geochemia

Schematyczne przedstawienie cyklu geochemicznego

Geochemia ( grecki γεω- geo- "dotyczących Ziemi [do γῆ ge „ziemi”] i chemii ) jest dziedziną chemii, która dotyczy struktury materiału, dystrybucji, stabilności i cyklu pierwiastków oraz ich izotopy w minerałach , skałach , glebie , wodzie oraz w ziemskiej atmosferze i biosferze . Jest to dyscyplina naukowa łącząca geologię i chemię. Ma wspólną geologię przedmiotu badań z chemicznymi metodami badań.

historia

Aż do końca XIX wieku w naukach o Ziemi stosowano podejście opisowe, które starało się zrozumieć skały i minerały zgodnie z ich właściwościami zewnętrznymi, ale nie uwzględniało lub prawie nie uwzględniało podstaw materiałowych i ich dynamiki chemicznej. Zrozumienie tej dynamiki jest jednak niezbędne, ponieważ na wiele pytań można odpowiedzieć tylko za pomocą podejść geochemicznych.

Historia współczesnej geochemii, której Victor Moritz Goldschmidt , Wladimir Iwanowitsch Wernadski , Frank Wigglesworth Clarke i Alfred Treibs byli jednymi z założycieli na początku do połowy XX wieku, jest więc ściśle związana z historią geologii i mineralogii . Sam termin pochodzi od szwajcarskiego chemika Christiana Friedricha Schönbeina (1838). Prace Karla Gustava Bischofa (1846), Justusa Rotha (1818–1892; 1859) i Jamesa Davida Forbesa (1868) stanowiły ważny etap na drodze do nowoczesnego rozumienia geochemii .

obiekt badawczy

We współczesnej geochemii przedmiot podzielony jest na dwie części. Z jednej strony jest to badanie skał metamorficznych i magmowych, ze szczególnym uwzględnieniem zawartości w nich pierwiastków śladowych i (głównie radiogenicznych) stosunków izotopów. Deklarowanym celem jest umiejętność formułowania wypowiedzi o wieku ( geochronologia ) i warunkach edukacyjnych ( geotermobarometria ). W zakresie rekonstrukcji najwcześniejszej historii Ziemi z planetologią i kosmochemią nakładają się na siebie obszary . Z drugiej strony istnieje badanie osadów, wody, gleb, organizmów żywych i powietrza, z uwzględnieniem stabilnych izotopów i specjacji pierwiastków odgrywających pierwszoplanową rolę. Na tym końcu spektrum geochemii biogeochemia , czyli badanie wpływu organizmów na chemię ziemi, stanowi przejście do biochemii i biologii .

Metody badawcze

Do badania próbek ciekłych często stosuje się chromatografię jonowymienną do oznaczania głównych pierwiastków , optyczną spektrometrię emisyjną z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP-OES) dla pierwiastków śladowych oraz spektrometrię mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP-MS) dla ultradźwięków elementy . Ten ostatni może być również użyty do pomiaru częstotliwości różnych izotopów w próbce. Poprzez sprzężenie z laserem próbki ciał stałych można również badać za pomocą ICP-MS, przy czym laser usuwa materiał z powierzchni próbki. Innym sposobem bezpośredniego pomiaru składu chemicznego próbek stałych jest mikroanaliza wiązką elektronów . Często próbki stałe są również poddawane trawieniu i topione lub rozpuszczane. Zestaloną tabletkę ulegającą dyspersji w ustach można następnie zbadać za pomocą analizy fluorescencji rentgenowskiej , a do roztworów dostępny jest cały zakres wyżej wymienionych metod.

Oprócz tych standardowych metod istnieją inne metody dla specjalnych pytań: spektroskopia Mössbauera do rozróżniania dwuwartościowego i trójwartościowego żelaza , elektronowy rezonans spinowy do wykrywania niskich stężeń jonów paramagnetycznych w minerałach, rentgenowska spektroskopia absorpcyjna i mikroskopia sił atomowych dla chemiczne badanie powierzchni, spektroskopia Ramana i spektroskopia w podczerwieni w celu wykrycia niektórych wiązań i pierwiastków w nich zaangażowanych, a także analiza aktywacji neutronów dla ekstremalnie niskich stężeń.

Aplikacje

kursy

Podstawy geochemii są nauczane na wielu studiach licencjackich z zakresu nauk o Ziemi (np. „Nauki o Ziemi”, „Geologia / Mineralogia”). Pogłębioną wiedzę można zdobyć na studiach magisterskich na kierunku „Geomateriały i Geochemia” lub na specjalnościach geochemicznych, głównie na studiach o tematyce mineralogicznej. W polityce niemieckiej uczelni geochemia jest przedmiotem drugorzędnym ; jest rejestrowany przez „Zakład Małych Przedmiotów” wraz z dziedzinami mineralogii, petrologii i pokrewnych.

literatura

  • CJ Allègre, G. Michard, RN Varney: Wprowadzenie do geochemii. ISBN 90-277-0497-X .
  • G. Faure: Zasady i zastosowania geochemii. Wydanie 2. Prentice Hall, New Jersey 1998, ISBN 0-02-336450-5 .
  • AA Levinson: Wprowadzenie do eksploracji geochemii. Wydanie 2. Applied Publishing, 1980, ISBN 0-915834-04-9 .
  • CP Marshall, RW Fairbridge: Encyklopedia geochemii. (= Seria Encyklopedia Nauk o Ziemi ). Springer-Verlag, 1999, ISBN 0-412-75500-9 .
  • B. Mason, C. Moore: Fundamentals of Geochemistry. Wydanie 2. Wydawnictwo Akademickie Spectrum, 1985, ISBN 3-432-94611-2 .
  • J. Matschullat, HJ Tobschall, H.-J. Voigt: Geochemia i środowisko. Springer-Verlag, Berlin 1997, ISBN 3-540-61866-X .
  • WH Schlesinger: Biogeochemistry. (= Treatise on Geochemistry. Vol. 8). Elsevier Science, 2005, ISBN 0-08-044642-6 .

linki internetowe

Wikisłownik: Geochemist  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

Indywidualne dowody

  1. ^ Geochemia. Praca małych tematów, dostęp 7 lutego 2021 r .