |
4. |
Fe |
4,7000 |
5. |
Ca |
3,3800 |
6. |
Na |
2,6300 |
7. |
К |
2,4100 |
8. |
Mg |
1,9500 |
9. |
H |
0,8800 |
10. |
Ti |
0,4100 |
Классификация элементов по локализации в природе:
1. атмофильные –N2, H2, O2, благор.газы
2. литофильные (во внешней оболочке Земли) – карбонаты, силикаты.
3. халькофильные – сульфидные руды.
4. сидерофильные – элементы триад VIIIB (Fe, Co, Ni, благ. металлы)
Вопрос 2.
Вертикальная периодичность заключается в повторяемости свойств простых веществ и соединений в вертикальных столбцах Периодической системы. Это основной вид периодичности, в соответствии с которым все элементы объединены в группы. Элементы одной группы имеет однотипные электронные конфигурации. Химия элементов и их соединений обычно рассматривается на основе этого вида периодичности. Вертикальная периодичность обнаруживается и в некоторых физических свойствах атомов, например, в энергиях ионизации.
Горизонтальная периодичность заключается в появлении максимальных и минимальных значений свойств простых веществ и соединений в пределах каждого периода. Она особенно заметна для элементов VIIIБ-группы и лантаноидов (например, лантаноиды с четными порядковыми номерами более распространены, чем с нечетными).
В периодах по мере увеличения заряда ядра радиусы атомов, в общем, уменьшаются, что связано с усилением притяжения внешних электронов к ядру. Наибольшее уменьшение атомных радиусов наблюдается у элементов малых периодов. В группах элементов радиусы атомов, в общем, увеличиваются, так как растет число электронных слоев.
Небольшие размеры атомов элементов второго периода приводят к устойчивости кратных связей, образованных при дополнительном перекрывании р-орбиталей, ориентированных перпендикулярно межъядерной оси. Так, диоксид углерода − газообразные мономер, молекула которого содержит две двойные связи, а диоксид кремния − кристаллический полимер со связями Si−O. При комнатной температуре азот существует в виде устойчивых молекул N2, в которых атомы азота соединены прочной тройной связью. Белый фосфор состоит из молекул Р4, а черный фосфор представляет собой полимер.
По-видимому, для элементов третьего периода образование нескольких одинарных связей выгоднее формирования одной кратной связи. Вследствие дополнительного перекрывания р-орбиталей для углерода и азота характерны анионы СО32− и NO3− (форма треугольника), а для кремния и фосфора более устойчивы тетраэдрические анионы SiO44− и PO43−.