Magnez. Wagowy udział pierwiastków w masie Ziemi. Wagowy udział pierwiastków w masie skorupy ziemskiej

Magnez 100% 80% inne<1% glin 1,1% wapń 1,1% siarka 1,9% nikiel 2,4% magnez 13% krzem 15% inne<1% sód 2,1% potas 2,3% magnez 2,3% wapń 2,4% Ŝelazo 6% glin 8% 60% krzem 28% 40% tlen 30% 20% tlen 48% 0% Ŝelazo 36% Wagowy udział pierwiastków w masie Ziemi Wagowy udział pierwiastków w masie skorupy ziemskiej

WAPŃ W skorupie ziemskiej 2,4% minerały krzemianowe CaSiO 3 węglany - wapień CaCO 3 siarczany - gips CaSO 4 *2H 2 O fosforany - apatyt Ca 3 (PO 4 ) 2 fluorki fluoroapatyt Ca 3 (PO 4 ) 3 F

WAPŃ W wodzie: morskiej - 400 mg/kg słodkiej 15 mg/kg

WAPŃ W ORGANIZMACH śywych - buduje szkielety i muszle - udział w metabolizmie komórek (pompa wapniowa) - zmienia konformację białek - udział w mechanizmach regulacyjnych w komórkach - udział w przekazywaniu bodźców W organizmie człowieka średnio 1,4% kości 17%

WAPŃ TWORZENIE SKAŁ WAPIENNYCH 1. wytrącanie nieorganiczne Ca 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) CaCO 3(s) 2. na drodze organicznej

2. na drodze organicznej Wiciowce roślinne (Coccolithophores) Otwornice (Foraminifera) Emiliania huxleyi

1. Wietrzenie krzemianów (na lądzie) CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O Ca 2+ + 2HCO 2- + SiO 2 OCEAN wietrzenie (1) LITOSFERA krzemiany w skałach

1. Wietrzenie krzemianów (na lądzie) CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O Ca 2+ + 2HCO 3- + SiO 2 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca 2+ + 2HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O wietrzenie (1) OCEAN (2) OSADY LITOSFERA krzemiany w skałach

1. Wietrzenie krzemianów (na lądzie) CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O Ca 2+ + 2HCO 3- + SiO 2 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca 2+ + 2HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O wietrzenie (1) OCEAN OSADY (2) LITOSFERA krzemiany w skałach około -3700 m (Atlantyk) -1000 m (Pacyfik) głębokość kompensacji węglanów(ccd)

1. Wietrzenie krzemianów (na lądzie) CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O Ca 2+ + 2HCO 3- + SiO 2 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca 2+ + 2HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O 3. Przetwarzanie osadów (w głębi litosfery) CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2 wietrzenie (1) ATMOSFERA CO 2 OCEAN wulkanizm OSADY (2) LITOSFERA krzemiany w skałach około -3700 m (Atlantyk) -1000 m (Pacyfik) tektonika (3)

1. Wietrzenie krzemianów (na lądzie) CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O Ca 2+ + 2HCO 3- + SiO 2 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca 2+ + 2HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O 3. Przetwarzanie osadów (w głębi litosfery) CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2 odparowywanie CaSO 4, CaSO 4 *H 2 O wietrzenie (1) ATMOSFERA CO 2 OCEAN wulkanizm OSADY (2) LITOSFERA krzemiany w skałach około -3700 m (Atlantyk) -1000 m (Pacyfik) tektonika (3)

CYKL WAPNIA POWIĄZANY Z CYKLEM WĘGLA 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca 2+ + 2HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O odparowywanie CaSO 4, CaSO 4 *H 2 O wietrzenie (1) ATMOSFERA CO 2 OCEAN wulkanizm (2) OSADY LITOSFERA krzemiany w skałach około -3700 m (Atlantyk) -1000 m (Pacyfik) tektonika (3)

MAGNEZ

Magnez 100% 80% inne<1% glin 1,1% wapń 1,1% siarka 1,9% nikiel 2,4% magnez 13% krzem 15% inne<1% sód 2,1% potas 2,3% magnez 2,3% wapń 2,4% Ŝelazo 6% glin 8% 60% krzem 28% 40% tlen 30% 20% tlen 48% 0% Ŝelazo 36% Wagowy udział pierwiastków w masie Ziemi Wagowy udział pierwiastków w masie skorupy ziemskiej

Magnez W skorupie ziemskiej 2,3%: krzemiany magnezu np. oliwin Mg 2 SiO 4 dolomity CaCO 3 *MgCO 3 minerały ilaste np. chloryt Mg 5 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 8 Ewaporyty MgSO 4 *7H 2 O

Magnez W skorupie ziemskiej 2,3%: krzemiany magnezu np. oliwin Mg 2 SiO 4 dolomity CaCO 3 *MgCO 3 minerały ilaste np. chloryt Mg 5 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 8 Ewaporyty MgSO 4 *7H 2 O W wodzie: morskiej 1200 mg/kg słodkiej 4 mg/kg

