Министерство образования Российской Федерации

Российский Государственный Геологоразведочный Университет

им. Серго Орджоникидзе

(МГРИ-РГГРУ)

Реферат

по дисциплине «Геохимия»

на тему «Описание элемента Mg»

Выполнил студент группы ЗРМ-13

Красных И.П.

2016 г

Оглавление

Введение 7

История открытия элемента. 7

Получение магния 7

Главные месторождения магния представляют из себя жильные гнездообразные тела аморфного магнезита в коре выветривания ультраосновных пород, пластообразные и линзообразные залежи кристаллического магнезита среди карбонатных толщ и галогенные отложения. 11

От кларка во многом зависит способность элемента к минералообразованию: число минералов уменьшается с уменьшением кларков. По А. А. Саукову, для элементов с кларками от 1 до 10 % среднее число минералов на один элемент составляет 239, а для элементов с кларками 10~б— 10~в — только 23. Прямая пропорциональность здесь, естественно, отсутствует в связи с влиянием химических свойств элементов, но все же роль кларков очевидна. С уменьшением кларков уменьшается активная концентрация элементов (при сходных химических свойствах)и труднее достигается произведение растворимости и выпадение самостоятельной твердой фазы из вод и расплавов. Так, высокие кларки Na, Ca, Mg определяют большие их концентрации в водах и возможность осаждения при испарении вод. 13

Кларк магния в земной коре — 1,87 % 13

Среднее содержание магния в основных типах изверженных пород 13

Ультраосновные породы(дуниты и пр.) 13

Основные породы(базальты и пр.) 13

Средние породы(диориты и андезиты) 13

Кислые породы(граниты и пр.) 13

Граниты 13

Гранодиориты 13

25,9 13

4,50 13

2,18 13

0,56 13

0,33 13

1,10 13

Кларки магния осадочных пород и глубоководных осадков 13

Осадочные породы 13

Глубоководные осадки 13

Глины и сланцы 13

песчанники 13

Карбонатные породы 13

Известковые 13

Глинистые 13

1,50 13

0,73 13

4,60 13

4*10^-3 13

210 13

Кларки концентрации. 13

Отношение содержания элемента в данной системе к его кларку в земной коре В. И. Вернадский в 1937 г. предложил именовать кларком концентрации (КК). Во многих случаях /С/С имеет преимущество по сравнению с массовыми и атомными процентами и другими способами выражения результатов анализов. В частности, огромные различия в кларках определяют невозможность изображения распределения различных элементов на одном графике. 13

Кларки концентрации Mg подтверждают его энергичную миграцию и дифференциацию: 13

Каменные метеориты 7 13

Изверженные породы земной коры и верхней мантии: 13

ультраосновные 13 13

основные 2,4 13

средние 1,1 13

кислые 0,3 13

Биосфера и ее производные: 13

глины и сланцы 0,7 13

доломиты 5 13

гидросфера 0,07 13

глубинные рассолы 2 13

живое вещество . 0,02 13

грунтовые и речные воды в гумидных ландшафтах /г-10~3—п-10~4 13

то же, в аридных ландшафтах ~0,1 13

соляные озера <2 13

В магматических процессах Mg²⁺ - аналог Fe²⁺, что объясняется близостью их ионных радиусов (соответственно 0,74 и 0,80 Å). Mg²⁺ вместе с Fe²⁺ входит в состав оливина, пироксенов и других магматических минералов. 14

Кларк магния в земной коре — 1,95 % (19,5 кг/т). Это один из самых распространённых элементов земной коры в связи с этим минералы магния многочисленны - силикаты, карбонаты, сульфаты, хлориды и другие. Более половины из них образовались в биосфере - на дне морей, озер, в почвах и т. д.; остальные связаны с высокотемпературными процессами. 14

Растения содержат магний в молекуле хлорофилла (10 %). Структура хлорофилла близка к структуре гема в пигменте крови (вместо Mg входит Fe). В организме человека содержится 21–28 г магния. Суточное по- требление с пищей – 600 мг. Период полувыведения – 130 суток. Важнейший активатор многих ферментативных процессов (около 300 ферментов). 14

