Факторы миграции, внутренние факторы
Миграция приводит либо к концентрации элементов, либо к их рассеянию. Эти процессы зависят от многих факторов, которые А.Е.Ферсман разделил на внутренние и внешние.
Внутренние– это свойства химических элементов, определяемые строением атомов, их способность давать летучие или растворимые соединения, осаждаться из растворов и расплавов и др.
Внешние– параметры обстановки миграции – температура, давление, кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия и др.
Внутренние факторы:
1. Гравитационные свойства элементов – связаны с атомной массой элемента, т.е. дифференциация вещества или элементов происходит по атомным массам как на земле, так и в космосе (образование россыпей золота, концентрация хрома и платины в придонных частях месторождений и др.).
2. Химические факторы. Для того чтобы элементы и соединения хорошо мигрировали, они должны быть растворимыми и устойчивыми, т.е. при данных условиях не иметь возможности вступать в химические реакции. Таким условиям удовлетворяют комплексные соединения, которые играют главную роль в миграции элементов.
3. Электростатические (кристаллизационные) свойства:
- потенциал ионизации – энергия, которую необходимо приложить, чтобы нейтральный атом превратить в ион. Атомы с близкими потенциалами ионизации имеют сходную миграционную способность (K, Na, Li, Rb и др.). Ионы с большими значениями ЭК раньше выпадают из растворов и первыми образуют соединения.
- радиусы атомов или ионов – если радиусы близки, то миграционная способность ионов и атомов также близка, но при условии, если остальные факторы равны. При свободной миграции с увеличением радиуса дальность миграции возрастает, а при диффузии – уменьшается.
- кристаллические решетки – атомы и ионы, образующие кристаллические решетки одного типа имеют близкую миграционную способность.
Располагая ионы по мере увеличения размеров их радиусов и по мере уменьшения их ЭК, получим схематический ряд последовательности отложения элементов, мигрирующий в виде свободных ионов: Ni(3+)-Cr(6+)-Cr(3+)-Co(3+)-W(6+)-Sn(4+)-Mo(4+)-Fe(3+)-As(3+)-Bi(3+)-Ni(2+)-Mg(2+)-Co(2+)-Fe(2+)-Cu(2+)-Zn(2+)-Cd(2+)-Pb(2+)-Hg(2+)-Cu(+)-Ag(+)…J(-)
4. Радиоактивные свойства – заключаются в непрерывном уменьшение количества радиоактивных элементов при их распаде и образовании новых элементов с иными физическими свойствами (в т.ч. и особенностями миграции).
5. Cвойства связи – обуславливают способность химических элементов или соединений противостоять силам, разобщающим атом, ион или молекулу. Чем ярче эти связи выражены, тем устойчивее минералы и тем позже проявятся собственные миграционные особенности каждого из элементов, входящих в рассматриваемые соединения. Свойства связи определяют температуру кипения (летучесть) и температуру плавления.
А.А.Сауков все элементы разделил по термическим свойствам на 6 групп:
1. летучие, легко мигрирующие газы (He, Ar, O и др.) с низкими температурами перехода из одной фазы в другую;
2. подвижные металлоиды (P, Cl, F, S, J), образующие легколетучие соединения с другими элементами;
3. щелочные и щелочно-земельные металлы с труднолетучими оксидами и соединениями галогенов;
4. летучие металлы (Hg, In, Tl, Bi);
5. обычные металлы (Fe, Pb, Co, Ni и др.), нелетучие в условиях земной коры, но иногда образующие довольно легколетучие соединения с металлоидами;
6. труднолетучие в свободном состоянии, но дающие некоторые летучие соединения (группа W, Pt).
Рассмотренная связь миграционных свойств химических элементов с температурами может использоваться при изучении не только природных, но и техногенных процессов (например, при прогнозе изменений в окружающей среде еще на стадии планирования промышленных предприятий).
Ряд химических элементов по температуре кипения (по Ферсману):
Pt, W, Ti, Mo, Fe… 4000oC
Si, Cu, Sn…3000oC
Ag, Mn…2000oC
Pb, Ga…1500oC
Te, Ba… 1200oC
Sr, Zn. K…900oC
As, S…600oC
Hg, P, J…350oC
Br…60oC
Для элементов с температурой кипения менее 400оС летучесть является главным фактором миграции. Заметно влияние летучести для элементов с температурой кипения до 600оС. Повышенной летучестью обладают галоидные соединения и ртуть.
ЛЕКЦИЯ № 9
Міграція хімічних елементів, зовнішні чиники міграції
Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 611;