ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.09.2020
Просмотров: 3908
Скачиваний: 7
221
ми типа купро. В высокотемпературных гранитных пегматитах он находится сов-
местно с
Fe, Mn, Ti, Th, TR.
Второй этап выделения ниобия связан с сильной
пневматолитической переработкой пегматитов и образованием второй генерации
черных минералов с оловом, литием и цирконием.В щелочных пегматитах нефе-
лин-сиенитовых магм происходит накопление ниобия. При контакте нефелиновых
магм с известняками образуются минералы перовскитовой группы, богатых нио-
бием. Наиболее устойчив
Nb
(
V
). Склонен к комплексообразованию с органиче-
скими веществами.
Известно более 73 минералов ниобия, из них 52 оксидов, 1 гидрооксид, 21
силикат и силикофосфат. Ассоциирует в минералах с
и др. С
наблюдается непрерывный изоморфизм, что объясняется их высокими потенциа-
лами ионизации. Они близки по ионному радиусу и имеют общую шестерную ко-
ординацию с
. Концентрируется в щелочных породах. В минералах до 35%
(иногда 50%) редких земель. В качестве важнейших промышленных источников
бывают гидротермально-метасоматические образования. Ниобиевое сырье – ло-
паритовые руды агапаитовых нефелиновых сиенитов. Практическое значение
имеют пирохлор –
NaCaNb
2
O
6
F
(
Nb
2
O
5
– 40,0 – 71,5%), колумбит –
FeNb
2
O
6
F
(
Nb
2
O
5
– 40,0 – 76,6%) и лопарит –
NaCe
(
Ti
,
Nb
)
2
O
6
(
Nb
2
O
5
– 8,04 – 12,8%).
Геохимические барьеры ниобия: кислородный, механический, сорбци-
онный. Частично мигрирует в щелочной среде.
В организме человека содержится 0,02–0,6 мг ниобия. Суточное по-
требление с пищей – 0,00062 мг. Период полувыведения 6–200 суток. Всасывается
слабо из-за низкой растворимости. Накапливается в крови, мышцах, скелете, пе-
чени, почках. Угнетает деятельность ферментов при содержании 830 мг/кг
NbCl
5
.
Токсичная доза – 2 г.
Используется как легирующая добавка к стали.
МОЛИБДЕН
Мягкий, токсичный металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров
23. Известно 7 стабильных изотопов, самый распространенный из которых
98
Mo
(24,13%). Радиоактивные изотопы короткоживущие, скорость их распада измеря-
ется часами, тип распада – β и γ. Радиус
Mo
2+
– 92,
Mo
6+
– 62, атомный 136,2 пм.
Основная линия в атомном спектре – 202,030 нм.
Кларк молибдена в земной коре – 1,5·10
–4
% (1,2
.
10
-4
), почве – 1,2–2·10
-4
%
(0,1–40 мкг/кг), золе растений – 2·10
–3
%, речных водах – 1 мкг/л.
Молибден характеризуется активной поляризацией, пониженной твер-
достью соединений, образованием устойчивых соединений с серой, летучестью
галоидных соединений, изменчивой валентностью и способностью к легкому об-
разованию комплексов. Рений, как энергетически более сильный ион, чем молиб-
ден, вовлекается в его решетку и накапливается в молибдените. При недостатке
свободного кислорода в гипогенных условиях валентность молибдена в соедине-
ниях равна 4, в гипергенных процессах преобладает валентность 6. Ионы типа
[
MoO
4
]
2-
подвижны. Кислая реакция приводит к выпадению молибдена, щелочная
– к его миграции.
222
С четырехвалентным ионом молибдена связано основное образование ми-
нералов молибденита. Сильнокислая среда приводит к растворению этих соеди-
нений, щелочная – к осаждению.
Молибден не задерживается в продуктах первичной кристаллизации маг-
мы. Он уходит в последующие фазы и разделяется между остаточными магмами и
дистиллятами. Если упругость пара данного элемента большая, молибден выделя-
ется в дистиллят. При высоком внешнем давлении элемент остается в пегматоид-
ном остатке богатом кремнеземом.