Кларки концентрации в рудах колеблются в сотни тысяч раз. но импульсы миграции, равные In КК, сравнительно меняются слабо — в пределах одного порядка. Так, для Hg он равен 13,7; Си — 5,98 Sc — 2,3; Fe — 1,9; Mg — 1. Это связано с тем, что кларки концентрации входят в формулу и под знаком логарифма. Если принять условно, что рудообразование продолжалось в течение 1 млн. лет, то интенсивность рудообразования u/t для Hg составит 1,37 • 10~5, для Си — 5,98 • 10~6, Sc — 2,9 • Ю-6 и т. д. Это означает, что на каждый грамм металла, содержавшегося в данном объеме руды, ежегодно в процессе рудообразования добавлялось 1,37 • 10~5 г Hg, 5,98 • 10~6 г Си и 2,3 • 10~6 г Sc. Конечно, это только пример порядка величины, ибо неизвестно истинное время рудообразования, а все построения исходят из постоянства интенсивности миграции. 14

Геохимический цикл миграции. 15

Геохимическая миграция магния сложная и охватывает все геосферы. В глубинных геосферах мы имеем преимущественно силикаты, в гипергенной – карбонаты, фосфаты, арсенаты. Почти весь магний выпадает в ранних стадиях кристаллизации изверженных пород. Входит в состав глубинных ультраосновных и основных пород. Простые соли магния с SO4, Cl, Br, J легко растворимы и трудно растворимы карбонаты и силикаты. Обнаруживается в глубинных оливиновых породах и поздних осадках морских и озерных бассейнов. В метасоматических замещениях и при перекристаллизации известняков надо искать доломиты и магнезиты. 15

Миграционная способность магния сравнима с подвижностью калия и натрия, поскольку сульфаты и хлориды этих трёх металлов хорошо растворимы. Из-за небольшого размера иона магний входит в состав глинистых минералов. 15

В гумидном климате в профиле выветривания Mg вымывается из минералов и поглощается живыми организмами, гумусом, входит вместе с калием в решётку новообразованных силикатных минералов. 15

В аридных ландшафтах на распределение магния влияет высокая растворимость его хлоридов и сульфатов. В результате наблюдается накопление этих солей на испарительных барьерах и затем – формирование солончаков. Кларк магния в океане 0.13%. Его талассофильность (0.07) значительно выше, чем у кальция, бария, стронция, но ниже, чем у натрия. В океан магний попадает из выветривающихся горных пород, и масштабы его поступления в прошлом были значительны 15

По миграции в аридных ландшафтах Mg сходен с Са, но в некоторых из них и значительно отличается. Местами он ближе к Na, частично и к А1. Здесь резко проявляется способность Mg входить в решетку глинистых минералов и легкая растворимость сульфатов. В результате грунтовые воды обогащаются MgCU и MgS04, которые осаждаются при испарении вод. Эти процессы наблюдаются преимущественно в пустынях. При испарении осолоняющихся лагун выпадение солей Mg происходит на поздних стадиях их развития после осаждения поваренной соли. При этом сначала осаждаются сульфаты Mg, а позднее и хлориды. Поэтому магнезиальные соли обнаруживаются в верхних частях соляных куполов в ассоциации с калийными солями ( К- Mg-стадия галогенеза, по Н. М Страхову). 15

В целом аридные ландшафты богаче Mg, чем гумидные, — его больше в почвах, водах, континентальных отложениях, растениях. На путях водной миграции Mg здесь возникает больше геохимических барьеров: 1) испарительный; 2) карбонатный (доломитизация); 3) силикатный (образование палыгорскита и других минералов); 4) сорбционный. В океане в среднем 1,3- Ю-1 % Mg. Его талассофильность (0,07) значительно выше, чем у Са, Sr, Ba, других щелочных и тяжелых металлов (кроме Na — 0,42). 422 Воды океана не насыщены MgC03 и Mg (OH)2, из океанической воды не происходит химического осаждения солей Mg. Основной поставщик Mg для океана — выветривание на материках, которое, по рассчетам В. М. Гольдшмидта, за время геологической истории поставило 12,6 г. Mg на каждый килограмм океанической воды. Однако в 1 кг современной воды содержится лишь 1,3 г Mg, т. е. почти в 10 раз меньше. Это объясняется отложением доломитов и других осадочных пород, сорбцией Mg коллоидами, многократным участием одного и того же атома Mg в большом круговороте веществ, т. е. гранитизацией, палингенезом и другими процессами. 15

