ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КЛАССИФИКАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ

Геохимическая классификация элементов вернадского

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КЛАССИФИКАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ

По классификации В.И. Вернадского выделяется 6 групп элеменетов. Самая большая по числу эле­ментов — циклическая группа (44 элемента), элементы которой слагают почти всю земную кору. Они участвуют в обратимых циклах, образуя химические соединения, отдельные молекулы.

Каждый элемент в различных гео­сферах образует свои соединения, постоянно возобновляющиеся, но по­сле каких-то изменений элемент возвращается к первичному соедине­нию и начинает новый цикл. Важную роль в таком круговом процессе играет живое вещество, не только для таких элементов, как О, С, N, Н, S, но и для металлов (Fe, Си, Zn, Мп и др.).

Однако круговой процесс не является вполне обратимым, так как часть элементов неизбежно и по­стоянно выходит из этого процесса.

Группа рассеянных элементов включает Li, Se, Ga, Br, Rb, Y, (Nb), In, I, Cs, Та. Некоторые из них не образуют своих соединений, другие -редко образуют, а все они чаще встречаются в состоянии свободных атомов, в виде «следов» в минералах и горных породах.

Это тоже цик­лические элементы, однако в круговом процессе участвуют, чередуясь, их химические соединения и свободные атомы. Те же элементы, кото­рые не образуют своих минералов, присутствуют только в свободном состоянии в живом или неживом веществе.

Это элементы нечетные, с нечетными атомными числами, что, вероятно, тоже связано с особенно­стями их распространения, рассеяния.

Группа сильно радиоактивных элементов состоит из 7 элементов, два из которых (U и Th) дают химические соединения и входят в обра­тимые циклы. Часть их теряется в ходе кругового процесса, а часть (по­еле распада) дает начало другим элементам, которые входят в другие классификационные группы (Не, РЬ).

Редкоземельные элементы(La, Ce, Yb, Sm и др.), или группа лантаноидов, характеризует­ся особым строением атомов и поведением в условиях земной коры.

Благородные или инертные газы( 5 элементов- гелий, неон-аргон) входят в состав атмосферы и не принимают участия в химических земных процессах. Но велико их гео­химическое значение и велика роль в мироздании. Их роль в структуре нашей планеты только начинает открываться.

Благородные металлы (Pt, Au, Ir, Pd и др.) встречаются в земной коре в самородном виде.

Еще раз следует подчеркнуть важное значение строения атомов при объединении элементов в указанные группы!

По А.Н. Заварицкому, нахождение химических элементов в земной коре зависит от строения атомов элементов. Таблицу Менделеева он разделил на 10 блоков (рис. 6.1):

1) благородные газы (от Не до Rn); 2) элементы горных пород (Na, Mg, Al, Si, К, Ca и др.); 3) элементы магматических эманации (В, F, Р, CI, S и др.); 4) элементы «семейст­ва», группы железа (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Со, Ni); 5) редкие элементы (Sc, TR, Nb, Та и др.

); 6) радиоактивные элементы (Ra, Th, U и др.); 7) эле­менты сульфидных руд (Си, Zn, Sn, Hg, Ag и др.); 8) элементы метал­лоидные и метаплогенные (As, Sb, Bi, Se и др.); 9) платиноиды — эле­менты группы платины (Os, Ir, Pt и др.); 10) тяжелые галоиды (Br, 1).

Предыдущая78910111213141516171819202122Следующая

Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 269;

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ (а. geochemical classification of elements; н. geochemische Elementenklassifizierung; ф. classification geochimique des elements; и. clasificacion geoquimica de elementos) — классификация химических элементов, отражающая их группировку в соответствии с основными закономерностями поведения элементов в геологических процессах.

В основе геохимической классификации элементов лежит периодический закон Менделеева.

Однако конкретная специфика условий химических процессов на планетах, в оболочках планет, метеоритах и прежде всего определенный химический состав рассматриваемой системы делают целесообразным выделение среди всех возможных свойств элементов те, которые оказываются главными в данном типе процессов. Общепринятыми геохимическими классификациями элементов, наиболее глубоко отражающими основные законы геохимии, являются классификации В. И. Вернадского (1922, 1927) и В. М.

