Міграція хімічних елементів - студопедія

4.1. Атоми елементів постійно безперервно рухаються, проходячи через різні форми стану речовини (вплив Рgt; каталітичні властивості). Є магматичних розплав, є кристалічна речовина, є водні розчини, є живе органічна речовина (фауна, флора). Все це взаємодіє, йде розсіювання і т.д.

4.2. Переміщення хімічних елементів в Земній корі, що веде до розсіювання або концентрації - це і є міграція.

Міграцією елементів займаються багато наук, петрографія, мінералогія, вчення про рудні родовища, грунтознавство і ін. Але всі вони вивчають щось одне, тільки обмежену ділянку на довгому і складному шляху атома.

Вивчення міграції атома протягом всієї його історії на Землі - завдання геохімії.

4.3. Поведінка атома в природі визначається властивостями атома і зовнішніми умовами міграції. Фактори міграції по Ферсману А.Є. умовно можна розділити на 2 групи: а) внутрішні, пов'язані з властивостями атомів і їх сполук; б) зовнішні, що визначають обстановку, в якій знаходиться атом.

4.4. Внутрішні чинники міграції. їх п'ять: а) властивості зв'язку; б) хімічні властивості сполук; в) енергетичні властивості іонів; г) гравітаційні; д) радіоактивність атомів.

4.4.1. Властивість зв'язків. мова йде про енергію кристалічної решітки. МАХ міцність у з'єднань елементів з високою валентністю. Універсальний фактор - теплота, яка змінює агрегатний стан: тверде тіло - рідке - газоподібне - газоподібні молекули - атоми - іони.

4.4.3. Властивості кристалічної решітки (теорія Параг Ферсмана). Геохімік найчастіше цікавить проблема переходу елементів з рідкого стану (розплави, розчини) в тверде: елементи в рухомому, переважно в іонному стані з запасом вільної енергії переходять в кристалічну форму, з меншою рухливістю атомів (іонів), тобто з меншим запасом енергії. Послідовність кристалізації сполук відповідно до енергією кристалічної решітки і є закон Параг Ферсмана. За Гольшмідту велику роль грає радіус іона: більше радіус, тим більша ймовірність, що іон залишиться в рідкій фазі, а з малим R у твердій (побічно Параг Ферсмана це враховує).

4.4.4. Гравітація. Маса атома визначає його міграційної. властивості. Знесення речовини в процесі денудації, відкладення у водному середовищі, диференціація по уд. вазі і т.д. практично всі теорії космогенетіческого характеру визнають, що диференціація речовини землі за законами гравітації зумовили існування ядра - найважчої частини Землі і послідовно більш легких оболонок.

4.4.5. Радіоактивні властивості атомів. Здатність мимовільного розпаду, тобто радіоактивністю володіють елементи, розташовані в кінці табл. Менделєєва: утворюють три ряди - урану, торію і актинія. Велика складність атомів викликає нестійкість атомних ядер. Однак крім цих елементів радіоактивними в значно меншій мірі є такі елементи як вуглець (С6 14), калій (К19 40), Са20 48. Pb37 87. олово (Sn50 124), вольфрам (W74 180) та ін. Є підозра, що радіоактивні практично всі елементи (вся справа в чутливості приладів - ЧСЧ). Процес розпаду дуже повільний, але міграція йде в геологічний час (десятки, сотні, млн. І млрд. Років) що і зумовлює масштабний характер цього явища.

4.5. Зовнішні чинники міграції

Перш за все про джерела енергії за рахунок якої йде міграція. Форми енергії дуже різні: тепло, світло, електрику, хімічна енергія та ін. Але всі вони пов'язані і можуть переходити один в одного. Джерел не так вже й багато і всі вони можуть бути зведені в 4 групи:

1. Енергія положення, пов'язана з дією гравітаційних сил ЕПГС;

2. Космічна енергія сонця та інших світил;

3. Енергія радіоактивного розпаду;

4. Залишкова теплота глибин Землі.

Розглянемо їх коротко:

4.5.1. ЕПГС - Про цей фактор йшлося при розгляді внутрішніх факторів. ЕПГС проявляється постійно, але вона іноді затушовується іншими факторами (наприклад, летучастью з'єднань (важкі елементи можуть виявитися вище легких). Енергія тяжіння в земній корі впливає на переміщення речовин як в масштабі планети, так і в космосі. Молекули газоподібних речовин знаходяться в постійному тепловому русі швидкість якого тим більше, чим менше молекулярна швидкість, яка, тим більше, чим менше молекулярна вага. Для t 0 C = 0 0 C (км / сек); Н2 -1,69; НL-1,1; Н2 О 0,57; N2 = 0,45; О2 -0,42; СО2-0,36. Енергія тяжіння в Земній корі проявляетс я в перенесенні речовин (водою, вітром, льодом). Це механічна енергія, що переходить в теплову. Тяжіння, в основному, протидіє іншими джерелами.

4.5.2. Космічна енергія. Розпечені світові тіла безперервно випускають величезну кількість променевої енергії: дуже мала частина досягає поверхні Землі, але вона сильно впливає на міграцію елементів. Частка Землі від енергії Сонця становить ½ млрд. Частина або 4,5 # 8729, 10 16 кал. / Сек. Цього вистачає для градіозние переміщень мас води, повітря; біохімічних процесів (рослини, тваринний світ). Процес утворення органічних сполук, акумуляція СО2. N2 - все це результат сонячної енергії.

4.5.3. Радіоактивність. Вона з глибиною падає, але сумарне кількість енергії цілком достатньо для плавки всієї маси гірських порід в Земній корі.

4.5.4. Залишкова теплота глибин земної кулі. На основі цього положення (існування розпеченого ядра) засновані контракційна теорія, гіпотеза магматичних течій, гіпотеза переміщення материків. В цілому основні чинники, що визначають стан геохимической системи Землі, яка в свою чергу викликає міграцію елементів, зводяться до наступного:

1. Концентрація речовини; 2. Температура; 3. Тиск; 4. Іонізація розчинів і розплавів; 5. Окисно-відновний потенціал; 6. Кислотність (величина концентрації іонів Н2); 7. Поверхневі сили (електричні сили на поверхні тіл: у дисперсних вище); 8. Правило фаз (співвідношення комплексів в системі і їх фазового складу: звідси прогноз фаз).