Гидрогеохимическая систематика элементов

 

 

Для объяснения особенностей водной миграции химических элементов в ландшафтах особое значение имеют классификации химических элементов,

 

основанные на анализе щелочно-кислотных и окислительно-воостановительных свойств элементов, определяемых их ионным потенциа-лом, потенциалом ионизации, электроотрицательностью, строением элек-тронных оболочек, которые развивают геохимические классификации В,М.Гольдшмидта и А.Е.Ферсмана. Наиболее детальную классификацию та-кого рода разработал А.И. Перельман [23]. В ее основу положено разделение элементов по интенсивности их водной миграции в различных геохимических обстановках.

 

Большое значение для ландшафтно-геохимических исследований имеют достижения современной гидрогеохимии. Для объяснения ландшафтной ми-грации и состояний элементов в биокосных системах можно использовать геохимическую классификацию элементов, разработанную А.И.Перельманом

 

[23] и С.Р. Крайневым, В.М.Швецом[18].

 

В этих классификациях выделяются три основные группы элементов:

 

1 -катионогенные элементы (литий, натрий, калий, кальций, стронций, барий), мигрирующие в основном в форме катионов;

 

2 - элементы-комплексообразователи с тремя подгруппами:

 

а) 8-электринные элементы, обычно называемые элементами-гидролизатами (магний, алюминий, скандий, иттрий, редкие зем-ли, титан, цирконий), миграция этих элементов в природных водах происходит как в катионной, так и в анионной формах в виде раз-нообразных комплексных соединений;

 

б) 18-электронные элементы, которые часто называют тяжелыми ме-таллами (медь, серебро, цинк, кадмий, ртуть, свинец, хром);

 

в) переходные элементы (марганец, железо, кобальт, никель и др.); 3 - анионогенные элементы (сера, ванадий, селен, молибден, фтор, мышь-

 

як, сурьма и др.), образующие простые анионы и анионы с кислородом.

 

В разных ландшафтно-геохимических условиях (кислых, щелочных, глеевых и т.д.) вероятность образования элементами тех или иных форм ми-грации не одинакова. Особенно это характерно для некоторых элементов-комплексообразователей и анионогенных элементов, имеющих, в отличие от катионогенных элементов, два максимума растворимости - не только в ки-слой, но и в щелочной среде. Элементы другой группы в зависимости от сте-пени окисления и рН могут находиться в катионной и анионной формах

 

16

(цинк, алюминий, уран, молибден и др.). В аридных ландшафтах при отсутст-вии или малом количестве в водах органического вещества большинство 10-электринных элементов в щелочной среде не образуют растворимых ком-плексных соединений, слабо подвижны и ведут себя как типичные катионо-генные элементы, для миграции которых благоприятны кислые среды. Поэто-му в этих ландшафтах, они далее рассматриваются и объединяются с катионо-генными элементами, а в группу элементов-комплексообразователей включе-ны только 8-электронные эломенты-гидролизаторы. При этом основным ад-дентом для комплексообразования в аридных ландшафтах являются карбонат

 

и бикарбонат-ионы. Из 18-электронных элементов лишь медь, серебро, воз-можно, цинк могут образовывать сложные комплексные соединения с карбо-натами и бикарбонатами щелочей.

 

Свойства комплексных соединений элементов-гидролизатов определяют-ся главным образом постоянной валентностью этих элементов и щелочно-кислотными условиями среды. В то же время миграция анионогенных элемен-тов, часто имеющих переменную валентность, зависит не только от щелочно-кислотных, но и окислительно-восстановительных условий. Более подробно вопросы геохимии комплексных соединений элементов отражены в работах С.Р.Крайнова [17], Г.А.Голевой [12], С.Р.Крайнова и В.М.Швеца [18], А.И.Перельмана [23] и др.

 

Учитывая распространенность химических элементов в земной коре и их вероятные состояния в природных растворах, приводим в данной работе гео-химическую систематику элементов (табл.6), которую в дальнейшем можно использовать при выполнении заданий и ответах на вопросы о закономерно-стях миграции химических элементов.