ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.09.2020
Просмотров: 3917
Скачиваний: 7
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
. Тормозит поглощение
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-
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
8
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.
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
, а также в местах неовулканических процессов и в гидротермах с
.
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.
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
, а по свойствам –
. 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-
200
ставляет 3–6г. Период полувыведения – 30 суток. Токсичная доза калия – 6г, ле-
тальная – 14г.
. 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
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-