Геохимические классификации элементов Вернадского и Заварицкого

Гольдшмидта (1924). В основу своей классификации Вернадский положил 4 принципа, определяющих историю элементов в земной коре: химическую активность, участие в циклических процессах в биосфере, преобладание рассеянного состояния, высокая радиоактивность.

Им были выделены группы: благородных газов (Не, Ne, Ar, Kr, Хе); благородных металлов (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au, Ag); циклических элементов (Н, Na, К, Cu, Mg, Ca, Zn, В, Al, С, Si, Ti, Zr, Pb, N, Р, V, О, S, Cr, Mo, F, Cl, Mn, Fe, Co, Ni и др.

); рассеянных элементов (Li, Rb, Cs, Sc, Y, Ga, In, Tl, Br, J); сильнорадиоактивных элементов (Po, Rn, Ra, Ac, Th, Pa, U); элементов редких земель (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu).

Гольдшмидт подразделил все элементы на группы в соответствии с устойчивостью различных типов их соединений в природе. В основу им были положены законы распределения элементов по трём принципиальным фазам метеоритов: силикатной (кислородной), сульфидной и металлической.

“Эталоном”, относительно которого классифицируются все элементы, является Fe — элемент с высокой распространённостью, входящий в состав всех принципиальных фаз метеоритов.

Соответственно выделены: литофильные элементы, обогащающие силикаты (О, Li, Na, К, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, В, Al, Y, TR, Si, Ti, Zr, Hf, Th, U, Nb, Ta, W и др.); халькофильные элементы, обогащающие сульфиды (S, Se, Te, As, Sb, Bi, Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, In, Tl и др.

), и сидерофильные элементы, обогащающие металлическую фазу (Ni, Со, Р, С, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au, Mo). Ряд элементов с промежуточными свойствами попали в несколько групп: Ga, Ge, Sn, Nb, Ta, W.

Кроме того, Гольдшмидт выделил дополнительные группы элементов: атмофильные элементы, для которых характерно в условиях земной поверхности газообразное состояние и накопление в атмосфере (Н, N, С, О, Cl, Br, J и инертные газы), и биофильные элементы, являющиеся главными компонентами организмов (С, Н, О, N, Р, S, Cl, J, В, Ca, Mg, К, Na, V, Mn, Fe, Cu). Повторение элементов в разных группах естественно, поскольку при выделении дополнительных групп использованы разные принципы. Эта классификация позволяет предсказать главный тип химических соединений элементов в природе и тем самым факторы, приводящие к их концентрации. Так, халькофильные элементы в подавляющей массе концентрируются в виде основных и примесных компонентов в сульфидных рудных месторождениях; большинство сидерофильных элементов (Au, группа Pt) концентрируются в самородном состоянии; литофильные элементы накапливаются в составе главных или второстепенных минераловмагматических и осадочных пород.

Расхождение состава коры и Земли в целом обусловлено «выплавлением» из недр легких алюминия и кремния, а также длительной работой живого вещества. Кора Земли обогащается калием, натрием, кальцием, обедняется железом, никелем, серой.

Чем меньше масса ядра и чем проще его устройство, тем больше доля элемента в земной коре. Впервые такую зависимость представил наш замечательный геохимик, прямой ученик В.И Вернадского – Александр Евгеньевич Ферсман (1883–1945). По правилу Оддо – Гаркинса, из двух соседних элементов системы Менделеева содержание в земной коре четного элемента обычно выше.

Среди них О, Si, Ca, Fe и некоторые другие имеют еще более высокие концентрации, являются как бы «избыточными». Благородные газы (Не, Ne и др.), Se, Те – напротив, дефицитны. Среди нечетных элементов «избыточны» Na, Al, К, а «дефицитны» Li, В, Тс, Rb, Re.

Причиной дефицита элементов может быть их исходная неустойчивость в реакциях синтеза и распада ядер как за счет усложнения более простых, так и за счет распада тяжелых ядер. Возможно, в большей степени это справедливо для атомных, а не весовых кларков и для Земли в целом, а не для ее коры, где закономерности распределения химических элементов осложнены и другими факторами.

