ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.09.2020

Просмотров: 4360

Скачиваний: 7

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

 

241 

движных постмагматических продуктах в форме тиосульфатных 

Au

(

S

2

O

3

)

3–

 и хло-

ридных (

AuCl

2

2–

 и 

AuCl

2

4–

) комплексных водных растворов.  

Процесс формирования крупных месторождений является многоэтапным и 

начинался  часто  в  докембрии  и  завершался  в  фанерозое.  Золото  имеет  тесное 
сродство  с 

Ag 

и 

Cu

,  с  которыми  оно  образует  твердые  растворы  и  интер-

металлические соединения. В природных процессах золото, серебро и медь ассо-
циируют с  двумя плеядами элементов, которые являются соседями в Периодиче-
ской системе Менделеева. С одной стороны, это 

Ni, Pt, Pd, Os, Fe

, связанные с ос-

новными  магмами,  с  другой  – 

Zn,  Hg,  Pb,  Bi

,  концентрирующиеся  в  кислых  и 

средних  магмах.  Поэтому  золото  приурочено  к  медно-никелевым  и  свинцово-
цинковым месторождениям. 

Метаморфизм приводит к перераспределению и концентрации золота в ви-

де  крупных  месторождений.  Значительную  роль  в  этом  играют  флюидно-
метаморфические  процессы,  которые  происходят  в  зонах  динамометаморфизма 
среди черносланцевых толщ, обогащенных золотом, и в зеленокаменных поясах. 
При метаморфизме образуются золотоносные конгломераты.  

В экзогенных условиях происходит  высвобождение золота из пород и руд 

и  его  накопление  в  зонах  окисления  некоторых  сульфидных  месторождений  (в 
железных шляпах) и россыпях речного и прибрежно-морского происхождения. 

Известно 27 минералов, включая самородные и интерметаллические (с 

Ag, 

Hg, Cu, Pb

). Главный минерал – самородное золото. Оно образует обособления в 

виде зерен, пленок, дендритов, реже кристаллических агрегатов. Другие минера-
лы, как правило, промышленными не являются. К ним относятся интерметалличе-
ские  соединения:  электрум 

AuAg

,  аурикуприд 

AuCu

3

,  ауростибит 

AuSb

2

,  родит 

Au

(

Rh,  Ir,  Pd

),  кюстелит 

Ag

(

Au

)  и  теллуриды  –  калаверит 

AuTe

2

,  сильванит  (

Au, 

Ag

)

Te

4

, креннерит (

Au, Ag

)

Te

2

, петцит 

Ag

3

AuTe

2

 и другие. 

Геохимический  барьер  –

 

биогенный.  Миграция  механическая.  Подвиж-

ность  золота  активизируется  микроорганизмами.  Они  же  способствуют  его  кон-
центрации. 

В организме человека содержится в коллоидной форме около 60мкг золота. 

Суточное  потребление  с  пищей  –  0,01г.  Период  полувыведения  40–120  суток. 
Коллоидное золото угнетает функции костного мозга, ингибирует уреазу, перок-
сидазу, амилазу. В организме химически инертный. Самородное золото выявлено 
в биомассе железобактерий, микроскопических грибах. 

Растения-концентраторы

кукуруза, конский щавель.  

Используется

 

в ювелирном производстве, в электронике. 

РТУТЬ

 

Токсичный жидкий металл. Устойчив к действию воздуха и воды. Не реа-

гирует  с  кислотами  (  за  исключением  концентрированной 

HNO

3

)  и  щелочами. 

Число изотопов с учетом ядерных изомеров

  

37

Преобладают 

202

Hg

200

Hg

 (соот-

ветственно 26,65 и 23,1%), всего семь стабильных изотопов. Радионуклиды имеют 
короткий период полураспада. Радиус 

Hg

2+

  –  112,

  Hg

+

  –  127,  атомный  –  160

 

пм. 

Основная линия

 

в атомном спектре

 –

 253,652 нм (АА). 


background image

 

242 

 Кларк  ртути в  земной коре   0,5∙10

–5

% (7,2

.

