ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.09.2020

Просмотров: 4375

Скачиваний: 7

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

 

206 

Заболевания, вызванные недостатком марганца: атаксия, поражение ЦНС и 

расстройство координации движений, анемия, ухудшается усвоение глюкозы. За-
болевания, вызванные  его избытком – рахит. Замедляется всасывание 

Mn

 при из-

бытке 

Ca

 и 

P

. 

Растение-концентратор – чай. Экологическое бедствие наступает при кон-

центрации в кормах  более 50мг/кг, удовлетворительные условия при содержании 
1,5 – 2,0мг/кг марганца. 

Используется в производстве сталей, керамике, в удобрениях.  

ЖЕЛЕЗО

 

Наиболее важный и самый распространенный элемент земной коры. Число 

изотопов  с  учетом  ядерных  изомеров    16.  В природе  распространен  стабильный 

56

Fe

 (91,18 %). Искусственные радионуклиды имеют различный период полурас-

пада  от  часов  до  10

5

  лет  (

60

Fe

)  c  β  типом  распада.  Радиус  Fe

2+

  –  82,  Fe

3+

  –  67, 

атомный 124,1 пм. Основная линия в атомном спектре – 248,327; 835,991 нм. 

Кларк железа в земной коре – 4,1% (5,33), почве – 3,8%, в золе растений – 

1,0 %, речных водах – 67 мкг/л (регламентация не более 300  мкг/л). 

Радиусы ионов железа обоих степеней окисления (+2, +3) занимают сред-

нее  положение  среди  других  радиусов  катионов.  С  этим,  очевидно,  связано  его 
среднее  по  величине  электростатическое  поле,  определяющее  возможности  ши-
роких  замещений  или  вхождений.  В  группу  геохимического  семейства  железа 
входят 

Ti, V, Mn, Cr, Ni, Co. 

Железо  является  руководящим  химическим    элементом  Земли.  Вглубь 

Земли его содержание увеличивается в отдельных геосферах. В этом направлении 
к кислородным соединениям  присоединяются сульфидные. Главная часть железа 
выделяется из расплава в течение прото- и мезокристаллизации и в конечном гра-
нитном  магматическом  остатке  количество  железа  минимальное.  Иногда  часть 
железистого остатка переходит в остаточный расплав. 

Эндогенные  магматические  концентрации  железа  отмечены  в  основных  и 

средних породах, а также генетически связанных с ними постмагматических про-
дуктах. Мигрирует в эндогенных условиях  в виде хлоридов. Крупные месторож-
дения  железа  дают  диабазовые  покровы  и  интрузии  в  некоторых  случаях  с  из-
вестняками,  а  также  щелочные  граниты  и  сиениты  на  контакте  с  карбонатными 
породами.  

Экзогенные концентрации железа характерны для осадочных пород и кор 

выветривания  ультраосновных  пород.  Мигрирует  в  форме  бикарбонатов,  суль-
фатов  и  гуминовых  соединений. 

Fe

(

OH

)

3

  является  конечным  продуктом  при-

родных соединений 

Fe

, попадающих в зону окисления. В осадочных породах же-

лезо  будет  накапливаться  в  осадках  болот  и  морей,  при  подводном  извержении 
диабазов.  

Известно более 300 минералов железа, из них ведущие  – гематит (

Fe

2

O

3

), 

магнетит (FeO

. .

Fe

2

O

3

), сидерит (

FeCO

3

). 

Геохимические барьеры железа: кислородный, восстановительный серово-

дородный, термодинамический. Элемент  подвижный и слабо подвижный в вос-
становительно-глеевой обстановке. 


background image

 

207 

В организме человека содержится 3,5– 4,2 г железа, в составе гемоглобина 

80%  и  миогемоглобина  10%.  Суточное  потребление  с  пищей  –  9–20  мг.  Период 
полувыведения 700 суток. Токсичная доза – 200мг, летальная – 7–35 г. 