Главный из них – элементы в природных условиях крайне редко встречаются в чистом виде, но в абсолютном большинстве в форме сложных по составу минералов и их смесей.

По массе 55 % коры приходится на базальт, 35 — на гранит и 10 % составляют осадочные породы. Состав гранита можно представить суммой оксидов кремния (70 %), алюминия (14—15 %), калия (4 %), натрия (3,5 %) и железа (3,3 %). Понятно, что закономерности распределения в коре элементов находятся в сложной зависимости от их индивидуальных свойств.

Установление этих закономерностей потребовало развития специальной отрасли науки – геохимии, и значительный вклад в нее внес Ф.У.

Геохимические классификации элементов

Кларк (1847–1931). Став в 1883 г. главным химиком геологической службы США, он провел по единой методике анализ огромного количества пород из планируемых по карте точек и уже в 1889 г.

выпустил в свет книгу «Распространение химических элементов».

В последнем переиздании [1924] она содержала сведения уже не о 10, как ранее, а о 50 элементах (Это очень много, так как масса земной коры более чем на 95 % складывается всего из 8 элементов). Картина литосферного мироздания стала проясняться.

В.М. Гольдшмидт (1888-1947) в 1911 г.

опубликовал свою геохимическую классификацию, в которой все элементы в зависимости от их преобладания, разделены на атмофилы, тяготеющие к атмосфере; сидерофилы, тяготеющие к большим глубинам планеты, родственные с входящим в эту группу железом – (металлическое ядро), халькофилы, тяготеющих к меньшим глубинам, чем сидерофилы (сульфидметаллическое ядро) и литофилы, связанные с сиалической оболочкой Земли.

В 1934 В.И. Вернадский предложил классификацию элементов по их отношению к живому веществу и на основе их способности включаться в биосферный круговорот.

Элементы, тяготеющие к атмосфере – атмофилы и наоборот, к большим глубинам планеты, родственные с входящим в эту группу железом – сидерофилы – 8 и 14 элементов соответственно (из 78 приведенных в таблице). В них более половины — благородные газы и металлы, слабореагирующие с другими элементами (неон, золото и др.).

Среди них преобладают элементы, способные лишь к слабой и отчасти к обычной по интенсивности миграции в водах. Конечно, азот и кислород очень важны для жизни, но других элементов, концентрируемых живым веществом, или биофилов (по В.И. Вернадскому), в этих группах немного.

В то же время, в этих двух группах мало и элементов, опасных для жизни, или биоцидов (Со, Мо), подчас нужных организмам, но при малейшем повышении концентрации оказывающихся для них опасными.

Именно в последнем отношении выделяется третья группа халькофилов, тяготеющих к меньшим глубинам, чем сидерофилы. Некоторые халькофилы могут подниматься к поверхности и циркулировать в форме растворов. Их 20, т.е. группа довольно обширная, реакционноспособная, но содержит всего один биофил – серу. А вот биоцидов – 7, или 42 %.

В их числе мышьяк, ртуть, свинец. Часть элементов группы, по В.И. Вернадскому, может быть отнесена к категории так называемых циклических элементов, т.е. легко участвующих в сложных круговоротах биогеоценосистем.

В целом элементы–халькофилы легче, чем члены других двух групп, входят в биогеоценосистемы, но в определенных ситуациях могут сильно их нарушить, в первую очередь через биоту.

Последняя группа элементов, по В.М. Гольдшмидту, литофилы, связанные именно с сиалической оболочкой Земли. Число элементов в этой группе максимально – 36 из 78. Группа эта не только наибольшая, но и самая реакционноспособная.

Все ее члены цикличны, инертных нет, а 40 % биофильны (от углерода до кальция) и почти все энергично поглощаются биотой. Биоцидов, напротив, мало (Сr, Mn, Sr, Zr), но как раз они имеют малую водную подвижность, а по В.И.

Вернадскому, еще принадлежат к категории рассеянных элементов.

Следуя В.И. Вернадскому, из литофилов В.М. Гольдшмидта нужно выделить группу шести сильно радиоактивных элементов: Fr, Ra, Ac, Th, Pa иU.

