إذا طُلب منك سرد العناصر الكيميائية التي تشكل معظم الأرض ، فقد تفاجأ بمدى صعوبة ذلك خمن العناصر الصحيحة دون معرفة أكثر مما يفعله الشخص العادي عن كل تلك الأوساخ والصخور والمعادن تحت القدمين. (قد ترغب أيضًا في معرفة ما إذا كان الاختبار الخاص بك يستفسر عن تكوين الغلاف الجوي في الاعلى الأرض ، وهو أيضًا موضوع علم الأرض شائع.)
العناصر هي أنواع مختلفة من الذرات ، واعتبارًا من عام 2020 ، تم تحديد 118 منها ، 92 منها تحدث بكميات كبيرة في الطبيعة. في حين أنه من المستحيل معرفة التركيب الدقيق للطبقات العميقة من الأرض على وجه اليقين ، فإن أربعة عناصر تشكل وحدها ما يقرب من 90 في المائة من الجزء العلوي من الأرض ، أو القشرة ؛ أربعة أخرى تمثل تسعة أعشار الباقي.
طبقات الأرض
الأرض الكروية بشكل أو بآخر ، والتي تقع على بعد حوالي 8000 ميل (أقل بقليل من 13000 كيلومتر ، أو كم) عبر الوسط ، مقسمة إلى ثلاث طبقات جيولوجية:
- رقيقة جدا قشرة تمتد إلى أسفل من السطح ، بسماكة حوالي 3 أميال (5 كم) ؛
-
أ عباءة حوالي 1800 ميل
(2890 كم)
سميكة ، تتكون أساسًا من صخور المغنيسيوم والحديد ؛ * أ النواة يبلغ سمكها حوالي 2،200 ميل (3،400 كيلومتر) وتتضمن مركزًا صلبًا من الحديد يحيط بـ "حلقة" منصهرة (سائل ساخن) من الحديد والنيكل (انظر أدناه).
تتكون قشرة الأرض بالكامل تقريبًا من ثمانية عناصر ، أربعة منها وحدها تدعي ما يقرب من تسعة أعشار الوزن الإجمالي لهذه الطبقة: الأكسجين تأتي بنسبة 46.6 في المائة بالكتلة ، تليها السيليكون بنسبة 27.7 في المائة ، الألومنيوم بنسبة 8.1 في المائة و حديد 5 في المئة.
- العناصر المتبقية من القشرة هي الكالسيوم ، 3.6 في المائة ؛ صوديوم 2.8٪ بوتاسيوم 2.6٪ ومغنيسيوم 2.1٪.
ما يقرب من 100 في المائة من كتلة لب الأرض تتكون من عنصري الحديد والنيكل. استنتج العلماء هذا من معرفة أن اللب يجب أن يكون أكثر كثافة من الماء 13 مرة ، تاركين فقط مزيجًا من الحديد المصهور والنيكل كمرشحين معقولين.
أكثر العناصر وفرة على وجه الأرض
الأكسجين: هذا العنصر المألوف ، هو رقم 6 في الجدول الدوري للعناصر ، ويشكل حوالي 47٪ من كتلة القشرة ، وهو أيضًا وفير (لحسن الحظ) في الغلاف الجوي. كما أنه المكون الرئيسي للماء بالكتلة.
نظرًا لأن ذرات الأكسجين خفيفة مقارنة بالعناصر السائدة الأخرى في قشرة الأرض ، فإن حقيقة أن مجموع كتلتها يمثل نصف القشرة تقريبًا يعني أن الجزء من ذرات التي تتكون من الأكسجين أعلى من جزء الكتلة.
السيليكون: هذا العنصر ، رقم 14 في الجدول الدوري ، موجود كصلب بلوري. يتفاعل بشكل سيئ مع معظم العناصر الأخرى ، لكنه استعصى على الكيميائيين العزلة لفترة طويلة بسبب تقاربه مع الأكسجين وبالتالي ميله إلى البقاء "متخفيًا" في صورة أكسيد السيليكون.
- لا ينبغي الخلط بين السيليكون سيليكون، وهو بوليمر مصنوع من السيليكون والأكسجين وعناصر أخرى. يستخدم بشكل شائع في الزيوت والشحوم والوسائط المادية الأخرى.
الألومنيوم: هذا المعدن هو رقم 13 في الجدول الدوري ، وهو رقم ذري واحد وبالتالي بروتون واحد خجول من السيليكون. إنه غير مغناطيسي وعالي التفاعل ، لدرجة أنه نادرًا ما يوجد الألومنيوم النقي. بدلاً من ذلك ، يتم العثور عليه عادةً مدمجًا داخل الصخور ويتم دمجه مع مركبات أخرى
حديد: الحديد ، العدد الذري 26 ، عنصر مشهور ، حيوي في كل من البناء والهندسة (يمثل الحديد تقريبًا كل كتلة معظم أنواع الصلب، على سبيل المثال) وعلم وظائف الأعضاء البشري (الحديد مكون مطلوب من خلايا الدم الحمراء المرتبطة بالأكسجين ، أو كريات الدم الحمراء، في مجرى الدم). يوجد في طبقات الأرض الثلاث بكميات كبيرة.