Необходим для образования гемоглобина, миоглобина (красного пигмента 

в мышцах), некоторых ферментов (ферритин), для метаболизма витаминной груп-
пы 

В

,  а  также  для  транспорта  электронов,  кислорода,  окислительно-восстано-

вительных  реакций  и  активации  перекисного  окисления  (предварительно  подго-
товленного  ионами  меди).  Последняя  функции  важна  для  детоксикации  многих 
ксенобиотиков и деструкции микроорганизмов и раковых клеток.  

Источники  железа:  печень,  язык,  шоколад,  сухофрукты,  бобовые,  кизил, 

айва, земляника, персики, груши, яблоки, овес, рожь, брюква, шпинат, маслины, 
хрен, поваренная соль, творог, мидии, устрицы. Всасывается из пищи преимуще-
ственно  неорганическое  железо    (3–10%)  от  попавшего  в  желудочно-кишечный 
тракт (всего 1–20 мг/сутки). Всасывание железа блокируется 

Mn

, соевым белком, 

отрубями  пшеницы,  фитином,  фосфатами,  танином  (чай),  полифенолами,  кофе; 
улучшается –  аскорбиновой кислотой, животными белками, цистином, лизином, 
гистидином, соляной кислотой.  

Антагонисты железа – кофе, чай; синергисты – витамин С , элементы 

Cu, 

Co, Mn

аминокислоты (цистеин, метионин), алкоголь. 

Заболевания,  вызванные  недостатком  железа:   анемия,  неврастения,  ас-

тения, тахикардия, кардиалгия. синдром Пламмера-Винсона.  

Заболевания,  вызванные  избытком  железа:  накопление  в  артериях  ли-

попротеинов  с  низкой  плотностью,  т.е.  «вредной»  разновидности  холестерина  и 
образование  бляшек  с  отложениями  на  стенках  сосудов;  диффузный  гемохрома-
тоз  с  развитием  бронзовой  окраски  кожи,  сахарного  диабета,  цирроза  печени  с 
портальной гипертензией.  

Используется в производстве сталей, керамике.  

КОБАЛЬТ

 

Твердый металл с ферромагнитными свойствами, устойчив к 

О

2

. Медленно 

взаимодействует с разбавленными кислотами.  Число изотопов с учетом

 

ядерных 

изомеров

 

17

В  природе  распространен  стабильный 

59

Co

  (100%).  Искусственные 

радионуклиды имеют различный период полураспада от часов до 5 лет c β и γ ти-
пом распада

Радиус 

Co

2+

 – 82, 

Co

3+

 – 64, атомный – 125,3 пм. Основная линия в 

атомном спектре – 345,350 нм. 

Кларк  кобальта  в  земной  коре –  2,0·10

–5

%  (2,3

.

10

-3

),

 

почве  – 1·10

–3

,  золе 

растений – 1,5·10

–3

%,  речных водах –

 

0,2 мкг/л. 

Характерна  связь  кобальта  в  минералах  с 

Fe,  Ni,  Ca,  As.

  В  процессе  кри-

сталлизации магмы он уходит в ликвационное отщепление сульфидов или в лету-
чие  погоны,  частично  вместе  с  никелем  удерживается  в  силикатах  про-
токристаллизации. Поэтому его материнским источником считаются основные и 
ультраосновные породы. Постмагматические месторождения связаны с умеренно 
кислыми  гранитоидами.  Из  магматических  очагов  выносится  гидротермальными 
растворами  вместе  с 

Fe

Ni

  в  виде  сульфидных,  галоидных  и  мышьяковых  ком-

плексов.  В контактных пневматолитах обычно связывается с диоритами и грано-
диоритами. В гидротермальных дериватах магм он связан с кислой магмой вместе 


background image

 

208 

с 

As,  Au,  Ag,  U,  Bi,  (Ni).

  Концентрируется  при  метасоматозе  основных  пород  с 

карбонатами, магнетитом и сульфидами железа и меди. 