Близкие по свойствам к молибдену
. Сильный комплексообразо-
ватель, изоморфен с вольфрамом, большое сродство с серой. Легкоподвижный
ион
Mo
6+
активно осаждается органикой, CaCO
3
, металлами Mn
2+
, Cu
2+
, гидрокси-
дами железа, алюминия, марганца. Промышленные концентрации молибдена свя-
заны с кислыми щелочно-земельными магмами, из которых он выносится пост-
магматическими гидротермальными растворами. Концентрация молибдена в
магматических породах повышается от более древних к более молодым породам
по мере увеличения в них кремнезема и щелочей
Известно 24 минеральных вида, из них 13 молибденатов, 5 сульфидов.
Преобладает молибденит –
MoS
2
(
Mo
= 60%), из которого получают металл, а
также как побочный продукт производства меди. Второстепенную роль играет
молибдошеелит
Ca
(
Mo,W
)
O
4
(0,5–15%), совсем незначительную – повеллит
CaMoO
4
(48%), ферримолибденит
Fe
2
O
3
.
2
MoO
3
.
7
H
2
O
(60%) и вульфенит
PbMoO
4
(46%), распространенные в зоне окисления.
Геохимические барьеры: испарительный, карбонатный, сорбционный, се-
роводородно-глеевый. Подвижен в окислительной обстановке.
В организме человека содержится 9,5 мг молибдена, в крови – 1,5 мкг/100
мл. Суточное потребление с пищей – 300 мкг. Период полувыведения – 28–30 су-
ток. Элемент концентрируется в печени, почках, надпочечной железе. Входит в
состав ферментов, катализирующих восстановление нитратов, фиксирующих мо-
лекулярный азот, клубеньковые бактерии. Естественные источники: печень, поч-
ки, фасоль, горох, листовые овощи. Токсичная доза 5 мг.
Заболевания, вызванные избытком молибдена: нарушение
P–Ca
обмена,
деформация костей, подагра (образуется избыток мочевой кислоты при распаде
пуринов), мышечная атония, артериальная гипотония, угнетение функции костно-
го мозга. Метионин, цистеин, тиосульфат могут связывать молибден.
Растения-концентраторы: бобовые (350 мг/кг сырой массы). Концентриру-
ется в корнях больше, чем в наземной массе. Критический недостаток в почвах
составляет менее 1,5 мг/кг, избыток в растениях – более 4 мг/кг. Антагонист мо-
либдена – медь.
Используется в сплавах, электродах, катализаторах.
ТЕХНЕЦИЙ
Радиоактивный, сильно токсичный неметалл. Образуется при распаде
ядерного топлива. За геологическую историю Земли элемент распался, поэтому
его называют «вымершим динозавром».
Число изотопов с учетом ядерных изомеров 25. Период полураспада ради-
онуклидов от часов до 4,2∙10
6
лет (
98
Tc
) с β и γ типом распада, распространен
95
Tc
223
– 2,13∙10
5
лет. Радиус
Tc
2+
– 95,
Tc
4+
– 72,
Tc
7+
– 56, атомный – 135,8 пм. Основная
линия в атомном спектре – 429,706 нм. Кларк в земной коре – нет (1
.
10
-7
%).
Используется в исследовательских и медицинских целях.
РУТЕНИЙ
Блестящий, серебристый металл из группы платиновых.Число изотопов с
учетом ядерных изомеров 20. В природе распространено семь стабильных изото-
пов, из которых наиболее распространен
102
Ru
(31,6%). Искусственные радио-
нуклиды имеют короткий период полураспада c β и γ типом распада. Радиус
Ru
3+
–
77,
Ru
4+
– 65,
Ru
8+
54, атомный – 134 пм. Основная линия в атомном спектре –
372,803 нм.
Кларк рутения в земной коре – 1·10
–7
% (4
.
10
-7
), золе растений – n·10
–9
%.
Соли рутения легко переходят из одного состояния в другое. В конечном
виде дают устойчивые минералы в виде самородных сплавов и немногих соеди-
нений с серой, мышьяком и сурьмой. Эти соединения построены по принципу
атомных металлических решеток. Основная часть элемента находится в самород-
ном состоянии с платиной и осмистым иридием, частично в рассеянном состоя-
нии. Он рассеян в железном расплаве, приурочен к ультраосновным и основным
породам литосферы. В гипергенных условиях элемент устойчив и в процессе се-
диментации рассеивается, частично выносится в океан. Наиболее устойчивы со-
единения четырехвалентного рутения.
