地球上的盐是怎么产生的?为什么地表会有那么多盐?
盐成分的由来虽然我们经常把食盐称之为盐,但实际上我们吃的食盐中,有95%以上的成分都是氯化钠。根据国家规定,食盐中的其他杂质如,碘、镁、铅、砷、锌、硫酸盐等含量不超过5%。
因此想要了解盐是怎么来的,只需要知道氯化钠是怎么来的就可以。
氯化钠是由氯元素和钠元素结合而来的,如果我们再追根溯源,地球上的氯元素和钠元素是怎么来的?
实际上,这和恒星有关。
现在宇宙中存在最多的两种元素为氢元素和氦元素,这两种元素占据了整个宇宙的99%以上。因此许多星球主要都是由这两种元素构成,恒星也不例外。
而恒星之所以被称之为恒星,是因为恒星内部会发生核聚变反应,以太阳为例,由于太阳的质量巨大,在引力作用下内部的温度和压强升高,星球内部呈现等离子态(区别于固态、液态、气态)。
而氢原子核会在弱力的作用下发生核聚变,产生氦原子核,具体的过程主要有两条路径。
一条是质子-质子反应链。
另一条是碳氮氧循环。
当恒星内的氢原子核消耗得差不多后,部分恒星还会在引力的作用下继续引发氦核聚变,生成元素周期表上更高顺位的碳原子核和氧原子核。
如果引力还足够引发碳原子核发生核聚变反应,那么这个星球还可以继续发生核聚变反应,直到生成铁。
简单来说就是引发铁发生核聚变的反应,输入的能量比输出的多,简直就是赔本买卖,因此大多数恒星就停留在这一步之前,如果是特大质量的恒星,比如:质量是太阳质量的8倍以上,那就有可能引发超新星爆炸。
据科学家考证是在45亿年前,在现在太阳位置附近曾经发生过超新星爆炸,而超新星爆炸可以产生比铁顺位更高的元素(据目前最新的研究,中子星合并也可以产生大量原子序数比铁元素高的元素),金、银等重金属就是这么来的。
我们通过元素周期表的排列顺序可以发现,钠元素和氯元素的顺位位于铁元素之前,因此这两种元素相对更容易产生,因此储量也更丰富。
在地球中,钠元素是丰度第六高的元素,占全部的2.6%。
而钠元素的化学性质非常活泼,一部分的钠元素与氯元素反应后会生成大量的氯化钠(当然,更准确的是钠离子和氯离子的结合),也就是食盐,存在于世界各地。
地球上盐的由来早期地球上还没有液态水时,氯化钠保存在岩石之中或者陆地表面。又由于早期的地球是熔炉状的,因此地球表面并没有液态水,水以气体的方式存在于大气层周围,因为地球引力的存在,水才不至于逃逸到宇宙。
后来,随着地球逐渐地冷却,气体水又以雨的形式落在地面上,这场持续了上百万年的大雨冲刷过岩石或者地球表面时,岩石中的氯化钠随着雨水一起流入大海。所以,大海才有可能是咸的的。
后来,地球上的水分又被蒸发,参与地球的水循环过程,而氯化钠因为重量原因没有被蒸发,因此留在海水中,久而久之,海水中的氯化钠越积越多,最终形成了“咸”味的海水。除了海水之外,盐井、湖水中的盐也是这么来的。
为什么盐尝起来是咸的?按照目前最新的研究结果来看,我们之所以会感觉到海水是“咸”的,或者说我们吃盐会感到“咸”,其本质的原因在于我们舌头上的味觉细胞,其中感受到咸味的是类胶质细胞,它其实是通过特异性的蛋白质感受钠离子聚集,引起细胞的钙离子内流,从而使得神经递质得以释放,于是,就有了神经信号的传导,这时候人也就会感觉到了“咸味”,所以,食盐的咸其实是钠离子导致的。
最后,我们来总结一下,食盐的主要成分是氯化钠(NaCl),而钠元素和氯元素其实大部分是在恒星核聚变和大质量恒星爆炸时所产生的。而早期地球的形成过程中就有不少的钠元素,大概占到地球总量的2.6%,这部分钠元素中的一部分和氯元素结合生成氯化钠,也就是食盐的主要成分,后来,等到地球冷却下来后,地球开始有了雨水,形成了原始海洋,而雨水把原本地球表面的氯化钠带入到了海洋当中。这才使得海洋是咸的,而导致我们感觉到咸的主要是因为我们的味觉细胞可以感知到钠离子的聚集。
盐是岩石中的钠元素与氯元素被水溶解后化合形成的,当然广义的盐还包括其他金属阳离子如(钾、镁、钙、铝、铁、铜等等)和酸根阴离子(如氯离子,硫酸根离子等等)形成的化合物。地球上的氯元素很丰富,所以目前海洋中主要是氯离子跟金属离子形成的盐。所以又叫做盐酸。
盐的形成有三个过程:
水的侵蚀和搬运过程降水会冲刷岩石里边的矿物质(早期的岩石可能直接包含金属的氧化物或氢氧化物),使得容易与水反应的金属氧化物或氢氧化物转变为金属阳离子,然后溶于水中,同时也使易溶于水的酸性元素(如氯和硫)也溶于水中。不溶于水的那些成分如硅和某些钙盐,镁盐,铝盐等等,则留在原处,继续做岩石。?
以钠为例,因为钠离子和氯离子都很易溶于水,所以就很容易被水带到河流,然后最后汇集到海洋或者湖泊当中,这就是现在海水尝起来很咸的原因(海水的苦味则来自于镁、钙等)。
太阳的蒸发作用太阳对海水的加热让水分蒸发到大气当中,但是盐类则无法蒸发,只能留在海洋当中,继续成为海水的构成。如此一来,海水就变得越来越咸,因为留在海水中的盐类成分越来越浓。海盐的生产便是利用这个原理将海水灌注到盐田里边进行蒸发,最后留在盐田里边剩下的就是干燥的盐,海盐除了氯化钠还有非常多的其他的盐类,像氯化钾,氯化镁,溴化钾,溴化镁等等。这样的粗盐还需要经过熬制提纯,才能得到我们日常所用的食盐。
沧海桑田形成了盐矿实际上地表上的盐固体并不多,因为有降水的冲刷。除非是在常年干燥的地区没有降水的情况下,盐的晶体才可能在地表上留存,这种情况大多发生在沙漠地区。而地球上的大多数盐矿则埋藏于地下。
这些地下埋藏的岩矿,实际上是因为地质作用形成的。例如,古时候的海洋渐渐的变成了没有水源的内陆湖,最后内陆湖因为没有水源的供给稀释而逐渐咸化甚至干涸,最后留下了天然的盐田,直到最后被土壤所覆盖,深藏于地下就形成了盐矿。像欧洲地中海沿岸,就有大量的天然盐矿,这些盐矿是古时候地中海一度因为直布罗陀海峡与大西洋的隔离而导致地中海的水位下降而形成的盐滩。如今这些盐矿大到可以在里边开酒店。国内的盐矿比较著名的就有四川自贡的井盐(说明远古时候,自贡地区是海洋或内陆湖泊,这里除了出产盐之外,还出产恐龙化石)。