Геохимия химического элемента - Na

Размещено на http://www.allbest.ru/

Минобрнауки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе

Геологоразведочный факультет

Кафедра минералогии и геммологии

Реферат

Геохимия химического элемента - Na

Мягмарсанжаа Дашдорж студента 3 курса РМ-19 группы

Руководитель Ведущий специалист, Старший преподаватель Т.Ю Должанская оценка, подпись, дата

Заведующий кафедройДоцент, кандидат геолого-минералогических наук Д.А. Петроченков

подпись, дата

Москва, 2021

Введение

«Не должно сомневаться в довольствевсяких минералов в Российских областях: но только употреблять доброе прилежание с требуемым знанием».

М.В. Ломоносов

Химический элемент - совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и числом протонов, совпадающим с порядковым (атомным) номером в таблице Менделеева. Каждый химический элемент имеет свои название и символ, которые приводятся в Периодической системе элементов Дмитрия Ивановича Менделеева.

Различные сочетания элементов в различных количествах и дают нам то, что мы называем минералом: например, хлор и натрий дают поваренную соль, кислород в двойном количестве с кремнием дают кремнезем или кварц и так далее.

История натрия

химический протон элемент

Натрий в чистом виде получил в 1807 году Хемфри Дэви - английский химик, который незадолго до натрия открыл калий. Дэви проводил процесс электролиза одного из соединений натрия - гидроксида, расплавив который и получил натрий. Соединениями натрия человечество пользовалось со времён глубокой древности, содой природного происхождения пользовались ещё в Древнем Египте (calorizator). Называли элемент содий (sodium), иногда именно это название можно встретить даже сейчас. Привычное название натрий (от латинского natrium - сода) было предложено шведом Йенсом Берцелиусом.

В настоящее время известны 118 химических элементов, большинство которых открыто за последние 200 лет. При обсуждении хронологии и авторства открытий элементов следует учитывать два обстоятельства. Во-первых, понятие химического элемента существенно изменялось по мере развития химии. В предалхимический и алхимический периоды понятие элемента не имело почти ничего общего с современным. Во второй половине XVII в. Р. Бойль предложил химико-аналитическую концепцию элемента, которая приобрела завершённый вид в системе А. Лавуазье, опубликовавшего в 1789 г. таблицу простых тел. Атомистическая концепция химического элемента начала развиваться в XIX в. благодаря работам Дж. Дальтона и Й. Я. Берцелиуса (следует отметить, однако, что вплоть до середины века большинство учёных чаще использовали термин "простое тело", нежели "элемент"). Лишь к концу XIX века окончательно сформировалось классическое понимание элемента как разновидности атомов, которое в свою очередь существенно видоизменилось после открытия радиоактивности и изотопии. Во-вторых, само понятие "открытие химического элемента" не имеет чёткого определения. Под открытием элемента иногда понимается выделение простого вещества в свободном состоянии, иногда - доказательство существования элемента в составе каких-либо соединений химическими или физическими методами. Например, датой открытия фтора считается 1771 г., когда К. Шееле получил плавиковую кислоту; в 1810 г. Г. Дэви и А. Ампер показали, что она представляет собой соединение водорода с неизвестным элементом, но лишь в 1886 г. А. Муассан получил фтор в свободном состоянии. (С.И.ЛЕВЧЕНКОВ КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ ХИМИИ. Учебное пособие для студентов химфака РГУ)

Физико-химическая и кристаллохимическая характеристика химического элемента -Na Натрий (Na, лат. natrium) - химический элемент первой группы, третьего периода периодической системы Менделеева, с атомным номером 11. Как простое вещество представляет собой мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета. На внешнем энергетическом уровне натрий имеет один электрон, который он легко отдаёт, превращаясь в положительно заряженный катион Na+. Единственным стабильным изотопом является Na23. В свободном виде не встречается, но может быть получен из различных соединений. Натрий шестой по распространённости элемент в земной коре: он находится в составе многочисленных минералов, включая полевые шпаты, содалит и «каменную соль» (галит, хлорид натрия).( https://chem.ru/natrij.html)

Рис1. Натрий

Рис 2. перкарбонат натрия, натрия, амид натрия

Таблица 1

Типы изоморфных замещений элемента в кристаллических структурах минералов

Эволюция понятия "изоморфизм" обусловлена углублением наших знаний о природе изоморфных веществ и изоморфных замещений. Первооткрыватель изоморфизма Э.Митчерлих дал следующую формулировку: "Вещества, разные по химическому составу, могут иметь одинаковые кристаллические формы". Им же была установлена способность изоморфных веществ образовывать "смешанные кристаллы", которые позднее были названы твердыми растворами или соединениями переменного состава. Таким образом, у Э.Митчерлиха на первом плане стоит равенство форм кристаллов, а второе явление - способность к образованию твердых растворов - выступает как бы следствием либо свойством первого.( Г.М.Кузьмичева Основные кристаллохимические категории, Москва, 2001 г)

Изоморфизмом называется взаимное замещение атомов (или структурных единиц) разных химических элементов в эквивалентных позициях кристаллической структуры.

Изоморфизм делится на два типа:

Рис. 3. Типы изоморфизма (Т.Ю Должанская “Основные понятия Общой геохимии”)

Геохимическая классификация химических элементов по В.И. Вернадскому

Геохимическая классификация химических элементов В.И.Вернадского основана на различной способности химических элементов участвовать в природных физических и химических процессах а также в циклических биосферных круговоротах веществ. Элементы разделяются на шесть групп. А натрий(Na) относится к третьему группе циклических элементов.

