ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.09.2020
Просмотров: 4461
Скачиваний: 7
231
В организме человека содержится 11–20 мг иода, в щитовидной железе –
16–40 ммоль/кг сухого вещества. Суточное потребление с пищей – 0,1–0,2 мг, по-
требность человека в иоде – 60–200 мкг в сутки. Поступает с поваренной солью
(морской, иодированной), морской рыбой (сельдью, пикшей, треской), морскими
водорослями, креветками, омарами, устрицами, молоком. Период полувыведения
– до 100–120 суток.
Иод регулирует функцию щитовидной железы, сжигает жир. Для синтеза
тироксина используется активный иод, а некоторые иодиды представляют собой
сложный анион
I
3-
, который занимает место активного иода и может вызывать зо-
богенный эффект с гипотиреозом.
Блокируют транспорт иода в щитовидную железу
, тиоционат, селе-
ноцианид, нитраты (которые образуются из органических нитрилов), перхлорат,
перренат, роданиды, резорцин, салицилаты, пертехненат; капуста, брюква, рапс,
горчица белая и черная, клевер белый, маниок, кукуруза, батат, просо, бобы, мо-
лодые побеги бамбука, турнепс. Антагонисты иода:
. Иод улучшает
рост, активизирует умственную активность, положительно влияет на функцию
волос, кожи, зубов, ногтей. В Беларуси отмечается дефицит иода.
Заболевания, вызванные недостатком иода: эндемичный зоб (увеличение
железы), гипотериоз (недостаточность функции железы).
Заболевания, вызванные избытком: тиреотоксикоз, триада Базедова, токси-
ческая аденома щитовидной железы, аллергия. Токсичная доза иодидов – 2 мг,
летальная – 35 г.
Растения-концентраторы: водоросли, морские губки.
Используется как дезинфицирующее и фармакологическое средство, в пи-
щевых добавках, красителях, катализаторах, фотографии.
ЦЕЗИЙ
Редкий, мягкий, золотистого цвета металл. Число изотопов с учетом ядер-
ных изомеров 40. Распространен в природе
133
Cs
(100%). Искусственных радио-
нуклидов три:
134
Cs
(Т
1/2
= 2,065 лет),
135
Cs
(Т
1/2
= 3·10
6
лет),
137
Cs
(Т
1/2
= 30,17
лет). Распад идет с выделением β и γ частиц. Радиус
Cs
+
– 165, атомный – 264,4
пм. Основная линия в атомном спектре – 460,376 нм.
Кларк цезия в земной коре 3,0∙10
–4
% (4,3
.
10
-4
), почве – 5·10
–4
, золе растений
– n·10
–4
%, речных водах – 0,02 мкг/л.
Цезий относится к легко ионизируемым элементам из-за низкого по-
тенциала ионизации. Он участвует в создании центров кристаллизации черных
металлов, имеет сильные щелочные свойства. Его соли хорошо растворимы и
дисперсны. Поляризуемость ионов цезия ведет к образованию двойных ком-
плексных соединений меньшей растворимости.
Поиски цезия следует связывать с остаточными пегматитами гранитных
магм, остаточными щелоками соляных растворов и летучими эманациями вулка-
нов калиевых магм. Входит в решетки минералов лития и калия. Большой размер
ионного радиуса ограничивает его доступ в решетку полевых шпатов. Основной
источник цезия – редкоземельные пегматиты, но по запасам они уступают мине-
ральным видам. По всем параметрам сходен с рубидием. Промышленное значе-
ние имеет поллуцит
CsAlSi
2
O
6
.
n
H
2
O
(до 30%
Cs
2
O
). Содержание
Cs
2
O
в минералах
232
варьирует от 5 до 32%. Силикаты в целом богаче цезием, чем борат (до 5%) и
фторборат (до 7%).
Выявлено 8 минералов цезия: 5 силикатов, 1 борат, 1 фтороборат, 1 оксид.
Наивысшее содержание
Cs
(2,86%) из несобственных минералов зафиксировано в
розовом берилле – воробьевите. Лепидолит и жильбертит содержат от 0,2 до
0,65%
Cs
, рубидиевый лепидолит – до 0,95%. В некоторых случаях более 0,1% Cs
имеют поздние микроклины (0,23-0,27%) и розовый мусковит (0,137%) из поллу-
цитсодержащих зон редкометалльных пегматитов, а также циннвальдит из грей-
зенов (0,208%).
Геохимический барьер цезия сорбционный (глины, торф, гумус). В микро-
количествах (1·10
–3
%) сорбируется очень прочно и необменно. Все соли хорошо
растворимы. В гумидных ландшафтах мигрирует активно, в аридных – слабопо-
движный.
