ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.09.2020

Просмотров: 4370

Скачиваний: 7

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

 

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 (

Cd

Hg

As

Pb

Ag,

 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 


background image

 

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 

S, Se, Te, P, As, Sb

. 

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. 


background image

 

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-


background image

 

219 

водит к замещению 

Ca

 на 

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. 


background image

 

220 

Цирконий  имеет    геохимическое  сходство  с 

Si

  и 

Zn

,  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 

Hf, Ti, Fe, Y, P, Sn, Cr

. 

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-