Поиски проводятся в песках и шлихах районов ультраосновных пород и их
дериватов. В шлихах известна связь с хромитом, оливином, красным пиропом,
золотом, магнетитом.
Известно 20 минералов рутения. Встречается в свободном состоянии. Кон-
центрируется в ультрабазитах (0,15 г/т). Получают рутений из отходов при очист-
ке никеля.
Геохимический барьер – механический. Перемещается механическим пу-
тем.
В плазме крови содержится 2% рутения, в щитовидной железе – 1,45 , лег-
ких – 1,25, почках – 1,21%. Оксид
RuO
4
высокотоксичен. Равномерно распределя-
ется по организму.
В растениях его больше содержится в корнях, чем в наземной массе (5 мг/т
при варьировании 0,5 – 200 мг/т).
Используется для придания твердости Pt, Pd и в качестве катализатора.
Получают из отходов при очистке никеля.
РОДИЙ
Благородный, твердый, нетоксичный металл. Число изотопов с учетом
ядерных изомеров 34. В природе распространен стабильный
103
Rh
(100%). Искус-
ственные радионуклиды имеют короткий период полураспада c β и γ типом рас-
пада. Радиус
Rh
2+
– 86,
Rh
3+
– 75,
Rh
4+
– 67, атомный – 134,5 пм. Основная линия в
атомном спектре – 369,236 нм.
Кларк родия в земной коре – 2
.
10
-8
% (5
.
10
-7
), золе растений – n·10
-9
%. Соли
родия мало устойчивы, легко переходят из одного состояния в другое. В конечном
виде дают устойчивые минералы в виде самородных сплавов и немногих соедине-
224
ний с серой, мышьяком и сурьмой. Эти соединения построены по принципу атом-
ных металлических решеток. Основная часть элемента находится в самородном
состоянии с платиной и осмистым иридием, частично в рассеянном состоянии. Он
рассеян в железном расплаве, приурочен к ультраосновным и основным породам
литосферы. В гипергенных условиях элемент устойчив и в процессе седимента-
ции рассеивается, частично выносится в океан
.
Наиболее устойчивы соединения
трехвалентного родия.
Известно 20 минералов, в которых родий встречается как акцессорная при-
месь. Основными источниками являются некоторые медные и никелевые руды (до
0,1%
Rh
).
Геохимический барьер механический. Характерно самородное состояние.
Миграция механическая. Родий и его соединения относительно нетоксичны.
ПАЛЛАДИЙ
Благородный, твердый, нетоксичный металл. Число изотопов с учетом
ядерных изомеров 25. В природе распространены шесть стабильных изотопов, из
них наиболее распространены
106
Pd
(27,33%),
108
Pd
(26,46),
105
Pd
(22,33%). Искус-
ственные радионуклиды имеют короткий период полураспада c β и γ типом рас-
пада. Радиус
Pd
2+
– 86,
Pd
4+
– 64, атомный – 137,6 пм. Основная линия в атомном
спектре – 340,458 нм
.
Кларк палладия в земной коре 6
.
10
–8
% (9
.
10
-7
), почве 0,5–30 мг/т, золе рас-
тений – n·10
-9
% (2–285 мг/т), водах – 0,02–0,06 нг/л.
Соли палладия мало устойчивы, легко переходят из одного состояния в
другое. В конечном виде дают устойчивые минералы в виде самородных сплавов
и немногих соединений с серой, мышьяком и сурьмой. Они построены по прин-
ципу атомных металлических решеток. Основная часть элемента находится в са-
мородном состоянии с платиной и осмистым иридием, частично в рассеянном со-
стоянии. Он рассеян в железном расплаве, приурочен к ультраосновным и основ-
ным породам литосферы. В гипергенных условиях элемент устойчив, в процессе
седиментации рассеивается, частично выносится в океан. Палладий образует ста-
бильные ковалентные комплексы с гуминовыми кислотами,
Se, Te, As, Sb, Bi.
Наиболее устойчивы соединения двухвалентного палладия.
Известно 48 минералов, в которых встречается палладий как акцессорная
примесь. Характерно самородное состояние.
