Elementi v naravi
Elementi v naravi
Zemlja, voda in zrak, ki so jih nekoč imeli za elemente, niso elementi, marveč zmesi elementov in spojin. V naravi so elementi redko prosti. Večinoma so vezani v spojinah, ki sestavljajo kamnine, ali pa so raztopljeni v vodi.
Vir elementov je voda
Velike količine elementov kisika in vodika so na Zemlji vezane v vodi. Pri razkroju vode z električnim tokom nastaneta kisik in vodik.
Morska voda je pomemben vir nekaterih ionskih spojin, ki so v njej raztopljene. Ko voda izhlapi, preostanejo natrijev klorid, NaCl, kalijev bromid, KBr, magnezijev klorid, MgCl2, magnezijev bromid, MgBr2, in druge spojine. Slanost je merilo za vsebnost vseh soli, raztopljenih v 1 kg slane vode. Povprečna slanost vode oceanov je
3,5-odstotna, kar pomeni, da je v 1000 g slane vode raztopljenih 35 g različnih soli.
1. Ali v naravi obstaja kemično čista voda? Odgovor utemelji.
2. Ko iz morske vode izhlapi voda, preostane bela trdna snov. Ali je ta trdna snov čista snov ali zmes?
- V naravi ni kemično čiste vode. V vodah v naravi so raztopljene različne snovi.
- Bela trdna snov je zmes različnih soli. V zmesi je veliko natrijevega klorida.
Vir elementov so kamnine
Kamnine v Zemljini skorji so zmesi različnih mineralov. Poznamo več kot tri tisoč različnih mineralov; najbolj razširjen je kremen, SiO2, spojina elementov silicija in kisika, pri nas pa je verjetno najbolj razširjen apnenec, kalcijev karbonat, CaCO3. Nekateri minerali so v kamninah nakopičeni na enem mestu. To so rude, iz katerih pridobivamo elemente in njihove spojine. Številni minerali v Zemljini skorji so spojine kovine s kisikom – imenujemo jih oksidi – ali spojine kovine z žveplom – imenujemo jih sulfidi. Najdemo pa tudi minerale, v katerih je kovina vezana z dvema različnima elementoma, na primer z ogljikom in kisikom (karbonati) ali z žveplom in kisikom (sulfidi, sulfati).
Kamnine v Zemljini skorji so zmesi različnih mineralov. Iz rud, pridobivamo različne elemente in njihove spojine. Mnogi minerali v Zemljini skorji so spojine kovine s kisikom – imenujemo jih oksidi – ali spojine kovine z žveplom – imenujemo jih sulfidi. Najdemo pa tudi minerale, v katerih je kovina vezana z dvema različnima elementoma, na primer z ogljikom in kisikom (karbonati) ali z žveplom in kisikom (sulfidi, sulfati).
V globinah Tihega oceana so nahajališča bakrovih in manganovih mineralov, vendar je njihovo izkoriščanje predrago. Manganove grude na dnu oceanov lahko poleg manganovega oksida vsebujejo tudi spojine niklja, kobalta in bakra. Nafto, zemeljski plin in žveplo pridobivajo iz vrtin v morskem dnu.
V globinah Tihega oceana so nahajališča bakrovih in manganovih mineralov, vendar je njihovo izkoriščanje predrago. Manganove grude na dnu oceanov lahko poleg manganovega oksida vsebujejo tudi spojine niklja, kobalta in bakra.
V kamninah najdemo tudi elemente v nevezanem stanju. To so samorodni elementi. Samorodno zlato je največkrat v obliki žil v različnih kamninah ali zrnc v zlatonosnem rečnem pesku. V tem pesku so pogosto tudi zrnca platine. V živosrebrovi rudi cinabaritu, HgS, lahko pogosto opazimo kapljice samorodnega živega srebra. Tudi samorodni baker je kar pogost, samorodno srebro pa je redko. Samorodno žveplo najdemo na pobočjih ognjenikov, kjer iz Zemljine notranjosti na površino prihajajo žveplove pare, včasih pa ga najdemo tudi pod površino. Tudi bizmut najdemo v naravi kot element.
Samorodni elementi so elementi v kamninah, ki so v nevezanem stanju. Samorodno zlato je največkrat v obliki žil v različnih kamninah ali zrnc v zlatonosnem rečnem pesku. Tudi samorodni baker je kar pogost, samorodno srebro pa je redko. Samorodno žveplo najdemo na pobočjih ognjenikov, kjer iz Zemljine notranjosti na površino prihajajo žveplove pare, včasih pa ga najdemo tudi pod površino.
Vir elementov je zrak
Zrak je zmes dušika, kisika, ogljikovega dioksida in žlahtnih plinov. Posamezne pline lahko pridobimo s postopnim segrevanjem utekočinjenega zraka, iz katerega predhodno odstranimo ogljikov dioksid, vodno paro in nečistoče. Zrak se utekočini pri temperaturi približno –200 °C. Potem ga postopno segrevamo. Ker ima dušik vrelišče pri –196 °C, ga lahko ločimo od kisika, ki ima vrelišče pri –183 °C. S postopnim segrevanjem utekočinjenega zraka lahko iz njega ločimo tudi žlahtne pline.
