Читать книгу Природа космических тел Солнечной системы - Дмитрий Николаевич Тимофеев - Страница 25

Гипотеза 17

В температурном диапазоне коры Земли и мантии вещества обычно находятся в виде не элементарных веществ, а химических соединений. Здесь при повышении температуры происходят химические реакции в направлении образования химических соединений с большей свободной энергией (рис. 20).

Рис. 20. Изменение видов химических соединений при нагревании и увеличении давления

Гипотеза для состояния веществ в температурном диапазоне существования химических соединений сформулирована следующим образом.

«При нагревании и сжатии веществ происходят химические реакции их преобразования, поэтапная аккумуляция в них энергии за счет перехода в более энергетически насыщенные вещества с большими величинами их изобарных потенциалов».

Повышение плотности при ионизации веществ

В температурном диапазоне наружного ядра Земли вещества находятся в состоянии атомарного газа. Любое вещество, нагретое до состояния, при котором атомы обладают тепловой энергией выше энергии их межатомных связей, переходит в атомарное газообразное состояние. Энергия самых прочных ковалентных связей не превышает 300 ккал/моль. Такую энергию имеет атом, при температуре 5900 ^оС. Большинство соединений переходит в атомарное газообразное состояние при более низкой температуре. С увеличением глубины температура пород возрастает, и на какой-то глубине должен начаться их распад. Сейсмическими методами определено резкое изменение свойств на глубине 2900 км, границе мантии и ядра Земли, что означает – здесь химические вещества пород и переходят в атомарное газообразное состояние [Тимофеев, 2009].

Во внутреннем ядре Земли температуры еще выше, и вещества здесь находятся в атомарном ионизированном газообразном состоянии.

Любой элемент при нагревании выше определенной для него температуры переходит в ионизированное состояние, при этом он теряет электроны со своей электронной оболочки и заряжается положительно (известен так же эффект приобретения атомом электрона и получения отрицательного заряда). Для ионизации атомов требуется значительная энергия. Ионизация сопровождается существенным уменьшением размера атома.

Каждая следующая ступень ионизации требует дополнительной энергии и приводит к дополнительному уменьшению размера атома. Атом может ионизироваться до той степени, пока не потеряет все электроны с электронной оболочки (для урана, например, это 92 электрона).

Повышение плотностей частиц некоторых элементов при первой ионизации (таблица 8).

Влияние ионизации на плотность веществ в ядре Земли мало выражено, поскольку из-за недостаточно высокого давления ионизированные элементы находятся в состоянии реального газа (имеется свободное межатомное пространство), что снижает эффект увеличения плотности вещества при ионизации. В глубинах звезд, где давление значительней, ионизация значительно повышает плотность веществ.