Пәннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Географиялық орта химиясы» «5В011200 – Химия» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары
жүктеу/скачать 0,72 Mb.
|
3c1dda9c-1e00-11e3-8705-902b34bdced6УМКД хим горг сред общ
- Бұл бет үшін навигация:
- Мақсат
- 1. Литосферадағы сирек металдар
| Бақылауға арналған сұрақтар:
1. Ластушы эаттарды қалай түсінеміз? 2. Атмосфераның химиялық құрылымын айтыңыз? 3 тақырып. Жер қыртысында кездесетін кейбір сирек металдар Мақсат: Сирек металдар туралы түсініктерін бекіту, химиялық экологиясымен таныстыру; Негізгі сұрақтар: 1. Литосферадағы сирек металдар 2. Кейбір сирек металдардың минералдары 3. Галий, индий, талий. 1. Литосферадағы сирек металдар Гидросфераның астында, құрылықтарда, оның қатарында және онан жоғары таулы-қырлы жерлерде Жердің қатты қабаты бар. Жердің қатты кабатының ең бергі бетін топырақ қабаты немесе Жердің қыртыс қабаты дейді. Жердің осы айтылған үстіңгі үш қабатының астасқан жерінде, яғни олардың араларында тіршілік қабаты бар, оны биосфера деп атайды. Жердің қатты қабаттарының үстіңгі бетін, топырақ қыртыс қабатымен қоса алғанда, литосфера деп атайды (тас кабат деген сөз). Оның жалпы қалындығы ондаған километр келеді. Литосфераның өзін екіге бөледі: оның үстіңгі қабатын сиал, астыңғы қабатын сима деп атайды. Сиал деп аталу себебі бұл тас қабат көбінесе екі жеңіл металдың, яғни силиций мен алюминий тотықтарынан тұрады. Ал осы екі элементтің аттарының бас буындарынан сиал деген сөз құралады. Сиал қабатының құрамы гранит деген тау жынысының құрамына жақын және көп жерде сол граниттің тікелей өзінен тұрады. Сондықтан сиал қабатын кейде гранит қабаты дегі қатайды. Сиал қабатының қалыңдығын 20—30 километр шамасы есептейді. Мұның меншікті салмағы 2,6—3,0 шамасында. Бұл тұтас қабат емес, таулы құрылықтарда қалың, теңіз түбінде жұқа немесе тіпті жоқ болады. Сима кабатының да аталуы алдыңғыға ұқсас, бірақ мұнда алюминий орнына магний алынған, яғни 20—30 километрден әрі қарайғы тереңдікте тау жыныстарының құрамында алюминий азайып немесе жоғалып, оның орнына магний көбейеді. Бұл қабаттағы тау жыныстарыныд құрамы базальт деген тау жынысына жуық келеді. Сондықтан оны базальт қабаты деп те атайды. Сима кабаты, бірінші жағынан, едәуір күшті қысым жағдайында болса, екінші жағынан, Жер бетінің қозғалыс күштерінің әсері тиерліктей тереңдікте болғандықтан иленгіш, ақпалы келеді. Сондықтан оны иленгіш қабат деп те атайды. Оныд қалыңдығы да орта есеппен оншақты километрге дейін, ал орташа салмағы 3,5 шамасында болады. Литосферадан төмен, Жердің ең ішкі өзегінің сыртында aралық қaбат немесе мантия қабаты бар. Бұл — өте зор қалың қабат, оның қалыңдығы 2 880 километрге дейін барады. Оның құрамы ауыр магмалық тау жыныстарынан тұрады. Бұл қабатта силиций мен алюминий өте аз, ал темір, никель, магний, хром сияқты металдар кеп болады. Мұнда фосфор мен көміртек те бар. Жоғарғы литосферадағы металл тотықтардың орнына мұнда металдың күкірт қосындылары болады. Демек, оттегінің орнын күкірт алып жатады. Жер сілкіну әрекеттері көбінесе осы мантияның үстідгі бөлігінде болады. Аралық қабатта қысым күші аса зор, ол мыңдаған атмосфера шамасында. Мұндай қысымда заттың құрылысы кристалды бола алмайды, ал аморф түрінде, шыны құрылысты болады деп есептеледі. Жердің ед ішкі орталық өзегі — ядросы — көбінесе темірден, онан қала берді никельден тұрады деп есептеледі. Бұл екеуінен басқа да ауыр металдар, көміртегі болу керек. Жер шары салмағының басым кебісі осы өзегінде, өйткені біріншіден, оның меншікті салмағы өте жоғары (1қ шамасында) болса, екіншіден, оның көлемі өте зор, (радиусы кемінде 3460 километр келеді). Қысым күшінің аса жоғары болу салдарынан езектегі (ядродағы) зат өте серпімді, қатты, шыны құрылысты, тығыз зат деп саналады. Өзектің өзі сыртқы және ішкі болып, екіге белінеді. Осы айтылған геосфералардың әрқайсысына ерекше тән заттары (элементтері), сондай-ақ физикалық және химиялық қасиеттері бар. Норвегияның атақты ғалымы, геохимияның негізін салушы В. М. Гольдшмидт барлық элементтерді, геосфераға таралуына қарай, төртке беледі: 1) атмофилдер, 2) литофилдер, 3) халькофилдер, 4) сидерофилдер. Атмофилдер дегені ауалық (атмосфералық ) элементтер деген сөз. Литофилдер — литосфералық элементтер, яғни оттекпен қосылатын элементтер. Халькофилдер — мысқа тән элементтер; бұл күкіртпен қосылатын, руда қабатын құраушы элементтер. Сидерофилдер — темірге тән элементтер; бұл жердін, ішкі өзегіне (ядросына) жиналатын элементтер. В. М. Гольдшмидт элементтерді осылай бөлгенде атомдардың көлемі мен олардыд сыртқы электрон қабықтарының құрылысын да негізге алған. Атмофилдерге жататындар: газдар, оның ішінде нейтрал газдар, сутек, азот, бұлардың көпшілігінде атом сыртындағы қабығы 8 электроннан тұрады. Литофилдерге жататын элементтер: литий, натрий, калий, магний, кальций, алюминий, силиций (кремний), оттек т. б. Бұлардың иондары 8 электрондық қабықты болады. Халькофилдерге жататын элементтер: мыс, мырыш, қорғасын, сынап, күміс, алтын, мышьяк, қалайы, күкірт т. б. Бұлардың иондары 18 электрондық қабықты болады. Сидорофилдерге жататындар: темір, кобальт, никель, платина тобы, көміртек т. б. Бұлардың иондарыкың сыртында қосымша құрылысты электрон қабықтары бар. Элементтердін, осындай жолмен бөлінуінің ең қажетті жері атомның құрылысына негізделген түсінік жер қабаттарында заттардыд қалай орналасқанына дәлел болуында. В. М. Гольдшмидт теориясы бойынша элементтердін. геосфераларға бөліну таблицасы суретте көрсетілген. Мұнда абсцисса осінде элементтердің рет саны (номерлері), ордината осінде олардың атомдық көлемі кәрсетілген. Бұл таблицадан атомдардың геосфераларға белінуі химиялық белгілі тәртіпке байланысты екенін көреміз. В. М. Гольдшмидт теориясында айтылмаған екі қосымша геосфера бар, оның бірі су қабаты — гидросфера, екіншісі — тіршілік қабаты — биосфера . Гидросфераның геохимиялық кұрамын есепке алған ғалымдардың бірі — академик A. Е. Ферсман. Бұл ғалым геохимияда Жер қабаттарының әрқайсысындағы элементтердің үлес мөлшерін кларк атты елшеуішпен белгілеуді ұсынған (Кларк —американың ірі ғалымы, геохимик, әрбір элементтің геосферадағы салмақ немесе атомдық мөлшері соның есімі бойынша кларк деп аталады). A. Е. Ферсманның есептеуі бойынша гидросферадағы негізгі элементтердің салмақ мөлшері (кларктары) төмендегідей: Барлық қалған элементтерді жинағанда, олардың гидросферадағы салімақ мөлшері проценттің жүз бөлігінің бір бөлігіндей ғана болады. Биосфераны құраушы ең басты элементтер мыналар: кәміртек (С), оттек (О), сутек (Н), азот (N), күкірт (S), фосфор (Р), калий (К),темір (Ғе). Осы сегіз элемент — барлық биосферанын, түрлерінде болатын заттар. Олардың ішінде бірінші орында әрқашанда көміртек болады. Сондықтан да кеміртекті өміртегі дейміз. Олай болса, осы келтірілген элементтерді биогендік, яғни өміртегі элементтер деп атайды. Көп организмдерде биогендік элементтерден басқа үнемі кездесетін элементтер мыналар: кальций (Са), кремний (Si), иод (I), марганец (Мп), мыс (Си) т. б. Кейбір жағдайларда көмір күлінде сирек кездесетін элементтер ұшырасып отырады. Солардың ішінде никель, кобальт, бериллий, бор, қорғасын, мырыш т. б. бар. Тікелей зерттеуге болатын және адамның өмір тіршілігіне тығыз байланысты геосфералар саны үшеу: атмосфера, гидросфера және литосфера. Біз литосфераньщ 15—20 километрдей тереңінен ғана дәл мәліметтер біле алатындығымызды жоғарыда айттық. Сонымен, атмосферада, гидросферада, литосфераның үстіңгі 16 километрлік калыңдығында қандай элементтердің қаншалық үлестері (кларкы) бар екені есептелген (таблицаны қараңыз). Бұл таблицадан шығатын қорытынды мынадай: барлық заттардың тең жартысына тақауын алып тұрған оттек (49,13%). Онан кейінгі төрттен бірін алып тұрған кремний (26%). Сонан кейінгілері алюминий (7,45%), темір (4,20), кальций (3,25), натрий (2,40), калий (2,35), магний (2,35), сутек (1,00). Осы айтылған бүтін процентке ілінетін 9 элемент 98,13% болады. Проценттің ондық бөлшегіне ілінетін алты элемент бар. Олар: титан (0,61), кеміртек (0,35), хлор (0,20), фосфор (0,12),күкірт (0,10), марганец (0,10). Бұлардың жиыны 1,48%. Проценттің жүздік белшегіне ілінетін бірнеше элементтер бар. Олар: фтор (0,08), барий (0,05), азот (0,04), стронций (0,035), хром (0,03), цирконий (0,025), ванадий (0,02), никель (0,02), мырыш (0,02), мыс (0,01), бор (0,01). Бұлардың жиыны 0,34%. Осы жоғарыда айтылған 26 элемент 99,95% келеді. Барлық қалған жетпістен аса элементке 0,05% қана қалады. Осы кейінгі айтылған, кларк үлесі өте аз элементтердің ішіпімі пайдалы кен ретінде кездесетіндері және қазылып алынғандары да көп. Мысалы, платина, мышьяк, сурьма, алтын, күміс, қалайы, сынап, қорғасын т. б. Осы сияқты элементтер, Жер қабатындағы жалпы мелшері аз болғанымен, табиғи жағдайда бір жерге едәуір мелшерде топталып кездеседі, сондықтан олар кен байлығын құрайды. Ал кейбір элементтердің жалпы кларк үлесі Жер қабатында едәуір мол болғанымен, олар жайылып тарап кетеді де, кен түрінде жиналып құралмайды. Мысалы, ванадий сирек кездесетін элемент, өйткені оның ірі құранды кендері болмайды, ал қорғасын сирек кездесетін металл емес, ол күрделі түрде көп кездесетін зат. Бұл екеуінің жер қабатындағы кларк мелшерін салыстыратын болсақ , ванадий қорғасыннан 12,5 есе көп. Элементтердің геохимиялық қасиеттеріне қарай осы сияқты жағдайлар көп кездеседі. Химиялық элементтердің қасиеттері ең алдымен олардың атомдық (иондық) құрылыстарына байланысты. Атомдық (иондық ) құрылыс деген түсінік —- геометриялық формаға жататын түсінік. Олай болса, заттардың геометриялық формасы мен химиялық кұрамын байланыстыратын заңдарды табу — табиғат ғылымдарының ең күрделі мәселесінің бірі болмақ . Осы сияқты пікірді көп ғалымдар айтқан болатын. Соның ішінде атақты химик Д. И. Менделеев т. б. бар. Бірақ бұл пікір кейінгі кезде ғана аздап іске аса бастады. Осы жолда әлі талай жаңалық таралда тұрғанға ұқсайды. Геометриялық түрлер табиғат заңдарының бейнесі деген ұлы ұғымға жақын жылдар ішінде жетеміз деген үміт бар. жүктеу/скачать 0,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|