Химия

 


 

Производство

Сырье и энергия
Сера и серная кислота
Связанный азот
Удобрения и химикаты
Силикаты
Кислоты щелочи хлор
Металлы
Алюминий
Чугун и сталь
Полупроводники
Топливо
Органический синтез
Синтетические соединения
История химии
Химия земли



Яндекс.Метрика

Химия и геохимия гипергенеза

Геохимия стремится объяснить перераспределение химических элементов в природе, используя достижения физики и химии. Для понимания процессов образования вещества земной коры и его преобразования на поверхности планеты большое значение имеют законы физической химии. Их приложение к решению кардинальных проблем глубинной геохимии дало блестящие результаты. Казалось, еще более просто применить эти законы к обычным для нас условиям зоны выветривания. Были предприняты многочисленные попытки и обнаружилось, что конкретные случаи, реальные примеры не поддаются объяснению физико-химическим законам. Почему? Это, конечно, связано не с ошибочностью законов физической химии, а с их неправильным применением к очень сложным геохимическим явлениям зоны гипергенеза. Может показаться парадоксальным, но процессы, совершающиеся вокруг нас, оказались куда более сложными, чем те, которые происходят в глубине Земли. Очень хорошо об этом сказал академик Б. Б. Полынов: «... как только геохимия подходит... к зоне гипергенеза, немедленно нарушается стройность ее построений, созданных на основании изучения более глубинных оболочек»1. Приведем пример.
Геоэнергетическая теория хорошо объясняет закономерности соединения атомов при кристаллизации магмы, но не может объяснить их способность освобождаться из кристаллохимических структур и переходить в растворенное состояние при выветривании. Согласно упомянутой теории извлечение ионов из кристаллического вещества идет от малых значений энергетических констант (ЭК) к большим. Калий (ЭК = 0,36) должен значительно интенсивнее переходить в раствор, чем кальций (ЭК = 1,75). Но, как впервые показал Б. Б. Полынов, в природе происходит обратное: кальций освобождается в первую очередь и мигрирует значительно интенсивнее, чем калий. Объясняется это неодинаковой устойчивостью минералов, слагающих земную кору. Как мы знаем, устойчивость самых распространенных минералов — полевых шпатов — связана с содержанием в них кальция. Чем больше этого элемента, тем быстрее преобразуется структура, а кальций переходит в раствор.
Важнейшим условием всех химических превращений на поверхности Земли является вода. Поэтому многие ученые пытались объяснить геохимию зоны гипергенеза, исходя из рассмотрения системы: твердое вещество — водный раствор. Для этого использовались основные выводы учения о растворах и химической термодинамики. Особенно перспективным представлялось приложение к реальным природным системам законов о химических равновесиях. На основании этих законов можно рассчитать условия осаждения и растворения химических соединений. Но это и было ошибкой.
Как мы знаем, продукты выветривания — это, как правило, не осадки, выпадающие из обычных объемных растворов, а результат преобразования кристаллического вещества земной коры. Ведущую роль здесь играют реакции, связанные со взаимодействием молекул воды с огромной реакционной поверхностью диспергированного, измельченного твердого вещества. Механизмы этих реакций, протекающих на молекулярном уровне, часто почти в двумерном пространстве, по существу только начинают проясняться.
В микросистеме, которая образована взаимодействием глинистой частицы размером менее 0,0001 см с пленкой воды, несомненно, действуют правила химических равновесий. Но если перейти к макросистеме, представленной, например, участком берега, омываемом водой ручья, то множество микросистем создают в целом эффект неравновесной системы. Примеры этого окружают нас и встречаются буквально на каждом шагу.
Мы говорили о большом значении водородного показателя рН для нахождения ионов в растворе или перехода их в нерастворимые соединения гидроксидов и выпадения в осадок. Текучие воды на поверхности суши имеют величину рН в пределах от 5 до 8. При таких значениях рН в воде в растворенном состоянии могут содержаться свинец, никель, кобальт, серебро, кадмий, цинк, медь и другие металлы. Но их фактическое содержание в природных водах так ничтожно, что регулирующее действие рН на них не распространяется. Концентрация металлов в воде ниже их содержания в растворах после осаждения гидроксидов. И тем не менее даже в таких разбавленных растворах происходит перераспределение металлов — вынос из одних участков, накопление в других. По-видимому, здесь действуют какие-то другие законы.


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100


Интересное



 

© 2011 Химическая промышленность
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.