Вопрос 13

Источник: https://magictemple.ru/geohimicheskaja-klassifikacija-jelementov/

Геохимические классификации элементов

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КЛАССИФИКАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ

Геохими́ческие классифика́ции элеме́нтов — способы систематизации химических элементов в зависимости от их встречаемости в природе. Таких классификаций существует несколько.

  • 1 По распространенности
    • 1.1 Петрогенные
    • 1.2 Редкие
  • 2 По коэффициентам распределения
  • 3 По роли в строении организмов
    • 3.1 Макроэлементы
    • 3.2 Микроэлементы
  • 4 Гольдшмидтовская классификация
    • 4.1 Атмофильные
    • 4.2 Халькофильные
    • 4.3 Литофильные
    • 4.4 Сидерофильные
  • 5 Таблица
  • 6 См. также
  • 7 Примечания
  • 8 Литература

Петрогенные

В природе встречаются 89 элементов из периодической таблицы Менделеева (не считая радиогенных короткоживущих элементов, обнаруженных в следовых количествах).

Однако в метеоритах, на Земле и планетах земной группы в подавляющем большинстве случаев породы и минералы на 99 % сложены 12 элементами, называемыми петрогенными (петро — порода, ген — происхождение).

Эти элементы: O, Si, Ti, Al, Mg, Fe, Ca, K, Mn, P, Na, C.

Редкие

Все остальные элементы относятся к редким или рассеянным элементам.

Принципиальная разница между петрогенными и редкими элементами заключается в том, что петрогенные элементы определяют фазовый (минеральный) состав системы, в то время как редкие элементы входят в эти фазы в виде примесей и пассивно распределяются между существующими фазами, но не влияют на их содержание и устойчивость. У этого правила есть исключения.

Так, стронций даже в небольших количествах сильно влияет на устойчивость кальцита/арагонита. С другой стороны, при появлении в системе минералов, в которых редкий элемент основной, например в случае кристаллизации циркона или монацита, такой элемент ведёт себя как петрогенный элемент.

По роли в строении организмов

В биогеохимии принято разделение элементов по их роли в строении живых организмов.

Макроэлементы

Элементы, содержание которых в живых организмах составляет больше 0,001 %. Это кислород, водород, углерод, азот, фосфор, калий, кальций, сера, магний, натрий, хлор, железо и др. Эти элементы слагают плоть живых организмов.

Микроэлементы

Элементы, содержание которых мало, но они участвуют в биохимических процессах и в значительной мере определяют самочувствие живых организмов. По современным данным более 30 микроэлементов считаются необходимыми для жизнедеятельности растений и животных. Среди них алюминий, цинк, кобальт, железо, йод, селен, медь, молибден, бром, фтор.

Гольдшмидтовская классификация

Предложена Гольдшмидтом исходя из предположения, что Земля образовалась в результате разделения первично однородного вещества, аналогичного метеоритам, на четыре части: металл, серный расплав, силикатная часть и атмосфера с океаном.

Каждый элемент имеет склонность концентрироваться в одной из этих сред, и соответственно разделены на сидерофильные, литофильные, халькофильные и атмофильные элементы.

Иначе говоря, это классификация по наибольшему коэффициенту распределения элемента между четырьмя фазами.

Атмофильные

H, N, инертные газы — всего 8 элементов.

Выделяются в газовую фазу и накапливаются в атмосфере. В природе для них характерно газообразное состояние. Большинство из них имеет атомы с заполненной электронной внешней оболочкой, располагаются в верхних частях кривой атомных объёмов; преимущественно диамагнитны. Для большинства (кроме водорода, близкого к литофильным элементам) характерно нахождение в природе в элементарном состоянии.

Халькофильные

В соответствии с классификацией норвежского геохимика В. М. Гольдшмидта, к ним относятся химические элементы сульфидных руд, то есть элементы побочной группы периодической системы химических элементов. В их число входит 19 элементов: S, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Hg, Tl, Pb, Bi, Po.

Металлические халькофильные элементы обладают специфическим сродством к сере, селену и теллуру. На долю всех халькофильных элементов приходится всего 0,046 % массы земной коры, но из-за способности накапливаться в определённых условиях они образуют рудные месторождения, среди которых доминируют гидротермальные жильные.

