Общая-геохимия.-Иркутск-2019 (1) (856215), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Процессы концентрации и рассеяния химических элементов взаимосвязаны и взаимно противоположны, а в случае преобладания первого могут приводить к образованию месторождений полезных ископаемых.3. Многообразие видов и форм существования элементов вприроде приводит к возникновению значительного множества природных химических соединений, смесей и растворов и, соответственно, может существенно отличаться по способности к концентрации или рассеянию. Адекватная оценка этого параметра даетвозможность выбора методов и средств исследования состава геохимических проб при поисковых, оценочных или исследовательских работах.4.
Преобладание рассеянного состояния элементов над концентрированным, особенно для рудообразующих элементов с учетом многообразия видов и форм их существования, объясняет относительную редкость месторождений полезных ископаемых, дажеимеющих в своем составе распространенные элементы.25Развитие геохимических методов поисков шло последовательно и зачастую имеет глубокую и насыщенную историю. Создание современных геохимических методов поисков рудных месторождений началось с разработки физико-химического метода поисков Н.
И. Сафроновым в 1931–1932 гг., когда были успешно проведены первые полевые работы с использованием этого метода вразных рудных районах страны. В результате были открыты рудные месторождения, в том числе оловорудное Валькумей, на базекоторого возник г. Певек.Исследования с целью поиска месторождений полезных ископаемых ведутся методом геохимических съемок, основанных на систематической оценке содержаний химических элементов по заранее выбранным профилям и разрезам. В зависимости от опробуемого вещества и зональности объекта исследований выделяют литохимические по первичным и вторичным ореолам и потокам рассеяния, гидрохимические и атмохимические, биогеохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. При литохимических поисках опробованию подвергают горные породы и продукты их выветривания на поверхности и в горных выработках, почвы.При гидрохимических поисках анализируются поверхностные иподземные воды.
Атмохимические поиски ведутся по подземной иприповерхностной атмосфере. Биогеохимические поиски проводятся при изучении химического состава растений или их частей (листьев, веток, корней). Термобарогеохимический метод основан наоценке распределения и условий декрепитации флюидных включений в минерализованных зонах.Подробнее о миграции, факторах и формах концентрации ирассеяния будет рассказано в главе 4.26ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИЭЛЕМЕНТОВ И ИХ ГЕОХИМИЧЕСКАЯКЛАССИФИКАЦИЯ2.1. Строение атомов. Характеристики атомов и ионов,определяющие свойства их соединенийВ модели строения атомов принимается, что атомы состоят изядра и электронов (точнее электронного облака) (рис.
5, а, б). В ядре сосредоточена основная масса атома, оно состоит из нуклонов(протонов и нейтронов) с массами, примерно равными 1 а.е.м.(атомная единица массы, дальто́н или углеродная единица) или 1/12массы атома углерода.абРис. 5. Строение атома гелия:а – субатомные частицы (электроны, протоны и нейтроны) изображены вне масштаба;б – реальное сооотношение размера электронной оболочки атома гелия и его ядра; фм(ферми) – внесистемная единица измерения длины и расстояния в физикеэлементарных частиц, равная 1·10−15 м (фемтометр)Протон – положительная частица с зарядом, равным зарядуэлектрона, но противоположным по знаку, нейтрон имеет массу,близкую к массе протона, но не имеет заряда. Электроны легче27протона в 1836 раз, а нейтрона – в 1839 раз.
Масса электрона –9,11·10–31 кг, масса нейтрона – 1,6749·10–27 кг, масса протона –1,6726·10–27 кг. Электроны располагаются по электронным оболочкам, которые формируют электронное облако. В электронейтральном атоме число электронов равно числу протонов.Количество протонов обозначается числом Z и называетсяатомным (или порядковым) номером. Количество нейтронов обозначается числом N.
Сумма протонов Z и нейтронов N характеризуется числом А и называется массовым числом (или атомной массой): A = Z+N. Для краткой записи используют символы, например14С, где A = 14.Например:1H ‒ лёгкий изотоп водорода, у которого нет нейтрона, но естьодин протон, поэтому его массовое число равно 1: A = 1 + 0 = 1;2H ‒ изотоп водорода, у которого один протон и один нейтрон,его массовое число равно 2: A = 1 + 1 = 2;3H ‒ тяжёлый изотоп водорода, у которого один протон и дванейтрона, его массовое число равно 3: A = 1 + 2 = 3.Основные понятия химии:1.
Атом – мельчайшая, химически неделимая, электронейтральная частица вещества.2. Атомы объединяются в молекулы путем образования химических связей.3. Молекула – устойчивая частица, состоящая из несколькихатомов.4. Главная движущая сила образования молекулы из атомов –уменьшение общей энергии.5. Молекулы имеют геометрическую форму, характеризующуюся расстояниями между атомами и углами между связями.6. Вещество – любая совокупность атомов, молекул, ионов(заряженных частиц).Различают вещества: индивидуальные (чистые), смеси (воздух, бензин, морская вода и т. д.), простые, сложные (химическиесоединения).Все вещества состоят из атомов, но не все – из молекул. Вещества бывают молекулярного (95 %) (рис. 6) и немолекулярногостроения (5 %) (рис.
