17.Охарактеризуйте самостоятельные минеральные виды как природную форму нахождения химических элементов.

Под формой нахождения химических элементов понимаются системы различных относительно устойчивых химических равновесий этих элементов.

В верхней твердой оболочке Земли – литосфере самостоятельные минеральные виды являются наиболее распространенной косной природной формой нахождения химических элементов. В настоящее время насчитывается около 2000 видов минералов различных комбинаций и нахождений в самородном состоянии. Наибольшее число минералов (свыше 1500) образовано при участии кислорода. Более 1000 минералов содержит водород и более 500 – кремний. Еще 16 элементов (Са, S, F, Аl, Na, Mg, Cu, Pb и др.) входят в состав более чем 100 минералов (каждый).

Именно твердые минералы представляют собой среду, в которой и за счет которой развивается основная масса живых организмов материков. При этом составляющие их химические элементы становятся доступными для организмов либо в процессе, либо после разрушения минералов. В связи с этим при изучении экологической геохимии большое значение имеет не только состав минералов, но и их прочность и особенно растворимость. К числу важнейших, с точки зрения экологии, надо относить и такие свойства, как радиоактивность, тепло- и электропроводимость, цвет.

Существует довольно много классификаций минералов. Среди них наибольшее распространение получили кристаллохимические, учитывающие свойства минералов, их химический состав и внутреннюю структуру.

Особенности МИНИРАЛОВ . Во-первых, сочетания некоторых минералов создают в каждом регионе соответствующий минералого-геохимический фон, который не только определяет многие условия существования организмов, но часто контролирует и их видовое разнообразие. Во-вторых, доступность для живых организмов химических элементов, составляющих минералы, зависит от свойств этих минералов, от их устойчивости в слоях биосферы.

18. Какие свойства минералов и почему используются в экологической геохимии?

При изучении экологической геохимии большое значение имеет не только состав минералов, но и их прочность и особенно растворимость. К числу важнейших, с точки зрения экологии, надо относить и такие свойства, как радиоактивность, тепло- и электро- проводимость, цвет.

Минералы являются основным источником химических элементов для создания различных техногенных соединений. Большие накопления определённых минералов (обычно это месторождения) создают аномальную экологическую обстановку. Такая обстановка при обработке месторождений становится всё более отличной от природной и площади её распространения, как правило, увеличивается.

19. Как связаны основные свойства минералов с кристаллохимическими показателями?

Энергия кристаллических решеток-этот показатель характери­зует (вместе с другими факторами) ряд свойств минералов и осо­бенностей их образования. К их числу относятся следующие:

1. В диссоциированных расплавах, растворах и флюидах последо­вательность кристаллизации минералов следует за понижением энер­гии их кристаллических решеток. Такая тенденция прослеживает­ся как в целом — от высокотемпературных эндогенных процес­сов к низкотемпературным экзогенным, так и при последователь­ности кристаллизации минералов в определенном процессе (маг­матическом, пневматолито-гидротермальном и т.д.).

В целом можно сделать сле­дующий очень важный вывод:

Элементы с небольшими величинами ЭК в результате геохими­ческой эволюции постепенно становятся все более определяющи­ми в низкотемпературных геохимических процессах, протекаю­щих в биосфере.

2 . В группах минералов, имеющих одинаковое кристаллическое стро­ение и сходную формулу, с возрастанием энергии решетки (и следо­вательно, с увеличением значений ЭК и ВЭК составляющих ее ионов) увеличивается твердость этих минералов.

3. Растворимость соединений в целом согласуется с уменьшением энергии их кристаллических решеток.

4. По мере перехода от высокотемпературных процессов к наиболее распространенным в биосфере экзогенным (т.е. по мере увеличе­ния роли ионов с небольшими величинами ЭК) происходит закономер­ная эволюция окраски образующихся минералов от черных и темно-коричневых к белым и бесцветным.

Химическая связь в кристаллических решетках. От типа химической связи завиисят и некоторые свойства минералов. Именно в этом аспекте и рассмотрим ее особенности.

• Для минералов с ионной связью характерны небольшой удель­ный вес, хорошая растворимость в воде, сравнительно высокие температуры плавления, малая летучесть.

• Кристаллы с атомной (ковалентной) связью отличаются проч­ностью решеток, относительной твердостью, высокой температу­рой плавления и малой летучестью.

•У большинства минералов с металлической связью в решетках вы­сокая электро- и теплопроводность и относительно большая твердость

Ионные радиусы. Часто этот кристаллохимический показатель является, при прочих равных условиях, определяющим для ряда свойств минералов.

• С увеличением радиусов ионов повышается растворимость соединений, составленных этими ионами, и при этом понижают­ся их твердость, прочность, температуры плавления и кипения.

• При наличии в составе минералов крупных комплексных ани­онов наиболее устойчивыми являются соединения с катионами, имеющими большой ионный радиус. Среди крупных анионов обычно в биосфере преобладают Si0₄⁴, S0₄², Р0₄³.

• Минералы, представляющие собой сочетание крупных ани­онов с небольшими катионами (в природе это обычно происхо­дит при вхождении в кристаллическую решетку молекул воды), от­личаются повышенной растворимостью, хотя и легко подвергают­ся обезвоживанию. Оба эти процесса характерны для биосферы, а примером соединений может быть [Ni(H₂0)₆]S0₄.

Явление поляризации в крсталлических решетках. Поляризация ионов, образующих минералы, часто осложняет расчет свойств со­единений, которые (свойства) определяются в основном размера­ми ионных радиусов.

•При поляризации уменьшаются межузловые расстояния в решет­ке. Это приводит к явлениям, разобранным при уменьшении ве­личины ионных радиусов.

• Энергия решеток увеличивается со всеми вытекающими из это­го последствиями. К ним относится и такое важное, как умень­шение растворимости соединений.

• Увеличивается электрическая проводимость минералов.

• В ряде соединений (например, соли Age Br и J) усиливается фо­тохимическая чувствительность.

• Поляризация также способствует переходу от ионных соеди­нений к промежуточным, атомным, молекулярным и металличе­ским.

• Уменьшается прозрачность и увеличивается цветность минера­лов, усиливается металлический блеск.