В осадочных породах сульфиды ряда элементов (меди, свинца, цинка и частично серебра) образуют стратиформные (пластовые) рудные залежи.

Литофильные

Обладают сродством к силикатным минералам и расплавам.

Элементы, составляющие около 93 % массы земной коры и около 97 % массы солевого состава океанической воды. Они обладают внешней 8-электронной оболочкой (типа инертных газов) и располагаются на убывающих участках кривой атомных объёмов. K Л.э.

относятся: Li, Be, B, C, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Br, Rb, Sr, Zr, Nb, I, Cs, Ba, Hf, Ta, W, At, Fr, Ra, Ac, Th, Pa, U. Л.э. трудно восстанавливаются до элементарного состояния и преимущественно парамагнитны.

B природе подавляющая масса этих элементов входит в состав силикатов, но также широко распространены их оксиды, галогениды, карбонаты, сульфаты, фосфаты. Плотности соединений Л.э. невысоки (от 2·103 до 4·103 кг/м³).

Сидерофильные

Обладают сродством к железу.

Fe, Co, Ni, Mo, Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt, Au.

Таблица

Гольшмидтовская классификация в периодической системе элементов

118
11H213141516172He
23Li4Be5B6C7N😯9F10Ne
311Na12Mg345678910111213Al14Si15P16S17Cl18Ar
419K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr
537Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo(43)Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe
655Cs56Ba57-71Lan72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn
787Fr88Ra89-103Act(104)Rf(105)Db(106)Sg(107)Bh(108)Hs(109)Mt(110)Ds(111)Rg(112)Cn(113)Uut(114)Fl(115)Uup(116)Lv(117)Uus(118)Uuo
Лантаноиды57La58Ce59Pr60Nd(61)Pm62Sm63Eu64Gd65Tb66Dy67Ho68Er69Tm70Yb71Lu
Актиноиды89Ac90Th91Pa92U(93)Np(94)Pu(95)Am(96)Cm(97)Bk(98)Cf(99)Es(100)Fm(101)Md(102)No(103)Lr
Обозначения:

АтмофильныеХалькофильныеЛитофильныеСидерофильныередкие и отсутствующие в природе

Примечания

  1. Элементы петрогенные – Словарь геологических терминов и понятий Геолого-географический факультет ТГУ
  2. 12 Smyth, Joseph R. Geology 3010: Introduction to Mineralogy, 2012, Chapter 3. Mineral Crystal Chemistry, 3.

    1 Elemental Abundances

  3. doi:10.1007/1-4020-4520-4 66, Figure 26
  4. T. E. Bunch & J. H. Wittke, More on Meteorites // Northern Arizona Meteorite Laboratory Glossary: G – GOLDSCHMIDT CLASSIFICATION; table (from W. M. White. Geochemistry, 7.

    2 BEHAVIOR OF THE ELEMENTS, Goldschmidt’s Classification)

Литература

  • Войткевич В. Г. Происхождение и химическая эволюция Земли / под ред. Л. И. Приходько. — М.: Наука, 1973. — 168 с.

Геохимические классификации элементов Информацию О

Геохимические классификации элементов

Геохимические классификации элементов
Геохимические классификации элементов Вы просматриваете субъект
Геохимические классификации элементов что, Геохимические классификации элементов кто, Геохимические классификации элементов описание

There are excerpts from wikipedia on this article and video

Наш сайт имеет систему в функции поисковой системы. Выше: “что вы искали?”вы можете запросить все в системе с коробкой. Добро пожаловать в нашу простую, стильную и быструю поисковую систему, которую мы подготовили, чтобы предоставить вам самую точную и актуальную информацию.

Поисковая система, разработанная для вас, доставляет вам самую актуальную и точную информацию с простым дизайном и системой быстрого функционирования. Вы можете найти почти любую информацию, которую вы ищете на нашем сайте.

На данный момент мы служим только на английском, турецком, русском, украинском, казахском и белорусском языках.
Очень скоро в систему будут добавлены новые языки.

Жизнь известных людей дает вам информацию, изображения и видео о сотнях тем, таких как политики, правительственные деятели, врачи, интернет-сайты, растения, технологические транспортные средства, автомобили и т. д.