В организме человека содержится 1,5 мг цезия. Суточное потребление с
пищей – 0,01 мг, распределяется равномерно Период полувыведения 105 суток.
Содержание в цветковых колеблется в пределах 3 – 89 мкг/кг сухого вещества.
Растения-концентраторы: грибы – свинушка > польский > горькуша (индикаторы
загрязнения).
Используется как промотор в каталитических процессах, в производстве
специальных стекол приборов радиационного контроля.
БАРИЙ
Токсичный, мягкий металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров 35.
Основной изотоп –
138
Ва
(71,70%), всего семь стабильных изотопов. Период полу-
распада радионуклидов от 28,7 часов до 11 лет. Радиус
Ba
2+
– 143, атомный –
217,3 пм. Основная линия в атомном спектре – 455,403 нм.
Кларк бария в земной коре – 5∙10
–2
% (4,7
.
10
-2
), почве – 5∙10
–2
, золе расте-
ний – n ∙ 10
–2
%, речных водах – 10 мкг/л.
Барий относится к распространенным элементам земной коры. Он образует
прочные соединения с комплексными анионами со слабой растворимостью. В
магматических и постмагматических месторождениях находится в рассеянном
состоянии. Формирование бариевых полезных ископаемых (барита и витерита)
приурочено к поздним гидротермальным процессам, баритовым жилам низких
температур. В гипергенных условиях баритовые стяжения известны в морских
бассейнах в сочетании с коллоидными марганцевыми рудами. В известняках кар-
бонаты замещаются бариевыми соединениями.
Основные минералы бария – барит (
BaSO
4
) и витерит.
Геохимические барьеры бария: сульфатный, карбонатный, термодина-
мический. Элемент слабо подвижный в любой геохимической обстановке.
В организме человека содержится 22 мг бария. Суточное потребление с
пищей – 0,75 мг. Концентрируется в скелете – 20 мг, меньше в пигментной и ра-
дужной оболочке глаз. В обмене веществ ведет себя аналогично
Токсич-
ная доза 200 мг, летальная – 3,7 г.
Используется при производстве красок, стекла и в буровых растворах.
233
ЛАНТАН И РЕДКИЕ ЗЕМЛИ (TR)
Редкие земли (57–71) разбиваются на две группы посередине по границе
европия и гадолиния. По своим щелочным свойствам они близки к кальцию или
магнию, а геохимически – к церию. Все 15 редких земель, а также скандий и то-
рий, в природе часто встречаются в одних и тех же минералах. Они трехвалент-
ны, ограничено распространение валентности 4 у церия, празеодима в сильноще-
лочных магмах богатых кислородом.
Характер основности понижается в группе лантаноидов по мере воз-
растания порядковых номеров элементов, как и радиусов ионов.
Все атомы TR входят в решетку апатита, гадолинита, где они захваты-
ваются кальцием. Кристаллизация щелочных магм с высоким рН ведет к об-
разованию комплексов церия и тория с накоплением более щелочных церия и
лантана. Кристаллизация кислых гранитных магм приводит к накоплению ионов
редких земель с большими номерами. Редкие земли концентрируются в остаточ-
ном маточном растворе магмы в пегматитовую геофазу. Среди редких земель
насчитывается около 70 минеральных видов со следующими соединениями –
фторидами, силикатами, карбонатами, фосфатами. Избыток кальция ведет к оса-
ждению редких земель.
Лантаноиды образуют близкую по свойствам группу химических эле-
ментов, которые называются редкоземельными элементами (РЗЭ). В природе они
не представляют опасности из-за низкого содержания. Накопление в почвах мо-
жет происходить с фосфорными удобрениями. Лантаноиды делят на две подгруп-
пы: цериевые (
). Наиболее распространены цериевые лантаноиды.
Редкоземельные элементы образуют более 100 минералов, среди которых
преобладают силикаты, карбонаты, фосфаты, имеются оксиды и гидрооксиды.
Концентрируются в карбонатных породах. Кроме минералов с аномальной ва-
лентностью (церианит
СеО
2
) и (
Eu
2+
в ибоните), все редкоземельные элементы
представляют собой изоморфные смеси соединений 14 лантаноидов и иттрия. Со-
гласно закону Оддо-Гаркинса, количество и содержание нечетных лантаноидов в
минерале обычно в несколько раз меньше, чем четных. Наиболее важными про-
мышленными минералами редких земель являются бастензит
CeCO
3
F
(75%
TR
2
O
3
паризит
CaCe
2
(CO
3
)F
2
(61% TR
2
O
3
), TR
-эвдиалит
Na
6
Ca
2
MnCeZrSi
12
O
32
(OH)
2
Cl
(10%
TR
2
O
3
),
монацит
СеРО
4
(70%
TR
2
O
3
).
