ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.09.2020

Просмотров: 4246

Скачиваний: 7

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

 

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 

Br,  At

, 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: 

Hg, Sb, As, S, F

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 


background image

 

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 

Ca

 и 

Sr.

 Токсич-

ная доза 200 мг, летальная – 3,7 г. 

Используется при производстве красок, стекла и в буровых растворах. 


background image

 

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 (

Ln

Ce

, La, Ce, Pr, Nd

) и иттриевые (

Ln

Y

, Pm, Sm

Eu, Cd, Tb, Dy, Ho, 

Er, Tm, Yb, Lu

). 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

(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. 


background image

 

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. 


background image

 

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