Magnez W ORGANIZMACH śywych - składnik chlorofilu - fosforany biologiczne (np. ATP) -składnik krwi i płynów pozakomórkowych W organizmie człowieka średnio 300 mg/kg

Magnez wietrzenie Mg zasadowe skały magmowe Mg 2+ w roztworze wietrzenie rzeki wytrącanie biologiczne nieorganiczne CaMg(CO 3 ) 2 Mg 2+ (1,3 g/l) w roztworze odparowanie Ewaporyty MgCl 2 *6H 2 0 Mg 2 SO 4 wypiętrzanie wypiętrzanie Mg 2+ w iłach SKAŁY MAGMOWE topnienie PŁASZCZ ZIEMI SKAŁY OSADOWE

Magnez Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 +5Mg 2+ + SiO 2 +10HCO 3 - kaolinit Mg 5 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 8 + 10CO 2 + 3H 2 O chloryt

Magnez TWARDOŚĆ WODY CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca 2+ + 2HCO 3 - MgCO 3 + CO 2 + H 2 O Mg 2+ +2HCO 3 -

SÓD i POTAS

100% 80% inne<1% glin 1,1% wapń 1,1% siarka 1,9% nikiel 2,4% magnez 13% krzem 15% inne<1% sód 2,1% potas 2,3% magnez 2,3% wapń 2,4% Ŝelazo 6% glin 8% 60% krzem 28% tlen 30% 40% 20% Ŝelazo 36% tlen 48% 0% Wagowy udział pierwiastków w masie Ziemi Wagowy udział pierwiastków w masie skorupy ziemskiej

SÓD W skorupie ziemskiej POTAS - w krzemianach - w zasadowych glinokrzemianach - skaleniach - skaleniach - NaCl - minerałach ilastych - saletra chilijska (KNO 3 )

SÓD W skorupie ziemskiej POTAS - w krzemianach - w zasadowych glinokrzemianach - skaleniach - skaleniach - NaCl - minerałach ilastych - saletra chilijska (KNO 3 ) We wodzie SÓD POTAS - morskiej 1,05% - morskiej 380 mg/kg - słodkiej 6 mg/kg - słodkiej 2,3mg/kg

W ORGANIZMACH śywych SÓD - kontrola stęŝenia jonów w komórce - rola przy przekazywaniu impulsów nerwowych W organizmie człowieka średnio 1400 mg/kg POTAS - kontrola stęŝenia jonów w komórce - niezbędny dla roślin W organizmie człowieka średnio 2000 mg/kg osocze krwi 400 mg/kg czerwone krwinki 4000 mg/kg mięśnie 16 000 mg/kg

Zawartość (mg/kg 10-2 )sodu i potasu w róŝnych organizmach

Pompa sodowo-potasowa (ATP-aza Na + -K + ) K Na 0,2 g/dm 3 3,3 g/dm 3 (surowica krwi) (płyn komórkowy) K Na 4,3 g/dm 3 0,23 g/dm 3 (Wikipedia)

Sód i potas Na +, K + w roztworze rzeki Na + (10,5 g /l) K + (0,39 g/l) w roztworze wietrzenie Na, K skalenie wietrzenie wypiętrzanie SKAŁY MAGMOWE wypiętrzanie topnienie K + w iłach osady K + w iłach SKAŁY OSADOWE odparowanie ewaporyty Na +, K + woda w porach osadów ciśnienie, temperatura

39 K 93,1%, 40 K 0.019%, 41 K 6,9% czas półtrwania 1,27*10 9 11% 40 K + 1e - 40 Ar + γ 89% 40 K 40 Ca + β

KRZEM i GLIN

100% 80% inne<1% glin 1,1% wapń 1,1% siarka 1,9% nikiel 2,4% magnez 13% krzem 15% inne<1% sód 2,1% potas 2,3% magnez 2,3% wapń 2,4% Ŝelazo 6% glin 8% 60% krzem 28% tlen 30% 40% 20% Ŝelazo 36% tlen 48% 0% Wagowy udział pierwiastków w masie Ziemi Wagowy udział pierwiastków w masie skorupy ziemskiej

KRZEM i GLIN W litosferze Glin Krzem boksyt: Al 2 O 3 SiO 2 - krzemionka (kwarc) Glin i krzem minerały ilaste: kaolinit Al 2 SiO 2 2H 2 O ortoklaz K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2 chloryt Mg 5 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 8

Krzem Azbest minerały krzemianowe Chryzotyl (azbest serpentynowy, azbest biały) Mg 3 (Si 2 O 5 )(OH) 4 Krokidolit (azbest niebieski) Na 2 Fe 2+ 3 Fe3+ 2 Si 8 O 22 (OH) 2 Inne minerały: Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 (Mg, Fe) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Ca 2 (Mg, Fe) 5 (Si 8 O 22 )(OH) 2 Fot. Wikipedia

Krzem W ORGANIZMACH śywych -buduje szkielety GĄBKI Porifera Fot. www.dothegreenthing.com

Krzem W ORGANIZMACH śywych -buduje szkielety OKRZEMKI Bacillariophyta Haeckel Kunstformen der Natur (1904)

