peroxidy:

O-I
- dvouprvkové sloučeniny obsahující 2 atomy kyslíku spojené jednoduchou vazbou –O–O–
- nejběžnější je peroxid vodíku H2O2: bezbarvá kapalina, uplatňují se vazby vodíkových můstků; je ve vodě neomezeně rozpustná, chová se jako velmi slabá kyselina; nestálý (rozkládá se na vodu a kyslík za katalytického působení platiny, krve,…); má oxidační účinky (x v kontaktu se silnými ox. činidly může mít i účinky redukční); 3% vodný roztok se používá jako dezinfekce, 30% roztok se používá v průmyslu a laboratořích (silně leptá)

oxidy: O-II

a) kyselinotvorné: většinou reagují s vodou za vzniku kyseliny, mohou být ve vodě nerozpustné; patří sem většina oxidů nekovů (výjimky: CO, N2O, ClO2)
b) zásadotvorné: oxidy elektropozitivních kovů (s oxidačním číslem I až IV); s vodou reagují za vzniku hydroxidu nebo jsou ve vodě nerozpustné
c) amfoterní: reagují s kyselinami i zásadami (ZnO, Al2O3):
Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH + 3 H2O → 2Na[Al(OH)4] … tetrahydroxohlinitan sodný
d) neutrální: nereagují ani s kyselinami ani hydroxidy ani s vodou (CO, N2O)

- vlastnosti:
- bezbarvý plyn s nízkým bodem varu i tání
- atomy kyslíku poutány dvojnou vazbou (O=O)
- druhý nejelektronegativnější prvek (3,5) => velmi reaktivní
- vždy oxidační číslo –II !!!!!!!
- příprava: MnO2
1. z kyslíkatých solí účinkem tepla: 2KClO3 → 2KCl + 3O2
2. rozkladem peroxidu vodíku: 2 H2O2 → 2 H2O + O2
MnO2
3. elektrolýzou vody nebo vodného roztoku kyseliny sírové)
- výroba: frakční destilací zkapalněného vzduchu
- sloučeniny:

Kyslík

- nejrozšířenější prvek na Zemi – výskyt ve vzduchu (21%), ve vodě
- biogenní prvek
- v přírodě je směsí tří izotopů: 168O (99,76 hm. %), 178O, 188O
- modifikace:
1. dikyslík O2
2. ozón O3: jedovatý, bezbarvý plyn charakteristického zápachu, v silnějších vrstvách je modrý; v přírodě se vyskytuje ve vyšších vrstvách atmosféry – součástí stratosféry je ozónová vrstva, která chrání před UV zářením

- sloučeniny:
1. hydridy: H-I
- iontové: tvoří vodík s nejelektronegativnějšími kovy (tzn. s-prvky); velmi reaktivní krystalické látka
- kovové: tvoří vodík s přechodnými kovy; křehké, pevné látky kovového vzhledu s vodivými nebo polovodivými vlastnostmi
- kovalentní: tvoří vodík s p1 až p5 prvky
2. nejběžnější sloučeninou vodíku je voda (viz. dále)

vlastnosti:

- bezbarvý plyn bez chuti a zápachu lehčí než vzduch
- velmi nízký bod varu (- 252,8°C) => těžko se zkapalňuje
- typický nekov s elektronegativitou 2,2
- za normálních laboratorních podmínek je velmi málo reaktivní – vazba H – H má velmi vysokou disociační energii
- redukční činidlo (tzn. jeho oxidační číslo klesá, elektrony přijímá)

Vodík

- nejrozšířenější prvek ve vesmíru
- vyskytuje se pouze ve sloučeninách (voda 2/3 zemského povrchu)
- biogenní prvek
- nejjednodušší elektronová konfigurace 1s1, má také nejmenší hmotnost a nejmenší poloměr
- přírodní vodík je směs tří izotopů: 11H, 21D a radioaktivní 31T (přičemž největší zastoupení má 11H – 99,984 hm. %)
- příprava:
a) nejčastěji reakce H2SO4 se Zn: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
b) reakce méně ušlechtilých kovů s vodným roztokem hydroxidů alkalických kovů: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 … tetrahydroxohlinitan sodný
c) elektrolýzou vody (v Hoffmanově přístroji)
d) reakcí kovů s1 a s2 s vodou: 2Na + 2 H2O → 2NaOH + H2
- výroba:
a) přehnáním vodní páry přes žhavý koks: H2O + C → CO + H2, CO + H2O → CO2 + H2
b) vedlejší produkt při elektrolýze NaCl
c) rozkladem nasycených uhlovodíků získávaných z ropy a zemního plynu
CH4 → C + 2 H2 nebo CH4 + H2O → CO + 3 H2
1200°C