Источник: https://www.turkaramamotoru.com/ru/%D0%93%D0%B5%D0%BE%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5-%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8-%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2-158943.html

Геохимическая классификация химических элементов

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КЛАССИФИКАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ

Геохимические классификации элементов – способы систематизации химических элементов в зависимости от их встречаемости в природе или просто классификации используемые в геохимии. Таких классификаций существует несколько.

1. Классификация по распространенности: петрогенные и редкие элементы

С точки зрения термодинамики компоненты системы могут быть в зависимости от концентрации могут быть разделены на две группы:

  • главные, которые определяют фазовый состав системы
  • второстепенные компоненты, которых слишком мало для того, что бы образовать самостоятельные фазы или повлиять на систему, и они пассивно распределяются между существующими фазами.

В природных системах распространенность элементов накладывает на состав типичных систем определенные ограничения.

Из 98 элементов периодической таблицы Менделеева, встречающихся в природе наиболее распространены 12 элементов, которые в подавляющем большинстве случаев породы слагают 99% массы горных пород.

Эти элементы: O, Si, Ti, Al, Mg, Fe, Ca, Na, K, P, H, C называются петрогенными (петро — порода, ген — происхождение).

Все остальные элементы относятся к редким или рассеянным элементам. Деление на редкие и петрогенные элементы достаточно условно. Большинство редких элементов при определенных условиях может концентрироваться до таких концентраций, что возникают их собственные минералы, то есть они влияют на фазовый состав системы.

Однако такие системы играют ограниченную роль в важнейших геохимических процессах. Так, стронций даже в небольших количествах сильно влияет на устойчивость кальцит/арагонит.

С другой стороны, при появлении в системе минералов, в которых редкий элемент основной, например, редкий элемент цирконий часто достигает концентрации достаточных для кристаллизации циркона или монацита, при этом его влияние на другие фазы всё равно остается весьма ограниченным.

Термин редкие элементы не совсем точен. Может показаться, что эти элементы встречаются реже чем другие, но одним из основных положений геохимии является наблюдение, что в любом природном веществе присутствуют все 98 элементов, однако в различных концентрациях (закон всюдности химических элементов).

При этом содержание редких элементов в разных породах может различаться в сотни и тысячи раз и они часто оказываются очень чувствительными индикаторами геохимических процессов.

Во многих случаях различные процессы приводя к возникновению пород с идентичным минеральным составом и содержанием петрогенных элементов, но концентрации редких элементов при этом могут различаться и позволять реконструировать историю породы.

1.1. Классификация по коэффициентам распределения: совместимые и несовместимые элементы

Редкие элементы по разному распределяются между фазами системы. Особенно важно их поведение в процессах разделение вещества, таких как плавление и кристаллизация.

1.2. Макро- и микроэлементы

В биогеохимии принято разделение элементов по их роли в строении живых организмов. Макроэлементами называются те элементы, содержание которых в живых организмах составляет больше 0,001%. Это кислород, водород, углерод, азот, фосфор, калий, кальций, сера, магний, натрий, хлор, железо и др. Эти элементы слагают плоть живых организмов.

Микроэлементами называются элементы, содержание которых мало, но они участвуют в биохимических процессах и в значительной мере определяют самочувствие живых организмов. По современным данным более 30 микроэлементов считаются необходимыми для жизнедеятельности растений и животных. Среди них алюминий, цинк, кобальт, железо, йод, селен, медь, молибден, бром, фтор.

2. Классификация Ферсмана.

Основой большинства геохимических классификаций является Периодическая таблица химических элементов Д.И. Менделеева, где атомы по их химическим свойствам разбиты на группы и ряды, и которая, поэтому может рассматриваться как наиболее ранний вариант не только химической и, но и геохимической классификации.

Исходя из периодической системы различными исследователями предпринимались неоднократные попытки геохимической классификации элементов, которая давала бы возможность по положению элементов в периодической системе объяснить поведение его в природных процессах и его естественные ассоциации с другими элементами.

