Реферат
Геохіміязаліза
учня 9 В«БВ» класу
Раєвського Георгія
Залізо- Не тільки найголовніший метал оточуючої нас природи, - воно основа культуриі промисловості, воно знаряддя війни і мирної праці. І важко в усій таблиціМенделєєва знайти інший елемент, який був би так пов'язаний з минулими,справжніми і майбутніми долями людства.
АкадемікОлександр Євгенович Ферсман, видатний радянський геохімік, мінералог, географі мандрівник
Що таке геохімія?
Римський письменник-ерудит, автор В«Природної історіїВ»Пліній-старший писав: В«Залізорудні копі доставляють людині поскількизнаряддя. Бо сим знаряддям прорізуються ми землю, обробляємо плодовиті сади і,обрізаючи дикі лози з виноградом, слову віддався їх щороку юнеть. Сим знаряддямвибудовуємо будинку, розбиваємо камені і вживаємо залізо на всі подібнінадобности В».
Корисні копалини, втому числі і залізо, цінувалися не тільки на початку християнської ери, за часівПлінія. У наше століття, немислимий без науково-технічних розробок і розвиненоюпромисловості, їх значення зросло ще більше. Але для того, щоблюдство отримувало необхідні елементи в достатній кількості, їхнеобхідно постійно добувати. А для цього потрібно знати закономірностірозподілу хімічних елементів на планеті Земля.
Вивченням цихзакономірностей займають різні науки, серед яких провідне місце займаєгеохімія - наука про хімічний склад Землі, законах розподілу елементів іїх ізотопів і про процеси формування гірських порід, грунтів і та природних вод.(Якщо кому цікаво, то такими ж дослідженнями у позаземне просторізаймається наука космохімія). Оскільки хімічні елементи містяться в земнійкорі у вигляді руд і мінералів, геохімія з одного боку - рідна сестра хімії, аз іншого - тісно стикається з геологією. А однією з головних областейгеології є вивчення розміщення корисних копалин у земній корі.Тому геохімію часто розглядають як якусь гібридну наукову область,виниклу на кордоні геології та хімії. Так що частково буде справедливим таке«гвнянняВ»: В«геохімія = геологія + хіміяВ» - але тільки частково.
ТермінВ«ГеохіміяВ» з'явився в останній чверті XIX століття. Імовірно, в науковийужиток його увів один з перших професійних геохімік - американський ученийФранк Кларк (1847-1931), якого називають батьком геохімії.
Одним ззасновників сучасної геохімії по праву вважається і видатний російський вченийВ. І. Вернадський. У 1927 році він так розшифрував зміст цієї науки:В«Геохімія вивчає хімічні елементи, тобто атоми земної кори і, наскількиможливо, всієї планети. Вона вивчає їх історію, їх розподіл і рух упросторі-часі, їх генетичні на нашій планеті співвідношення В».
В данийчас найбільш поширений погляд на предмет і зміст геохімії такий:сучасна геохімія вивчає розподіл і вміст хімічних елементів вмінералах, рудах, породах, грунтах, водах і атмосферну циркуляцію елементів вприроді на основі властивостей їх атомів і іонів.
Залізо - одинз найпоширеніших елементів у Сонячній системі, особливо на планетахземної групи, зокрема, на Землі. Значна частина заліза планет земноїгрупи знаходиться в ядрах планет, у тому числі Землі, де його змістдосягає 90%. Вміст заліза в земній корі становить від 4 до 5%, а вмантії близько 12%. З металів залізо поступається за поширеністю вкорі тільки алюмінію. При цьому в ядрі знаходиться близько 86% всього заліза, а вмантії 14%.
Змістзаліза значно підвищується у вивержених породах основного складу, де вонопов'язано з піроксенів, амфібол, олівінів і буттям. У промисловихконцентраціях залізо накопичується протягом майже всіх екзогенних і ендогеннихпроцесів, що відбуваються в земній корі. У морській воді залізо міститься в дужемалих кількостях 0,002 - 0,02 мг/л. У річковій воді декілька вище - 2 мг/л.
Велику рользалізо грає в біосфері, так як атом заліза входить до складу гемоглобіну -білка червоних клітин крові у вищих організмів. Гемоглобін бере участь в доставцікисню до тканин і клітин.