Krzem W ORGANIZMACH śywych -buduje szkielety PROMIENICE Radiolaria Haeckel Kunstformen der Natur (1904)

Krzem W ORGANIZMACH śywych Bambus do 70% SiO 2 w s.m. Skrzyp leśny

Krzem W ORGANIZMACH śywych W organizmie człowieka: - w mięśniach (100-200 mg/kg) - w krwi (4 mg/kg) Minerały biogenne: krzemień ziemia okrzemkowa Fot Wikipedia

Glin W ORGANIZMACH śywych W organizmie człowieka: 0,9 mg/kg

KRZEM i GLIN Wietrzenie temperatura (niska, wysoka) mróz (zamarzanie wody) wiatr lodowiec skała macierzysta

KRZEM i GLIN wietrzenie chemiczne hydroliza kaolinizacja K 2 O. Al 2 O 3. 6SiO 2 + 3H 2 O = Al 2 O 3. 2SiO 2. 2H 2 O + 2KOH + 4SiO 2 ortoklaz kaolinit w obecności CO 2 K 2 O. Al 2 O 3. 6SiO 2 + 2H 2 O + CO 2 = Al 2 O 3. 2SiO 2. 2H 2 O + K 2 CO 3 + 4SiO 2

KRZEM i GLIN wzrastający stopień zwietrzenia glin w glinoiły tlenki glinu krzemianach Si/Al 3/1 2/1 1/1 0/1 Ŝelazo w krzemianach getyt hematyt

KRZEM i GLIN wzrastający stopień zwietrzenia glin w glinoiły tlenki glinu krzemianach Si/Al 3/1 2/1 1/1 0/1 Ŝelazo w krzemianach getyt hematyt kaolinizacja K 2 O. Al 2 O 3. 6SiO 2 + 3H 2 O = Al 2 O 3. 2SiO 2. 2H 2 O + 2KOH + 4SiO 2 ortoklaz kaolinit

GLIN Proces lateryzacji (ferralizacji) Kinmen Island (Tajwan)

Rozpuszczalność związków glinu w zaleŝności od ph Cox fig. II.1 AlPO 4

Chlor W skorupie ziemskiej 130 mg/kg W wodzie morskiej - 1,8% słodkiej - 8 mg/kg W atmosferze 50 mg/kg

Chlor W ORGANIZMACH śywych - zachowanie równowagi jonowej - w płynach ustrojowych - w komórkach StęŜenie średnie 0,12%

Chlor Pochodzenie związków chloru Naturalne: CH 3 Cl - chlorek metylu HCl (ekshalacje wulkaniczne) Antropogeniczne: polichlorowane bifenyle (PCB) chlorofluorowęglowodory (CFC): CFCl 3 - freon 11 CF 2 Cl 2 - freon 12 Pestycydy DDT, aldrin

Globalny budŝet halometanów

Chlor Chlorki w atmosferze (wg Cox 1995) StęŜenie czas zatrzymania szacunkowe stęŝenie (ppb) lata w 2030r CH 3 Cl 0,6 1,5 0,6 CF 2 Cl 2 0,28 110 1,8 inne CFC <0,02 100-200 <0,2

CF 2 Cl 2 + hv (freon 12) CF 2 Cl + Cl Cl + O 3 ClO + O 2 O 3 O + O 2 ClO + O Cl + O 2 ---------------------------------------------- Netto: 2 O 3 + hv 3O 2

Wikipedia Dziura ozonowa nad Antarktydą w 2006 r

Dobson unit 1DU = ilość ozonu w kolumnie atmosfery odpowiadającej warstwie czystego ozonu o grubości 10 µm (w warunkach standardowych) 300 DU = 3 mm 2,69 x 10 16 molekuł/cm 2 dziura ozonowa <220 DU

W skorupie ziemskiej fluorki fluoroapatyt Ca 3 (PO 4 ) 2* CaF 2 950 mg/kg W wodzie morskiej - 1,3 mg/kg słodkiej 0,1-1 mg/kg W atmosferze 0,0006 mg/kg (CFC)

W ORGANIZMACH śywych - kości - zęby Średnio 4 mg/kg Kości 2000 12000 mg/kg

JOD W skorupie ziemskiej niskie stęŝenia (0,4 mg/kg) W wodzie morskiej 0,05 mg/kg

JOD W organizmach Ŝywych enzym tyroksyna

izotop radioaktywny 131 J JOD

MANGAN

MANGAN W skorupie ziemskiej pospolity w minerałach krzemianowych w formie metalicznej MnO(OH) (manganit) MnO 2 (piroluzyt) W wodzie niskie stęŝenia

MANGAN W organizmach Ŝywych w metaloenzymach (reakcje redox) fotosynteza!

MANGAN W organizmach Ŝywych w metaloenzymach (reakcje redox) fotosynteza! Stopnie utlenienia: 0 - +7 najpowszechniejsze: 0, +2, +6, +7

SELEN W skorupie ziemskiej w minerałach siarczkowych W morzach selenek dwumetylowy (CH 3 ) 2 Se

SELEN Astragalus bisculatus Astragalus glycyphyllos (targanek) Wikipedia