ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.09.2020

Просмотров: 4379

Скачиваний: 7

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

 

196 

Концентрируется  в  волосах,  хрусталике,  соединительной  ткани,  мышцах, 

крови,  костях,  коже.  Кремниевая  кислота  является  строительным  материалом, 
стимулятором роста соединительных тканей. Снижает вероятность возникновения 
раковых  заболеваний.  Положительно  влияет  на  метаболизм 

P,  Cl,  F,  S,  Mo,  Mn, 

Co

. Тормозит поглощение 

Sr, Cd, Al 

растениями. Уменьшает токсичность избытка 

марганца. 

Растения-концентраторы: хвощ, пырей, крапива. 
Заболевания,  вызванные  избытком  кремния:  силикоз  легких,  потеря  эла-

стичности  мягких  тканей,  кожи,  кровеносных  сосудов,  прочности  костей,  атеро-
склероз. 

Используется в полупроводниках, сплавах, полимерах.  

ФОСФОР

 

Фосфор относится к неметаллам. Число изотопов фосфора с учетом ядер-

ных  изомеров  10.  В  природе  известен  один  стабильный  изотоп 

31

P

  (100  %).  Ис-

кусственные  радиоактивные  изотопы  имеют  период  полураспада  до  25,3  дней. 
Радиус 

P

3+

 – 44, 

P

3–

 – 212, атомный – 93 (белый фосфор) и 115  (красный фосфор) 

пм. Основные линии в атомном спектре 952,573 и 956,344 нм.  

Кларк фосфора в земной коре  0,1 % (0,1), почве – 8–10

–2

, золе растений – 7 

%, речных водах – 20мкг/л. 

Фосфор  известен  в  природе  в  виде  комплексного  кислородного  иона 

[

РО

4

]

3-

, в метеоритах – в виде фосфидов, представленных шрейберзитом (

Fe, Mn, 

Co

)

3

P

 

Соли трехосновной кислоты дают однозамещенные растворимые фосфаты 

и  труднорастворимые дву- и трехзамещенные соли.  

Фосфорная  кислота  слабая  и  легко  вытесняется  угольной  и  серной.  Этим 

объясняется миграция фосфора и его солей, большая роль его в живом веществе, 
многочисленность и разнообразие фосфорнокислых соединений в зоне гипергене-
за.  В  магматических  и  высокотемпературных  процессах  для  фосфора  известны 
три  распространенных  соединения:  монацит,  апатит  и  ксенотим.  Характерным 
осадителем фосфора являются карбонатные соединения.  

Наиболее  распространены  в  природе  соединения  фосфора  гипергенного 

генезиса (50%), в два раза меньше их в гидротермальных жилах и пегматитах раз-
ных магм, на долю первично-магматических соединений приходится 5%. Наибо-
лее многочисленны соединения фосфора с алюминием (30%), железом и марган-
цем (18), кальцием (15), медью и цинком (10%). 

Накопление  фосфора  в  гипергенных  условиях  связано  с  биогеохимиче-

скими  процессами.  Основные  черты  его  миграции  определяют  два  минерала  – 
фосфорит и вивианит. 

Известно 239 минералов фосфора, из них 178 гидрофосфатов, 41 фосфат и 

9 силикатов.  

Геохимические  барьеры  фосфора:  щелочной,  карбонатный,  сорбционный. 

Элемент слабо подвижный в щелочной среде, более подвижен в кислой. 

В  организме  человека  содержится  650г  фосфора,  из  них  86%  в  составе 

костной  и  зубной  тканей.  Нормальное  соотношение 

Р:Са

  как  1:2.  Суточное  по-

требление  с  пищей  –  до  2000мг.  Период  полувыведения  –  2055  суток.  Присут-
ствует в каждой клетке тела (ДНК). Участвует во всех физиологических процес-


background image

 

197 

сах.  В  продуктах  питания  максимально  накапливается  в плавленом  сыре  (0,8%), 
печени (0,5), овсе (0,4), яйце и рыбе (0,2%). 

Заболевания, вызванные недостатком фосфора:  рахит, парадонтоз, снижа-

ется усвоение кальция. Заболевания, вызванные избытком: нарушения всасывания 
магния. 

Используется  в  производстве  удобрений,  инсектицидов,  синтетических 

моющих средств, при обработке металлов. 

СЕРА

 

Сера относится к токсичному неметаллу. Имеется несколько аллотропных 

модификаций, из которых наиболее устойчива 

S

 к действию воздуха и воды. Реа-

гирует с кислотами-окислителями. 

