Файл: Крайнов, С. Р. Геохимия редких элементов в подземных водах (в связи с геохимическими поисками месторождений).pdf

18

цнала (!>9), обладающие

тенденцией

электро отрицательность

>

245—

образовывать

в

водных

растворах

260 ккал/г-атом).

анионы

с кислородом

(В, W,

Ge

Положение элементов, образующих

и др.).

соединения

с преобладанием

ионных

Эта классификация

до настоящего

связей, в системе координат ЭО (элек­

времени не утеряла

своего

значения

троотрицательность)

—

/

(ионный

и широко используется в геохими­

потенциал)

представлено

на

рис. 2.

ческих работах в виде различных

Это предварительное деление эле­

модификаций

диаграммы

W — R{.

ментов на три группы по формам

В сущности, даже при настоящем

нахождения

элементов

следует рас­

уровне

знаний

геохимии

элементов

сматривать

только в

вероятностном

в водах рассмотренное грубое де­

плане, характеризующем общую тен­

ление элементов с ионным типом

денцию элементов к

катионогенности

связи на три группы по их ориенти­

илп анионогенности, так как эле­

ровочным формам

миграции

право­

менты любой группы в зависимости

мочно. В связи с этим, исходя из

от характера гидрогеохимических ус­

физико-химических параметров эле­

ловий могут образовывать как ка­

ментов — ионного потенциала п элек­

тионы, так и анионы. Особенно это

троотрицательности,

мы,

следуя

за

касается

элементов

второй

группы,

В.

М.

Гольдшмидтом

[381],

формы миграции которых из класси­

A.

Е.

Ферсманом

[287,

288],

фикации В. М. Гольдпшидта в сущ­

B. В. Щербиной

[313],

выделили

ности долгое время оставались не­

среди редких элементов три группы,

ясными. Мы не будем детально оста­

различающихся

по

преобладающим

навливаться на специфике форм ми­

формам

их

нахождения

в

водах.

грации элементов первой и третьей

1.

Катионогенные

элементы * L i ,

групп. В природных условиях они

ВЬ,

Cs

(ионный

потенциал

0,5—

действительно обладают

ярко выра­

2,0,

электроотрицательность

<

140

женной

тенденцией

к

катионоген­

ккал/г-атом)**.

ности (первая группа)

и

анионоген­

РЗЭ, T i , Nb и др., которые по формам

Разберем

более

подробно

особен­

нахождения в водах точнее следует

ности возможных

форм

миграции

называть

элементами-комплексооб-

элементов

наиболее

сложной

второй

разователями (ионный потенциал

группы. Эта группа весьма

обширна,

2,0—9,0,

электроотрицательность

в нее входит большая часть

элемен­

140—260 ккал/г-атом). Многие из

тов

средних

групп

периодической

этих элементов (но не все) обладают

системы Д. И. Менделеева, в том

в природных условиях свойством ам-

числе и многие из изучавшихся

нами

фотерности.

элементов

(Be, РЗЭ, T i , Nb и др.).

3. Анионогенные

элементы В,

До

недавнего

времени

эта

группа

W,

Ge

(ионный

потенциал >9,0,

с

точки

зрения

форм

нахождения

в

водах

и

особенностей

миграции

* Термин катионогенные и анионогенные

в

них была

«terra

uncognita».

Хотя

по классификации В. М. Гольдпшид­

элементы заимствован

из работ М. Г. Ва-

ляшко [46].

та эта группа элементов называется

** Здесь и далее значения элѳктроотри-

амфотерной,

главное свойство

этих

цательностей элементов (в ккал/г-атом)

элементов

не

амфотерность. Многие

даны по А. С. Поваренных [236] и Ф. Гор­

элементы этой группы амфотерностью

дон

Смит

[93].

21

вѳстными оговорками и ограниче­

tg С. мг/л

ниями) и на природные воды. В на­

стоящее

время

уже

известно

[37,

114, 185, 261, 313], что в сложной

многокомпонентной системе, которой

являются

подземные

воды,

многие

микроэлементы находятся не в виде

простых ионов (в которых

выражает­

ся анализ), а в виде комплексных

соединений, образованных этими эле­

ментами

с

различными

аддендами

этих вод (такими, как HCOJ, СО§~,

SOI", Cl", F" и др.). В связи с этим

в подземных водах в большинстве

случаев существуют не «чистые» эле­

менты с

зарядом,

соответствующим

их положению в периодической си­

стеме (например,

N b 6 + ,

В е 2 + ,

T R 3 +

и т. д.), а комплексные образования,

'о

I

г

3

4 5

6

7

В

9

10

II

IZj

которые

характеризуются

свойства­

Рис.

3.

ми совершенно отличными от свойств

собственных

ионов

элементов.

Диаграмма

теоретических

пределов

со­

Д л я большинства элементов комплек-

держаний

элементов гидропизатов

в

во­

сообразование

увеличивает pH

гид­

дах

при

разных

pH .

ролиза, так как ион элемента, ча­

стично плиполностыо связанный с ад-

Способность элемента к комплексо-

дендом, подвержен гидролизу в го­

образованшо

в

сущности

является

раздо меньшей степени, чем соответ­

также отражением его кислотно-ос­

ствующий простой

гидратированный

новных свойств. Последние, как уже

ион. Растворимость комплексных

со­

было сказано, могут €ыть выражены

единений обычно значительна,

поэто­

через потенциал ионизации

(средний

му комплексообразование

существен­

или первый), ионный потенциал (от­

но расширяет диапазон водной миг­

ношение валентности к радиусу иона)

рации элементов-комплексообразова-

и электроотрицательность.

телей. При этом чем устойчивее ком­

Концепция

электро отрицатель­

плексное соединение, тем слабее его

ности

была

введена

в

литературу

гидролизуемость

и,

следовательно,

Л. Паулингом [223]. Принципиаль­

выше его миграционная

способность

но говоря, «электроотрицательность

в водах. В связи с этим перед изуче­

представляет собой энергию притя­

нием гидроreo химии

элементов-ком-

жения

данным

атомом

валентных

плексообразователей

необходимо

ра­

электронов при соединении его с дру­

зобраться в двух основных вопросах:

гими атомами [24, 223, 236]. Несмот­

а) возможные адденды, с которыми

ря на дискуссионно сть понятия

элек­

наиболее

вероятно

комплексообра­

троотрицательности, ее идея в на­

зование элементов в водах; б) сте­

стоящее широко используется в гео­

пень устойчивости их

комплексных

химии [236, 418, 67, 93] и др. На

соединений

с

наиболее

вероятными

основании

использования

вышеука­

аддендами.

занных

характеристик

кислотно-ос-