hvorfor studere mineralernes Kemi? Mineraler er lavet af atomer, som har indflydelse på mineralens adfærd og egenskaber. For at forstå, forklare og forudsige mineralernes opførsel og klipper—som er lavet af mineraler—må vi forstå nogle grundlæggende fakta om atomer og hvordan de opfører sig. Dette kræver en grundlæggende forståelse af nogle kemi. Vi vil begynde med at konstruere atomer i vores tænkning med hensyn til de tre subatomære partikler, som atomer er lavet af.,
Atomer
Figur 1. Elementer, såsom helium, afbildet her, består af atomer. Atomer består af protoner og neutroner placeret i kernen, med elektroner i orbitaler omkring kernen.atomer består af protoner, neutroner og elektroner. Protoner har en positiv ( + ) elektrisk ladning. Elektroner har en negativ ( – ) ladning, der er nøjagtigt ens og modsat den elektriske ladning af en proton. Neutroner er elektrisk neutrale.
det meste af massen af et atom er pakket ind i sin lille kerne., En atomkerne er lavet af protoner og neutroner, som har omtrent samme masse (omkring 1,67 10 10-24 gram). Elektroner er derimod arrangeret i specifikke orbitaler omkring kernen i et atom; de er også meget mindre i masse end protoner og neutroner, der kun vejer 9.11 10 10-28 gram eller omkring 1/1800 vægten af protoner og neutroner.
selvom massen af en elektron er en lille masse sammenlignet med massen af en proton eller en neutron, optager elektronerne det meste af volumenet af et atom (se figur 1).,
ioner
et neutralt atom har det samme antal elektroner som det gør protoner. Et atom, der har mistet eller opnået nogen elektroner, er ikke længere et elektrisk neutralt atom. Den type atom, som ikke er elektrisk neutral og har en elektrisk ladning forbundet med den, kaldes en ion. Atomer, der har fået elektroner, er negativt (−) ladede ioner eller anioner. Atomer, der har mistet elektroner, er positivt (+) ladede ioner eller kationer.
det er også muligt at have ioner, der faktisk er små grupper af atomer bundet sammen. Disse er kendt som polyatomiske ioner., Et eksempel på en polyatomisk ion er carbonat ion, (CO3)2−, som har to ekstra elektroner, giver det netto elektrisk ladning af 2−.
kemiske formler
Vi har lige set, at en carbonation også kan kaldes (CO3)2−. Men hvad betyder det egentlig?
lad os først se på bogstaverne: CO. Atomer har kemiske symboler; hvert element er blevet tildelt et eller to bogstaver til at repræsentere det. Således står C for kulstof, og O står for ilt (alle disse kemiske symboler kan ses i det periodiske bord i figur 2 nedenfor).,
som vi læser ovenfor betyder 2− at ionen har to ekstra elektroner. Men hvad med 3? Dette betyder, at der er tre iltatomer i ionen. Antallet af atomer i en bestemt formel er altid noteret i subscript. Charge er altid skrevet i superscript i slutningen af formlen (et superscript i begyndelsen af formlen betyder noget andet—vi kommer til dette, når vi diskuterer isotoper nedenfor). Parenteserne omkring CO3 indikerer, at ladningen hører til hele den polyatomiske enhed snarere end blot O3.,
carbonationen er således et carbonatom (c), tre o oxygenygenatomer (O3) og to ekstra elektroner (2−), som oplader hele polyatomisk ion.
den periodiske tabel
naturligt forekommende atomer, der findes i jordområdet fra brint, med kun en proton i sin kerne, til uran, med 92 protoner i sin kerne. Disse er de naturligt forekommende kemiske elementer, som omfatter sådanne almindeligt kendte elementer som kulstof, ilt, jern og så videre., Den periodiske tabel viser alle de kemiske elementer på en måde, der fortæller os, hvor mange protoner, der hver af dem har, hvordan dets elektroner er arrangeret, og hvad den generelle kemiske opførsel af hvert element.
Figur 2. Følg dette link til en stor version af det periodiske system. Linket åbnes i et nyt vindue, så du nemt kan henvise til det, når du læser denne side.
Som vist i figur 2 består den periodiske tabel af atten grupper og syv perioder., To yderligere rækker af elementer, kendt som lanthanides og actinides, er placeret under hovedbordet. Disse elementer er placeret separat for at gøre bordet mere kompakt. Alle elementer i en gruppe har en lignende kemisk adfærd. Dette skyldes, at alle elementer i en gruppe har et lignende arrangement af elektroner i deres atomer, og det er elektronarrangementet, der bestemmer et elements kemiske opførsel.
for hvert element er navnet, atomsymbolet, atomnummeret og atommassen angivet., Atomnummeret er et helt tal, der repræsenterer antallet af protoner: hvert kemisk element skelnes af antallet af protoner i dets kerne. For eksempel har hvert atom af elementet o oxygenygen otte protoner i sin kerne. Derfor er atomnummeret af ilt 8. Hvis et atom har større eller færre end otte protoner i sin kerne, er det ikke ilt, det er et andet kemisk element. I det periodiske bord er atomnummeret for hvert element angivet over elementets kemiske symbol.,
atommassen, som er den gennemsnitlige masse af forskellige isotoper, estimeres til to decimaler. For eksempel har hydrogen atomsymbolet H, atomnummeret 1 og en atommasse på 1,01. Atommassen er altid større end atomnummeret. For de fleste små elementer er atommassen omtrent det dobbelte af atomnummeret, da antallet af protoner og neutroner er omtrent lige.
elementerne er opdelt i tre kategorier: metaller, ikke-metaller og metalloider. Disse danner en diagonal linje fra periode to, Gruppe tretten til periode syv, gruppe seksten., Alle elementer til venstre for metalloiderne er metaller, og alle elementer til højre er ikke-metaller.
den periodiske tabel blev oprettet for at hjælpe kemikere med bedre at forstå elementer og hvordan de fungerer. Det er et kort til elementær adfærd.
isotoper
hvert atom af et specifikt element skal have det samme antal protoner i sin kerne. Dette tal er dets atomnummer. Der er dog en række mulige antal neutroner, det kan have i sin kerne., Det faktum, at atomer af et grundstof kan have forskellige antal neutroner resulterer i hvert grundstof har flere isotoper. Isotoper er atomer af et givet kemisk element, der har forskellige antal neutroner i deres kerner.
For eksempel, mens alle atomer af grundstoffet ilt har otte protoner i deres kerner, de ilt-atomer kan have otte, ni eller ti neutroner. De forskellige antal neutroner i kernen adskiller de tre isotoper af ilt. O .ygen-16 er isotopen af ilt med 8 neutroner i sin kerne., Tallet 16 kaldes atommassenummeret. Atommassenummeret er det samlede antal protoner og neutroner i kernen i en isotop. Fra denne definition, og vide, at alle ilt-atomer har 8 protoner i kernen, kan du udlede, at ilt-17 er ilt isotop med 9 neutroner og ilt-18 er ilt isotop med 10 neutroner. Forkortet til symboler, de tre isotoper af ilt er skrevet som 16O, 17O og 18O.,
Isotoper er ikke meget vigtigt for at forstå mineraler, men de er vigtige i en forståelse af, hvordan anvendelse af kemi og nuklear fysik geologi, såsom hvordan man kan bruge målinger af radioaktive isotoper til at måle alderen på sten og mineraler, og hvordan du bruger ilt-isotoper fra lag af dødis til at bestemme, hvad temperaturen på jorden var under en istid.
bidrage!
forbedre denne sidelær mere