присутствия мягкого осадочного ледникового покрова

Лед

ледникового происхождения

Грунтовые 2 воды

Береговая 1

эрозия

Обломки горных пород плюс материал размером до галечного. В основном из Антарктики и Гренландии. Распространяется в морях с помощью айсбергов. Состав близок к средним отложениям

Растворенный материал, сходный с составом рек. Оценка очень ограничена

0,3(?)

Осадки, эродированные из утесов, например, волнами, приливами, штормами и т. д. Состав близок к взвеси рек

Вулканы

Изверженная пыль. Оценка очень ограничена

Переносимая 0,2 ветром пыль

Относится к пустынным областям и ветровым структурам, как например в Сахаре, основной источник для тропической Атлантики. Состав близок к средним осадочным породам. Может иметь высокое содержание органического вещества (<30%)

I

озера и грунтовые воды — попадают в эту категорию главным образом потому, что вода является полярным растворителем (вставка 3.1). Организмы, в основном растения и бактерии, могут влиять на типы и скорости химических реакций, протекающих в почвах и водных телах. Человек также может воздействовать на некоторые реакции, со временем изменяя их так глубоко, что происходит смешение или загрязнение.

ВСТАВКА 3.1. Свойства воды и водородные связи

Молекула воды Н20 имеет треугольную форму, где каждый атом водорода (Н) связан с кислородом (О), как показано на рис. 1. Такая форма является следствием расположения электронных орбит, участвующих в связи. Кислород имеет гораздо большую электроотрицательность (см. вставку 3.4), чем водород, и притягивает связывающие электроны от атома водорода к себе. Кислород, таким образом, несет частичный отрицательный заряд, обычно обозначаемый как (й-), а водород — частичный положительный заряд (6+), создавая диполь (т. е. электрические заряды одинаковой величины и противоположных знаков на небольшом расстоянии друг от друга). В любой момент времени небольшая часть молекул воды полностью диссоциирует, давая ионы Н+ и ОН- согласно реакции

НзО(ж) <-> Н(аодн> + OH(BOAH), (1)

(2)

для которой константа равновесия равна

= 10-14 моль2 ? л-2аНгО

Активность чистой воды по договоренности принята равной единице, и уравнение (2) упрощается до

?„=аН'"-аОН-=10-"'моль:|-л-2. (3)

Полярная природа молекулы воды позволяет ионам отдельных молекул воды взаимодействовать с их соседями. Небольшой атом водорода может приближаться и взаимодействовать с кислородом соседней молекулы особенно эффективно. Взаимодействие между, атомом водорода, несущим частичный положительный заряд, и атомами кислорода соседних молекул воды, несущих частичные отрицательные заряды, особенно сильное — согласно стандартам межмолекулярных взаимодействий, хотя и слабее, чем ковалентная связь. Такой тип взаимодействия называют водородными связями.

Молекулы в жидкой воде распределены менее беспорядочно, чем в большинстве растворов, из-за водородных связей. Полярность связей делает воду эффективным растворителем для ионов; молекулы воды притягиваются к иону с помощью электростатических сил, образуя во70 ГЛАВА 3

НАЗЕМНАЯ СРЕДА 71

ВСТАВКА 3.1. (Продолжение)

круг него скопление. Более того, соединения, связанные ионными связями, с разделением зарядов между составляющими их ионами легко разрушаются силами притяжения диполя воды. Водородные связи придают воде относительно высокую вязкость и способность к нагреву по сравнению с другими растворителями. Водородные связи позволяют также воде существовать в виде раствора в большом диапазоне температур. Поскольку большинство биологических транспортных систем жидкие, последнее свойство является основополагающим для поддержания жизни.

5+Н

5-О

Н сиРис. 1. Молекула воды.

Некоторые твердые вещества коры также реакционноспо-собны. Урану (U) и калию (К), элементам, часто встречающимся в гранитных породах, свойственна нестабильность из-за их радиоактивности (см. вставку 2.6). Радиоактивный распад изотопов урана с образованием газа радона (Rn) может быть опасным для здоровья людей, живущих в районах с гранитной материнской породой (вставка 3.2). Некоторые минералы стабильны только в определенных условиях температуры и давления. Например, силикаты, образующиеся глубоко в коре при высоких температуре и давлении, становятся неустойчивыми, когда попадают на поверхность земли в процессе выветривания. Минералы приспосабливаются к новым условиям, чтобы вновь приобрести устойчивость. Приспособление может быть быстрым (минуты) для растворимых минералов, например галита (хлорид натрия, NaCl), растворенного в воде, или крайне медленным (тысячи или миллионы лет) при выветривании силикатов.

ВСТАВКА 3.2 Газ радон: природное вредное вещество

Газ радон (Rn) является продуктом радиоактивного распада урана (U), элемента, присутствующего в оксидах (например, уранините — U02) и а виде примеси в силикатах (например, цирконе — ZrSi02) и фосфатах (например, апатите — Са6(РОд)з (ОН, F, О)) земной коры. Эти минералы часто встречаются в гранитных породах, но бывают также в других породах,