Лекція № 1 Вступ. Зміст, значення дисципліни, зв'язок з іншими науками План

1. Зміст, значення дисципліни.

2. Розвиток науки геохімії довкілля.

3. Зв'язок з іншими науками.

Зміст

1. Зміст, значення дисципліни. Предметом геохімії є вивчення атомів хімічних елементів Землі і за її межами, в першу чергу на планетах земної групи.          За Виноградову А.П.: «Геохімія - наука про хімічний склад Землі і зонах поширення, розподілу і міграції хімічних елементів на Землі. Геохімія виникла на основі вчення про атом. Основні проблеми, які вивчає геохімія: 1. Закони та закономірності розподілу хімічних елементів в окремих геосферах і біосфері Землі, і в Землі, як космічному тілі. 2. Зв'язок поширеності земних елементів до законів їх поширення і розподілу в космічних тілах і космосі. 3. Геохімічні властивості елементів, пов'язані з будовою атомів (ядер, оболонок), ізотопним складом атомів і хімічних елементів. 4. Закони та закономірності міграції хімічних елементів у геологічних процесах Землі, причини концентрації і розсіяння їх в певних геологічних умовах в залежності від зовнішніх і внутрішніх факторів міграції. 5. Геохімія окремих регіонів Землі, з'ясування кількісного та якісного розподілу елементів в конкретних ділянках земної кори (геохімічних провінціях). 6. Історія окремих хімічних елементів і їх атомів в різних умовах на різних стадіях геологічної і космічної історії.. 7. Зони і закономірності хімічної еволюції і хімічного складу космічних тіл і космосу в цілому; 8. Ефективні геохімічні методи пошуків пошуків корисних копалин. 9. Закономірності техногенної та біогенної міграції атомів в геосферах Землі. 10. Ефективні геохімічні методи вивчення екологічного стану біосфери та її частин. Всі ці проблеми тісно зв'язні між собою.  Теоретичне і практичне значення геохімії.      Завдання і проблеми геохімії, які мають загальне значення для природознавства не могли бути не тільки дозволені, а й сформульовані іншими науками. Історію комплексів атомів (і окремих атомів) в природі - вивчають багато природничі науки ( кристалографія , мінералогія, ґрунтознавство, фізіологія і біохімія організмів, хімія), але тільки на певному відрізку історії атомів, не ставлячи охопити всю історію атома в цілому.      Геохімія простежує всю історію поведінки і всі форми знаходження атомів на Землі і космосі. Геохімія допомагає встановити зв'язок між певними науками.      Геохімія синтезує в певному напрямку величезний фактичний матеріал і висновки цих наук.

2. Розвиток науки геохімія довкілля. Найвіддаленіші коріння геохімії йдуть до Теофрасту, Плінію та іншим античним вченим.    У XYII одним з перших був англієць Р.Бойль (1627-1691), який створив уявлення про океан як про середовище, розчинювальною велике число компонентів земних гірських порід і атмосфери, а більш виразно висловився на цю тему А.Лаувазье (XYIIIв.1743-1794).    У XYIII в М.В. Ломоносов (1711-1765) обґрунтував значення хімії для геології, дав пояснення процесам освіти руд, вугілля, торфу та ін.      Термін геохімія був запропонований швейцарцем Х.Шенбейном – 1838р., (який висловив думку, «що геологи для розширення своєї науки, як тільки скам'янілості не зможуть служити їм, без сумніву введуть в геологію мінералого-хімічний - елемент».       XIX століття стало століттям накопичення величезного числа наукових фактів, що дозволив зробити ряд найбільших відкриттів.        Ще на початку XIX ст. (1802р.) Е.Хладкі і В.Говардом було встановлено схожість метеоритного і земного ве6щества.      У галузі хімії відбулася важлива подія в 1859р. Г.Р.Кірхгофом і Р.Бунзеном був створений метод спектрального аналізу, який дав можливість виявлення одних і тих же елементів в гірських породах, золі рослин і далеких зірках - (Єдність хімічного складу навколишнього світу).    У другій половині XIXв. був відкритий Періодичний Закон Менделєєва Д.І.    У 1896р. А.Беккерель відкрив явище радіоактивності, досліджене і зрозуміле на початку XX століття подружжям Кюрі. 1911р. Резерфорд - атомне ядро. 1997р. - Томпсон - електрон.    Підсумком цих відкриттів з'явилася опублікована в 1908р. Ф.У.Кларком (1947-1931) таблиці поширеності елементів у земній корі, складену на основі всіх відомих гірських порід. Вона видавалася 5 раз (поповнювалася і допрацьовувалася), але збереглися незмінними цифри поширеності 6 найбільш часто зустрічаються елементів. (видатний вчений).    Геохімія «стукала в двері» і був потрібний великий мислитель, який би зміг сформулювати предмет і методи науки.          Таким вченим став наш співвітчизник В. І. Вернадський (1863–1941р.р.). Він вперше сформулював закони ізоморфізму , розселення елементів, він одним з перших глибоко зрозумів явище радіоактивності. Йому належать прекрасні роботи по біогеохімії.    Перші геохімічні закономірності були відкриті В.И.Вернадським, А.Є. Ферсманом (1883-1945), В.М.Гольдшмідтом.    Особливе місце - належить Вернадському, - по різнобічності знань можна порівняти з Леонардо.     Його праці не можна відносити тільки до основоположним, - він створював нові науки: радіогеологія, біогеохімію, вчення про біосферу він написав найважливіші роботи по гідрохімії, генетичної мінералогії, симетрії і дісіметріі.    У 1916р. відкрив перше родовище уранових руд, але вже в 1922р попереджає про небезпеку при освоєнні атомної енергії.    Вперше курс «Геохімії» був прочитаний А.Е.Ферсманом. Їм же в 1933-1939р. написані 4 томи «Геохімії» (про міграції та концентрації хімічних елементів з поясненням причин через зовнішні і внутрішні чинники міграції).    В.М.Гольдшмідт (1888-1947) створює початку 20 століття кристалохімії. Його кращі роботи пов'язані з встановленням розмірів іонних радіусів і їх впливом на склад мінералів, він сформулював 1 -й закон кристалохімії. У 1929р. він переїжджає з Норвегії в Геттінген. Після приходу фашистів він емігрував до Швеції, потім Англію, де і помер. Під впливом Вернадського, Ферсмана в СРСР була створена видатна школа геохіміків (А.П. Виноградов, А.А. Сауков, А.Ф. Капустинський, Перельман).          У першій половині ХХ ст . Необхідно відзначити В.Є. Гольдшмідт (кристалохімія, баланс елементів).          А.Е.Ферсман створив (1907-1908) найбільший працю по крісталохіміі, алмазів, спільно з Гольдшмідтом.          Сьогодні, особливо у зв'язку із забрудненням навколишнього середовища, геохімія активно розвивається в багатьох країнах. Саме її методи здатні вирішити багато екологічних проблем. (Виникли поняття про техногенні геохімічних аномаліях, техногенних ореолах розсіювання, техногенних бар'єрах. Геохімія техногенного ландшафту, геохімія міста, геохімія і сільськогосподарське виробництво).

