مكونات القشرة الأرضية

مكونات القشرة الأرضية من العناصر

ما هي مكونات كوكب الأرض الذي نعيش عليه؟ وما هي العناصر المكوّنة للطبقة التي تظهر لنا بالمعاينة؟

تتكوّن الأرض من 3 طبقات رئيسة وهي بالترتيب من الخارج إلى الداخل؛ القشرة، والستار، واللب،[١] وتُعرّف القشرة الأرضية على أنها الطبقة الرقيقة من الصخور والمعادن التي تغلف الكرة الأرضية إذ يبلغ سمكها حوالي 40 كم فقط وهو ما لا يتجاوز 1% من كتلة الأرض، إلا أنها ومع ذلك تشكّل الجزء الحيّ الذي نعيش عليه ونعاينه بسهولة، وهي نوعان: قاريّة ومحيطية.[٢]

تتكوّن القشرة القارية من صخور الجرانيت فاتحة اللون، وتتكون القشرة المحيطية من صخور البازلت الغامقة، ويتفاوت النوعين بشكل أساسي في الكثافة إذ تكون كثافة القشرة المحيطية أعلى فتكون بمستوى منخفض مقارنة بالقشرة القارية، وتكونت القشرة الأرضية نتيجة القوى الديناميكية الجيولوجية ولا تزال تتشكّل إلى يومنا هذا،[١] إذ أوضح الدكتور بريادارشي شودري في دراسة نُشرت في مجلة إيرث آند بلانتري ساينس ليترز Earth and Planetary Science Letters، أن القشرة الأرضية لا تزال تتحرك لكن بشكل بطيء جدًا. [٣]

تتألف القشرة الأرضية من مختلف أنواع المعادن والعناصر الكيميائية كما أن للصخور المتواجدة على القشرة الأرضية أنواع عدة: الناري والمتحول والرسوبي وهنا سيتم تناول العناصر الكيميائية بالتفصيل، يوجد 12 نوعًا مختلفًا من العناصر المتفاوتة بنسبها، فمنها غير الشائع إلا أنه موجود،[٤] ومن العناصر القشرة الأرضية أومكونات القشرة الأرضية ما يلي:

الأكسجين 

الأكسجين (بالإنجليزية: Oxygen) ورمزه (O)، تبلغ نسبة الأكسجين في القشرة الأرضية 46.6% من وزن القشرة وهو العنصر الأعلى نسبة بين باقي العناصر،[٥] وتم اكتشافه لأول مرة في تجربة تضمنت حرق أكسيد المنغنيز، ولم يفهم أحد هذا الغاز بالضبط حتى حلول عام 1775 حيث تم اعتباره عنصر كيميائي،[٦] ومن أبرز العمليات التي عُرفت بوجود الأكسجين هي الأكسدة؛ وهي تفاعل أي مادة مع الأكسجين منتجة أكسيد المادة،[٧]كما أن للأكسجين استخدامات عديدة، من أهمها:[٨]

• استخدامه في صنع الفولاذ
• يستخدم في صنع المواد الكيميائية كحمض النتريك وبيروكسيد الصوديوم
• كما أنه يستخدم لصنع الإيبوكسيثين، المستخدم في صنع البوليستر، والكلورو إيثين، وهو المادة الأولية لل PVC.
• يستخدم الأكسجين في عملية تعرف باللحام بالأكسجين.

السيليكون

السيليكون (بالإنجليزية: Silicon ) ورمزه (Si)، تبلغ نسبة عنصر السيليكون في القشرة الأرضية 27.7% من وزن القشرة وهو ثاني أعلى نسبة بين العناصر المكونة لها،[٩] حيث يتميز بقوة تفاعله مع الهالوجينات عند درجات الحرارة المرتفعة مكوّنًا بذلك الهاليدات، ويستخدم السيليكون في مجالات عدة، أبرزها: [١٠]

• مكون أساسي لمركبات السيليكات المستخدمة في أنواع مختلفة من الطوب والخرسانة المستخدمة في البناء.
• يستخدم في الأجهزة الإلكترونية كونه مادة شبه عازلة.
• يتم استخدامه في مجال الطاقة الشمسية.
• يستخدم في تكوين أكاسيد السيليكون العضوية الصناعية المستخدمة في العزل المائي والتشحيم.

