ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.09.2020
Просмотров: 3910
Скачиваний: 7
216
Известно более 40 собственных минералов селена, в том числе 1 само-
родный, большинство селениды, 12 оксидов и других соединений (все 12 из зоны
окисления).
Геохимические барьеры селена: восстановительные сероводородный и гле-
евый. Элемент подвижный и слабо подвижный в окислительной обстановке.
В организме человека содержится 14 мг селена, достигая максимума в 18–
20 лет и снижаясь к 60–70 годам. Концентрируется в сетчатке глаз. Суточное по-
требление с пищей – 0,15–0,2 мг. Период полувыведения для разных органов от
11 до 100 суток. Выполняет роль кофактора одного из ферментов, который пре-
пятствует повреждению клеток свободными радикалами (побочными продуктами
клеточного метаболизма), поэтому вместе с витамином Е выступает как антиок-
сидант, замедляя старение. Выводит тяжелые металлы из организма (
радионуклиды). Замедляет течение рака, укрепляет иммунитет. Углеводы
затрудняют усвоение селена.
Источники селена в пищевых продуктах: рис и другие крупы, морепро-
дукты, черный хлеб, орехи (фисташки), чеснок, клевер, астрагал.
Заболевания, вызванные недостатком селена: известно более 20 забо-
леваний, вызванных недостатком (болезнь Кашина-Бека, остеопороз с де-
формацией суставов и позвоночника, малый рост, гиперлордоз поясничного отде-
ла позввоночника, брахидактилия, дефицит кальция, болезнь Кешана, увеличение
размеров сердца с очаговыми некрозами, поражение скелетных мышц, кровоизли-
яния в кожу, дистрофия и очаговые некрозы различных органов с нарушеним их
функций, вторичный дефицит цинка). Возникают при низком поступлении селе-
на, при хронической интоксикации тяжелыми металлами, при тяжелых заболева-
ниях печени. Повышается риск инфаркта миокарда и рака. Норамализация содер-
жания возможна при поступлении селен-метионина по 50–100 мкг в сутки, вита-
мина Е, путем восполнения дефицита цинка.
Заболевания, вызванные избытком селена: потеря волос и ногтей. Ток-
сичная доза селена 5 мг. Проявляется при замене серы в аминокислотах.
Растения-концентраторы: кукуруза, дрожжи, чеснок, лук, грибы (мухо-
моры, шампиньоны, боровики), помидоры, капуста брокколи. Астрагал является
индикатором концентрации селена в почвах или породах. В кислых почвах
Se
вса-
сывается с трудом корневой системой растений..
Используется в электронике и фотокопирующих устройствах, солнечных
батареях, полупроводниках.
БРОМ
Жидкость с резким запахом. Число изотопов с учетом ядерных изомеров
28. Наиболее распространены стабильные
79
Br
(50,69%) и
81
Br
(49,31%). Искус-
ственные радионуклиды имеют короткий период полураспада. Радиус
Br
–
– 196,
ковалентный – 114,2 пм. Основная линия в атомном спектре – 827,244 нм.
Кларк брома в земной коре – 0,37∙10
-4
% (2,4
.
10
-4
), почве – 5∙10
-4
, золе рас-
тений – 1,50∙10
–2
%, речных водах – 20 мкг/л.
По свойствам бром ближе примыкает к хлору, но уступает ему по своей
реакционной способности. Бромная кислота сильнее соляной. Бром мигрирует в
виде растворимых соединений. В редких случаях образует твердые соединения
217
бромистого серебра в железных шляпах серебряных месторождений. Кислород-
ные соединения непрочны и не встречаются. Бромиды встречаются совместно с
хлоридами и накапливаются в остаточных щелоках соляных растворов с калием и
магнием. Как примесь имеется в поваренной соли.
Известно 4 редко встречающихся минерала брома: эмболит, бромаргирит,
иодобромит, бромирит. Как примесь имеется в природных рассолах, соляных озе-
рах, морской воде. Основные его соединения известны с
Геохимические барьеры брома: органогенный, испарительный. Элемент
исключительно подвижен в любой геохимической обстановке.