Stavba Země

Země má tvar zploštělého rotačního elipsoidu, který je označován termínem geoid. Model Země je na obr. .
Země se skládá z kůry, pláště a jádra. Hranice mezitěmito částmi tvoří tzv. diskontinuity - místa, ve kterých dochází ke změnám v rychlosti šíření seismických vln. V hloubce asi 2 900 km je to diskontinuita označovaná jako Gutenberg - Wiechertova, oddělující kapalné jádro od spodního pláště. V hloubkách v průměru 40 km se nachází diskontinuita Mohorovičičova.

Endogenní a exogenní procesy

Hlavní úlohou geochemie je určit způsob rozmísťování jednotlivých prvků a odhalit zákonitosti řídící rozmísťování a migraci prvků v různých prostředích.
Nejdůležitějším objektem zájmu geochemiků je zemská kůra, která je hlavní zásobárnou většiny prvků na povrchu Země. Zemská kůra je výsledekem mnohonásobného přepracování a geochemické diferenciace materiálu, ze kterého Země vznikla. Základem geochemické diferenciace materiálu Země jsou geologické procesy.

Výměna iontů

S adsorpcí souvisí výměna iontů. Adsorbované ionty se totiž mohou vyměňovat s ionty z roztoku. Různé ionty jsou totiž na povrch adsorbovány různou silou. Některé ionty mají větší afinitu k povrchu a mohou proto vytěsnit ionty s afinitou menší. Například, jsou-li aktivní místa adsorbentu hydratovaná, pak ionty s větším hydratovaným poloměrem jsou přitahovány slaběji než ionty s poloměrem menším. U alkalických kovů pak afinita klesá v řadě
Cs+ > K+ > Na+ > Li+.
Iontová výměna ale nezávisí jen na poloměru iontu. Základními činiteli ovlivňujícími výměnu iontů (a také schopnost adsorpce) jsou :
- stupeň disperze adsorbentu
- chemická vazba mezi adsorbentem a adsorbovanou látkou
- koncentrace látek
- fyzikálně-chemické podmínky prostředí (pH, teplota, tlak, vlastnosti iontů apod.).

K je rovnovážná konstanta reakce mezi adsorbovanou látkou a adsorbentem, cA molární koncentrace a xAS molární zlomek obsazených míst adsorbentu.
Adsorpce má velký význam pro oběh různých prvků na povrchu Země. Má také za následek odstraňování některých prvků z vod.
Příkladem vlivu adsorpce na migraci prvků může být rozdíl mezi ionty K+ a Na+. K+ je zachytáván ze zředěných roztoků produkty zvětrávání hornin, kdežto Na+ ne, zůstává v roztoku a dostává se až do moře.
Dalším možným příkladem je obohacení rud železa o fosfor a arsen, které se adsorbovaly ve formě iontů PO43-, AsO43-.

Adsorpce

Jedním z nejdůležitějších jevů probíhajích na fázovém rozhraní je, z hlediska migrace prvků, adsorpce. Adsorpce je poutání určitých složek z roztoku na povrch koloidní fáze. Rozlišujeme fyzikální adsorpci, při níž je látka poutána pouze van der Waalsovými silami a chemickou adsorpci. Chemická adsorpce je v geochemii mnohem důležitější. Dochází při ní k tvorbě chemických vazeb mezi adsorbentem a adsorbovanou látkou.
Kvantitativně můžeme adsorpci popsat pomocí vztahu nazývaného, podle autora, Langmuirova izoterma,

K . cA
xAS = .
K.cA + 1

Mezi stykovými plochami dvou sousdních fází se vyskytuje oblast, která se svým složením liší od složení obou fází. Tato oblast má šířku řádově molekul a nazývá se mezifází.
V případě heterogenních soustav s malými stykovými plochami se vliv mezifází výrazněji neprojeví. Velký vliv má však mezifází u koloidních systémů, které mají vellký měrný povrch. Děje probíhající na fázovém rozhraní v takových systémech výrazně ovlivňují stav celého systému.
Pro geochemii jsou nejdůležitější a také nejlépe prozkoumaná fázová rozhraní mezi minerály a vodnými roztoky.