الألومنيوم

الألومنيوم (بالإنجليزية : Aluminum) ورمزه (Al)، تبلغ نسبة عنصر الألومنيوم في القشرة الأرضية 8.1% من وزن القشرة وهو ثالث أعلى نسبة بين العناصر المكونة لها،[٩] ويشيع استخدام الألومنيوم في حياتنا اليومية نظرًا لخصائصه الهامة التي تميزها ومن أهمها أنه لا يصدأ، فعند تعرض الألمنيوم للأكسجين يتكوّن عليه طبقة من أكسيد الألومنيوم التي تحميه من التآكل والصدأ، تسمى هذه العملية بالأكسدة، وتعتبر هذه من أهم الخصائص الإيجابية للألومنيوم.[١١]، ومن هذه الاستخدامات:[١١]

• تصنيع قطع السيارات والمركبات.
• يستخدم بشكل واسع في الأدوات المستخدمة في المطبخ.
• يستخدم في علب الأطعمة.
• ويستخدم في الأبنية مثل: الشبابيك.

الحديد

الحديد (بالإنجليزية: Iron) ورمزه (Fe)، تبلغ نسبة عنصر الحديد في القشرة الأرضية 5% تقريبًا من وزن القشرة،[١٢] عند تعرّض الحديد للأكسجين فإنه يتأكسد مكوّنًا أكسيد الحديديك، وهي مادة بنية هشة وهو ما يعرف بصدأ الحديد، ويعد الماء عاملًا مساعدًا على تسريع عملية الصدأ والأسوأ من الماء العذب في ذلك هو الماء المالح، وتعتبر هذه الخاص ية في الحديد من أكثر الأمور التي تجبر الناس على الانصراف عنه والبحث عن بديل،[١٣] وعلى الرغم من ذلك استخدم الحديد في العديد من المجالات منذ أكثر من 5000 سنة، ومن أبرز استخداماته الآن:[١٣]

• يستخدم كمادة أساسية في البناء.
• يعتبر مكوّن أساسي للفولاذ.
• يستخدم في صناعة الأنابيب.
• يدخل في صناعة أجزاء من السيارات.
• يتم استخدامه في إنتاج أجزاء من ديكور المنازل مثل قضبان الستائر.

الكالسيوم

الكالسيوم (بالإنجليزية: Calcium) ورمزه (Ca)، تبلغ نسبة الكالسيوم في القشرة الأرضية حوالي 3.6% من وزن القشرة، [١٤] ومن أهم العمليات التي تحدث للكالسيوم هي عملية ذوبان كربونات الكالسيوم عند تعرضها لماء يحتوي على ثاني أكسيد الكربون مما يؤدي إلى تكوّن بيكربونات الكالسيوم وهذه العملية هي من أهم العمليات التي تساعد في تكوين الكهوف، ويتم الاستفادة من الكالسيوم كمعدن من خلال استخدامه في: [١٥]

• إزالة الأكسدة عن السبائك عالية الحرارة.
• يتم استخدامه بنسب صغيرة مدروسة في السبائك لأغراض معينة، مثل: خلطه بالرصاص ليتم استخدامه في تغليف كابلات الهاتف.
• مكوّن أساسي لكربونات الكالسيوم المستخدمة في تصنيع : الحجر الجيري، الطباشير، الرخام.
• يستخدم كمادة لتعبئة الفراغات في: السيراميك، الزجاج والبلاستيك.

الصوديوم

الصوديوم (بالإنجليزية: Sodium) ورمزه (Na)، تبلغ نسبة تواجد الصوديوم في القشرة الأرضية 2.6% من ورزن القشرة، تم الحصول على الصوديوم النقي لأول مرة عام 1807م من خلال التحليل الكهربائي لهيدروكسيد الصوديوم NaOH،[١٦] ويعتبر الصوديوم من القواعد القوية التي يمكن استخدامها للحصول على الأملاح، كما أنه من المعادن القابلة للاشتعال فينصح باستخدام قفازات عند التعامل معه،[١٧] كما يعتبر من العناصر سريعة الذوبان في الماء لذلك فهو من أعلى نسب العناصر المذابة المتواجدة في المحيطات،[١٢] ومن أبرز استخداماته:

• يتم استخدام هيدروكسيد الصوديوم في صناعة الصابون.[١٨]
• يعتبر هيدروكسيد الصوديوم من المركبات الهامة المساعدة على فتح انسدادات الأنابيب في شبكات الصرف الصحي.[١٨]
• تكوين كلوريد الصوديوم NaCl المستخدم في إعطاء نكهة للطعام وفي حفظه وتخزينه. [١٩]
• يستخدم كلوريد الصوديوم في الصناعة؛ كصناعة الورق.[١٩]
• يستخدم كلوريت الصوديوم في عملية تبييض المنسوجات.[١٩]
• يتم الاستعانة بكلوريت الصوديوم في عمليات التعقيم والتطهير.[١٩]

المغنيسيوم

المغنيسيوم (بالإنجليزية: Magnesium) ورمزه (Mg)، تبلغ نسبة تواجد عنصر المغنيسيوم في القشرة الأرضية ما نسبته 2.1% من وزن القشرة، كما أنه متواجد بنسبة عالية في المحيطات بصورة مذابة، ويمكن اعتبار المغنيسيوم من العناصر النشطة حيث يتفاعل المغنيسوم مع الماء البارد وبشكل أسرع مع الماء الساخن، كما يتأكسد عند تعرضه للأكسجين مكونًا أكسيد المغنيسيوم، وعند احتراقه فإنه يعمل على تشكّل ضوء أبيض شديد السطوع.[٢٠]

يتم صناعة سبائك عدة باستخدام المغنيسيوم، وتتميز هذه السبائك بخفة وزنها وقوتها في الوقت نفسه ولذا فإنها تستخدم في العديد من الصناعات ومن أبرزها: صناعة الطائرات والمركبات الفضائية،[٢٠] من الاستخدامات الشهيرة لمعدن المغنيسيوم ما يلي: [٢٠]

• يتم استخدامه في الكاميرات التي تستخدم ضوء الفلاش في التصوير.
• احتراق معدن المغنيسيوم يمكن الاستفادة منه في الألعاب النارية.
• يستخدم في صناعة دراجات وسيارات السباق والزلاجات.

البوتاسيوم

البوتاسيوم (بالإنجليزية: Potassium) ورمزه (K)، تبلغ نسبة عنصر البوتاسيوم في القشرة الأرضية حوالي 2.1% من وزن القشرة، [٢١] وقد يسبب إضافة جزء صغير جدًا من البوتاسيوم إلى الماء يولد تفاعلًا قويًا فيها لمجرد ملامسته للماء.[٢٢] ولا يوجد عنصر البوتاسيوم بصورته النقية، إلا أن لمركباته استخدامات عديدة، منها:

• تستخدم مركبات البوتاسيوم في صناعة الأسمدة.[٢٣]
• ينتج عن تفاعل هيدروكسيد البوتاسيوم مع الزيوت صابون البوتاسيوم القابل للذوبان، في عملية تسمى ” التصبّن”.[٢٤]
• يستخدم محلول هيدروكسيد البوتاسيوم كمحلول كهرلي يدخل في صناعة البطاريات وخلايا الوقود.[٢٤]
• يتم الاستعانة بهيدروكسيد البوتاسيوم لمعادلة حموضة المحاليل PH كونه مادة قلوية.[٢٤]

التيتانيوم

التيتانيوم (بالإنجليزية: Titanium) ورمزه (Ti)، يشكل عنصر التيتانيوم نسبة ضئيلة من القشرة الأرضية تقدّر ب 0.6% من وزن القشرة،[١٢] ومن أبرز العمليات المؤثرةعلى التيتانيوم هي الأكسدة، فعند تعرض التيتانيوم للهواء فإنه يتأكسد مكونًا أكسيد التيتانيوم؛ وهو طبقة تحميه من التآكل، لذلك يعتبر خيارًا جيدًا للكثير من الصناعات،[٢٥] ويتميز أيضًا بقوة كبيرة مقارنة بوزنه، إذ تبلغ قوته قوة الفولاذ إلا أنه أخف بنسبة 45%، ولكنه مكلف من حيث التعدين والتصنيع، ومن أبرز استخداماته:[٢٥]

• صناعة الغواصات.
• صناعة هياكل ومحركات الطائرات.
• صناعة الصواريخ.
• صناعة معدات رياضية مثل: مضارب الجولف.

