地球化学是什么?——想要理解我们这里所讲的知识,需要先回答这个问题。看看这个名词“地球化学”,让我们把它拆分成“地球”与“化学”。研究“地球”的科学其实就是“地质学”。地质学是一门研究变化的学科。它会告诉我们地球是怎么形成的,又是如何变化的,山川河流怎么形成,怎么形成火山熔岩,以及海底如何能沉积起淤泥沙粒。
哦,对,我们只说了一半,还有“化学”啊。化学是什么呢?让我们从熟悉的“地质学”里找找答案:
地质学里有一个很普遍的研究对象,它就是海水。海水是天然形成的混合物。它非常特别,是由不同数量的几种小球堆叠起来的,但不是乱堆,而是根据一定的规律堆叠的。同样是这几种小球,哪怕在数量也相同的情况下,仍然可以堆出不同的形状。所以同样是水,在自然界中它也有好多种模样,比如南极的冰川还有早上的晨雾。
在科学家们200年的努力下,我们知道这种小球有118种,我们给它们起了个名字,叫元素。在这118种化学元素里面,有能构成气体的氮、氢、氧元素;也有能构成金属的钠、镁、铝、锌、铁元素;还有构成非金属的碳、硅、磷等,它们构成了我们周围世界的基础。并且,这些元素按照一定的规律,可以排列成门捷列夫周期表,也叫作元素周期表。
在门捷列夫周期表的每个格子里,都放着一种元素——一种原子;每个格子依次有一个号码——原子序数。比如第1号是氢,它是最轻的元素,第82号元素是铅,铅的重量是氢的207倍。
原子是由位于中心的原子核与围绕原子核运动的一个或多个电子组成,电子是不断运动的,就像是多个行星围绕太阳旋转一样。而氢原子例外,它像月球围绕地球,因为它只有一个电子。但是相比太阳与地球的巨大,原子非常小,它的直径只有千万分之一毫米。因为不同的原子有不同个数的电子,原子互相交换电子便化合成分子。
化学研究的基本对象就是周期表中的化学元素和它的原子。化学其实也是一项研究变化的学科,这个世界上单纯由一种元素组成的物质是非常少的,大多数是由多种元素组成的化合物。所以从最基本的原子出发,化学研究的便是怎样由单纯的原子合成出复杂的化合物这样的变化过程。
好了,总结一下上文,地质学研究的是地球的变化,化学研究的是物质的化学变化,所以综合起来,地球化学研究的便是地球内部的化学变化。