Zrak je zmes dušika, kisika, ogljikovega dioksida in žlahtnih plinov. Zrak se utekočini pri temperaturi približno –200 °C. S postopnim segrevanjem utekočinjenega zraka lahko iz njega ločimo tudi ogljikov dioksid in žlahtne pline.
Na osnovi katere lastnosti lahko dobimo posamezne pline iz zraka?
Plini v zraku imajo različna vrelišča. Zrak utekočinimo. Pri segrevanju tekočega zraka lahko dobimo posamezne pline, ker imajo različna vrelišča. Najprej zavre dušik in nato drugi plini.
Razvrstitev elementov v periodnem sistemu
V naravi je prisotnih nekaj več kot 90 elementov, preostale pa pripravljajo v laboratorijih. V Zemljini skorji prevladuje osem elementov: dve nekovini – kisik in silicij – ter šest kovin.
Večina Zemljine skorje je iz spojin silicija in aluminija, v središču Zemlje pa sta predvsem železo in nikelj. Vsi elementi, razen žlahtnih plinov helija in neona, tvorijo spojine z drugimi elementi. Od tod tudi ogromno število znanih spojin.
V V Zemljini skorji prevladuje osem elementov: dve nekovini – kisik in silicij – ter šest kovin. Večina Zemljine skorje je iz spojin silicija in aluminija, v središču Zemlje pa sta predvsem železo in nikelj. Vsi elementi, razen žlahtnih plinov helija in neona, tvorijo spojine z drugimi elementi.
Silicij je trda temno siva polkovina. Vezan je v različnih spojinah, najbolj znan je mineral kremen, v katerem je silicijev dioksid, SiO2. Silicij je polprevodnik. To pomeni, da električni tok prevaja bolje kot nekovine, a slabše kot kovine.
Pomembne silicijeve spojine so silikoni, ki jih uporabljajo za izdelavo različnih tesnil in lakov. Uporabljajo se tudi v medicini. Elementarni silicij se uporablja v elektrotehniki, za izdelavo računalniških čipov in sončnih celic.
V periodnem sistemu razvrstimo elemente glede na zgradbo njihovih atomov v periode in v skupine, kar smo podrobneje obravnavali v poglavju Atomi v periodnem sistemu.
V periodnem sistemu so na levi strani kovine, na desni pa nekovine. Kar približno štiri petine vseh znanih elementov sestavljajo kovine. Med kovinami in nekovinami so po diagonali razvrščene polkovine, ki imajo nekatere lastnosti kovin in nekatere lastnosti nekovin. Prevajajo na primer električni tok, vendar ne tako dobro kot kovine. So polprevodniki. Kovine se od nekovin razlikujejo v videzu, agregatnem stanju, temperaturi tališča in vrelišča, stopnji električne in toplotne prevodnosti ter mehanskih lastnostih.
V periodnem sistemu so na levi strani kovine, na desni pa nekovine. Med kovinami in nekovinami so po diagonali razvrščene polkovine. Te prevajajo električni tok, vendar ne tako dobro kot kovine in so polprevodniki. Kovine se od nekovin razlikujejo v videzu, agregatnem stanju, temperaturi tališča in vrelišča, stopnji električne in toplotne prevodnosti ter mehanskih lastnostih.
1. Razloži pojem samorodni element.
2. Na katere skupine lahko glede na lastnosti razdelimo elemente v periodnem sistemu?
- Samorodni elementi so v naravi v nevezanem stanju.
- Elemente v periodnem sistemu lahko razdelimo na kovine, polkovine in nekovine.
Naštej bistvene lastnosti, po katerih se kovine razlikujejo od nekovin.
Vse kovine so pri sobni temperaturi v trdnem agregatnem stanju. Izjema je živo srebro, ki je tekoče. Kovine imajo običajno visoka tališča in vrelišča. Kovine dobro prevajajo toploto in električni tok ter imajo značilen kovinski sijaj. Nekovine so pri sobni temperaturi lahko v trdnem, tekočem ali plinastem agregatnem stanju, običajno imajo nizka tališča in vrelišča ter slabo prevajajo toploto in električni tok.
KLJUČNE BESEDE
• samorodni element • mineral • ruda • kovine • polkovine • nekovine
POVZETEK
V naravi so elementi vezani v spojinah ali prosti – samorodni. Viri elementov v naravi so zrak, voda in minerali v kamninah Zemljine skorje. Rude so kamnine, v katerih je nakopičenih dovolj mineralov, da lahko iz njih pridobivamo elemente. Elemente v periodnem sistemu razdelimo na kovine, polkovine in nekovine. Kovine so v periodnem sistemu na levi strani, nekovine pa na desni strani. Mednje so razvrščene polkovine.