الهيدروجين

الهيدروجين (بالإنجليزية: Hydrogen) ورمزه (H)، تشكل نسبة الهيدروجين في القشرة الأرضية حوالي 0.14% من وزن القشرة،[٢٦] وهو عنصر غير معدني إلا أنه قد تمت ملاحظة سلوكه الذي يشبه سلوك المعادن في بعض حالات الترابط، وعند ملامسة الهيدروجين للأكسجين فإنه يصبح قابل للاحتراق،[٢٧] ويدخل استخدام الهيدروجين في صناعات هامة وعديدة، منها:[٢٨]

• معالجة المعادن.
• صناعة الأسمدة.
• يستخدم الهيدروجين في وقوم الصواريخ.
• يتم استخدام خلايا وقود الهيدروجين في الحصول على الطاقة الكهربائية.
• بدء اعتماد السيارات الكهربائية على خلايا وقود الهيدروجين.

تتألف القشرة الأرضية من مجموعة عناصر أساسية، وكل منها له أهمية بالغة في مختلف مناحي الحياة والصناعات، ولكل عنصر من العناصر نسبة معينة، فيعدّ الأكسجين، والسيليكون والألمنيوم أعلى 3 عناصر متواجدة في القشرة الأرضية، وليس شرطًا أن تتواجد هذه العناصر بصورتها الحرة في الطبيعة، فمنها ما يتطلّب عمليات محددة لاستخراجه والاستفادة منه.

طبقات القشرة الأرضية من حيث البناء

تتكون طبقات الأرض بشكل عام من القشرة والستار واللب،[٢٩].

القشرة الأرضية بدورها لها نوعان:[٣٠].

• القشرة المحيطية: تنثسم إلى ثلاث طبقات بناء على السمك، إذ يتراوح سمك الطبقات الثلاث بين 0.4 إلى 5 كيلومتر.

• القشرة القارية: تُعرف بالقشرة الجرانيتية ومتوسط سمكها حوالي 7-10 كيلومتر.

لمعرفة المزيد اطلع على المقالات الآتية: 

معلومات عن طبقات الأرض. 

طبقات القشرة الأرضية.

المراجع[+]

1. ^ أ ب “Earth, Interior Structure”, encyclopedia. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
2. ↑ “Crust”, nationalgeographic. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
3. ↑ “International study sheds new light on the transformation of the Earth’s crust”, phys. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
4. ↑ “Composition of the crust”, sandatlas. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
5. ↑ “Earth’s Layers: What Is Earth Made Of?”, space. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
6. ↑ “22.5: Oxygen”, chem.libretexts. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
7. ↑ “4.14.2.5 Oxidation/Reduction”, sciencedirect. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
8. ↑ “Oxygen”, rsc. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
9. ^ أ ب “Abundances of the Elements in the Earth’s Crust”, hyperphysics.phy-astr.gsu. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
10. ↑ “Silicon-uses”, britannica. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
11. ^ أ ب “Physical and Chemical Properties for the Element Aluminum”، sciencing. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
12. ^ أ ب ت “The Most Abundant Elements In The Earth’s Crust”, worldatlas. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
13. ^ أ ب “Metal Profile: Iron”, thoughtco. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
14. ↑ “Chemical Composition of the Earth’s Crust – Elements”, thoughtco. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
15. ↑ “Calcium”, britannica. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
16. ↑ “The Element Sodium”, education.jlab. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
17. ↑ “Sodium”, chem.libretexts. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
18. ^ أ ب “Sodium Hydroxide (NaOH)”، www.tn. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
19. ^ أ ب ت ث “Difference Between Sodium Chlorite & Sodium Chloride”, sciencing. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
20. ^ أ ب ت “MAGNESIUM (REVISED)”، encyclopedia. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
21. ↑ “10 Most Abundant Elements in the Earth’s Crust”, education.jlab. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
22. ↑ “Why Sodium And Potassium Really Explode In Water”, cen.acs. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
23. ↑ “How to Make a Pure Sample of Potassium”, sciencing. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
24. ^ أ ب ت “Uses of Potassium Hydroxide”, sciencing. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
25. ^ أ ب “6 Tough Facts About Titanium”, science.howstuffworks. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
26. ↑ “Chemical Composition of the Earth’s Crust – Elements”, thoughtco. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
27. ↑ “Special Properties of Hydrogen”, sciencing. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
28. ↑ “Hydrogen explained”, eia. Retrieved 12-2-2021 .Edited.
29. ↑ “How Do Scientists Know the Structure of the Earth’s Interior?”, sciencing.com, Retrieved 12-2-2021 .Edited.
30. ↑ “Continental crust “, www.wikiwand.com, Retrieved 12-2-2021 .Edited.