7).28абвРис. 6. Молекулы воды в различных агрегатных состояниях:а – газообразном; б – жидком; в – твёрдомРис. 7. Пример вещества немолекулярного строения. Кристаллическаяструктура минерала галита, состоящая из чередующихся в пространствекатионов Na+ и анионов Cl–В структуре минералов ионы и ионные комплексы соединяются при помощи связей различного типа. Различают три крайнихтипа межатомной связи – ковалентную, ионную и металлическую.Между молекулами могут возникать слабые вандерваальсовы силывзаимодействия.Ковалентная связь не сопровождается отдачей или приобретением электронов.
Этот тип связи осуществляется, когда электроны спариваются и получают возможность одновременно находиться в поле каждого атома. Коваленную связь образуют атомы с близкими и относительно высокими значениями электроотрицательности. Различают ковалентную полярную и ковалентную неполярнуюсвязь. Ковалентная неполярная связь (рис.
8, а) присуща для соеди29нений атомов одного и того же элемента (Н2, O2, N2). Ковалентнаяполярная связь характеризуется тем, что электронное облако, образованное ковалентными спаренными элетронами, сдвигается к атому с большей электроотрицательностью, например в молекулахH2O, HCl (рис.
8, б). Ковалентная связь характерна для жидких и газообразных веществ и менее характерна для кристаллических. Преимущественно ковалентной связью характеризуются сульфиды иродственные им соединения As, Sb, Te, а также соединения неметаллов (графит, алмаз). Способность атомов к образованию связейтакого типа называется ковалентностью.(в)(б)Рис. 8. Примеры химических связей:а – ковалентной неполярной; б – ковалентной полярной; в – ионной межатомной[Averill, Eldredge, 2011]Ионная связь представляет собой такой тип связи, при котором происходит потеря или приобретение электронов атомами.Ионная связь – это крайний случай полярной ковалентной связи.Атом, присоединяющий к себе электроны, называется анионом,атом, который отдает их – катионом.
Энергия, необходимая для отрыва электрона от нейтрального атома называется потенциаломионизации. Наибольшие потенциалы ионизации имеют атомы благородных газов He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, поэтому они инертны. Энергия, необходимая для притяжения электрона нейтральным атомом,30называется электроотрицательностью (ЭО).
По определениюЛ. Полинга, электроотрицательность – способность атома в молекуле притягивать к себе электроны (рис. 9). Ионная связь – оченьпрочная химическая связь, образующаяся между атомами с большой разностью (>1,5 по шкале Полинга) электроотрицательностей,при которой общая электронная пара переходит преимущественнок атому с большей электроотрицательностью (рис. 8, в). Ионнаясвязь характерна для соединений атомов различных элементов,преобладает в оксидах и силикатах.Рассмотрим способ образования ионной связи на примерехлорида натрия (NaCl). Для завершения энергетического уровняатому натрия легче отдать один электрон, чем присоединить семь, аатому хлора легче присоединить один электрон, чем отдать семь.При химическом взаимодействии атом натрия полностью отдаетодин электрон, а атом хлора принимает его. Между ионами натрияи хлора возникают силы электростатического притяжения, в результате чего образуется соединение NaCl.Рис.
9. Значения относительной электроотрицательности (по Полингу)[https://vi.kisspng.com/kisspng-82jeyt/preview.html]31Металлическая связь характерна для атомов с близкими, ноотносительно низкими значениями электроотрицательности. Онапроявляется в том, что атомы металла для соединения используютсвои собственные электроны. Атом отдает часть электронов, которые принадлежат одновременно всем атомам и свободно перемещаются между ними в виде электронного газа.
При этом каждыйатом стремится окружить себя максимальным количеством электронов. Эта связь типична для самородных металлов (Сu, Fe, Ag,Au, Pt).В вандерваальсовых связях действуют силы, которые проявляются при поляризации молекул и формировании диполей. Молекулы при своем сближении определенным образом ориентируютсяв пространстве, отталкиваясь друг от друга одноименно заряженными частями и притягиваясь разноименными частями диполей.Примеры вандерваальсовых связей: cцепление частиц малых астероидов кольца́ Сатурна; способность гекконов взбираться по гладким поверхностям, например, по стеклу.Вид связи определяется электроотрицательностью. Между отдельными видами связи существуют переходы (рис. 10), и подавляющее число химических соединений обладает промежуточнымивидами и несколькими типами связи.Рис.
10. Сравнение ковалентной и ионной связи. С увеличением разностиЭО общее электронное облако все сильнее смещается к болееэлектроотрицательному атому (из курса лекций Еремина ВадимаВладимировича, химический факультет МГУ)32Атомный радиус – расстояние между атомным ядром и самойдальней стабильной электронной оболочкой этого атома.
В зависимотси от типа химической связи между атомами различают ковалентные, металлические, ионные атомные радиусы. Радиусы атомов измеряются в нанометрах (1 нм = 1·10–9 м).Ионные радиусы – радиусы элементов в соединениях с ионным типом связи. Ионным радиусом называется минимальное расстояние в ангстремах, на которое центр сферы данного иона (катиона) может приблизиться к поверхности сферы соседнего иона(аниона). Ионные радиусы меняются в зависимости от положенияэлемента в Периодической системе по следующим схемам:1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