III группа циклических или органогенных элементов - наибольшая по количеству элементов группа. Для элементов этой группы характерны многочисленные обратимые (циклические) химические процессы, часто проходящие при непосредственном участии живой материи. Каждый элемент этой группы дает характерные для определенной геосферы постоянно изменяющиеся соединения.( Г.А.Московский УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ГЕОХИМИИ, Саратов 2008)

Таблица 2. Геохимическая классификация химических элементов по В.И.Вернадскому

Геохимическая классификация химических элементов по В.М. Гольдшмидту

В основу геохимической классификации химических элементов В.М.Гольдшмидта в 1923 году (табл. 1) положены следующие признаки:

1. Особенности электронного строения атомов и ионов.

2. Положение элементов на кривой атомных объемов (по Л.Мейеру - отношение атомного веса элемента к его удельному весу в твердом состоянии, а для газов - в жидком).

3. Магнитные свойства химических элементов (диамагнитные - медь, серебро, золото; парамагнитные (кислород, титан и др.), ферромагнитные (железо, кобальт).

4. Химическое сродство (с кислородом или серой).

Таблица 3

Натрий находится в группе Литофильных элементов.

Литофильные элементы концентрируются в мантии и коре Земли, образуя многочисленные соединения в виде оксидов, силикатов или солей кислородсодержащих кислот. В ионном состоянии, у этих элементов, на внешней электронной орбите находится 8 электронов. Элементы находятся на убывающих участках кривой атомных объемов, большинство из них парамагнитны. ( Г.А.Московский УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ГЕОХИМИИ, Саратов 2008)

Другие классификации

Существуют также геохимические классификации химических элементов А.Е.Ферсмана, А.Н.Заварицкого.

А.Е.Ферсман выделил следующие группы химических элементов:

1. Ультраосновных магм: Cu, Ti, V, Mg, Fe, Co, Ni, платиноиды.

2. Средних и основных магм (Na, Ca, Mg, Al, Sr, Ba).

3. Гранитных пегматитов (K, Li, Rb, Cs, Sn, TR, U, B, Be и др.).

4. Нефелин-сиенитовых магм (Cl, Ti, Zr, TR, Sr и др.).

5. Сульфидных месторождений (все халькофильные элементы а также Fe, Co, Ni, Mo, Re).

Во всех указанных классификациях не исключается попадания одних и тех же элементов в разные группы. Этого недостатка лишена классификация А.Н.Заварицкого, который выделил следующие группы элементов (рис. 2):

1. Элементы горных пород.

2. Инертные газы.

3. Элементы семейства железа.

4. Элементы магматических эманаций.

5. Редкие элементы.

6. Элементы сульфидных руд.

7. Металлоиды- элементы сульфосолей.

8. Тяжелые галоиды.

9. Элементы группы платины.

10. Радиоактивные элементы

Рис. 2. Геохимическая классификация химических элементов по А.Н. Заварицкому

Кларки (весовые) химических элементов - средние содержания химических элементов в земной коре в массовых процентах. Различают также атомные (в процентах числа атомов) и объемные кларки (в процентах объема электростатических полей атомов).

Кларки элементов в литосфере

Содержание химических элементов в земной коре очень неодинаково. Это видно из того, что содержание самого распространенного элемента кислорода в 1,5*1015 раз больше содержания полония - одного из наименее распространенных элементов. Наиболее распространенными являются элементы с небольшими порядковыми номерами (соответственно с малыми атомными весами). Первые 26 элементов составляют 99,74% всей земной коры. Почти половина земной коры состоит из одного элемента - кислорода. На втором месте стоит кремний (кларк 29,5), на третьем алюминий (8,05). Кларк железа - 4,65, кальция - 2,96, калия - 2,50, натрия - 2,50, магния - 1,87.

Рис. 4. Кларк натрия земной коры(Т.Ю Должанская “Основные понятия Общой геохимии”)

Таблица 4. Среднее содержание натрия в литосфере и в главных типах пород (по А.П. Виноградову, 1962), масс. %

Кларки натрия в гидросфере

(По А. П. Виноградову (1967), с дополнениями по В. Н. Иваненко, В. В. Гордееву и А. П. Лисицину (1979) и В. В. Гордееву (1983)[9] Все значения ниже приведены в мг/кг (эквивалентно г/т, млн?1, ppm). Кларки главных элементов морской воды рассчитаны для средней солёности 34,887 промилле.

Таблица 4

Таблица 5. Основные минералы с указанием(Na) их формул и теоретического процентного содержания элемента

Таблица 6

Процессы минералообразования, в которых участвует натрий

Роль натрия в биосфере и промышленное использование

Натрий играет огромную роль в биологических процессах, содержается в любом живом организме. Мы по собственному опыту знаем, как важен солевой баланс натрия в крови.

Натрий широко используется в технике. Натрий - для получения моющих средств, обработки кож, при производстве каучука, а также в атомной энергетике как теплоноситель (из-за большого интервала между температурами кипения Гкип = 98 °С и плавления Гпл = 883 °С и малого сечения захвата нейтронов). (Макрыгина, В.А. Геохимия отдельных элементов: Учебное пособие, Иркутск 2011)

Список литературы

1. Должанская Т.Ю “Основные понятия Общей геохимии”

2. Кузьмичева Г.М. Основные кристаллохимические категории, Москва, 2001 г

3. ЛЕВЧЕНКОВ С.И. КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ ХИМИИ. Учебное пособие для студентов химфака РГУ

4. Макрыгина, В.А. Геохимия отдельных элементов: Учебное пособие, Иркутск 2011

5. Московский Г.А. УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ГЕОХИМИИ, Саратов 2008

6. Недоливко Н.М. “ГЕОХИМИЯ” Учебное пособие, Томск 2005

7. РОМАНОВИЧ И.Ф. МЕСТОРОЖДЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, МОСКВА „НЕДРА" 1986

Размещено на Allbest.ru