В  гипергенных  условиях  избирательно  абсорбируется  гелями  и  геохи-

мически связан с рудами никеля, марганца и железа.

 

Накапливается вместе с 

Cu

 в 

терригенных  лагунно-дельтовых  отложениях.  Крупные  промышленные  концен-
трации образуются в корах выветривания гипербазитовых массивов, где он ассо-
циирует  с  силикатными  рудами 

Ni.

  Крупномасштабные  процессы  концентрации 

происходят  на  дне  Мирового  океана  в  кобальтоносных  корках  и  железо-
марганцевых конкрециях. Отмечается некоторая концентрация в пиритах при ме-
таморфических процессах. 

Известно около 40 минералов кобальта, из них 12 сульфидов, 8 оксидов, 8 

фосфатов,  3  карбоната  и  3  сульфата.  Важнейшие  из  них:  смальтит  (

CoAs

2

),  ко-

бальтин (

CoAsS

), линнеит (

Co

3

S

4

), кобальтистый петландит (

Fe, Ni, Co

)

9

S

8

Геохимические барьеры кобальта: кислородный, восстановительный серо-

водородный, термодинамический, сорбционный, щелочной. Элемент  подвижный 
и слабо подвижный в восстановительно-глеевой обстановке. 

В организме человека содержится 1,5 мг кобальта, из них 50–100 мкг в ви-

тамине B

12

. Накапливается преимущественно в почках, печени, эндокринных же-

лезах, лимфатической системе, в крови – 0,07–0,6 мкмоль/л (40–350мкг/л). Суточ-
ное потребление с пищей – 0,3 мкг. Период полувыведения – 10 суток. Основное 
поступление  из  говяжьей  печени  и  почек  (по  0,2мкг/г  сухого  вещества),  рыбы 
речной,  фасоли,  гороха,  свеклы,  салата,  петрушки,  малины,  черной  смородины, 
зеленых листьев овощей.  

 Заболевания,  вызванные  недостатком  кобальта:  дегенерация  центральной 

и  периферической  нервной  системы,  дистрофия  костей,  усиление  аллергии  не-
медленного типа; пернициозная анемия (Аддисон-Бирмера).  

Заболевания, вызванные избытком: гиперкератоз кожи, хронический брон-

хит, интерстициальный фиброз легких; гиперлипидемия, гипотония, кардиопатия 
(использование  до  1,5  мг/л  хлористого  кобальта  для  улучшения  органолептиче-
ских свойств пива приводит к остановке сердца – при продолжающейся электри-
ческой деятельности проводящей системы сердца), полицитемия. Токсичная доза 
500мг. 

Используется

 

в  керамике,  для  получения  магнитных  сплавов,  катализа-

торов, художественных красок.  

НИКЕЛЬ

 

Пластичный металл, устойчив к коррозии, не реагирует со щелочами и рас-

творяется в кислотах. Число изотопов с учетом ядерных изомеров  14. В природе 
распространен стабильный 

58

Ni

 (68,27%), искусственный радионуклид 

59

Ni

 с мак-

симальным периодом полураспада 7,6·10

4

 лет c β и γ типом распада. Радиус  

Ni

2+

– 

78, 

Ni

3+

– 62, атомный – 124,6  пм. Основная линия в атомном спектре  – 341,476; 

352,454 нм. 

Кларк никеля в земной коре – 80·10

-4

% (7

.

10

-3

),  кислых породах  –  8·10

–4

 ,  

основных  –  1,6·10

–2

,      ультраосновных  –  2,2·10

–1

  ,  почве 4·10

–3

,  золе  растений – 

5·10

–3

%, речных водах – 0,3 мкг/л. 


background image

 

209 

Устойчивость конфигурации и высокая поляризация никеля определяет его 

геохимические  свойства.  Энергетически  никель,  кобальт,  магний  и  железо  (11) 
близки между собой и взаимно замещаются. 