В организме человека содержится 200 мг брома. Суточное его потребление
с пищей – 6,5–7,5 мг. Период полувыведения до 8–18 суток. Концентрируется в
щитовидной железе. Накопление брома увеличивается при дефиците хлора. Он
является составной частью желудочного сока. Оптимальная доза успокаивает
ЦНС.
Заболевания, вызванные избытком брома: ринит, бронхит, энтерит, конъ-
юнктивит, неврологический синдром, сонливость, атаксия, снижение функций ор-
ганов чувств, бред с галюцинацией, раздаржения (высыпания, усиление секреции
железистого аппарата) слизистых оболочек и кожи. Токсичная доза 3 г, летальная
– 35 г.
Растения-концентраторы: наземные растения (15 мг/кг) – редька, огурцы,
фасоль, клевер, грибы; морские рстения (740 мг/кг). В листьях растений содержа-
ние брома больше, чем в корнях.
Используется в качестве топливных добавок, пестицидов, ингибиторов го-
рения, в фотографии.
КРИПТОН
Очень редкий, бесцветный газ без запаха. В атмосфере содержание крип-
тона – 1,14 · 10
–4
об. %. Реагирует с фтором, но
KrF
2
не устойчив с водой.
Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 27. Радионуклиды живут от
нескольких минут до 10 лет (
85
Kr
). Искусственный радионуклид
85
Kr
распадается
за 10,72 лет. Радиус Kr
+
169, ковалентный – 189 пм. Основная линия в атомном
спектре: 877,675 нм.
Кларк
Kr
в земной коре – 1·10
-9
% (4,2
.
10
-9
см
3
/г), гидросфере – 6,7 · 10
12
%.
Основное соединение –
KrF
2.
.
Получают из атмосферы. Мировое производство 8 т/год.
Вводится в организм через легкие. Концентрируется в легких и жировой
ткани, костном мозге. В организме человека содержится 383кБк.
Используется в электровакуумной и световой технике,
85
Kr
– в качестве
индикатора износа целости деталей, как световой эталон длины (1 м – длина, рав-
ная 1650763,73 длины волны оранжево-красной линии атомного спектра
86
Kr
).
РУБИДИЙ
Очень мягкий металл с блеском. Число изотопов с учетом ядерных изоме-
ров 30. Распространен в природе
85
Rb
(72,17%) и радионуклид
87
Rb
(27,83%). Ис-
кусственных короткоживущих радионуклидов 20. Радиус Rb
+
– 149, атомный –
247,5 пм. Основная линия в атомном спектре – 780,027 (AA), 424,440 нм.
218
Кларк рубидия в земной коре 9·10
–4
% (1,1
.
10
-2
), почве 6·10
–3
, золе расте-
ний 1,5·10
–2
%, речных водах – 1 мкг/л.
Рубидий изоморфно замещает калий во всех калиевых минералах. Элемент
кислых магм. В пегматитах и пневматолитах накапливается вместе с калием в
слюдах и полевых шпатах. В зоне гипергенеза рубидий частично сорбируется
почвами, частично выносится реками и накапливается в водах и илах океана, со-
ляных осадках, селитрах.
Собственных минералов не образует. Концентрируется в микроклине, ле-
пидолите, мусковите, биотите. Характерен изоморфизм с калием.
Геохимический барьер рубидия – сорбционный. Хорошо мигрирует в кис-
лых водах окислительной и восстановительно-глеевой обстановок.
В организме человека содержится 320 (680) мг. Суточное потребление с
пищей – 2,2 мг. Период полувыведения – 95 суток. Концентрируется в мышцах,
сердце, эритроцитах. Рубидия в живых организмах в 100 раз выше, чем в морской
воде. Токсичная доза не установлена. При наличии токсичности нейтрализуется
его аналогом – калием.
Концентрируется в водорослях и в растениях над месторождениями ред-
кометалльных пегматитов, танталоносных апогранитов.
Используется в производстве фотоэлементов, медицине, катализе, научных
исследований, в службе точного времени.
СТРОНЦИЙ
Серебристо-белый, мягкий металл. Число изотопов с учетом ядерных изо-
меров 23. Распространены в природе четыре стабильных изотопа:
88
Sr
(82,58%),
86
Sr
(9,86 ),
87
Sr
(7,0 ),
84
Sr
(0,56%). Наибольший период полураспада у радио-
нуклида
90
Sr
(Т
1/2
= 29 лет). Распад идет с образованием γ и β частиц. Радиус
Sr
2+
–
127, атомный – 215,1 (α-форма) пм. Основная линия в атомном спектре: 460,733
нм.
Кларк стронция в земной коре – 3,7∙10
–2
% (3,7
.
10
-2
), почве – 3∙10
–2
, золе
растений – 3∙10
–2
%, речных водах – 50 мкг/л.
Стронций относится к распространенным химическим элементам. Более
высокое накопление его характерно для условий гипергенных и холодных жиль-
ных процессов. Концентрируется при кристаллизации оливина и пироксена. В
магматических и термальных геофазах рассеивается, за исключением некоторых
агпаитовых жил. В них встречаются богатые стронцием карбонаты, фосфаты, си-
ликаты, сульфаты. В карбонатах стронций собирается под влиянием биогенных
процессов. В щелочных пегматитовых породах стронций входит в состав ряда ак-
цессорных минералов, в магматических – в рассеянном состоянии благодаря изо-
морфизму с кальцием. С органическими соединениями образует комплексы.
Известно около 30 минералов и лишь два из них распространены: це-
лестин
SrSO
4
, стронцианит (
SrCO
3
).
Геохимические барьеры: сульфатный, карбонатный, щелочной, испари-
тельный, сорбционный, термодинамический. Элемент подвижный в любой гео-
химической обстановке
В организме человека содержится 0,32 г стронция. Суточное потребление
с пищей – 1,9 мг. Период полувыведения – 980 суток. Избыток в организме при-
219
водит к замещению
Sr
, снижается поступление фосфора. Стронций концен-
трируется в костях.
Заболевания, вызванные избытком элемента: стронциевый рахит (уровская
болезнь). Токсичная доза не установлена.
Концентраторы стронция – радиолярии.
Используется в специальных стеклах для теле- и видеоаппаратуры, в заря-
дах осветительных ракет для получения красного огня.
ИТТРИЙ
Мягкий металл. Легко горит. Реагирует с водой с выделением водорода.
Число изотопов с учетом ядерных изомеров 32. В природе известен изотоп
89
Y
(100 %). Радионуклиды распадаются с образованием α и β частиц в течение не-
скольких десятков дней и часов. Радиус
Y
3+
– 106, атомный – 181 пм. Основная
линия в атомном спектре 371,030 нм.
Кларк иттрия в земной коре – 3∙10
–3
%, (3,2∙10
-3
), почве – 2∙10
–3
, золе рас-
тений – 1∙10
–4
%, речных водах – 0.7 мкг/л.
Иттрий имеет химическое сходство и совместное нахождение в природе с
лантаном и лантаноидами. Однако иттрий больше распространен в природе. При-
сутствует во флюорите, гранатах, цирконе. Иттрий в ряде решеток с ниобием,
танталом и титаном замещает кальций и его вхождение с одной избыточной по-
ложительной валентностью требует для компенсации вхождения одного однова-
лентного иона (фтора или
ОН
).
Известно около 40 минералов соединений иттриевой группы (2 галоидных,
1 карбонат, 12 силикатов, 20 титанониобитов и танталатов, 4 фосфата и арсената).
Основным широко распространенным минералом является аналог монацита –
ксенотим (
YPO
4
). Генетически почти все минералы иттрия и иттриевых лантанои-
дов связаны с редкометальными щелочными гранитными пегматитами, из кото-
рых добывается иттрий. Ксенотим может накапливаться в россыпях вместе с мо-
нацитом.
В мышечной ткани человека содержится меньше иттрия (0,02
.
10
–4
%), чем в
костной (0,07
.
10
–4
%), в крови – 0,0047 мг/л. Суточное потребление с пищей –
0,016 мг.
Концентратором иттрия предположительно является лещина.
Используется в красных люминофорах для экранов цветного телевидения,
в рентгеновских фильтрах, сверхпроводниках, специальных сплавах.
ЦИРКОНИЙ
Твердый и самый распространенный металл из группы редких элементов.
