본문/내용
원소의 분포와 동위원소 지구화학
원소의 분포
원소란화학적 방법으로 더 이상 간단하게 나눌 수 없는 기본적인 물질
지구상에 있는 모든 물질과 우주에 있는 대부분의 물질은 100여개 원소의 조합으로 형성된다.
각 원소는 번호를 가진다.
수소를 1번으로 시작하여, 원소는 복잡성이 증가하는 순서대로 번호를 붙인다.
Z : 원자번호(양성자수)
A : 질량수 (양성자수+중성자수)
a± : 잃거나 얻은 전자수
N : 중성자수(질량수-원자번호)
원소의 분포
원소란화학적 방법으로 더 이상 간단하게 나눌 수 없는 기본적인 물질
지구상에 있는 모든 물질과 우주에 있는 대부분의 물질은 100여개 원소의 조합으로 형성된다.
각 원소는 번호를 가진다.
수소를 1번으로 시작하여, 원소는 복잡성이 증가하는 순서대로 번호를 붙인다.
원소의 분포
대부분의 물질들은 2개 이상의 더 간단한 물질로 분해될 수 있다.
물은 수소와 산소로 분해될 수 있다.
소금은 소듐(나트륨)과 염소로 분해될 수 있다.
원소는 화학변화를 통하여 더 간단한 물질로 분해될 수 없다
우주의 화학 조성
빛의 분광학적 분석, 운석의 화학분석
원자번호가 증가할수록 존재비가 기하급수적으로 감소
원자번호가 짝수인 원소가 더 많이 존재(Oddo-Harkins 법칙)
Fe, Ni, Pb 등의 함량이 높다
H, He의 양이 전체의 99%이상이며 그 외에 C, N, O, Ne, Mg, Si, S, Fe 등 주로 원자번호 27번 이하의 가벼운 원소로 구성되어 있다.
태 양 계
대부분 수소와 헬륨으로 존재
지구형행성 : 가벼운 원소의 비율이 …
0.1 - 1% : Na, K, Cr, Co, P, Mn, T
2. 지구전체로 본 주요한 구성원소 : Fe(35%), O(30%), Si(15%), Mg(13%), Ni(2.4%), S(1.9%), Ca(1.1%), Al(1.1%), 기타(`1%)
Y, Zr, Nb, In, I, Cs, Ba, La, REE’s, Hf, Ta, W, Pb, Bi, Th, U 등이 부화
지각의 원소 분포
지 각
화성암과 변성암 (95%), 셰일 (4%), 사암 (0.75%), 석회암 (0.25%)
지표 : O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg = 99%
그 외에 H, Li, Be, B, F, Al, K, Ti, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, In, I, Cs, Ba, La, REE’s, Hf, Ta, W, Pb, Bi, Th, U 등이 부화
지구화학적 윤회
마그마 -` 결정화 -` 심성안체 -` 융기, 침식 -` 광물의 파쇄 -` 수화작용-` 풍화 -` 퇴적작용과 암석화작용 -` 퇴적암 -` 용융 -` 마그마
동위원소 지구화학
원자의 구조양성자 + 중성자 + 전자
동위원소 지구화학
동위원소의 형태
방사원 동위원소 : 불안정 핵종으로 방사능 붕괴Ar, Sr, Pb, Nd, Hf
안정 동위원소 : 비방사원 동위원소동위원소 교환반응생물계에서의 역학적 반응증발 및 확산 등의 물리화학적 과정H, C, O, S 원자량 적은 원소들
방사능 붕괴와 지질연대학
불안정한 동위원소 -` α, β, γ 붕괴 -` 안정 동위원소
α 붕괴 : 헬륨원자핵의 방출, 원자번호 2감소, 질량수 4감소
β 붕괴 : 전자의 방출 원자번호 변화, 질량수는 불변
γ 붕괴 : 전자기파의 방출
지질연대측정
방사능의 붕괴 : dN / dt = -λN N = 주어진 시간에 존재하는 원자의 개수 , λ = 붕괴상수
N / No = exp(-λt) No = 최초의 방사성원자의 수
N = No/2 일때 (초기의 반이 남은 경우), t1/2 = ln 2 / λ = 0.693 / λ
여기서 모핵종의 개수를 P, 초기 모핵종의 개수를 Po로 두고, 딸핵종의 개수를 D로 하면 Po - P = D가 된다
즉, P = (P + D)exp(-λt) 또는 D = P{exp(λt) -1}이 된다.