Он  практически  полностью  захватывается  протовыделениями  железа,  по-

этому  накапливается в глубинах земной коры. В земном ядре его примерно в 500 
раз больше, чем в кремниевой оболочке земной коры. Если в магме обособляется 
сульфидная часть, то никель почти полностью связывается с ней. Сульфиды ни-
келя выпадают в начальные фазы пневматолита и позднее. 

Эндогенные концентрации связаны с базитовыми и гипербазитовыми маг-

мами подкоровых очагов. В ультраосновных породах никель связан с оливинами, 
в которых он изоморфно замещает 

Fe

 и 

Mg

и его концентрации достигают иногда 

0,4%. Никель характеризуется большим сродством c S, поэтому при достаточной 
концентрации  ее  в  магматическом  расплаве  он  обособляется  в  виде  сульфидов 
вследствие ликвации расплава на силикатную и сульфидную фазы. Вместе с 

Ni

 в 

сульфидный расплав переходит 

Cu, Co, Pt

 , часть 

Fe

. Вследствие этого образуют-

ся  специфические  по  составу  сульфидные  медно-никлевые  руды.  Из  гранитоид-
ных  магм 

Ni

  иногда  может  выноситься  гидротермальными  растворами  вместе  с 

Co, As, S, Bi, Ag, U

 и образовывавть жильные месторождения сульфидов и арсени-

дов.  

Экзогенные  концентрации  отмечаются  в  корах  выветривания,  формирую-

щихся в массивах серпентинизированных гипербазитов. Никель накапливается в 
виде гидросиликатов коллоидального типа, нередко связанных с высоким содер-
жанием магния, окислением и щелочной реакцией. 

Известно 45 минералов никеля. Основные соединения: сульфиды (20), си-

ликаты (12),  арсенаты (8), ванадаты (8). 

Геохимические  барьеры  кобальта:  восстановительный  сероводородный, 

термодинамический, сорбционный, щелочной. Мигрирует в кислых водах окисли-
тельной и восстановительно-глеевой обстановок. 

В организме человека содержится 12 мг никеля: в крови – 80 мкг/л (плазма 

и эритроциты – поровну); в печени и селезенке – по 20 мкг; в костном мозге – 30  
мкг. Суточное потребление с пищей  – 60–600 мкг. Период полувыведения – 350 
суток. Токсичная доза – 50 мг. 

Никель  индуцирует  синтез  фосфатидилсерина  (стабилизация  мембран), 

эритроцитов (синергизм с 

Co

), тестостерона, гликогена; стимуляторов активности 

макрофагов;  активации  аргиназы,  кальмодулина,  карбоксилазы,  ацетил-СоА-
синтетазы,  метилдегидрогеназы,  альфа-амилазы,  трипсина,  АЛТ,  АСТ,  уреазы. 
Ингибирует кислую фосфатазу,  участвует в регуляции работы катехоламинов. В 
растительных продуктах его больше, чем в продуктах животного происхождения.  

Заболевания,  вызванные  недостатком  никеля:  гиперхолестеринемия,  сни-

жение резервных запасов гликогена, анемия, атрофия семенников, задержка раз-
вития.  

Заболевания,  вызванные  избытком:  кератит,  кератоконъюктивит,  лейкома 

(бельмо) роговицы, альвеолиты и бронхиолиты, коронароспазм, дуоденит, сниже-
ние иммунитета, повышение риска рака легких и почек.  

Используется  в  сплавах,  в  металлических  перекрытиях  и  катализаторах, 

для изготовления монет.  


background image

 

210 

МЕДЬ

 

Красноватый  пластичный  металл.  Число  изотопов  с  учетом  ядерных  изо-

меров  18. В природе распространены стабильные изотопы 

63

Cu

 и 

65

Cu

  (соответ-

ственно  69,17  и  30,83%).  Искусственные  радионуклиды 

64

Cu

  и 

67

Cu

  короткожи-

вущие (T

1/2 

= 12,7 ч. и 61,9 ч. соответственно). Радиус Cu

+

 – 96, Cu

2+

 – 72, атомный 

– 127 пм. Основные линии в атомном спектре – 324,754 (AA), 327,39  нм. 