Цирконий устойчив к коррозии, но горит на воздухе. Не реагирует с кислотами
(кроме
HF
) и щелочами. Типичный оксифильный элемент. Число изотопов с уче-
том ядерных изомеров 25. В природе известно четыре стабильных изотопа, из
них наиболее распространен
90
Zr
(51,45%). Радионуклид
96
Zr
(2,8%) имеет период
полураспада 3,6·10
17
лет. Радиус
Zr
2+
– 109,
Zr
4+
87, атомный – 160 пм. Основная
линия в атомном спектре – 339,198 нм.
Кларк циркония в земной коре 1,9·10
–2
% (1,6
.
10
-2
), почве – 3·10
–2
, золе рас-
тений – 3·10
–4
%, речных водах – 2,6 мкг/л.
220
Цирконий имеет геохимическое сходство с
, изоморфизм с
Si
4+
.Типичный четырехвалентный амфотерный элемент, который дает ион
Zr
4+
в
кислой среде и [
ZrO
4
]
4-
в щелочной. Формирование начинается в начальной ста-
дии протокристаллизации гранитной магмы. Здесь он выделяется в виде кристал-
ликов циркона вместе с магнетитом, апатитом, роговой обманкой и биотитом. По-
этому в типичных сиенитах обычно циркон концентрируется. Пегматиты таких
сиенитов часто превращаются в цирконовые пегматиты. Обогащение цирконом
происходит и во вторичных пегматитах гранитной магмы, десилицированных при
контактном и частично магматическом действии известковых пород на больших
глубинах. Часть циркона остается в пегматитовом расплаве., давая начало мала-
кону, циртолиту, альвиту – комплексам с
ThO
2
, CeO
2
, UO
2
, H
2
O, P
2
O
5
.
В щелочных
породах нефелин-сиенитового ряда наблюдается максимальное накопление цир-
кония в виде разнообразных соединений цирконо-силикатов. В ходе гипергенных
процессов циркон накапливается в песках с монацитом и магнетитом (иногда до
50–60% шлиха).
Известен 61 минеральный вид циркония, из них 49 собственные минералы:
силикатов – 45. , оксидов – 10, карбонат – 1, фосфат – 1, сульфат – 1. Минералы в
основном связаны с породами щелочного ряда. Преобладает циркон (
ZrSiO
4
, 67%
ZrO
2
), баделлеит (
ZrO
2
). Месторождения циркония: прибрежные экзогенные (95
%), эндогенные щелочные граниты, сиениты, карбонатиты. Все месторождения
высококомплексные с
Геохимические барьеры циркония: сорбционный, кислородный. Элемент
слабо подвижный в любой обстановке. Хорошо мигрирует в кислых и щелочных
водах.
В организме человека содержится 1680 мг циркония. Суточное потреб-
ление с пищей – 4,2 мг. Период полувыведения – 1320 суток. Радионуклид кон-
центрируется в скелете.
Используется в сплавах, цветной глазури, керамике и абразивах, конст-
рукциях ядерных реакторов и тугоплавких тиглей.
НИОБИЙ
Токсичный, мягкий, редкий металл. Число изотопов с учетом ядерных
изомеров 31. Известен один стабильный изотоп
93
Nb
(100%), период полураспада
искусственного радионуклида
94
Nb
2,4·10
4
лет с β и γ типом распада. Радиус
Nb
4+
– 74,
Nb
5+
– 69, атомный – 142, 9пм. Основная линия в атомном спектре – 405,894
нм.
Кларк ниобия в земной коре 20·10
–4
% (2,1
.
10
-3
), наибольшее содержание в
щелочных породах (12,2·10
-3
%), почве – 3–300 мг/кг, золе растений – 5·10
–5
%,
речных водах – 0,01 мкг/л.
Титан эндокриптно поглощает ниобий, поэтому его концентрация связана с
титановыми минералами, В минералах богатых ниобием содержится олово и
вольфрам. Слабая амфотерная кислота ниобия легко образует двойные и тройные
комплексы с другими сложными анионами: [
SiO
4
], [
TiO
4
], [
ZrO
4
], [
SnO
4
]. Извест-
ны ионы ниобия
Nb
5+
,
[
NbO
3
]
–
.
Ниобий находится в магматических расплавах и в высокотемпературных
водных растворах, не уходит в пневматолит и в рудные жилы вместе с элемента-