10

-6

) (повышенный  кларк отме-

чен в базальтоидных магмах), почве 1∙10

–6

 %

 

(50 мкг/кг), золе растений

 –

 1∙10

–7

%, 

речных водах

 – 

0,07 мкг/л, в атмосфере

 

– 

20–50 нг/м

3

В  природе  преобладают  соединения  двухвалентной  ртути.  Они  принадле-

жат  к  поверхностным  образованиям.  Первичными  рудами  являются  киноварь  и 
шватцит. 

Минералы ртути принадлежат к следующим группам: самородная ртуть и 

ее амальгама с золотом и серебром; сурьмянистые блеклые руды, где ртуть заме-
щает медь и цинк; соединения с серой, селеном и теллуром; галоидные соедине-
ния; редкий оксид ртути (монтроидит).  

Соли  ртути  легко  растворимы,  за  исключением  сульфидов,  трудно  рас-

творимы карбонаты и фосфаты. Ртутные месторождения приурочены к глубоким 
и большим по простиранию разломам, к зонам молодой тектонической деятельно-
сти. 

Поступление  из  земной  коры  за  счет  газов  составляет  25–125  тыс.  т/год.  

Геохимически ртуть близка к 

Cd, Zn, Au, Ag, Tl

. Сильный комплекообразователь, 

быстро обменивается на лиганды, что определяет его высокую токсичность. 

В  эндогенных  условиях

 

перенос  осуществляется  из  магматических  ис-

точников  в  форме  сульфидных  комплексов  (

HgS

2

2-

)  в  высоконцентрированных 

щелочных растворах. В ходе эндогенного рудогенеза образует общие минералы с 

Sb 

и месторождения комплексных ртутно-сурьмяных руд. 

Известно около 60

 

минералов, основной – киноварь. В ней имеются приме-

си 

Se, Tl, Ga, Ge, Cd, Ag, Sb, As, Sn, Zn, Au, Cu, Pb

. Наиболее обогащенными рту-

тью являются щелочные породы, по сравнению с кислыми. 

Геохимический барьер сорбционный. Мигрирует в кислых и щелочных во-

дах окислительной геохимической обстановки. 

В  организме  человека  содержится  около  13  мг  ртути

Суточное  потреб-

ление с пищей – 15 мкг, всасывается 80%. Период полувыведения 30–120 суток. 
Ртуть липофильна. Легко проникает в молоко и через плаценту. Концентрируется 
в волосах, щитовидной железе, гипофизе, мозжечке и, особенно, в почках. Мише-
ни-лиганды:  тиоловые  группы  всех  носителей,  повышение  проницаемости  лизо-
сом. Ртуть угнетает гидролитические и окислительные ферменты, реагирует с SH-
группами ряда ферментов. Метилированная ртуть усваивается легче, чем неорга-
ническая.  Нейтрализаторы  ртути  –  молоко,  яичный  белок.  Металлическая  ртуть 
связывается  концентрированным  раствором  хлорного  железа, 

Cd

  усиливает  ток-

сичность ртути.  

Заболевания, вызванные избытком ртути

:

  болезнь  Минамата  –  поражение 

центральной нервной системы, мозжечковая атаксия, нарушение зрения, покалы-
вание  и  онемение  пальцев  рук  и  стоп,  вокруг  рта  и  по  передней  части  грудной 
клетки, постоянные боли в конечностях, затрудненная речь, снижение слуха, вы-
сыпания,  атрофия  нервной  ткани  головного  мозга  и  периферических  нервов  с 
пролиферацией ткани и, в итоге, микроцефалией. Поражение щитовидной железы 
в виде гипотиреоидного зоба. Токсичная доза

 

5 мкг/л – неорганическая ртуть; 0,5 

мкг/л – метилртуть. 


background image

 

243 

Растения-концентраторы  ртути

водные  макрофиты  (угнетаются  при  со-

держании 1 мг/л). Известкование почв ускоряет поступление ртути в растения, в 
которых она концентрируется в корнях, в меньшей степени – в семенах. 

Используется в фунгицидах, измерительных приборах, электроаппаратуре, 

хлорном и щелочном производстве. 

