ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.09.2020

Просмотров: 4286

Скачиваний: 7

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

 

186 

Вследствие  амфотерности 

Be

  одинаково  легко  образует  собственные  минералы 

как в существенно кислой среде, выполняя функцию типичного катиона, так и в 
щелочной, где приобретает кислотную функцию заменителя кремния.  

Известно  59  минералов  бериллия:  преобладают  силикаты  (34)  и  фосфаты 

(12), мало боратов (3) и оксидов (7), арсенатов (2), карбонатов (1). В гипергенных 
условиях образуются некоторые силикаты (сферобертранит, бериллит, туггупит), 
арсенаты  (беарсит)  и  гидрооксид  (бехоит).  Ведущие  минералы  берилла:  берилл, 
хризоберилл (александрит) и фенакит. Разновидности берилла известны как дра-
гоценные камни: изумруд, аквамарин, гелиодор, воробьевит, морганит и др.. 

Геохимические  барьеры  бериллия:  сорбционный,  карбонатный.  Элемент 

слабо подвижный в любой геохимической обстановке. 

В организме человека содержится 11–36мкг бериллия, преимущественно в 

легких, печени, селезенке, костях. Суточное потребление с пищей – 12мкг. Пери-
од  полувыведения  –  1040  суток,  ускоряется  комплексообразователями  ЭДТА, 
тримефацином. Высокие дозы токсичны. Свободно проникает в клетки всех тка-
ней.  

Заболевания,  вызванные  избытком  бериллия:  лихорадка  у  литейщиков, 

воспаление легких, бериллиевый рахит, остеосаркома. 

 Промышленные  источники  –  люменисцентные  лампы.  Используется  в 

сплавах с 

Cu

 и 

Ni.

 

БОР

 

 Неметалл,  встречается  в  нескольких  аллотропных  модификациях.  Не 

вступает во взаимодействие с водой, кислородом, кислотами и щелочами. 

Число изотопов с учетом ядерных изомеров 6. В природе распространены 

стабильные изотопы 

11

B

 (80,1%), 

10

B

 (19,9%). Радиус 

B

3+

 – 23, атомный – 831 пм. . 

Основная линия в атомном спектре: 249,773 нм. 

Кларк  бора  в земной коре   1,0∙10

–3

  %  (9

.

10

-4

),    почве  – 1∙10

–3

,    золе  расте-

ний – 4∙ 10

–2

 %, речных водах – 10 мкг/л. 

 В  геохимии известна валентность 3 с образованием комплексного аниона 

[

BO

3

]

 3–

 со слабокислотными свойствами, легким гидролизом его солей и выпаде-

нием  свободной 

B(ОН)

3

.

  Отсюда  следует  относительная  трудность  растворения 

его солей, особенно кальция и магния, легкая вытесняемость другими кислотами 
(угольной, серной). Мета- и ортобораты, фторид бора летучи. Ион [

BO

3

3–

 имеет 

форму плоского треугольника, сочетание которого в цепи и сетке дает  структуры, 
напоминающие вязи силикатов. В боросиликатах в качестве катионов встречают-
ся 

Fe

2+

, Mn Ca, Mg, Pb, TR 

и

 

др. 

Миграция  бора  в  гипергенной  зоне  имеет  следующие  особенности:  об-

разуется устойчивый комплекс 

В(ОН)

3

, соли этого комплекса с кальцием и магни-

ем  трудно  растворимы,  но  легко  растворимы  щелочные  соединения.  Отмечено 
значительное  накопление  бора  в  термах  и  озерах,  как  дериватах  поствулканиче-
ских  борных  эманаций,  вместе  с  солями  калия  и  натрия,  а  также  в  остаточных 
рассолах отмирающих морей.  

Бор – типичный комплексообразователь. Наиболее важным носителем это-

го элемента являются слоистые минералы (слюды, глинистые минералы). В про-


background image

 

187 

цессе кристаллизации увеличивается количество рассеянного бора в решетке ми-
нерала-хозяина. Этот процесс называется эндокриптией. 

 Известно 153 минералов, из них 114 – бораты и гидробораты. Генетически 

минералы делятся следующим образом: в пегматитах – 20%, пневматолитах – 20, 
осадочных  образованиях  –  60%.  Бор почти  отсутствует  во всех  щелочных  нефе-
линовых породах, весьма редок в ультраосновных и основных. Бор в пневматоли-
тах накапливается в ранних их стадиях вместе с сульфидами и хлором. 

Геохимические  барьеры  бора:  сорбционный,  щелочной,  нейтральный.  

Элемент  подвижный  в  кислой  среде.  Индикаторы  месторождений  –  пегматиты, 
скарны. Поиски связаны с молодыми вулканическими выделениями, осадочными 
породами химического генезиса. 

В организме человека содержится 20мг бора, из  них 40% в мышцах, 37 в 

скелете. Поступает с борной кислотой и боросодержащими фармакопрепаратами. 
Из  естественных  продуктов  источниками  являются  бобовые,  виноград,  груши, 
морковь, листовые овощи, орехи, пиво, яблоки. Суточное потребление с пищей – 
1–3мг, с водой – 0,23мг. Период полувыведения – 11 суток, токсичная доза – 4г. 

Бор стимулирует фотосинтез, синтез нуклеиновых кислот, регулирует ме-

таболизм  углеводов,  повышает  активность  ферментов.  Ингибирует  активность 
оксиредуктаз микросом и протеолитическую активность ферментов поджелудоч-
ной железы и кишечника, улучшает синтез нуклеиновых кислот в костях  

Заболевания,  вызванные  недостатком  бора:   гипоавитаминоз 

D

,  задержка 

роста, повышение активности щелочной фосфатазы костей. Заболевания, вызван-
ные  избытком:  стерильность,  задержка  роста,  анемия  (в  сочетании  с  дефицитом 

Cu

 и 

Co

, избытком 

Mo

). Отравления, вызванные бором: симптомы гастроэнтери-

та, гепатита, нефроза, отека мозга. 

 В  растениях  бор  регулирует  функционирование  ауксина,  цитокинов,  гиб-

береллинов. Растения-концентраторы: багульник, береза, астрагал, молочай. 

Используется  для  получения  боросиликатного  стекла,  при  производстве 

синтетических моющих средств и ингибиторов горения. 

УГЛЕРОД

 

Химически  инертный  неметалл.  Число  изотопов  углерода  с  учетом  ядер-

ных изомеров 8. В природе распространены 

12

С

 (98,90%), 

13

С

 (1,1%) и следы 

14

С

 с 

периодом полураспада 5730 лет с β типом распада. Радиус углерода ковалентный 
77, при двойной связи – 67, тройной – 60, 

С

4–

 – 260 пм. Основная линия в атомном 

спектре: 283,671; 426,726; 723, 642 нм. 

Кларк углерода в земной коре  – 4,8∙10

-2

 % (2

.

10

-2

),  почве – 0,4, золе расте-

ний – 0,5 %,  речных водах – 6,9 мг/л (

С

орг

).  

Известно  189  минералов  углерода  неорганического  происхождения  и  28 

органического.  Основные  соединения:  известняк,  уголь,  природный  газ,  нефть, 
графит, алмаз.  

Геохимические  барьеры  углерода:  биогеохимический,  сорбционный.  Ак-

тивно мигрирует в любых условиях. 

Основные  диагностические  поисковые  признаки

Алмаз

  следует  искать  в 

жильных и трубчатых образованиях ультраосновных пород или в россыпях, обра-
зованных их  разрушением. Спутники: агат, халцедон, пироп и др.  


background image

 

188 

Графит

  образуется  в  разных  генетических  условиях:  в  древних  свитах 

гнейсов, в  пегматитах  щелочных  магм,  среди  мрамора,  при воздействии  на  угли 
изверженных пород. 

Поиск 

угля

  и 

нефти

  проводится  на  основе  геологических,  палеогеогра-

фических и тектонических данных. Нефть может проявлять себя по газовым вы-
ходам, наличию грязевых вулканов, по химизму нефтяных вод (

B,  Br,  I

Ra

Th

)

по наличию ванадия. 

Углеводородные  газы

  накапливаются  в  районах  дислокаций  в  областях 

нефтяных месторождений, битумов;

  угольная  кислота

  -  в  районах  молодых  вул-

канов, реже в теплых магматических термах. 

Практическое  значение  имеют  следующие  соединения  углерода:  угле-

кислота и соли угольной, щавелевой и других кислот, соединения циана и родана, 
ископаемые смолы, парафины, нефть, битумы, углеводородные газы, угли, алмаз, 
графит, карбиды, карбонаты 

Ca, Mg, Zn, Pb, Fe, Co

. Угольная кислота геохимиче-

ски  связана  с  двумя  процессами:  непосредственным  выделением 

СО

2

  из  охла-

ждающихся магм (ювенильная 

СО

2

) и вытеснением из карбонатов более сильны-

ми кислотами в глубинах. 

Геохимические  барьеры  углерода:  биогеохимический,  сорбционный.  Ми-

грация активна в любых условиях. 

В организме человека содержится 16кг углерода, из них 40% – в мышцах и 

37% – в скелете. Суточное потребление с пищей – 300г. Период полувыведения 37 
суток. Является структурной основой органической материи. 

Используется для получения кокса, сажи, активированного угля. 

АЗОТ

 

Азот относится к неметаллам. Образует множество органических и неорга-

нических соединений. Число изотопов азота с учетом ядерных изомеров – 8: пре-
обладает 

14

N

 (99,63 %) и 

15

N

 (0,37 %). Долгоживущие изотопы отсутствуют. Пери-

од полураспада 

13

9,97 мин. Радиус атомный – 71 пм. Основная линия в атомном 

спектре 399,50 нм (АА). 

Кларк 

азота

 в  земной  коре   25∙10

–4

 %  (2

.

10

-3

),    почве 0,1–5 %,  золе  расте-

ний –  20  %,  в  речных  водах  –  1  мг/л.  Молекулярный  азот  (

N

2

)  инертный  из-за 

тройной  химической  связи  и  самой  высокой  энергетической  связи  среди  газов  - 
940,5 кДж/моль: для перевода азота в атомарное состояние необходима темпера-
тура 3500˚С и высокое давление. 

Азот известен в природе в виде комплексных кислородных ионов, редко – 

в виде [

NH

4

]

+

 

или [

SCN

]. Соли этих ионов известны лишь как современные обра-

зования, за исключением селитры

Самыми важными природными соединениями 

являются соли [

NO

3

] в сочетании с 

K

  и 

Na

, которые относятся к растворимым и 

подвижным, Фиксируются в условиях сухого пустынного климата. 

 Известно 42 минерала азота, из них 10 нитратов и 10 сульфатов.  
Основные диагностические поисковые признаки селитры: проводится  ис-

следование  современных  отложений  в  местах  аридного  климата.  Геохимические 
барьеры: биогеохимический, сорбционный. Активный мигрант. 

В организме человека содержится 2,1 (1,8) кг азота. Суточное потребление 

с пищей – 13–16г, является составной частью белков. Наиболее токсичные среди 


background image

 

189 

азотистых  соединений  цианиды,  меньше  –  оксиды  азота,  нитраты,  нитриты.  Ок-
сид  азота    образуется  при  сжигании  горючего  в  двигателях  самолета,  который 
разрушает озон. Период полувыведения 90 суток 

Используется  в  производстве  удобрений,  кислот,  пластмасс,  взрывчатых 

веществ и т.д. 

КИСЛОРОД

 

Кислород  является  чрезвычайно  реакционноспособным  неметаллом,  жиз-

ненно необходимым парамагнитным  элементом. Образует оксиды с элементами, 
за исключением инертных газов. 

Число изотопов с учетом ядерных изомеров  8. Известно 3 стабильных изо-

топа 

16

O

  (99,76  %), 

17

(0,048 )  и 

18

O

  (0,20 %).  Радиоактивные  изотопы  ко-

роткоживущие (

15

O

 имеет Т

1/2

 122 с). Радиус

 

О

+

– 22, 

О

2–

– 132, ковалентный (про-

стая связь) – 66

 

пм. Основная линия в атомном спектре – 844,636 нм.  

Кларк кислорода в земной коре 47,4% (46,5), гидросфере –

 

85,9 %, живом 

веществе – 70 %, почве – 0,2 мг/кг, золе растений – 1 мг/кг.  

Кислород  в  свободном  состоянии  проникает  в  глубины  гидро-  и  лито-

сферы. Граница проникновения его геохимически очень важна и отделяет две об-
ласти  геохимических  образований.  Особое  значение  она  имеет  для  сульфидов, 
определяя наличие особой зоны цементации и выше ее – железной шляпы. 

Известно  2730  минералов  кислорода,  из  них  850  силикатов  (кварц  и  др.). 

Сырьевые  ресурсы  не  ограничены.  Основной  источник  –  сжиженный  воздух.  В 
воде зимой растворено 4мг/л, летом – 6мг/л. 

Геохимические  барьеры:  окислительный,  органогенный.  Относится  к  ак-

тивным мигрантам.  

В организме человека содержится 43кг кислорода. Суточное потребление с 

пищей – 2600г у мужчин, 1800г – у женщин. Период полувыведения

 

– 14 суток. 

Токсичная  доза

 

–  300мг.  Используется  для  биологического  окисления  в  свобод-

ном и связанном виде. Экологически значим недостаток кислорода.  Норма кон-
центрации озона в воздухе производственных помещений 100мкг/м

3

, при концен-

трации его в количестве 120мкг/м

3

 – человек теряет работоспособность при физи-

ческой нагрузке, при 160 – ухудшается функция легких, при 200мкг/м

3

 – появля-

ются раздражение в горле и кашель. Среднесуточная концентрация озона в неза-
грязненных районах 20–60мкг/м

3

. В загрязненных районах количество 

О

3

 

увели-

чивается в приземном слое. Озон защищает  атмосферу от ультрафиолетового из-
лучения. Разрушают его атомы хлора в составе фреонов и 

NO

Кислород в организме человека подобен электричеству в электроприборах, 

а антиоксиданты (витамины 

С, Е, А

 и  др.) не  дают  сжечь  его,  выполняя  роль  за-

щитных кожухов от постоянно образующихся его свободных радикалов. 

Используется кислород для выплавки стали, при резке металлов, в химиче-

ской промышленности. 

ФТОР

 

Неметалл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров 7. Наиболее распро-

странен  стабильный 

19

F

  (100  %).  Период  полураспада  искусственных  радио-


background image

 

190 

нуклидов происходит в течение часов с β и γ типом распада. Радиус 

F

 133, кова-

лентный 58 пм. Основная линия в атомном спектре 685,603 нм.  

Кларк 

F

 в земной коре – 9,5∙10

-2

 % (6,4

.

10

-2

), почве – 2∙10

-2

 , золе растений – 

1∙10

-3

 %, речных водах – 0,1 мг/л. 

Известно 134 минерала фтора, из них 58 силикатов, 26 фторидов. Основной 

минерал – флюорит (

CaF

2

), фторапатит [

Ca

5

(PO

4

)

3

F

], криолит [

Na

3

AlF

6

]. Взаимо-

действует даже с инертными газами (

XeF

2

). В свободном состоянии  молекула га-

за 

F

2

 не взаимодействует с 

O

2

. При окислении сульфидных минералов осаждается 

с гидроксидами железа. Замещает гидроксильные группы.  

Радиус иона фтора близок ионному радиусу кислорода и гидроксил-иона, 

поэтому в сложных комплексах может их замещать. Фтористые соединения труд-
но растворимы, поэтому флюориды резко отличаются  от солей других галоидов и 
начинают кристаллизоваться в более ранних геофазах остывания постмагматиче-
ских  процессов.  Криолит  выпадает  при  температуре  около  350

о

C  пегматитового 

процесса, а флюорит кристаллизуется в интервале от 400 до 150

о

C. Повышенное 

содержание  фтора  обнаружено  в  ряде  термальных  источников.  В  известняках 
фтор осаждается кальцием (

СаF

2

). 

Геохимические барьеры: органогенный, испарительный. Подвижен фтор в 

любой геохимической обстановке. 

Месторождения  фтора  преимущественно  эндогенные.  Обнаруживается  в 

районах  щелочных  гранитов  и  их  контактных  зон,  в  пневматолитах  и  горячих 
термах, отдаленных от очагов гранитов до 2–3 км. Извлекается попутно из апати-
тов и фосфоритов. Индикатор поиска природного криолита и флюорита. 

В  организме  человека  содержится  4,6г.  Суточное  потребление  с  пищей  – 

1,5–1,8мг.  Всасывается  60–97%  фтора  поступившего  в  желудочно-кишечный 
тракт. Источники фтора среди продуктов питания в порядке убывания: крупа пер-
ловая (1,15мг/кг), гречневая (1,08), пшено (0,97), мясо птицы (0,9), творог (0,823), 
хлеб  (0,76),  картофель  (0,54),  капуста  и  морковь  (0,5мг/кг).  Период  полувыведе-
ния  до 1000 суток. Токсичная доза – 20–80мг, летальная – 2г. 

 Фтор концентрируется в зубах  и костях– до 4г, мышцах – до 6мг, коже – 

13мг,  хрящах  –  200мг/кг,  крови  –  0,3мг.  Фтор  может  быть  конкурентом  иода  в 
синтезе гормонов щитовидной железы. С возрастом содержание 

F

 в костях увели-

чивается.  Всасывание  улучшается  соляной  кислотой,  фосфатами,  сульфатами, 
Fe

3+

; ухудшается – 

Ca

Mg

Al

 (альмагель и т.п.). Вместе с 

Ca

 и 

Mg

 образует цен-

тры кристаллизации апатита в костях, инициирует минерализацию, но не преду-
преждает переломы. Может замещать в щитовидной железе 

иод

. 

Заболевания,  вызванные  недостатком  фтора: фтороз,  кариес,  остеопороз, 

ухудшение роста, заживления ран и переломов, иммунодеффицит с хроническим 
тонзиллитом и аденоидами. 

Заболевания,  вызванные  избытком  фтора  (при  концентрации  в  питьевой 

воде 1,5–5мг/л или 0,1–0,5ммоль/л): флюороз зубов, у детей ранняя дифференци-
ровка скелета, у взрослых – сочетание остеосклероза с остеопорозом и остеомаля-
цией;  остеохондроз  и  спондилез,  кифоз,  обызвествление  связок,  желчекаменная 
болезнь и мочекаменная болезнь, прогерия.