С анионами
CO
3
2-
, F
-
, PO
4
3-
, SO
4
2
-
лантаноиды образуют наиболее прочные,
легко растворимые, устойчивые в широком диапазоне температур комплексные
соединения. Лантаноиды – типичные антикоагулянты.
Лантан (La).
Мягкий металл. На воздухе окисляется, легко воспламеняет-
ся. Число изотопов с учетом ядерных изомеров
26
.
Известны в природе
139
Ln
(99,91 %) и один радионуклид
138
Ln
(0,09 %) распадается с образованием β частиц
в течение 1∙10
11
лет. Радиус
La
3+
– 122, атомный – 187,7 пм. Основная линия в
атомном
спектре
–
394,910 нм.
Кларк лантана в земной коре 32∙10
-4
% (3
.
10
-3
), речных водах
–
0,2 мг/л.
Лантан является типичным представителем группы лантаноидов или редких зе-
мель (РЗЭ). Все металлы, входящие в эту группу имеют сходные свойства.
234
Геохимический барьер
–
кислородный. Мигрируют в большинстве гео-
химических обстановок, частично мигрируют в сильнокислой среде.
Церий (Ce).
Серый металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров 28.
Известны в природе
140
Ce
(88,48%),
142
Ce
(11,08%),
138
Ce
(0,25%),
136
Ce
(0.19%).
Радионуклиды распадаются от часов до 140 дней образованием β и γ частиц. Ра-
диус
Ce
+
– 149,
Ce
3+
– 105, атомный – 170,4 пм. Основная линия в атомном спек-
тре – 349,257 нм. Кларк
Ce
в земной коре – 68
.
10
–4
% (6,1
.
10
-3
). Известные минера-
лы – монацит, бастензит. Содержание в костной ткани составляет 2,7∙10
–4
%, в
крови – менее 0,002 мг/л. Растение-концентратор – капуста.
Празеодим (Pr).
Мягкий металл с высокой реакционной способностью.
Медленно реагирует с кислородом, быстро с водой. Число изотопов с учетом
ядерных изомеров 26. Известен в природе
141
Pr
(100 %). Период полураспада ра-
дионуклидов от часов до дней. Радиус
Pr
3+
– 106,
Pr
4+
– 92, атомный – 182,8 пм.
Основная линия в атомном спектре 417,939 нм. Кларк празеодима в земной коре –
9,5∙10
-4
%.Известные минералы – монацит, бастензит. Растение-концентратор –
капуста. Используется в сплавах для получения постоянных магнитов, в оптиче-
ских стеклах.
Неодим (Nd).
Мягкий металл. Медленно реагирует с холодной водой, но
быстро с горячей. Число изотопов с учетом ядерных изомеров 24. Известны в
природе 7 стабильных изотопа и 1 радионуклид
144
Nd
с периодом полураспада
2,1·10
15
лет. Радиус
Nd
3+
– 104, атомный – 182,1 пм. Основная линия в атомном
спектре – 430,358 нм. Кларк в земной коре – 38∙10
–4
% (7,6
.
10
-4
). Известные мине-
ралы – монацит, бастензит. Малотоксичен. Вызывает раздражение глаз. Растение-
концентратор – капуста. Используется в сплавах для получения постоянных маг-
нитов, в оптических стеклах, глазури в стекле.
Прометий (Pm)
.
Радиоактивный металл. Число изотопов с учетом ядер-
ных изомеров 27. Используется в специальных миниатюрных батареях. В приро-
де не известен. Получается в миллиграммовых количествах в ядерных реакторах.
Радиус
Pm
3+
– 106, атомный – 181 пм. Все линии в атомном спектре одинаковой
интенсивности (389,215 – 441,796 нм). Следы в урановых рудах. Токсичен из-за
радиоактивности. В организме человека отсутствует. Растение-концентратор –
капуста.
Самарий (Sm).
Металл. Относительно устойчив в сухом воздухе. Число
изотопов с учетом ядерных изомеров 24. Известны в природе 4 стабильных изо-
топа и 3 радионуклида с периодом полураспада 7·10
15
лет. Радиус
Sm
2+
– 111,
Sm
3+
– 100, атомный – 180,2 пм. Основные линии в атомном спектре – 356,827;
359,260 нм. Кларк в земной коре – 7,9∙10
-4
% (7,3
.
10
-4
). Малотоксичен. В организме
человека действует как стимулятор. Растение-концентратор – капуста.
Европий (Eu).