ТАЛЛИЙ

 

Мягкий  металл.  Халькофильный  элемент,  но  проявляет  и  оксифильные 

свойства, что обусловлено его сходством со щелочными металлами. На влажном 
воздухе  быстро  покрывается  оксидной  пленкой.  Реагирует  с  кислотами.  Число 
изотопов с учетом ядерных изомеров

 

41

Известны в природе: 

207

Tl

 (70,48%), 

203

Tl

 

(29,52%) и следы радионуклида 

208

Tl

, который распадается с образованием β и γ 

частиц в течение 3,052 мин. Радиус Tl

+

 – 149, Tl

3+

 – 105, атомный – 170,4 пм. Ос-

новная линия в атомном спектре

 –

 351,924 нм. 

Кларк  таллия  в  земной  коре

  –

 0,6∙10

–4

%  (9

.

10

-5

),  в  гранитах  –  1,2∙10

–4

  ,  в 

магматических породах он закономерно возрастает от 1,8∙10

–4

  в ультрабазитах  до 

1,26∙10

–4

 % – в кислых породах, в почве  – 0,2 мг/кг.

 

Таллий  относится  к  одновалентным  элементам.  Ионы  у  него  типа  купро 

слабой  поляризации.  Обладают  сходством  со  щелочами,  поэтому  большинство 
его  соединений  растворимы.  Накапливается  в  конечной  фазе  гидротермальной 
сульфидной  минерализации  и  в  остаточных  щелоках  соляных  растворов,  обога-
щенных калием и рубидием. Изоморфно замещает калий. 

Известно  35  минералов  (сульфо-  и  арсеносоли  в  силикатных  минералах). 

Все они крайне редки и собственных месторождений не образуют. Получают при 
переработке свинцово-цинковых и мышьяковых руд, а также пиритовых продук-
тов. В калийных удобрениях может достигать концентрации 500мг/кг. Основные 
минералы-носители: сфалерит, марказит, галенит.  

Геохимические барьеры: сорбционный и испарительный. Мигрирует в кис-

лых и глеевых водах с различной реакцией среды. 

В организме человека содержится 6 мкг таллия. Суточное потребление – до 

1,5  мкг.  Содержится  в  мышечной  ткани  7∙10

-6

%,  костной  ткани  –  2∙10

-7

,  крови  – 

0,00048 мг/л. В организме по содержанию следует за калием, но обладает в 10 раз 
большим  сродством  к  ряду  ферментов,  блокируя  их  функции.  Накапливается  в 
волосяных луковицах и происходит выпадение волос. Нейтрализует цистеин. Ока-
зывает деминерализирующее влияние на кости (фосфат), особенно совместно с 

Zn

 

и 

Ba

  (рахит).  Поражает  почки  и  центральную  нервную  систему,  происходит  по-

мутнение хрусталика.  

Заболевания,  вызванные  избытком  таллия

рвота  и  понос,  мышечная  сла-

бость,  парестезии  пальцев  стоп  и  кистей  (особенно  болезненные  в  области  по-
дошв),  атаксия,  возбуждение  и  бессонница,  паралич  черепно-мозговых  нервов, 
тремор,  судороги.  При  хронической  интоксикации:  уремия,  анемия,  дистрофия 
печени  по  типу  гепатита,  кардиомиопатия,  атрофия  яичек,  выпадение  волос  (с 
черным пигментом в корне и рядом), поперечная исчерченность ногтей.  Леталь-
ная доза

 – 

600 мг. Период полувыведения – 1,6–300 суток. 

Растения-концентраторы: капуста, табак. 
Используется

 

в специальных стеклах, в электротехнике. 


background image

 

244 

СВИНЕЦ

 

Мягкий  токсичный  металл.  Устойчивый  к  действию  кислорода  и  воды, 

растворяется в  азотной  кислоте.  Число  изотопов  с  учетом  ядерных  изомеров

 

41

Преобладают  стабильные 

208

Pb

  (52,4%), 

206

Pb

  (24,1), 

207

Pb

  (22,1%)  и  следы  трех 

радионуклидов 

205

Pb

 (Т

1/2

 = 1,51∙10

7

 лет), 

210

Pb

 (Т

1/2

 = 22,3 года) и 

214

Pb

 (Т

1/2

 = 26,8 

ч.) с β и γ типом распада. Радиус 

Pb

2+

 – 132, 

Pb

4+

 – 84, 

Pb

4-

 – 215, атомный – 175

 

пм. Основная линия в атомном спектре – 405,781 нм. 