 Кларк меди в земной коре  – 5∙10

–3 

% (5,3

.

10

-3

), в кислых породах – 1∙10

–3 

в основных – 1∙10

-2 

,  почве – 2∙10

–3 

 , золе растений – 2∙10

–2 

%, речных водах – 7 

мкг/л. 

В  глубинных  соединениях  медь  одновалентная,  как  в  первичных  суль-

фидах  и  куприте  (

Cu

2

O

).  Все  остальные  минералы  отвечают валентности  2.  Раз-

ноквантовый характер в строении двухвалентной меди типа купро ведет к высо-
кой поляризации  и энергии решеток соединений, понижению растворимости при 
осаждении гидратов, сильному  поглощению абсорбентами, окраске комплексных 
солей,  увеличению  летучести  галоидных  соединений,  понижению  твердости  ми-
нералов.  Для  одновалентных  соединений  меди  характерна  слабая,  для  двухва-
лентных – сильная миграция ионов. Легко растворимы галоиды и сульфаты меди, 
но ее осаждают ионы 

CO

3

, SiO

4

, PO

4

, AsO

4

.

 

Медь  легко  отделяется  от  магмы  при  дифференциации  основных  пород. 

При гидротермальном процессе главное осаждение меди происходит около 400 – 
300

о

С. Эндогенные магматические концентрации связаны  с основным (сульфид-

ные  медно-никелевые,  колчеданные)  и  кислым  (скарновые,  меднопорфировые) 
магматизмом. 

 В  гипергенной обстановке медь  фиксируется преимущественно анионами 

CO

3

, SiO

3

. Концентрации отмечены в зонах вторичного сульфидного обогащения, 

а также в терригенных осадках лагунных и дельтовых фаций. 

Известно более 170 минералов меди, из них преобладают сульфиды (47%), 

фосфаты (35%), сульфаты (18%) и галоиды (18%). Промышленное значение име-
ют: самородная медь 

Cu

 (92%), халькопирит (

CuFeS

– 4,5%), борнит (

Cu

5

FeS

4

, – 

63,3);  халькозин (

CuS

– 79,8), кубанит (

CuFe

2

S

3

  –  22-24),  ковеллин  (

CuS  – 

66,5), 

куприт (

Cu

2

O –

 88,8), малахит (

CuCO

3

.

 

Cu

(

OH

)

2

 – 57,4), азурит (2

CuCO

3

.

 

Cu

(

OH

)

2

 –

 

 

55,3%). 

Геохимические  барьеры  меди:  сорбционный,  нейтральный,  восстанови-

тельный, термодинамический. Хорошо мигрирует в кислых водах окислительной 
и восстановительно-глеевой обстановок в форме комплексных соединений.  

В  организме  человека  содержится  72  мг  меди:  в  печени  –  30%,  кости  и 

мышцы – 30%. Суточное потребление с пищей 2–6 мг. Период полувыведения – 
30 суток. Токсичная доза – более 250 мг. 

Медь занимает второе место после железа в качестве катализатора окисли-

тельно-восстановительных процессов, кроветворения (участвует в синтезе колла-
гена, эластина, гемоглобина); в фагоцитозе; коррегирует функции витаминов 

A, B, 

P, PP, C

; стабилизирует тиоловые группы. Голубая кровь с гемоцианином содер-

жит  медь.  Улучшает  работу  аминокислоты  тирозина.  Естественные  источники: 
телячья  и  баранья  печень;  эмментальский  сыр,  какао,  пивные  дрожжи,  огурцы, 
фундук, шиповник, устрицы, рыба, соя, чечевица. Чем больше меди в пище, тем