Fyzikálně

- chemické procesy na fázových rozhraních

Důležitými geochemickými systémy jsousystémy sestávající z malých částic koloidní povahy. Nejdůležitějšími takovými systémmy jsou :
aerosoly - jsou tvořeny částicemi rozptýlenými v atmosféře
lyosoly a suspenze - sestávají z minerálních částic
rozptýlených v roztocích
emulze - ropné látky ve vodě
gely - pevné látky s dispergovanou kapalinou
Lyosoly hrají například významnou roli při transportu látek ve vodném prostředí, gely jsou důležitými přírodními sorbenty.
Fázové rozhraní

Třísložkové systémy

Pro třísložkový systém má GGibbsův zákon tvar

f = 5 - v.

Může tedy nastat případ, kdy bude třeba znázornit čtyři stupně volnosti a bylo by potřeba čtyřrozměrných diagramů. Proto se ttyto diagramy zjednodušují na plošné, i když potom nedovolují postihnout vřechny souvislosti.
Příkladem třísložkového systému je systém wolastonit - anortit - titanit. Každé dvě složky tohoto systému tvoří binární eutektickou směs a všechny pak ternární směs. Přerušované čáry představují izotermy krystalizace binárních směsí. Ternární směs má teplotu tuhnutí Tt = 1245oC.

Příkladem diagramu dvousložkového systému je diagram pro systém forsterit - fayalit (obr. ). Tento systém odpovídá přorozeným olivínům. Bod tání olivínů závisí na zastoupení forsteritové a fayalitové slžky. S rostoucím podílem fayalitu bod tání olivínů klesá po křivce l. Také krystalizace ttaveniny závisí na jejím chemickém složení. Složení pevného roztoku je při danné teplotě dáno bodem na křivce s. V oblasti mezi křivkami existuje tuhá látka s taveninou.. Tuhá látka je obohhacena o forsterit, tavenina o fayalit. Při T = 1300oC je složení tuhé látky dáno bodem L1 křuvce s a složení taveniny bodem L2 na křivce l.

Dvousložkové systémy

V případě nalezneme velké množství dvousložkových systémů. Nejčastěji jde o systémy pevná látka - kapalina, kaplina - plyn, pevná látka - plyn. Fázové diagramy těchto systémů mohou být již dosti složité. Gibbsův zákon pro tyto případy má tvar

f = 4 - v

a mohou nastat čtyři případy :
a) f= 4, v = 0
b) f = 3, v = 1
c) f = 2, v = 2
d) f = 1, v = 3.

Příkladem jednosložkového systému je systém tvořený různými skupenskými stavy jedné složky. Typickým příkladem fázového diagramu takového systému je diagram vody, znázorňující rovnováhy soustavy led - voda - pára(obr. ).
Všechny tři fáze koexistují v trojném bodě, který je určen tlakem p = 610,6 Pa a teplotou T = 273,15 K. Tento systém je invariantní.
Případ koexistence dvou fází znázorňují 3 křivky : tání, sublimacce a vypařování. V těchto případech je rovnováha univariantní.

Fázové diagramy

Fázových diagramů se užívá ke grafickému znázornění závislosti existence fází na proměnných (teplota, tlak). Čím více složek tvoří systém, tím je diagram složitější.

Jednosložkové systémy

Protože s = 1, můžeme Gibbsův ákon psát ve tvaru

f = 3 - v.

Počet fází v systému nemůže být větší než 3 a mohou nastat tři případy :
a) f = 1, v = 2
b) f = 2, v = 1
c) f = 3, v = 0.