Кларк свинца в земной коре – 14∙10

–4

% (1,3

.

10

-3

), почве – 1∙10

–3

 , золе расте-

ний 1∙10

–3

 %, речных водах

 – 

3 мкг/л. 

Все  соединения  свинца  в  природе  двухвалентны,  за  исключением 

PbO

2

Pb

3

O

4

.

 Повышенная поляризация понижает растворимость его соединений. В  со-

четаниях  с  простыми  анионами    растворимость  свинца  увеличивается,  с  ком-
плексными – понижается. Типична кристаллизация свинца с кальцием, хотя энер-
гетически  свинец  сильнее  и  вытесняет  кальций  из  соединений.  Свинец  образует 
соли  соляной,  угольной,  серной,  хромовой,  молибденовой,  фосфорной  и  других 
кислот.  

Факторы,  благоприятствующие  промышленной  концентрации  свинца: 

дифференциация  кислой  магмы,  медленная  кристаллизация  гидротермальных 
растворов,  наличие  тектонических  структур,  наличие  карбонатных  пород  –  луч-
ших осадителей свинца. 

Известно  315  минералов,  из  них  больше  половины  гипергенные,  халь-

когенидов более 139. Основной минерал галенит (

PbS

), церуссит, англезит. При-

меси галенита: 

Se, Te, Ag, Bi, Tl, Sb, Zn, Cu, Fe, As, Cd, Sn, In, Au, Hg, Re

 

В зоне окисления галенита происходит следующая трансформация его  со-

единений  от  кислых  до  щелочных: 

PbS

  (галенит)  → 

PbSO

4

  (англезит)  → 

PbCO

3

 

(церусит) → 

Pb

5

(

PO

4

)

3

Cl

 (пироморфит) → 

Pb

5

(

VO

4

)

3

Cl 

(ванадинит). 

Геохимические  барьеры

:

  щелочный,  сорбционный,  термодинамический. 

Мигрирует  в  кислых  водах  окислительной  и  восстановительно-глеевой  обстано-
вок. 

В организме человека содержится 120 мг свинца, из них 95% в костной си-

стеме. Норма в костной системе – 6 мкг/г. Суточное потребление с пищей – 0,06–
0,5 мг. Курильщики дополнительно получают 1 мкг свинца от каждой сигареты. 
Период  полувыведения

  – 

10000  суток.  Усиливает  токсичность  других  металлов. 

При отравлении свинцом нарушается обмен гемоглобином, угнетается выделение 

Fe

 в порфиритовое кольцо. С серой в белках образует прочные связи, происходит 

отравление  ферментов.  Наиболее  токсичные  органические  соединения  –  тетра-
этилсвинец и др. Токсичная доза

 

1 мг/л, летальная – 10 г в сутки. 

Растения-концентраторы:

 

мхи,  лишайники,  черника,  папоротник,  хвощ, 

осока, кислица. Концентрируется в корнях. Растения аккумулируют 0,003-0,005 % 
от его валовой формы, норма – 5–10 мг/кг, токсичная доза от 30 мг/кг. 

Используется

 

в аккумуляторах, производстве кабелей, красок, стекла, сма-

зок, бензина, средств защиты от радиации и др. 

ВИСМУТ

 

Редкий,  розоватый,  хрупкий,  токсичный  металл.  Устойчивый  к  действию 

кислорода и воды. Растворим в концентрированной азотной кислоте.  Число изо-


background image

 

245 

топов с учетом ядерных изомеров

 

35

Известен в природе один стабильный изо-

топ 

209

Bi

 (100%) и следы радионуклида 

210

Bi 

с периодом полураспада 5,01 дней с β 

и α типом распада (продукт распад радона). Радиус 

Bi

5+

 – 74, 

Bi

3+

 – 96, атомный – 

155

 

пм. Основная линия в атомном спектре

 –

 206,170 нм. 