Цікавийгеохімічний факт:
Вважається,що залізо разом з нікелем, кобальтом і киснем (за іншою теорії -воднем) входить до складу земного ядра. Тиск у центрі Землі колосальне(Близько 3 мільйонів атмосфер), і властивості цих елементів, у тому числі і залізаповинні стати незвичайними. Вчені вважають, що при таких стиснення воденьстає металом, а електронна структура атомів заліза та інших металів(Насамперед, зовнішні електронні оболонки) може сильно змінюватися. Однак,хоча фантасти вже багато разів описали подорож до центру Землі, безпосередньосклад земного ядра ми вивчити не можемо: геохимики судять про нього на основінепрямих даних.
Геохімічні властивості заліза
Найважливішагеохімічна особливість заліза - наявність у нього декількох ступенівокислення. Залізо в нейтральній формі - металеве - складає ядроземлі, можливо, присутній в мантії і дуже рідко зустрічається в земній корі.Закісное залізо FeO -основна форма знаходження заліза в мантії і земній корі. Окисне залізо Fe2O3 характерно для самих верхніх, найбільш окислених, частинземної кори, зокрема, осадових порід.
ЗаКрісталлохимічеськая властивостям іон Fe2 + близький до іонів Mg2 + і Ca2 + - іншимголовним елементів, що складають значну частину всіх земних порід. В силуКрісталлохимічеськая подібності залізо заміщає магній і, частково, кальцій підбагатьох силікату. При цьому вміст заліза в мінералах змінного складузазвичай збільшується зі зменшенням температури.
Мінерали заліза
У земній корізалізо поширена достатньо широко - на його частку припадає близько4,1% маси земної кори (4-е місце серед всіх елементів, 2-е середметалів). У мантії і земній корі залізо зосереджене головним чином усилікату, при цьому його вміст значно в основних і ультраосновнихпородах, і мало - в кислих і середніх породах.
Відомовелике число руд і мінералів, що містять залізо. рудами називаються природнімінерали, що містять залізо в таких кількостях і з'єднаннях, при якихпромислове витяг з них металу економічно доцільно. Змістзаліза в промислових рудах змінюється в широких межах - від 16 до 70%. ВЗалежно від хімічного складу залізніруди застосовуються для виплавки чавуну в природному вигляді або,якщо вони містять менше 50% Fe,після збагачення. Більша частина залізних руд використовується для виплавки чавуну, сталі, а такожферосплавів. У відносно невеликих кількостях вони використовуються якприродних фарб (охри) і обважнювачів бурових глинистих розчинів.
Найбільшепрактичне значення мають червоний залізняк (гематит, Fe2O3; містить до70% Fe), магнітний залізняк (магнетит, FeO.Fe2O3, Fe3O4; містить 72,4% Fe), бурий залізняк аболимон (гетит та гідрогетит і гідрогетит, відповідно FeOOH і FeOOH В· nH2O).Гетит і гідрогетит найчастіше зустрічаються в корі вивітрювання, утворюючи так звані В«залізні капелюхиВ», потужністьяких досягає декількох сотень метрів. Також вони можуть мати осадовепоходження, випадаючи з колоїдних розчинів в озерах або прибережних зонахморів. При цьому утворюються оолітовие, чи бобові, залізні руди. У них частозустрічається вівіаніт Fe (3PO4) 2.8 H2O, що має форму чорних подовжених кристаліві радіально-променистих агрегатів.
У природітакож широко поширені сульфіди заліза - пірит FeS2 (сірчаний або залізний колчедан) і пірротін. Вони не єзалізною рудою - пірит використовують для отримання сірчаної кислоти, а пірротінчасто містить нікель і кобальт.
Інші частозустрічаються мінерали заліза:
В·Сидерит -FeCO3 - містить приблизно 35% заліза. Володіє жовтувато-білим (зсірим або коричневим відтінком у разі забруднення) кольором.
В·Марказит -FeS2 - містить 46,6% заліза. Зустрічається у вигляді жовтих, як латунь,біпірамідальних ромбічних кристалів.
В·Леллінгіт -FeAs2 - містить 27,2% заліза і зустрічається у вигляді сріблясто-білихбіпірамідальних ромбічних кристалів.
<...