Число  изотопов  серы  с  учетом  ядерных  изомеров    11.  Наиболее  распро-

странен стабильный 

32

S

 (95,02 %). Искусственные радионуклиды имеют короткий 

период полураспада с β типом распада. Радиус 

S

4+

  –  37, 

S

6+

  –  29,  атомный  –  104 

(

S

8

) пм. Линии в атомном спектре: 545,38, 964,99 нм.  

Кларк серы в земной коре 2,6∙10

–2

%  (3,3

.

10

-2

),  почве –  8,5∙10

–2

,  золе расте-

ний – 5%, речных водах – 3,72мг/л. 

Известны четыре минеральных типа серы: самородная, сульфиды, сульфа-

ты, сульфосоли. Растворимость соединений серы не одинакова. Кислые сульфиды 
легко растворимы. Другие сульфиды трудно растворимы, за исключением щелоч-
ных металлов. Сульфаты легко растворимы, за исключением соединений с 

Pb, Co, 

Sr,  Ba.

  Главная  часть  серы  фиксируется  в  летучих  погонах,  образующих  рудные 

жилы и линзы. Из остаточной магмы сера переходит в пневматолиты, Образова-
ние серы в осадочных породах происходит в процессе восстановления сульфатов 
битумами. 

По  геохимической  значимости  сера  занимает  2-е  место  после 

О

2

.  В  эн-

догенных условиях конкурирует с кислородом. Месторождения по генезису раз-
личные.  Основные  источники  серы:  сульфидные    руды  металлов  и  самородная 
сера. 

Известно  более 760 минералов серы. Преобладают сульфиды и сульфаты. 
Геохимические барьеры серы: испарительный, сорбционный. Мигрирует в 

кислой и окислительной среде. 

Поиски серы ведутся в отложениях различного возраста, но в присутствии 

жидких и газообразных битумов. Колчеданы – в кристаллических сланцах, часто 
связанных с диабазами, в тектонически нарушенных районах. 

В  организме человека содержится 98–140 г серы. Суточное потребление с 

пищей – 0,85–0,93 г при норме 90 мкг. Период полувыведения – до 140 суток. В 
функциональном  отношении  сера  сходна  с  азотом.  Она  определяет  биологиче-
скую активность белков, сосредоточена в них, входит в состав инсулина. Доста-
ток  серы  обеспечивает  здоровую  кожу,  ногти.  Поступает  в  организм  с  белками 
мяса, круп, молока. Серосодержащие аминокислоты - цистин, метионин. Поддер-
живает баланс кислорода в головном мозге. В организме подразделяется на бел-
ковую  и  небелковую.Высокую  токсичность  имеет  сероуглерод  (

CS

2

),  используе-

мый  в  производстве  искусственного  волокна.  Он  растворяет  жиры,  смолы,  фос-
фор, серу. Оксиды серы в атмосфере в избытке влияют на легочную систему. 


background image

 

198 

Заболевания, вызванные недостатком серы: образование цистиновых моче-

вых камней. 

Используется в химической промышленности. 

ХЛОР

 

 Тяжелый  газ  с  резким  запахом.  Число  изотопов  с  учетом  ядерных  изо-

меров  13.  Наиболее  распространены  стабильные 

35

Cl

  (75,77  %)  и 

37

Cl 

(24,23  %). 

Искусственные  радионуклиды  живут  долго: 

36

Cl

  имеет  период  полураспада 

3,1∙10

5

 лет с β и γ типом распада.  Радиус 

Cl

 – 181, ковалентный – 99 пм. Основ-

ная линия в атомном спектре – 837,574 нм. 

 Кларк хлора в земной коре  – 1,3∙10

–2

% (1,8

.

10

-2

), почве  1∙10

–2

, золе расте-

ний – 1∙10

–2 

%, речных водах – 7,8мг/л.  

Хлор входит в силикаты, фосфаты, титанаты и другие соединения, где  яв-

ляется заменителем кислорода и гидроксила.  В железных шляпах рудных место-
рождений  он  фиксирует 

Ag,  Hg

+

,  Hg

2+

,  Cu

2+

,  Pb,  Bi.

  Из  многочисленных  кисло-

родных  соединений  хлора  в  природе  встречаются  в  условиях  пустынь  соли 
наиболее  окисленных  оксидов  – 

Cl

7+

[

ClO

4

]

,

 

в  чилийской  селитре.  Они  легко 

растворимы.  Труднее  растворимы  перхлораты 

K,  Rb,  Cs

.  Все  галоиды  нечетные 

элементы нечетной группы таблицы Менделеева, поэтому для них типично рассе-
яние, летучесть, легкая растворимость солей и подвижность ионов. 

Основной  геохимический  цикл  миграции  хлора  связан  с  гипергенными 

процесами  в  почвах,  морях,  озерах,  солевых  комплексах,  растениях  и  его  со-
единениях с 

Na, Mg, Ca, K

Известно 135 минералов хлора. Преобладают гидрохлориды (68), силикаты 

(20), бораты (11). Основной минерал – галит (

NaCl

).  