Значительные количества магния вместе с кальцием выносятся речным стоком в океан, где его содержание составляет 1,35 г/л, тогда как содержание кальция в водах океана равно 0,4 г/л. Магний входит в состав осадочных доломитов и других магнезиальных пород, в которых его количество в современную эпоху около 1%. 16

В то же время в докембрийских карбонатных отложениях количество магния доходит до 13%, то есть в докембрии происходило океанское осадконакопление магнезиальных пород, тогда как сегодня отлагаются кальциевые карбонаты. 16

Магний жизненно важный элемент, он входит в состав хлорофилла и очень важен в процессе фотосинтеза. Листья растений и деревьев выделяют кислород, и при этом поглощается солнечная энергия, которая как бы консервируется в органических соединениях растений. Хлорофилл, в составе которого до 2% магния, разлагает углекислый газ воздуха на углерод и кислород. Углерод поступает в клетчатку растений, а кислород в атмосферу. 16

Магний контролирует энергетический баланс, регулирует жизнедеятельность клеток, синтез белков организма, свёртываемость крови. При нехватке магния листья растений желтеют, имеет место заболевания животных. Большинство людей испытывают дефицит магния, при этом возникают мышечные судороги. В теле человека около 40 грамм магния. Суточная потребность в магнии для взрослого человека от 300 до 400 мг. 16

Минерал бишофит широко используется в медицине 16

Используется магний в составе различных сплавов в авиации и автомобилестроении, в металлургии как раскислитель при выплавке высокопрочного чугуна и стали, при получении Ti, V, Zr, U, Cr. Применяется также в пиротехнике, фотографии, медицине, в военном деле. 16

Магний вспыхивает при поджигании. Горящий Mg тушат железной стружкой, но не водой или песком (водяной пар и кремнезём реагируют с Mg). 16

.Технофильность магния значительно ниже, чем у кальция и натрия. До начала 20-го столетия использовались только соединения магния - доломит, магнезит. В последнее время в промышленности стали применять сплавы, содержащие металлический магний, но говорить о влиянии техногенеза на биохимический цикл магния не приходится. Только в обеднённых магнием ландшафтах наблюдается некоторое его накопление за счёт внесения магниевого удобрения, известкования с помощью доломита. В целом для биогеохимических циклов щелочных и щелочноземельных и щелочноземельных металлов характерна незамкнутость глобальных годовых циклов. В результате наблюдается аккумуляция этих элементов в осадках Мирового океана: до 99% Са, 98% К, свыше 60% Na сосредоточено в осадочных породах. 16

Мировое производство магния достигает 350 тысяч тонн в год. 16

ПДК на MgSO4 – 2 мг/м3 . 16

Главные месторождения магния представляют из себя жильные гнездообразные тела аморфного магнезита в коре выветривания ультраосновных пород, пластообразные и линзообразные залежи кристаллического магнезита среди карбонатных толщ и галогенные отложения. 16

Основные реакции на магний: 17

1. Порошок минерала растирают с хинализарином (С14Н8О6), добавляют немного КОН 17

или NaOH и растирают снова. При наличии магния появляется синий цвет. Если магния нет, то цвет смеси будет синефиолетовый. 17

2. Светлый минерал смачивают раствором азотнокислого кобальта – Co(NO3)2 и затем сильно прокаливают. Должен быть красный цвет. 17

3. К капле раствора соли магния добавляют каплю раствора хлористого аммония – NH4Cl и каплю раствора аммиака – NH4OH, а затем капают 5% раствор оксихинолина (C9H7ON). При наличии магния образуется зеленовато- жёлтый осадок. 4. Смешивают в пробирке 2 капли раствора соли магния с 2 каплями 2N раствора двухзамещённого фосфата натрия Na2HPO4. Затем при интенсивном перемешивании добавляют по капле 2N раствор NH4OH. При наличии магния выпадают моховидные дендриты кристаллов MgNH4PO4. 17

Список использованной литературы 18