Такова, например, классификация, предложенная А.Е. Ферсманом. Он взял периодическую таблицу в ее развернутой форме, как это делал вначале сам Менделеев и горизонтальной чертой, проходящей между 3 и 5 периодами, разделил ее на верхнюю и нижнюю части. Нижнюю часть, в свою очередь, вертикальной чертой (по благородным газам) он разделил на правое и левое поля.

Верхнее поле – обычное – кончается на никеле (№ 28). Здесь расположены элементы, наиболее распространенные в литосфере, гидросфере и атмосфере. Левая часть этого поля занята преимущественно неметаллами (анионами), а правая – металлами (катионами).

Для нижнего левого поля характерны халькофильные металлы, преимущественно дающие соединения с серой, селеном, теллуром. Здесь преобладают элементы сульфидных месторождений (Cu, Zn, As, Sn, Pb и т.д.).

Для нижнего правого поля характерны элементы остаточных кислых магм и гранитных пегматитов – Zr, Nb, Ta, U, TR и т.д.). Однако, здесь же расположены и элементы платиновой группы, характерные для ультраосновных магм и более близкие к соседним с ними элементам верхнего (обычного) поля.

В подавляющем большинстве собственно геохимических классификаций не учитываются трансурановые элементы. Большинство авторов также не включает в них такие элементы, как Tc, Fr, At, содержания которых в природных средах ничтожно малы.

3. Классификация Вернадского.

Подразделение химических элементов по характеру их поведения в процессах миграции.

  1. Благородные газы – He, Ne, Ar, Kr, Xe. Соединения с другими атомами образуют исключительно редко, поэтому в природных химических процессах значительного участия не принимают.
  2. Благородные металлы – Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au. Соединения редки. Преимущественно присутствуют в форме сплавов, и образуются в основном в глубинных процессах (магматических, гидротермальных).
  3. Циклические элементы – H, B, C, N, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Sr, Mo, Ag, Cd, Ba, (Be, Cr, Ge, Zr, Sn, Sb, Te, Hf, W, Re, Hg, Tl, Pb, Bi). Наиболее многочисленная группа и преобладающая по массе. Для каждого элемента характерен определённый круг химических соединений, возникающих и распадающихся в ходе природных процессов. Таким образом, каждый элемент проходит цепочку превращений, в конечном счёте возвращаясь к исходной форме нахождения – и далее. Циклы не являются полностью обратимыми, так как часть элементов постоянно выходит из круговорота (и часть так же снова в него вовлекается).
  4. Рассеянные элементы – Li, Sc, Ga, Br, Rb, Y, Nb, In, J, Cs, Ta. Безусловно, господствуют рассеянные атомы, не образующие химических соединений. Незначительная доля может участвовать в образовании самостоятельных минеральных соединений (большинство – в глубинных процессах, а J и Br – в гипергенных).
  5. Редкоземельные элементы – La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tu, Yb, Lu. Тяготеют к рассеянным. Основная черта – совместная миграция.
  6. Радиоактивные элементы – Po, Rn, Ra, Ac, Th, Pa, U. Основная специфика в том, что в геохимическом процессе происходит постоянное превращение одних элементов в другие, что делает процессы их химической миграции наиболее сложными.

Элементы условности данной классификации:

  • наличие химических элементов, занимающих промежуточное положение между группами, т.е. способных вести себя в миграционных процессах двояко; в этих случаях для отнесения такого элемента к одной из двух возможных групп «решающим аргументом будет история главной по весу части атомов или наиболее яркие черты их геохимической истории» (наличие доли субъективизма в таком критерии очевидно).
  • выделение в особую группу радиоактивных элементов не учитывает разной устойчивости изотопов; у ряда элементов существенной является доля как стабильных, так и нестабильных изотопов, и, естественно, геохимическая история соответствующих долей общего числа атомов данного элемента будет различной (K, Rb, Sm, Re и др.). Сейчас, в связи с процессами радиогенного загрязнения, необходимо учитывать и миграцию искусственных радиоактивных изотопов.

4. Классификация Гольдшмидта.

Наиболее широко применяемая классификация. Предложена Гольдшмидтом исходя из предположения, что Земля образовалась в результате разделения первично однородного вещества, аналогичного метеоритам, на четыре части: металл, серный расплав, силикатная часть и атмосфера с океаном.