Геохимические барьеры: биогеохимический, испарительный. Подвижный в 

любой геохимической обстановке. Поиски связаны по признакам нахождения со-
лей 

Na, K

 и 

Mg

, а также в местах неовулканических процессов и в гидротермах с 

Br, I, B

. 
В организме человека содержится 95г хлора. Суточное потребление с пи-

щей – 3–6,6г (среднее – 5,2). Период полувыведения – до 10–12 суток. 

Равномерно  распределен  по  внеклеточной  жидкости,  концентрируется  в 

железах желудка и активизирует фермент пепсиноген, преобразуя в пепсин (ката-
лизатор гидролиза белков). Под воздействием 

HCl

 образуются гормоны предста-

тельной железы. Раствор 0,85% 

NaCl

 выполняет роль кровезаменителя. Участвует 

в  поддержании  осмотического  давления  и  кислотно-щелочного  состояния  орга-
низма, регулирует рН крови и ее состав, в соединении с 

K

 и 

Na

 регулирует давле-

ние, выводит шлаки из организма, улучшает функцию печени. 

Заболевания, вызванные недостатком хлора:  выпадение волос и зубов, ис-

тощение  нервной  системы,  общая  усталость.  Наиболее  токсичные  соединения 
хлора: яд и лечебное средство сулема (

HgCl

2

), диоксины (

ClO

),  пестициды ДДТ и 

диэлдрин, боевые отравляющие вещества (более 50). Хлор и его соединения в до-
зе 0,1–0,5мг/кг разрушают структуру ДНК и хромосом. 

Используется в химической промышленности, в производстве пестицидов, 

как отбеливатель.

 


background image

 

199 

АРГОН 

 

Очень редкий, бесцветный, инертный газ без запаха. Объем в атмосфере – 

0,934% (1,286% по массе). Общие ресурсы 6,59·10

19

 г. Хорошо растворим в воде и 

органических  растворителях.  Природный  аргон  образуется  в  результате  распада 

40

K

Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 15. Наиболее распространен 

40

Ar

 (99,6 %), 

36

Ar

 (0,387 %), 

38

Ar

 (0,063 %). Радионуклиды 

42

Ar

 (долгоживущий – 

33 г.), 

37

Ar

 с полураспадом 34,8 дня и 

39

Ar 

с полурападом 269 лет.  

Радиус атомный  – 174, вандерваальсов – 191 пм.  Основная линия в атом-

ном спектре – 811,5311нм. Кларк 

Ar

 в земной коре 1,2·10

–4

% (2,2

.

19

-5

см

3

/г).   

Используется  для  создания  инертной  атмосферы  в  лампах  накаливания  и 

высокотемпературной металлургии, в геохронологии (K–Ar метод). 

Получается  из  атмосферы.  Мировое  производство  700000т/год.  Присут-

ствует в вулканических газах. Время жизни 28000 лет. 

КАЛИЙ

 

Распространенный щелочной элемент земной коры. Число изотопов с уче-

том ядерных изомеров 4. Распространены в природе 

39

K

 (93,25 %), 

41

K

 (6,73); ра-

дионуклид 

40

K

  (0,012  %)  с  периодом  полураспада  1,25

.

10

9

  лет.  Радионуклид 

42

K

 

(T

1/2 

=  12,36  ч.)  и 

43

К

  (Т

1/2

=  22,3  ч.)  в природе  не  встречаются.  Радиус 

K

+

  –  133, 

атомный – 227 пм. Основная линия в атомном спектре – 766,491 нм. 

Кларк  калия  в  земной  коре   2,50%  (2,3)  (концентрируется  в  пегматитах), 

почве  – 1,36,  живом  веществе  –  0,3,  золе  растений –  3,0  %,  речных  водах  –  2,3 
мг/л. 

 Известно 109 минералов калия. Наиболее распространены соединения ка-

лия с силикатами (40%), сульфатами (35), галоидами (12), из них около 75% со-
единения  гипергенной зоны.  Основные  соединения  его  с 

Cl,  SO

4

CO

3

NO

3

PO

4

 

легкорастворимы. 

При большой величине ионов калия,  соли его менее растворимы, чем соли 

натрия,  при низких температурах, но более растворимы при 30 – 100

о

С. Они ха-

рактеризуются  незначительной  поляризуемостью,  что  приводит  к  сорбции  их 
почвами, илами  

Кристаллизация  калия  происходит  примерно  при  600  –  800

о

С  магматиче-

ски-пегматитового  процесса.  Часть  калия  выносится  из  пегматитов  в  пневма-
толиты и накапливается на границе с боковыми породами в виде биотита. В гли-
нах он переходит в необменное состояние. По поведению в зоне гипергенеза ка-
лий подобен 

Mg

, а по свойствам – 

Na

. Аккумулируется в кислых породах (орто-

клаз, микроклин), слюдах. Он связан с солевыми отложениями, куполами, штока-
ми, соляными озерами и лиманами. 

