Геохимическая классификация элементов вернадского

Геохимические классификации элементов Вернадского и Заварицкого.

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

Читайте также:

Cодержимое XML элементов
I. Группы сложности элементов в акробатическом танце
I. Классификации преступлений, связанные с субъектом преступления:
IV. Группы сложности элементов в акробатическом танце
IV. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ оценкИ риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих питьевую воду
Активность а/с элементов
Активность байских к/р элементов
Антисоветская активность кулачества и антисоветских элементов
Биогеохимические принципы (законы) В.И. Вернадского.
Взаимодействие элементов в обществе

Читайте также:

Геохимия часть 2 — Понятие когерентности –некогерентности элементов

Страница 20 из 32

Понятие когерентности –некогерентности элементов

Элементы, участвующие в магматическом процессе делятся на:

1. главные или петрогенные, слагающие основные породообразующие минералы (O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K);

2. элементы-примеси или редкие элементы, не образующие собственных минералов или образующие акцессорные минералы.Обособляется еще группа летучих элементов.

ЭП можно разделить на две основные группы:

а) кристаллихимически близкие к петрогеным и изоморфно входящие в их структуру, поэтому эти элементы преимущественно накапливаются в минеральных фазах, а не расплаве. Они называются совместимыми или когерентными.

б) обладающие слишком большими или малыми величинами ионных радиусов и(или) зарядов, поэтому эти элементы несовместимы с решеткой кристаллов и при малейшей возможности переходят в расплав.

Геохимическая классификация элементов В.И. Вернадского

Они называются несовместимыми или некогерентными.

Мерой когерентности-некогерентностиявляется коэффициент распределения Кр, равный отношению концентраций элемента в твердой и жидкой фазах.

Кр=Cs/Cl

В условиях равновесия Кр является константой для данной системы. По определению несовместимые элементы имеют Kp<1, а совместимые — Kp>1. Коэффициент распределения зависит от состава минерала и расплава, Т и Р. Расплав как правило равновесен более чем с одной твердой фазой, поэтому используют валовые коэффициенты распределения расплав — твердое. Валовый или суммарный коэффициент распределения (D) равен сумме частных Кр с учетом доли каждого минерала в твердом, считая, что сумма долей равна 1. D= ΣKdi*xi. Например, для гранатового перидотита:Способы определения Кр для минералов включают: 1. термодинамический расчет, 2. экспериментальные измерения, 3. определение концентраций во вкрапленниках и стекле или основной массе эффузивов. Сводки Кр для МС различного состава содержатся в петрологической и геохимической литературе. Подразделение элементов на когерентные и некогерентные служит основой для понимания соотношений редкоэлементного состава источников (субстратов) и выплавляющихся магм: магмы всегда обогащены некогерентными и обеднены когерентными элементами относительно источника. Будет ли элемент вести себя в конкретной магматической системе когерентно или некогерентно зависит от наличия или отсутствия твердых фаз, способных концентрировать данный элемент.

Литофильные элементы

Cтраница 1

Литофильные элементы — это прежде всего элементы-металлы, образующие ионы с 8-электронной подкладкой ( типа инертного газа), щелочные, щелочноземельные элементы, А1 и др. В качестве их партнеров-анионов выступают главным образом такие элементы-неметаллы, как кремний и кислород, а также фтор, хлор, тоже имеющие в их анионных бескислородных формах электронные оболочки типа инертных газов.  [1]

Литофильные элементы, образуя оксиды, оказываются в самых верхних горизонтах.  [3]

Литофильные элементы концентрируются в самой внешней оболочке Земли — литосфере. Их соединения характеризуются сравнительно невысокой плотностью и в процессе дифференциации вещества по мере остывания планеты формируют ее внешнюю твердую оболочку.

Геохимическая классификация элементов.

Халькофильные элементы, имеющие повышенное сродство к халькогенам, входят в состав так называемой халькосферы, подстилающей литосферу. Наконец, сидерофильные элементы — элементы триад VIIIB-группы — образуют наиболее плотную часть Земли — ее ядро.  [4]

Литофильные элементы — кислород, кремний, алюминий, магний, галогены, щелочные, щелочно-земельные и редкоземельные металлы — образуют горные породы земной коры ( оксиды, силикаты, солеобразные минералы) и гидратированные ионы гидросферы. Все они обладают большим сродством к кислороду.  [5]

Рубидий и цезий — типично литофильные элементы и встречаются в природе только в виде соединений. Из минеральных источников и морской воды рубидий и цезий переходят в соляные отложения, чем объясняется их присутствие в селитре, залежах калийных минералов — сильвина и карналлита.  [6]

Рубидий и цезий — типично литофильные элементы и встречаются в природе только в виде соединений.  [7]

Рубидий и цезий — типично литофильные элементы и встречаются в природе только в виде соединений. Из минеральных источников и морской воды рубидий и цезий переходят в соляные отложения, чем объясняется их присутствие в селитре, залежах калийных минералов — сильвина и карналлита.  [8]

Сильным сродством к сере обладают халькофильные, а сильным сродством к кислороду — литофильные элементы. Сидерофильные элементы, судя по структуре, стабильны в металлической фазе ( гл. Предполагается, что относительный элементный состав первичной атмосферы был близок к составу космоса. Если бы в первичной атмосфере было много серы, то сидерофильные элементы с большой вероятностью превратились бы в сульфиды, и поэтому имеется глубокая связь между си-дерофильными и халькофильными элементами.  [9]

Светлой заливкой обозначены атмофильные элементы, темной — сидерофильные элементы, штриховой — халькофильные элементы, без выделения — литофильные элементы.  [11]

При изучении зольных остатков различных нефтей установлено, что в них присутствуют не только характерные сидерофиль-ные, но и халько — и литофильные элементы.  [12]

Гиллебранду ( 1954) — элементы сульфидных руд, характеризующиеся тем, что на внешней оболочке их катионов располагаются 18 электронов; халькофильные анионы — сульфидный, селенидный и теллуридный, имеют, как и литофильные элементы, 8-электропную оболочку. Халькофильные элементы преимущественно диамагнитны; располагаются на восходящих участках кривой атомных объемов. В природе образуют сульфиды, селениды и теллуриды ( последние характерны для золота), а также тиосоли. Халькофиль-ныо элементы легко переходят в самородное состояние ( Си, РЬ, Bi, As, S), а для нек-рых из них ( Аи, Ag) самородное состояние наиболее характерно.  [13]

Гиллебранду ( 1954) — элементы сульфидных руд, характеризующиеся тем, что на внешней оболочке их катионов располагаются 18 электронов; халькофильные анионы — сульфидный, селенидный и теллуридный, имеют, как и литофильные элементы, 8-электронную оболочку. Халькофильные элементы преимущественно диамагнитны; располагаются на восходящих участках кривой атомных объ — емов. В природе образуют сульфиды, селениды и тедлуриды ( последние характерны для золота), а также тиосоли. Халькофильные элементы легко переходят в самородное состояние ( Си, РЬ, Bi, As, S), а для нек-рых из них ( Аи, Ag) самородное состояние наиболее характерно.  [14]

Таким образом, все элементы с точки зрения их локализации в природе подразделяются на 4 группы: атмофильные, литофильные или оксифильные, халькофильные и сидерофильные. Литофильные элементы концентрируются в самой внешней оболочке Земли — литосфере.  [15]

Страницы:      1    2