Каждый элемент имеет склонность концентрироваться в одной из этих сред, и соответственно разделены на сидерофильные, литофильные, халькофильные и атмофильные элементы. Иначе говоря, это классификация по наибольшему коэффициенту распределения элемента между четырьмя фазами.

Литофильные – Li, Be, B, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, Cl, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, I, Cs, Ba, TR, Hf, Ta, W, At, Fr, Ra, Ac, Th, Pa, U.

Включены кислород и галогены, а также ассоциирующие с ними элементы, то есть преимущественно образующие кислородные и галоидные соединения.

Последние – это те, которые расположены на пиках и нисходящих участках кривых атомных объёмов, а также имеют максимальные величины энергии образования оксидных соединений.

Халькофильные (или тиофильные, «любящие» серу) – S, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po). Те, которые ассоциируют преимущественно с медью и серой.

Это – сера и её аналоги (селен, теллур), а также элементы, преимущественно склонные образовывать не оксидные, а сульфидные соединения. Для последних характерны 18-электронные внешние оболочки катионов, расположение на восходящих участках кривых атомных объёмов.

Величины энергии образования кислородных соединений низкие. Некоторые способны существовать в самородном виде.

Сидерофильные – Fe, Co, Ni, Mo, Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt. Ассоциируют с железом. Все принадлежат к элементам с достраивающимися d-оболочками. Занимают промежуточное положение между лито- и халькофильными: минимумы на кривой атомных объёмов, промежуточные значения энергии образования кислородных соединений. В равной мере распространены и в оксидных, и в сульфидных ассоциациях.

Атмофильные – все инертные газы, N, H. Все являются газами, свойственно по преимуществу атомарное или молекулярное (вне соединений) состояние (видимость того, что Н представляет исключение, связана с тем, что атомарный водород теряется, рассеиваясь в космическом пространстве).

Рис. 1 Гольшмидтовская классификация в периодической системе элементов

Существует и широко применяется геохимическая классификация А.И.Перельмана, основанная на особенностях поведения химических элементов в зоне гипергенеза.

В основу геохимической классификации Ю.Г. Щербакова положено разделение элементов на центробежные и центростремительные.

Кроме упомянутых геохимических классификаций существуют и многие другие (Заварицкого, Вашингтона, Берга и др.), но они, как правило, носят либо слишком общий, либо слишком частный характер и в современной геохимии практически не используются.

Список используемой литературы:

  1. Войткевич В.В., Закруткин В.В. Основы геохимии: Учеб. пособие М.: Высш. Шк., 1976. – 368 с.
  2. Войткевич Г.В., Мирошников А.Е., Поваренных А.С.,Прохоров В.Г. Краткий справочник по геохимии М.: Недра, 1977. – 184 с.
  3. Войткевич Г.В., Вронский В.А.. Основы учения о биосфере: Уч. пособие Ростов-на-Дону: Феникс, 1996, – 480 с.
  4. Добровольский В.В. Основы биогеохимии: учебник М.: Изд. Центр Академия, 2003. – 400 с.
  5. Иевлев А.М. Биогеохимия: учебник М.: В. Шк., 1986. – 127 с.
  6. Лабораторный практикум по агрогеохимии (геохимии почв)/ сост. Мирошников А.Е., Горбачев В.Н., Титова Е.В. Красноярск: изд.-во Красн. гос. аграр. ун-та, 1997. – 55 с
  7. Орлов А.С. Безуглова О.С. Биогеохимия: учебник Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. – 320 с.
  8. Перельман А.И. Геохимия биосферы М.: Наука, 1973. – 168 с.
  9. Перельман А.И. Геохимия: учебник М.: В. Шк., 1989. – 528 с.
  10. Ферсман А. Е., Геохимия, т. 1, Л., 1933
  11. Щербина В. В., Геохимия, М. — Л., 1939
  12. GoIdschmidt V. М., Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente, Bd 1—8, Kristiania, 1923—27

Источник: http://myunivercity.ru/%D0%93%D0%B5%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F/%D0%93%D0%B5%D0%BE%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D1%85_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2/218733_2469534_%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B01.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть