Геохімія цинку в прісних і морських водах

Геохімія цинку в прісних і морських водах

Київський національний університет імені Тараса Шевченка.

Геологічний факультет.

Кафедра мінералогії, геохімії і петрографії.

РЕФЕРАТ.

на тему:

«Геохімія цинку в прісних і морських водах».

Виконала.

студентка 5 курсу.

групи геохіміків.

Беспалова Л.А.

Перевірив.

Гожик А.П.

КИЇВ-2003.

Загальна характеристика.

Кларк в земній корі 8,3*10−3% (в основних породах 1,3* 10−3%, в кислих -6*10−3%). У вивержених породах Zn знаходиться у формі тонкорозсіяного сульфіду, у вигляді ізоморфної домішки в слюдах, амфіболах. Zn у феромагнезіальні породи входить головним чином у склад біотиту, амфіболів, піроксенів і помітно їх збагачуючи. Відомо 66 мінералів Zn, найважливішим є сфалерит (ZnS).

Цинк енергетично мігрує в гідротермах, в яких він утворює різні комплекси і осаджується разом з Pb, Ag та та іншими халькофілами, утворюючи різні сульфіди (поліметалічні руди). Низькотемпературні стратиформні Pb — Zn родовища у вапняках деякі дослідники вважають осадовими або гідротермально-осадовими.

Цинк — важливий біоелемент, його кларк в живій речовині 2*10−3%. Відомі організми-концентратори Zn, на його родовищах росте особлива «гаймійна флора». Від недостачі або надлишку Zn організми хворіють. В широко розповсюдженому подорожнику міститься 0,02% цинку, у фіалці - 0,05%. Розвиток різних грибків, в тому числі і дріжджового, прискорюється при наявності Zn. У деяких безхребетних тварин Zn грає ту ж роль, що Fe в крові у хребетних. В грунтах Zn накопичується біогенним шляхом.

Вміст Zn в грунтах залежить від характеру материнських порід, з яких утворені грунти, вмісту органічної речовини, текстури грунту, рН. Характерний склад породи — це головний фактор, який визначає вміст Zn в грунтах. Грунти на основних породах завжди вміщують більше Zn ніж грунти розвинені на гранітах, гнейсах… Грунти на пісках, підзолисті, ті що, промиваються водою, латеритні - втрачають Zn швидше ніж грунти збагачені глиняним матеріалом і які мають високий процент тонкої фракції. Наприклад, із глинистих грунтів з великою кількістю тонкої фракції Zn вилучається дуже погано водою і слабкими розчинами і добре в цих грунтах фіксується.

Назва і хімічний знак цинку пішли від слова цинкен, яким називали залишки в ретортах, де потім був знайдений цинк.

В чистому виді Zn — синювато-білий метал. У вологому повітрі він покривається тонкою плівкою гідрату окисі, що оберігає його від наступних перетворень. Нагрітий до 100 — 150 0С Zn стає дуже ковким і тягучим, а при 200 0С настільки крихким, що його можна стовкти в порошок.

Zn не стійкий до дії кислот і лугів і розчинюється у них. Тому в оцинкованій посуді не слід варити їжу, квасити капусту, огірки чи помідори, зберігати томат. Можливі дуже небезпечні отруєння, так як розчинні з'єднання Zn.

Цинк відомий вже давно. Латунь — сплав міді і цинку — знали ще древні. Потім відомості про цинк були втрачені, і тільки в 1721 р. саксонський металург І. Генкель відкрив спосіб отримання цинку з руди.

Великої кількості окису цинку потребує фармацевтична промисловість для виготовлення присипок, суспензій, гігієнічних паст, різного роду мазей, пластирів і т.д.

Використовується також в косметиці: ZnO2 являється складовою частиною пудри.

Широке практичне застосування знаходить окис цинку для виготовлення беліл, які використовуються в малярній справі, живописі, і т.д.

Великі кількості цинку розходяться на створення гальванічних елементів.

Але все-таки більша половина добутого в світі цинку використовується на виготовлення оцинкованого заліза і оцинкованої проволоки для канатів.

Класифікаційна належність.

Оскільки геохімічні і хімічні властивості елементів гарно виражені в таблиці Д.І. Мендєлєєва, то природно, що вона явилась основою для більшості класифікацій елементів. Найбільш відомі класифікації були запропоновані А.І. Перельманом, В.М. Гольдшмідтом, В.І. Вернадським, А.Є. Ферсманом, А.Н. Заваріцьким, Н. А. Солодовим.

За Перельманом Zn належить до III групи халькофільних металів разом з Cu, Pb, In, Cd, Hg, Ag, Bi і Au. Вони об'єднуються загальними особливостями будови атомів, положенням на кривій атомних об'ємів, концентрацією в гідротермах, з якими пов’язана більшість їх промислових родовищ. В з'єднаннях для них часто характерні ковалентні зв’язки.

Гольдшмідт поділяє всі елементи на чотири групи: елементи атмофільні, літофільні, халькофільні і сидерофільні. Zn належить до групи халькофільних елементів разом з S, Cu, Ga, Ge, As, Se, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Au, Hg, Ti, Pb і Bi. Ці елементи побудовані по моделі атома благородних газів, зовнішня оболонка із 18 електронів (2s, 6p і 10d) за винятком S, Se, Te, As, Sb. Вони діамагнетики. Мають схожість до S, Se, Te. Утворюють комплексні сульфіди.

Вернадський виділив шість груп елементів (благородні гази, благородні метали, циклічні елементи, розсіяні елементи, елементи сильно радіоактивні, елементи рідкісних земель). Zn належить до III групи циклічних елементів разом з H, Be, B, C, N, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ge, Ga, As, Se, Sr, Zr, Mo, Ag, Sn, Te, Cd, Te, Hg, Pb і Bi.

Ферсман виділив елементи, які утворюють концентрації в визначених магматичних гірських породах: кислих, середніх і ультраосновних магм і сульфідних родовищ (благородні гази, металоїди звичайного поля, метали звичайного поля, сульфідне поле, нижнє кисле поле). Zn належить до елементів сульфідного поля разом з Cu, Ga, Ge, As, Se, Br, Ag, Cd, In, Sb, Te, Au, Hg, Tl, Pb, Bi i At.

Заваріцький виділив 10 блоків, які поєднують елементи, геохімічно особливо близькі (благородні гази, елементи гірських порід, рідкісні елементи, елементи магматичних еманацій, група заліза, група платини, металічні елементи, радіоактивні елементи, металоїдні елементи, важкі галоїди). Zn належить до металічних елементів разом з Cu, Ga, Ge, Au, Sn, Ag, Cd, In, Tl, Pb i Hg.

Солодов виділив вісім груп елементів — оксифільні метали, сидерофільні метали, благородні метали, сульфурофільні метали і металоїдні елементи, неметали, благородні гази, радіоактивні елементи, лантаноїди. Zn належить до групи сульфурофільних металів і металоїдних елементів разом з Cu, Ga, Ge, As, Se, Cd, In, Sn, Sb, Te, Tl, Hg, Pb i Bi.

Характеристика поведінки в прісних і морських водах.

Для оцінки інтенсивності водної міграції використовується коефіцієнт водної міграції Kx, що дорівнює відношенню вмісту хімічного елемента в мінеральному залишку — воді до його вмісту в водовміщуючих породах чи кларку земної кори (А.І. Перельман). Наприклад, в тріщинних водах гранітоїдів Zn, Mo i Cu набагато менше, чим Si i Ca, але із цього не слідує що Zn, Mo i Cu мігрують з меншою інтенсивністю. Визначивши Kx, (для Zn становить 10, а для Si — 0,08 і Cu — 0,26), встановлюємо, що Zn мігрує набагато інтенсивніше Si і Cu. Ряд інтенсивності міграції наступний: Zn? Ca > Mo >> Cu > Si.

Цинк — елемент, який рухливий в окислювальному середовищі (Kx = n — 0, n) і інертний в різковідновному середовищі (Kx < 0,1). Має енергійну міграцію в кислих і слабокислих водах окислювального середовища (pH<6,5) і низьку рухливість в нейтральних і лужних водах.

В біосфері Zn енергійно мігрує з поверхневими і підземними водами, де його вміст звичайно складає n*10−5 г/л (Кх = n разом з Ca, Na, Sr, F, U). У кислих кисневих і гелієвих водах багато сполук Zn розчинні, особливо добре — ZnSO4, а також не погано Zn (HCO3), рH випадіння Zn (OH)2 — 6,8, тому в нейтральних і слабо лужних розчинах Zn мало рухомий (ZnCO3 -поганорозчинна сіль). Однак при підвищенні рН Zn знову переходить в розчин в результаті утворення розчинних цинкатів — солі цинкової кислоти. В сірчано-водневому середовищі Zn утворює практично не розчинний сульфід.

В ландшафтах вологого клімату Zn активно мігрує в бікарбонатній або органо-мінеральній формі і частково виноситься із ландшафту. В аридних ландшафтах Zn менш рухомий, тут можлива його слабка випаровувальна концентрація в солоних озерах і солончаках.

В зоні окислення сульфідних родовищ і в корі вивітрювання районів з вологим кліматом, де Zn інтенсивно мігрує, його коефіцієнт водної міграції більше 1 (Кх = n). А в умовах соленосно-сульфідного процесу Zn утворює нерозчинний сульфід (ZnS) і його коефіцієнт водної міграції вже менше 0,1 (Кх = 0,0n). Коефіцієнт контрастності близько 100.

Список літератури.

Справочник по геохимии /Г.В. Войткевич, А. В. Кокин, А. Е. Мирошников, В. Г. Прохоров — М.: Недра, 1990. — 480 с.

Перельман А.И. — Геохимия эпигенетических процессов (зона гипергенеза) — М.: Недра, 1965. — 272 с.

Перельман А. И. Геохимия: Учеб. для геол. спец. Вузов — 2-е изд., перераб. И доп. — М: Высшая школа, 1989 — 528 с.

internet.