Геохимические  барьеры  калия:  испарительный,  сорбционный,  биогео-

химический,  сульфатный  (глина,  гумус).  Элемент  слабо  подвиженый  в  любой 
геохимической обстановке.  

В организме человека содержится 140–175г калия, из них 98,5% – внутри 

клеток. Естественные источники калия: сухофрукты, капуста брюссельская, коль-
раби, шпинат, картофель, хрен, фасоль, орехи, морковь, банан, черная смородина, 
зелень петрушки, томат, апельсин, грейпфрут. Суточное потребление с пищей со-


background image

 

200 

ставляет 3–6г. Период полувыведения – 30 суток. Токсичная доза калия – 6г, ле-
тальная – 14г. 

Калий является антагонистом 

Na

. Они образуют 

K-Na

 насос (калий в клет-

ке, натрий – в плазме), который поддерживает осмотическое давление, кислотно-
основное  состояние  в процессах  обмена  в  клетках.  Обеспечивает  трофические  и 
координационные процессы и связь с внешней средой. Ускоряет выведение с мо-
чой 

Ta

Na

 и воды. Вводят при сахарном диабете, недостаточности кровообраще-

ния, лихорадочном синдроме. 

Заболевания,  вызванные  недостатком  калия: водянка,  гипокалиемия  и  ги-

погликемия.Заболевания,  вызванные  избытком:  уменьшается  возбудимость  сер-
дечной мышцы, реже ритм сердечных сокращений, гиперкалиемия. 

Растения-концентраторы  калия:  папоротники  (35,4%  в  золе),  лилейные, 

зонтичные, бобовые, крестоцветные, злаки, пасленовые. Коэффициент биологиче-
ского поглощения  около 10. 

Используется в удобрениях, химикалиях, производстве стекла. 

КАЛЬЦИЙ

 

Щелочноземельный кальций широко распространен в земной коре. Число 

изотопов  с  учетом  ядерных  изомеров  16.  Распространен  в  природе 

40

Ca

  (96,941 

%), меньше 

44

Ca

  (2,086), 

42

Ca

  (0,647), 

48

Ca

  (0,187), 

43

Ca

  (0,135)  и 

46

Ca

  (0,004  %). 

Искусственные радионуклиды имеют короткий период полураспада. Радиус 

Ca

2+

 

– 106, атомный – 197,3пм. Основная линия в атомном спектре 393,366 нм. 

Кларк  кальция  в  земной  коре –  4,1%  (3,81),  почве  – 1,37,  золе  растений – 

3,0%, речных водах – 15мг/л. 

Соединения  кальция  многочисленны  в  земной  коре  и  насчитывают  более 

300  минералов.  Преобладают  силикаты,  фосфаты  и  карбонаты.  Строение  атома 
прочное, как и его силикатов и фосфатов, кальцита и доломита. Сильные щелоч-
ные  свойства  кальция  резко  повышают  величину  рН  в  контакте  с  известковыми 
породами. Углекислые соли кальция растворяются в присутствии углекислого га-
за с образованием оксида и гидроксида кальция. 

Кальций  выделяется  при  более  поздней  магматической  кристаллизации  в 

стадию образования метасиликатов. В пироксенах он объединяется с 

Mn 

и 

Fe

, в 

роговых  обманках  –  c 

Na

.  Кальций  метасоматически  замещается  цинком,  нике-

лем,  кобальтом,  железом,  медью,  кадмием,  марганцем  и  сам  замещает  магний, 
свинец,  стронций,  барий.  Он  осаждает  комплексные  анионы  вольфрама,  серы, 
хрома, бора. 

Геохимические барьеры: сульфатный, сорбционный, карбонатный, биогео-

химический,  испарительный,  силикатный,  щелочной,  термодинамический.  Эле-
мент подвижный в любой геохимической обстановке. 

В  организме  человека  содержится  более  1кг  кальция,  из  них  в  костях  – 

98%.  Естественные  источники:  молоко  (3  стакана)  или  100г  сыра  –  для  обес-
печения суточной потребности, творог, яичный желток, икра, соя, капуста савой-
ская и брокколи, зелень петрушки, салат, пастернак. Суточное потребление с пи-
щей  –  1,1г.  Всасывается  10–80%  от  его  поступления  в  желудочно-кишечный 
тракт. Чем больше его поступает, тем меньше всасывается. Усвоение кальция по-