Мягкий металл. Быстро взаимодействует с кислородом и
водой. Наиболее из реакционноспособных элементов среди лантаноидов. Число
изотопов с учетом ядерных изомеров 26. Известно в природе 2 стабильных изо-
топа:
151
Eu
(47,8%),
153
Eu
(52,2%). Радиус
Eu
2+
– 112,
Eu
3+
– 98, атомный – 204,2
пм. Основная линия в атомном спектре – 420,550 нм. Кларк европия в земной ко-
ре – 2,1∙10
–4
% (1,2
.
10
-4
). Малотоксичен. Растение-концентратор – капуста. Исполь-
зуется в сплавах для получения постоянных магнитов, органических реагентов,
специальных стекол, катализаторов, в керамике и электронике.
235
Гадолиний (Gd).
Металл. Медленно реагирует с кислородом и водой. Рас-
творяется в кислотах. Число изотопов с учетом ядерных изомеров 23. Известны в
природе 6 стабильных изотопа и радионуклид
152
Gd
(0,20%), который распадается
в течение 1,1·10
14
лет с образованием α частиц. Радиус
Gd
3+
– 97, атомный – 180,2
пм. Основная линия в атомном спектре: 376,839 нм. Кларк гадолиния в земной
коре 7,7∙10
–4
% (7,2
.
10
-4
). Малотоксичен. В организме человека действует как сти-
мулятор. Используется в производстве магнитов, огнеупоров, в электронике,
сплавах.
Тербий (Tb).
Металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров 31. В
природе известен
159
Tb
(100%). Радиус
Tb
3+
– 93,
Tb
4+
– 81 атомный – 178,2 пм.
Основная линия в атомном спектре – 350,917 нм. Кларк тербия в земной коре –
1,1∙10
–4
% (1,9
.
10
-4
). Малотоксичен. В организме человека действует как стимуля-
тор. Используется в твердотельных устройствах и лазерах.
Диспрозий (Dy).
Реакционноспособный твердый металл. Число изотопов с
учетом ядерных изомеров 24. Известны в природе 7 стабильных изотопа. Радио-
нуклид
154
Dy
распадается в течение 3·10
6
лет c образованием α частиц. Радиус
Dy
3+
– 93, атомный – 177,3. Основная линия в атомном спектре 353,170 нм..
Кларк в земной коре – 6∙10
–4
% (4,7
.
10
-4
). Малотоксичен. В организме человека
действует как стимулятор. Используется в сплавах для изготовления магнитов.
Гольмий (Ho).
Металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров 39.
Известен в природе стабильный
165
Ho
(100%). Радионуклид
166
Ho
распадается в
течение 1,117 дня c образованием β частиц. Радиус Ho
3+
– 89, атомный – 176,6пм.
Основная линия в атомном спектре – 345,600 нм. Кларк гольмия в земной коре –
1,4∙10
–4
% (1,5
.
10
-4
). Малотоксичен. В организме человека действует как стиму-
лятор. Используется: для концентрирования шлаков в высоких магнитных полях.
Эрбий (Er).
Металл. Медленно покрывается оксидной пленкой на воздухе
и медленно реагирует с водой. Растворяется в кислотах. Число изотопов с учетом
ядерных изомеров 25. Известны в природе 6 стабильных изотопа. Радионуклиды
распадаются в течение дней и часов c образованием β и γ частиц. Радиус
Er
3+
– 89,
атомный – 175,7пм. Основная линия в атомном спектре – 400,796 нм. Кларк эрбия
в земной коре – 3,8∙10
–4
% (3
.
10
-4
). Малотоксичен. В организме человека действует
как стимулятор. Используется для изготовления стекол, поглощающих ИК об-
ласть спектра, и в сплавах с титаном.
Тулий (Tm).
Самый редкий металл из лантаноидов. Медленно окисляется
на воздухе, реагирует с водой. Используется как основной источник излучения в
портативном рентгеновском оборудовании. Число изотопов с учетом ядерных
изомеров 28. Известен в природе
169
Tm
(10 %). Радионуклид
170
Tm
распадается в
течение 128,6 дней с образованием β и γ частиц. Радиус
Tm
3+
– 87,
Tm
4+
– 94,
атомный – 174,6 пм. Основная линия в атомном спектре – 409,419 нм. Кларк ту-
лия в земной коре – 0,48∙10
–4
% (3,6
.
10
-4
). Малотоксичен. В организме человека
действует как стимулятор.
Иттербий (Yb).
Мягкий металл. Медленно окисляется на воздухе, реаги-
рует с водой. Число изотопов с учетом ядерных изомеров 29. Радиус
Yb
2+
– 113,
Yb
3+
– 86, атомный – 194 пм. Основная линия в атомном спектре – 369,420;
398,777 (AA) нм. Кларк иттербия в земной коре – 3,3∙10
–4
% (3,1
.
10
-4
). Малотокси-
чен. В организме человека действует как стимулятор. Радионуклиды распадаются