3. Зв'язок з іншими науками. Часто геохімію визначають як хімію Землі. Є частка істини, але й істотні відмінності.    Просте перенесення всіх хімічних закономірностей на поведінку хімічних елементів в землі не дозволить ні пояснити їх справжнє поведінка в різних оболонках, ні дати прогноз «хімічного» і «геохімічного» мислення. (Перельман).    1.Крайняя нерівномірність розподілу. Не реалізовані багато хімічні властивості     2.Внешняя фактори (t°, Р, освітлення). В умовах Земної кори (особливо біосфери, окремих ділянках) обмежені вузькими рамками.     3.В окремої частини земної кори хімічні елементи знаходяться не тільки у вигляді солей, мінералів або розчинів, але утворюють різноманітні форми спільного перебування в системах. Поки система не зруйнована, вони не можуть проявляти свої власні властивості.

Геохімія має тісний зв'язок з такими науками, як біологія, географія, фізика, геологія, мінералогія, мінералогія, петрографія, корисні копалини, пошук та розвідка родовищ корисних копалин, кліматологія, ґрунтознавство, гідрогеологія, агрономія, медицина. В.І. Вернадський (2005) підкреслював особливу роль геохімії, яка необхідна для хіміків, геологів, біологів, географів, а її відкриття стосуються фундаментальних галузей фізики і підходять до висвітлення найзагальніших поглядів на будову Всесвіту. Практичне значення геохімії виражається вже в тому, що аномальні вміст речовин у земній корі: дуже низьке, або дуже висока може викликати ряд захворювань у людини, тварин, рослин з тяжкими наслідками. А.А. Сауков (1975) вказував на користь геохімії в пошуках нових джерел, видів сировини, що особливо стосується розсіяних елементів. На його думку, людству не загрожує нестача мінеральної сировини, так як у земній корі вона знаходиться в нескінченно великій кількості (щодо потреб людства), але в розсіяному стані. Необхідні технології, аналогічні тим, якими користуються бактерії, гриби, що використовують енергію сонячного світла для вилучення з первинних мінералів гірських порід необхідних поживних речовин: фосфатів, солей калію, натрію, кальцію, магнію, заліза і т.д. Геохімія бере участі в пошуку родовищ корисних копалин, так як концентрація хімічних елементів, сконцентрованих в родовищі, поступово знижується в просторі при видаленні від нього.

Рекомендована література

1. Справочник по геохимии, Г.В. Войткевич, А.В. Кокин, А.Е. Мирошников, В.Г. Прохоров, М., Недра, 1990

2. Основы геохимии, Я. Мияки, Л., Недра, 1969

3. Геохимия окружающей среды, А.А. Беус, Л.И. Грабовская, Н.В. Тихонова, М., Недра, 1976

4. Основы геохимии, Г.В. Войткевич, В.В. Закруткин, М., В.Школа,1976