ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.09.2020

Просмотров: 4382

Скачиваний: 7

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

 

191 

Концентартором  фтора  среди  растений  является  чай.  Норма  содержания 

для растений – 0,04–100 мг/кг сухого вещества, в кормах допускается 30–40мг/кг 
сухого вещества.  

Используется  в  химической  промышленности,  как  флюс  в  металлургии 

(

CaF

2

) и производстве алюминия (

AlF

2

). 

НЕОН 

 

Очень редкий, бесцветный, инертный газ, практически без запаха. Взаимо-

действует с газообразным фтором. Объем в атмосфере составляет 1,2·10

–3

 % (2·10

3

  % по  массе).  Время нахождения в  атмосфере  10

7

  лет. Элемент представлен  од-

нородными молекулами газа, инертен, химических соединений нет. Хорошо рас-
творяется в воде. Легче воздуха, поэтому Землей он утерян. 

Число изотопов с учетом ядерных изомеров

 

9. Элемент представлен тремя 

стабильными изотопами: 

20

Ne

 (90,48%), 

22

Ne

 (9,251), 

21

Ne 

(0,27 %). Радиус атома – 

160пм.  Основная  линия  в  атомном

 

спектре 

  865,438  нм.  Кларк  в  земной  ко-

ре 7·10

9

 % (7,7

.

10

-8

см

3

/г)., 

Используется  в  осветительных  приборах.  Не  токсичен,  но  может  вызвать 

асфиксию. 

НАТРИЙ

 

Мягкий  серебристо-белый  металл.  Строение  атома  натрия  шаровое,  типа 

благородных  газов.  Подвижность  высокая,  почти  полностью  вымывается  из 
верхней  толщи  пород  в  условиях  гумидного  климата.  Осаждается  в  аридном 
климате и образует соединения типа 

NaCl, Na

2

SO

4

, Na

2

CO

3

, NaNO

3

. Минеральные 

виды натрия по генезису на 70% магматические или термальные и на 30%  – ги-
пергенные  образования.  Возможно  частичное  изоморфное  замещение  натрия  и 
кальция. На срезе быстро окисляется. Бурно реагирует с водой. 

Число  изотопов  с  учетом  ядерных  изомеров  4.  В  природе  распространен 

изотоп 

23

Na

 (100%). Искусственные радионуклиды выделяют β и γ частицы: 

22

Na 

(T

1/2 

= 2,605г.), 

24

Na

 (T

1/2 

= 14,97 ч.). Радиус 

Na

+

 – 98, атомный – 153пм. Основная 

линия в атомном спектре – 588,995 (AA) нм. 

Кларк натрия в земной коре  – 2,50% (2,38%),  живом веществе – 2∙10

–2

%, 

почве – 0,63%, золе растений – 2,0%, речных водах – 6,3мг/л. 

Известно  222  минерала  натрия,  в  основном,  хлориды  и  сульфаты.  Связь 

ионная. Ионный радиус близок к ионному радиусу железа и магния, поэтому они 
изоморфны в минералах. 

В соляном разрезе находится после гипса и ангидрита и до солей 

K

 и 

Mg.

 

Поиски 

NaCl

 связаны с палеогеографическими особенностями осадков в аридных 

условиях.  В  молодых  отложения  или  в  современных  соляных  озерах  и  лиманах 
следует  искать 

Na

2

SO

4

.  Для 

Na

2

CO

3

 

известны  лишь  современные  образования  в 

условиях аридного климата. 

Геохимические  барьеры:  испарительный  и  сорбционный    (глина,  гумус). 

Хорошо подвижен в любой геохимической обстановке.  

В  организме  человека  содержится  100–150г  натрия  (60–80%  –  во  внекле-

точной жидкости, 10–15% – в мышцах, 20–30% в костях). Суточное потребление 
натрия с пищей – 4,4г, период полувыведения – 10–15,8 суток Натрий поддержи-


background image

 

192 

вает осмотическое давление, нормальную деятельность сердечной мышцы и  рав-
новесие с ионом калия при нервно-мышечной возбудимости. Удерживает воду в 
тканях. 

Заболевания, вызванные недостатком натрия: происходит сгущение крови, 

возникает  кишечная  колика,  наступают  судороги  скелетных  мышц,  угнетается 
центральная нервная система. Может нарушать усвоение углеводов. 

Заболевания, вызванные избытком натрия: гипернатриемия – жажда, лихо-

радка, тахикардия, повышение артериального давления; за счет дегидратации кле-
ток – мозговые нарушения, сердечная недостаточность. Токсичная доза – 14г. 

Растения-концентраторы:  галофиты,  пасленовые,  крестоцветные,  лебедо-

вые, водоросли. 

Используется в ядерной и ракетной технике. Запасы не ограничены. 

NaCl

 – 

ключевое  вещество  для  химической  промышленности.  Применяется  при  произ-
водстве хлора, соды, щелочей. 

МАГНИЙ

 

Магний  является  слабощелочным  металлом.  Число  изотопов  с  учетом 

ядерных  изомеров  12.  Распространены  в  природе  стабильные  изотопы 

24

Mg

 

(78,99%), 

26

Mg

  (11,01%), 

25

Mg

  (10%),  радионуклид 

28

Mg  с  Т

1/2

  =  21  час.  Радиус 

Mg

2+

  –  78,  атомный  –  160  пм.  Основная  линия  в  атомном  спектре:  285,213  нм 

(АА). 

Кларк магния в земной коре – 2,3% (2,26), почве – 0,63, в  золе растений – 

7,0%,  речных водах – 4,1мг/л. 

 Его соединения легче растворимы, чем стронция и бария. Ионные радиусы  

Mg

2+

, Fe

2+

, Mn

2+

, Ni

2+

 близкие между собой, чем и определяется их большая изо-

морфная смесимость. Геохимическая миграция магния сложная и охватывает все 
геосферы.  В  глубинных  геосферах  мы  имеем  преимущественно  силикаты,  в  ги-
пергенной  –  карбонаты, фосфаты,  арсенаты. Почти  весь  магний  выпадает  в  ран-
них  стадиях  кристаллизации  изверженных  пород.  Входит  в  состав  глубинных 
ультраосновных  и  основных  пород.  Простые  соли  магния  с 

SO

4

,  Cl,  Br,  J

  легко 

растворимы и трудно растворимы карбонаты и силикаты. Обнаруживается в глу-
бинных оливиновых породах и поздних осадках морских и озерных бассейнов; в 
метасоматических  замещениях  и  при  перекристаллизации  известняков  надо  ис-
кать доломиты и магнезиты.  

Известно  191  минеральных  вида  магния,  преобладают  силикаты 

(55%).Геохимические  барьеры:  сорбционный,  карбонатный,  биогеохимический, 
испарительный, силикатный, щелочной. 

Магний  образует  прочную  связь  с  дисперсными  частицами  почв.  Антаго-

нисты магния: 

Ca, K, NH

4

2+

, H

+

; синергисты: 

P

, витамин А. В кислых ландшафтах 

выщелачивается. 

В организме человека содержится 21–28г магния. Суточное потребление с 

пищей – 600мг. Период полувыведения  – 130 суток. Важнейший активатор мно-
гих ферментативных процессов (около 300 ферментов). В миокарде Mg

2+

 участву-

ет  в  регуляции  гликолиза,  цикла  Кребса.  Соотношение  Ca:Mg  в  костях  в  норме 
1:55, в организме – 2:1. Абсорбция магния улучшается белками (особенно казеи-
ном), витамином D; ухудшается – фосфатом, жирными кислотами. 


background image

 

193 

 Заболевания,  вызванные  недостатком  магния: нарушения  нервной  ре-

гуляции,  повышенная  возбудимость  центральной  нервной  системы,  атаксия, 
спазм мышц, подергивание век, аритмия, выпадение волос, гипопаратиреоз, арт-
рит,  мочекаменная  и  желчекаменная  болезнь,  артериальная  гипертензия,  сахар-
ный диабет, синдром повышенной усталости, повышение риска онкогенеза. 

Заболевания,  вызванные  избытком  магния:  седативный,  иногда  нарко-

тический  эффект,  угнетение  дыхательного  центра,  уремия,  дает  наркотический 
(вплоть до угнетения дыхательного центра) и противосудорожный эффект. 

Растения содержат магний в молекуле  хлорофилла (10%). Структура  хло-

рофилла близка к структуре гема в пигменте крови (вместо 

Mg

 входит 

Fe

). 

Используется  для  изготовления  легких  сплавов,  а  также  в  антикорро-

зийных системах защиты других металлов. 

АЛЮМИНИЙ

 

Твердый прочный металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров. 11. 

В природе распространен 

27

Al

 (100 %).  Радиус

 Al

3+

 – 57, атомный  – 143,1пм. Ос-

новная  линия  в  атомном  спектре  396,152нм.  Кларк  алюминия  в  земной  коре – 
8,02% (8,07), почве – 7,13, золе растений – 1,40%, речных водах – 400мкг/л. 

В природе известен трехвалентный алюминий и виде ионов 

Al

 3+ 

и [

AlO

4

]

5–

Это типичный амфотерный равноквантовый атом. Образование катиона или ани-
она зависит от величины рН: в сильнощелочной среде формируется комплексный 
анион, который замещает [

SiO

4

]

4–

 с одной свободной валентностью  нейтрализуе-

мой  вхождением  в  решетку  одноваленетных  щелочей  (

K,  Na,  Li

),  реже  –  других 

катионов.  В  кислой  среде  алюминий  является  типичным  катионом  в  некоторых 
сульфатах и кислых силикатах. Известны соединения алюминия с фтором, карбо-
натами, фосфатами и арсенатами. 

Главное  геохимическое  значение  принадлежит  свободному  глинозему 

[

Al

2

O

3

] и его гидратам, которые растворяются в кислотах и щелочах. Выпадение 

из раствора возможно при  рН 4–11.  

При  дифференциации  гранитных  остаточных  магм  алюминий  остается  в 

пегматите.  В  минералах  магматического  и  глубокометаморфического  происхож-
дения  алюминий  окружен  четырьмя  атомами  кислорода,  в  минералах  гиперген-
ного  происхождения  –  шестью  атомами.  В  образовании  полезных  ископаемых 
практическое  значение  имеют  процессы  каолинитизации  и  бокситизации,  во 
влажном и теплом климате  

Каолиновый  процесс  вызывается  постепенным  гидролизом  алюмоси-

ликатов с выносом сильных катионов и замещением их водородом. Активизации 
гидролиза  содействуют  кислые  эманации  вулканов,  углекислые  источники  или 
струи в периферии охлаждающихся вулканических эруптивов, кислые гуминовые 
воды.  

Бокситовый  процесс  сводится  к  осаждению  из  растворов  и  гидрозолей  в 

морях и озерах, при латеритизации пород в жарком и влажном климате, при вы-
щелачивании карбонатных пород с возможной позднейшей метаморфизацией. 

В эндогенных условиях алюминий концентрируется в щелочных нефелин- 

и лейцитсодержащих породах и анортозитах. Накапливается в процессах алунити-
зации,  связанных  с  гидротермальной  переработкой  кислых  вулканических  обра-


background image

 

194 

зований.  Наибольшие  скопления  наблюдаются  в  остаточных  и  переотложенных 
корах выветривания на щелочных, основных и кислых породах.  

В  экзогенных  условиях  при  формировании  коры  выветривания  все  ми-

нералы 

Al 

разрушаются, но выносятся только в щелочной и сильнокислой среде, в 

других  условиях  –  накапливается.  В  присутствии 

SiO

2

  растворимость 

Al

2

O

3

  воз-

растает, а при наличии 

CO

2

  снижается.  Алюминий  образует  комплексные  соеди-

нения. Гуминовые кислоты связывают 55 мг Al на 1г кислоты, фульвокислоты – 
до 140мг. Коллоидный глинозем по сравнению с коллоидным кремнеземом менее 
устойчив и быстрее коагулирует, поэтому при совместной миграции они разделя-
ются. В связи с различной геохимической подвижностью соединений 

Al

Fe

 и 

Mn

 

происходит  их  дифференциация  в  прибрежной  зоне  водоемов.  Ближе  к  берегу 
накапливаются бокситы, в верхней части шельфа – железные руды,  внизу шельфа 
– марганцевые. 

 Основные  соединения  алюминия:  бокситы  в  виде  бемита  и  гиббсита.  Из-

вестно  более  550  минералов,  из  них  преобладают  алюмосиликаты.  Промышлен-
ное значение имеют бемит и диаспор  – 

Al

2

O

3

..

H

2

O

  (85% 

Al

2

O

3

), гиббсит (гидрар-

гиллит)  – 

Al

2

O

3

..

3

H

2

O

  (65,4%),  нефелин 

KNa

3

[

AlSiO

4

]

4

  (34%),  лейцит 

K

[

AlSi

2

O

6

(23,5%) и алунит – 

KAl

3

[

SiO

4

]

2

(

OH

)

6

 (37%). 

Геохимические  барьеры:  термодинамический,  кислородный,  нейтральный 

и щелочной. 

В организме человека содержится 61–12000мг: в крови – 0,6мг/л; в скелете 

– до 20мг; в легких – 10мг; в печени – 1мг; остальное – в мозгу, половых железах, 
эпителиальной и соединительной ткани. Суточное потребление с пищей составля-
ет 2,45 – 45,0мг. В желудочно-кишечный тракт попадает 45 – 135мг, но всасыва-
ется 2–3мг/сутки (преимущественно на уровне желудка). Период полувыведения 
– 200 суток. Токсичная доза – 5г. 

Алюминий  концентрируется  в  чае.  Экологическое  бедствие  наступает  ко-

гда концентрация в кормах более 50 мг/кг, удовлетворительные условия при со-
держании 1,5 - 2,0 мг/кг. 

Источниками поступления алюминия в организм являются животные (2,0–

20,0мг/кг)  и  растительные  (200–2000мг/кг)  продукты.  Приготовление  пищи  в 
алюминиевой фольге или посуде увеличивает уровень 

Al

 в продуктах питания в 2 

раза. Является составной частью клеток и тканей. При инфекционном артрите со-
держание 

Al

  повышается  в  5  раз.  У  алкоголиков  в  крови  его  содержание  уве-

личивается  в  2  раза. 

Al

  и 

P

  взаимно  затрудняют  энтеральную  абсорбцию.  При 

нормальном  соотношении в  пище  и воде (

P:Al

  =  28)  всасывание 

Al

  не  вызывает 

патологии. Уменьшение поступления в организм фосфатов приводит к дефициту 
кальция с замещением его в костях алюминием и развитием рахита. С тетрацин-
клином  гидроксид  алюминия  образует  нерастворимый  комплекс.  Основной  ми-
шенью-лигандом для 

Al

 является ДНК, в особенности в нейронах. При избытке 

Al

 

поражается  прежде  всего  кора  больших  полушарий,  гиппокамп,  часть  спинного 
мозга, а также вилочковая железа и костный мозг.  

Заболевания, вызванные избытком алюминия: болезнь Альцгеймера (стар-

ческое слабоумие) – формирование узлов в нейронах мозга; энцефалопатия с эпи-
лепсией и миоклонией; синдром деменции-паркинсонизма; болезнь Дауна; боко-
вой  амиотрофический  склероз;  пигментная  дистрофия  сетчатки;  микросфероци-


background image

 

195 

тарная анемия; старческий амилоидоз; рак мочевого пузыря; рахит; остеомаляция; 
сердечная  аритмия.  Вдыхание  алюминиевой  пыли  (профессиональая  патология) 
приводит к пневмокониозу и бронхоструктивному синдрому. Меры профилакти-
ки и  лечения:  исключение использования  алюминиевой  посуды  при  приготовле-
нии пищи, очищать фильтрами воду; воздерживаться от приема фармакопрепара-
тов, содержащих 

Al

; не злоупотреблять вегетарианством; ликвидация дефицита 

F

 

путем введения его в допустимой дозе (

F

Al

 хорошо растворим в воде и быстро 

выводится, соль 

F

 и 

Ca

 остается в тканях).  

Используется  в  самолетостроении,  строительстве  и  других  отраслях 

народного хозяйства.  

КРЕМНИЙ

 

Наиболее распространенный неметалл в природе. Число изотопов с учетом 

ядерных  изомеров  11.  В  природе  распространены  стабильные 

28

Si

  (92,23%), 

29

Si

 

(4,67)  и 

30

Si  (3,10%)

.  Искусственный  радионуклид 

32

Si

  с  периодом  полураспада 

710 лет с β и γ типом распада. Радиус 

Si

4+

 – 26, 

Si

4–

 – 271, атомный – 117 пм. Ли-

нии в атомном спектре: 288,156 – 637,136 нм. 

Кларк кремния в земной коре  – 27,7% (27,99), почве – 33, золе растений –

15 %,  речных водах – 6,13мг/л. 

В  природе кремний образует кислотные комплексные анионы [

SiO

4

]

4- 

или 

[

SiO

3

]

2-

, в метеоритах известен силицид (

CSi  – 

карбид силиция). Тетраэдры ком-

плексных  анионов  кремния  создают  структуры  типа  цепей,  вязи,  пластин  и  др. 
Оксид кремния, как и его слабые кислоты, легко растворяются в щелочных усло-
виях,  образуя золь.  В воде    слабо  растворимы,  легко  образуют  золи  и  гели. Эти 
свойства определяют ход миграции кремния. 

Черный  аморфный  кремний  получается  при  восстановлении 

SiO

2

  угле-

родом.  Кристаллы  полупроводников  представляют  собой  серо-голубой  металл. 
Аморфный кремний не реагирует с  соединениями, кроме 

HF

, растворяется в го-

рячей щелочи. 

Известно более 1500 минеральных видов кремния: 847 силикатов и алюмо-

силикатов, 14 оксидов, 4 карбида, 4 фторида, 3 силицида,  3 фосфата. Запасы его 
не ограничены. 

 Все  эндогенные  и  многие  экзогенные  процессы  протекают  в  среде  крем-

ния  и  он  влияет  на  геохимию  этих  процессов.  Содержание 

SiO

2

  используется  в 

качестве  основной  константы  в  петрохимической  систематике  изверженных  по-
род и при делении осадочных пород. Ряд возрастания относительной стабильно-
сти силикатов в процессе выветривания: оливин → гиперстен → авгит → амфи-
бол → биотит → кальциевый плагиоклаз → натриевый полевой шпат → калиевый 
полевой шпат → мусковит → кварц. 

Геохимический барьер кремния  кислый. Элемент слабо подвижный в ги-

пергенных  условиях.  Накопление  и  обилие 

SiO

2

  отвечает  такой  серии  гео-

химических процессов, в которых отсутствуют сильные щелочи и щелочные зем-
ли. Осаждение 

SiO

2

 требует пониженного рН (кислых условий). 

В организме человека содержится 2–7 кг кремния. С возрастом его количе-

ство уменьшается. Суточное потребление с пищей – 18мг. Период полувыведения 
– 60–90 суток.