Кларк висмута в земной коре – 0,48·10

–5

%  (1,9

.

10

-5

), возрастает  от  ультра-

основных пород (1·10

–7

) к кислым (1·10

–6

%), почве – 0,2 мг/кг, золе растений – 1 

мг/кг, речных водах

 – 

0,1 мкг/л. 

Висмут имеет положительные и отрицательные  ионы и комплексные ани-

оны с 

O, S, Se, Te. 

В геохимии преобладают устойчивые трехвалентные соедине-

ния сульфоанионов (

Bi

2

S

3

), которые характеризуются высокой поляризацией, де-

поляризацией  и  контрполяризацией.  Оксид 

Bi

2

O

  –  типично  основной,  известен 

катион  [

BiO

]

+

  –  висмутил,  но  они  редки  в  природе.  Элемент  образует  соли  пре-

имущественно  с  анионами.  Галоидные  соединения  висмута  летучи.  Распростра-
нены соли кислородных кислот с преобладанием карбонатов. 

Ход  кристаллизации  висмута  сложный.  В  процессе  охлаждения  магмы 

долго сохраняется в растворе и выпадает при дифференциации кислых гранитных 
магм. Некоторая часть его накапливается в пегматитах, где фиксируется с рудами 
вольфрама,  отчасти  олова.  Однако  основная  часть  висмута  связывается  с  суль-
фидными рудами вместе с 

Au, Fe, Ag, Pb

 и рассеивается. Концентрируется с суль-

фидами олова, а также с ураном. Часть висмута в виде карбоната или бисмутини-
та накапливается в россыпях с очень малым ореолом рассеяния. 

Главными  гипергенными  минералами  являются  карбонаты,  серый  бисмит 

и лимонно-желтая охра висмута. Эти вторичные минералы слабо мигрируют. 

Промышленные  концентрации  образуются  в  связи  с  постмагматическими 

процессами  гранитной магмы.  Висмут  относят  к  группе  халькофильных  элемен-
тов, его ближайшие аналоги – 

Sb

 и 

Pb

 

Известно более 140 минералов висмута. Преобладают халькогениды (105) 

и минералы гипогенного генезиса. Основные минералы - самородный 

Bi

 и галено-

висмутин 

PbBi

2

SO

4

.  Получают  главным  образом  как  побочный  продукт  при  вы-

плавке свинца и меди. Устойчивы оксиды и сульфиды висмута. Неустойчивы со-
ли сильных кислот и органические соединения. Висмут изоморфен свинцу. 

Промышленное  значение  имеют  самородный  висмут 

Bi

,  висмутин 

Bi

2

S

3

 

(81,3%),  виттихенит 

Cu

3

BiS

2

  (45,15%),  тетрадемит 

Bi

2

Te

2

(59,27%),  айкинит 

CuPbBi

2

S

3

  (36,29%).  В  зоне  окисления  формируются  бисмит 

Bi

2

O

3

,  бисмутин 

Bi

2

СO

3

OH

. Более 90% висмута получают попутно из руд цветных и редких метал-

лов. Сырьем служат свинцовые, частично медные и в меньшей степени оловянные 
концентраты.  

Геохимические барьеры

:

 кислородный, карбонатный, щелочной. Частично 

мигрирует в сильнокислой среде.  

В организме человека содержится 230 мкг висмута. Суточное потребление 

с

 

пищей – 20 мкг.  Период полувыведения

  – 

5 суток. Концентрируется в печени, 

костях, мышцах, легких. Повышенное поступление висмута у курильщиков. 

Заболевания,  вызванные  избытком  висмута:  энцефалопатия,  гингивит. 

Токсичная доза

 

300 мг. 

Используется

 

в  электронике,  сплавах,  производстве  катализаторов,  ле-

карств,  косметических  средств  и  красителей.  В  медицине  используется  в  вя-