Геохимический барьер палладия механический. Мигрирует механическим
путем. Встречается в пирротиновых высокотемпературных рудах, в нортитах и
пироксенах. Извлекается как побочный продукт при очистке меди и цинка. Ис-
пользуется главным образом как катализатор. Некоторые соединения токсичны.
СЕРЕБРО
Мягкий металл с серебристым цветом. Число изотопов с учетом ядерных
изомеров 46. В природе распространены стабильные изотопы
107
Ag
(51,84),
109
Ag
(48,16%). Искусственных радионуклидов два:
110
Ag
(Т
1/2
= 249,8 д.),
111
Ag
(Т
1/2
=
7,47 д.). Распад идет с выделением β и γ частиц. Радиус
Ag
+
– 113,
Ag
2+
– 89, атом-
ный – 144,4 пм. Основная линия в атомном спектре – 328,068 нм.
225
Кларк серебра в земной коре 0,07∙10
-4
% (7,3
.
10
-6
), почве – 1∙10
–5
, золе рас-
тений – 1∙10
–4
%, речных водах – 0,3 мкг/л.
Серебро образует характерные ионы типа купро, с сильной поляризацией и
валентностью в геохимии равной единице. По ряду свойств оно примыкает к пал-
ладию. Нерастворимые и комплексные соединения серебра по свойствам близкие
к золоту и меди, а легкорастворимые соли – к натрию.
С сильной поляризацией связана слабая электролитическая диссоциация
атомов серебра в водных растворах. Высокий атомный радиус серебра тождествен
атомному радиусу золота, что обеспечивает широкий диапазон взаимных сплавов
серебра и золота.
Тесная связь серебра отмечается с селеном, теллуром, сурьмой, мышьяком,
в меньшей степени с висьмутом, особенно с таллием и галлием, а также с метал-
лами – свинцом, золотом. Характерны галоидные соединения элемента с хлором,
бромом, иодом. Минералы серебра в гипогенных условиях формируются при
средних и низких температурах, начиная с геофазы пневматолитов средних и кис-
лых магм.
Серебро входит в решетку сульфидов и сульфосолей меди и в состав тел-
луридов в небольших количествах. Ионы Ag входят в решетку самородного золо-
та, достигая в экстремуме почти 50 мас.%. Оно может содержать до 20% приме-
сей различных металлов –
Серебро образует пленки, дендриты, округлые, волосовидные выделения.
Встречаются самородки массой до 20 т. Важное значение имеют (в %): аргентит
AgS
(87,1), электрум
Au, Ag
(15–50), прустит
Ag
3
AsS
3
(65,5), пираргирит
Ag
3
SbS
3
(65,5), пилобазит (
Ag, Cu
)
16
Sb
2
S
11
(62,1–84,9).
В эндогенных условиях серебро имеет ювенильный и мантийный источник
и связан щелочно-базальтоидным магматизмом. В этом случае повышенные кон-
центрации серебра встречаются в суьфидных медно-никелевых месторождениях.
Собственно серебряные и серебряно-полиметаллические месторождения гидро-
термального генезиса связаны с магмами среднего и кислого состава, в том числе
с вулканическими комплексами.
В вулканических областях рудоносные растворы, отлагающие серебро,
могли иметь различное происхождение: магматическое, метеорное и океани-
ческое. В гидротермальных растворах серебро находится в виде подвижных тио-
сульфатных и хлоридных комплексов.
В экзогенных условиях, в зоне окисления сульфидных месторождений, се-
ребро переходит в раствор в виде сульфата или тиосульфата и переотлагается в
самородной форме или в форме галоидов. В элювиальных, делювиальных и аллю-
виальных россыпях серебро накапливается в незначительных количествах.
Известно более 62 минералов серебра, из них многочисленны сульфосоли
(30), сульфиды (18), галоиды (10).
Геохимические барьеры: восстановительный сероводородный. Мигрирует
в виде комплексного иона в кислых и щелочных водах окислительной обстановки.
В организме человека содержится 790 мкг серебра. Суточное потребление
с пищей – 70 мкг. Период полувыведения – 80–160 суток.
В организме человека ионы серебра, при концентрации 0,5–1 мг/л, в те-
чение полуминуты ослабляют вирус гриппа, в течение часа убивают возбудителя