Fe, Mn, Cr Суханова Анна, МГП-10
«Один из семи» Au, Ag, Cu, Pb, Fe, Hg. Железо – один из семи металлов древности. Первые упоминания об использовании железа – около 5 тысяч лет. Предположительно, железо, которое попало в руки человека, было метеоритного происхождения. Метеоритное железо отличается от земного, так как в нем почти всегда содержится от 5 до 30 % Ni, чаще 7 -8 %. В древности и в средние века 7 известных металлов сопоставляли с 7 планетами, что символизировало связь между металлами и небесными телами и их небесное происхождение. Сначала Fe сопоставляли с Меркурием, затем и на данный момент с Марсом. В частности, подчеркивало внешнее сходство красноватой окраски Марса с красными медными рудами.
Физические свойства Fe • Металл серебристо-белого, сероватого цвета • Пластичный • Ярко выражены магнитные свойства • Как самородный минерал образует мельчайшие кристаллы и очень редко Для железа установлено несколько полиморфных модификаций: • высокотемпературная модификация -Fe (выше 906) образует структуру гранецентрированного куба типа Cu, • низкотемпературная -Fe – структуру центрированного куба типа W. - Fe
История открытия Mn О марганце знали еще в древности. Писатель древнего Рима Плиний Старший указывал на чудесную способность черного порошка осветлять стекло. Марганец был открыт в 1774 г. шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле. Правда, ни марганец, ни молибден, ни вольфрам Шееле не выделил в чистом виде; он только указал, что в исследованных им минералах содержатся эти новые элементы. Элемент № 25 был обнаружен в минерале пиролюзите Мn. О 2 · Н 2 О, известном еще Плинию Старшему. Юхан Ган, впоследствии профессор, выдающийся химик своего времени, скатывал из пиролюзита шарики, добавляя к руде масло, и сильно нагревал пх в тигле, выложенном древесным углем. Получались металлические шарики, весившие втрое меньше, чем шарики из руды. Это и был марганец.
Физические свойства Mn • Металл серебристобелого цвета • Кристаллизуется в нескольких полиморфных модификациях • При нормальных условиях твердый и хрупкий • Проводит электрический ток • На воздухе покрывается прочной оксидной пленкой
История открытия Cr В 1797 г. Вокелен интенсивно исследовал минерал крокоит, "чудесный красный цвет, прозрачность и кристаллическая структура которого побуждали химиков интересоваться его природой". Прокипятив тонко измельченный образец минерала и осадив карбонат свинца, Вокелен получил раствор, окрашенный в оранжево-желтый цвет. Из этого раствора он выкристаллизовал рубиново -красную соль, из которой выделил окисел и свободный металл, отличный от всех известных металлов. Вокелен назвал его хромом. Почти одновременно с Вокеленом хром открыл Клапрот. Обрабатывая размолотый в порошок крокоит соляной кислотой, Клапрот получил хромокислый свинец, из которого отделил хлорид свинца. Оставшийся раствор он обработал содой, в результате чего получилась зеленоватая гидроокись хрома.
Физические свойства Cr • Серебристобелый, блестящий, твердый, но хрупкий металл. • Чистый хром пластичный. При комнатной температуре металлический хром устойчив на воздухе, однако в очень тонкоизмельченном состоянии самовозгорается на воздухе. При повышенной температуре хром интенсивно соединяется с галогенами, серой, кремнием, бором, азотом, углеродом и кислородом.
Химические свойства Атомная масса (молярная масса) 51, 9961 а. е. м. (г/моль) Радиус атома 130 пм 135 пм 126 пм Степени окисления 6, 3, 2, 0 7, 6, 5, 4, 3, 2, 0, − 1 6, 3, 2, 0 7, 19 г/см³ 7, 21 г/см³ 7, 874 г/см³ Температура плавления 2130 K 1 517 K 1812 K Температура кипения 2945 K 2 235 K 3134 K 23, 3 Дж/(K·моль) 26, 3 Дж/(K·моль) 25, 14 Дж/(K·моль) 7, 23 см³/моль 7, 39 см³/моль 7, 1 см³/моль Плотность (при н. у. ) Молярная теплоёмкость Молярный объём 54, 93805 а. е. м. (г/моль) 55, 847 а. е. м. (г/моль)
Валентные состояния и окраска солей Ферраты – соли не существующей в свободном виде железной кислоты
Основные минералы-носители Fe Гематит
Лимонит
Магнетит
Пирит
Основные минералы-носители Mn Пиролюзит
Псиломелан
Родонит
Родохрозит
Основные минералы – носители Cr Хромиты
Уваровит
Крокоит
Распространенность в земной коре
Содержание железа в горных породах У/о Основные Средние Кислые Осадочные Метеориты Железо сосредоточено главным образом в силикатах, при этом его содержание значительно в основных и ультраосновных породах, и мало – в кислых и средних.
Содержание марганца в горных породах У/о Основные Средние Кислые Осадочные Метеориты Марганец рассеян в горных породах, он вымывается водой и уносится в Мировой океан.
Содержание хрома в горных породах У/о Основные Средние Кислые Хром образует массивные и вкрапленные руды в ультраосновных горных породах, там и образуются крупнейшие месторождения хрома.
По Григорьеву Н. А. Ультрабазиты Базиты Метабазиты Кремнистые и карбонатные породы Ультрабазиты и базиты Метабазиты Вулканиты Парагнейся и сланцы
Fe и Mn КИСЛОРОДНЫЙ БАРЬЕР Встречается почти повсеместно в лесных ландшафтах влажного климата
ЩЕЛОЧНОЙ БАРЬЕР Распространен в биосфере, в местах резкого увеличения p. H среды от кислой до щелочной. Такие барьеры в районах влажного климата на контакте ультраосновных пород с известняками.
Основные месторождения железа • Ультраосновные изверженные породы • Гидротермальные месторождения • Коры выветривания • Продукты регионального метаморфизма Месторождение Кирунаваара, Швеция.
Основные месторождения марганца • Осадочные толщи • Продукты регионального метаморфизма осадочных марганцевых руд • Редко гидротермальные Колорадское плато, США
Хром Минералы хрома Регрессия (возможна, но не обязательна!) Восстановление Остаточные коры выветривания Накопление в морях и океанах
Основные месторождения хрома Месторождения ультраосновных изверженных горных пород и их зоны окисления. Штольня Оутокумпу (Финляндия) Месторождение Сарановское
Спасибо за внимание! ; ) Список литературы: • Геохимия биосферы. Электронный учебнометодический комплекс • Горная энциклопедия. www. mining-enc. ru • Курс минералогии: учебное пособие / А. Г. Бетехтин, 2010. • Методичкус. Геохимические барьеры, их природа • О кларковом содержании химических элементов в верхней части континентальной коры / Н. А. Григорьев • Хром в почвообразующий породах Горного Алтая / О. А. Давыдкина, А. В. Пузанов