Ионная концепция в геохимии. Размер атомов и ионов. Виктор Мориц Гольдшмидт. Совместное нахождение элементов в горных породах и рудах

ГЕОХИМИЯ ВОДЫ

 

Ионная концепция в геохимии. Размер атомов и ионов. Виктор Мориц Гольдшмидт. Совместное нахождение элементов в горных породах и рудах

 

 

Если в конце XIX в. предполагалось, что в узлах кристаллической решетки минералов находятся свободные атомы, то уже в начале XX в. рентгеновский анализ показал, что в узлах решетки большинства минералов располагаются все те же попы, которые после работ С. Арре- ииуса химики хорошо изучили в растворах; Ионы характерны и для магмы.

 

Основоположником ионной концепции в геохимии был норвежский ученый Виктор Мориц Гольдшмидт (1888—1947). А. Е. Ферсман назвал его. властителем дум минералогов и геохимиков начала XX столетия. Вспоминая свою встречу с ученым в Дании на берегу моря, А. Е. Ферсман приводит следующие слова В. М. Гольд- шмидта: «А для меня здесь другая проблема: твердый известняк берега, море и воздух — три компонента, две фазы, две свободы в правиле равновесия Гиббса; это перед нами не просто камень, вода и газ, это величайшее уравнение природы, в котором принимает участие несколько десятков различных заряженных электрических частиц. Для нас разгадка природы — только в законах сочетаний этих атомов и ионов, они управляют всем миром; в едином неразрывном взаимодействии вещества и энергии рождается окружающий нас мир» .

 

В пачале 20-х годов В. М. Гольдшмидт сделал Гениальное . открытие, введя в геохимию новый параметр — размер атомов и ионов. Правда, и раньше ученые не сомневались, что атомы и ионы имеют физические размеры, однако они не использовались для объяснения процессов, протекающих в земной коре. Исходя из различных предпосылок, В. М. Гольдшмидт в 1926 г. вычислил размеры большинства простых ионов (Са2+, Na+, 02~ и т. д.) и показал, что для вхождения химических элементов в кристаллическую решетку минералов решающее значение часто имеют не «х химические свойства, а именно размер, атомов и иопов.

 

Так, два родственных минерала — ортоклаз (KAlSi3Os) и анортит (CaAl2Si208) — относятся к группе полевых шпатов. В ортоклазе часто обнаруживается примесь металла бария. Казалось бы, барий — химический аналог кальция — должен был скорее встречаться в анортите. Однако здесь дело не в химических свойствах, а в размерах ионов. Радиус иона кальция 1,06 А (1 ангстрем = = 10~1с м) слишком мал, и большой ион бария не может замещать его в решетке при образовании минерала. Наоборот, у бария и калия ионы по размерам близки (1,43 и 1,33 А) и прекрасно умещаются в одном кристалле.

 

С этих новых, кристаллохимических позиций В. М. Гольдшмидт объяснил распределение элементов во многих минералах. Благодаря близким величинам радиусов ионов становились попятны ассоциации в минералах ниобия и тантала, циркония и гафния, рубидия и таллия и т. д. На основании величин ионных радиусов появилась возможность предсказывать совместное нахождение элементов в горных породах и рудах. Значение идей В. М. Гольдшмидта было исключительно велико — они определили главное направление в развитии геохимии на ближайшие годы.

 

 

 



 

К содержанию книги: Геохимия природных вод

 

Последние добавления:

 

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ ПОДМОСКОВЬЯ   КАЛЕДОНСКАЯ СКЛАДЧАТОСТЬ     Поиск и добыча золота из россыпей    ГЕОЛОГИЯ КАВКАЗА    Камни самоцветы