Міграція1 хімічних елементів.

Атоми, молекули, йони, прості та складні речовини постійно переміщуються в атмосфері, гідросфері, на поверхні Землі, переходять із однієї «оболонки» нашої планети в іншу. Таке явище називають міграцією хімічних елементів.

Десятки й сотні мільйонів років тому відбувалися процеси кристалізації численних неорганічних сполук із розплавленої магми, їх осадження із природних водойм, утворювалися руди й мінерали. Водночас із тим елементи постійно розсіюються по планеті внаслідок розчинення речовин у воді, рознесення їх вітром.

Розрізняють кілька видів міграції елементів. Механічна міграція — це перенесення елементів із речовинами, їх частинками (молекулами, йонами) водою і вітрами. Переважно в такий спосіб «мандрує» планетою Силіцій. Фізико-хімічна міграція пов'язана з участю природних речовин у хімічних реакціях, процесах розчинення, осадження, а також зі зміною їх агрегатного стану. Цей вид міграції властивий Карбону. Техногенна міграція елементів є наслідком споживання людиною природних ресурсів, переробки корисних копалин, виробництва різних речовин і матеріалів, використання їх на практиці, потрапляння в навколишнє середовище відходів промисловості, сільського господарства тощо.

Одним із видів міграції елементів є біогенна міграція. Відомо, що в живій природі міститься до 80 елементів. Вони накопичуються в рослинах, тваринах, виділяються з них у водойми, повітря і ґрунт завдяки процесам обміну речовин, потрапляють у довкілля після відмирання організмів, переходять в інші організми.

Людина в останні 150—200 років дедалі активніше залучає до глобального колообігу такі елементи, як Ферум, Алюміній, Нітроген, Фосфор, Сульфур, Купрум, Цинк і багато інших. Різко зростають масштаби використання і переробки природних ресурсів, виробництво металів, добрив, будівельних матеріалів, полімерів та інших сполук, яких немає в природі.

Проаналізувавши процеси, що відбуваються на нашій планеті, видатний вітчизняний учений В. І. Вернадський відкрив і сформулював закон біогенної міграції елементів: міграція хімічних елементів у біосфері відбувається переважно за участю і під впливом живих організмів.

Висновки

Сукупність природних фізичних процесів за участю речовини називають колообігом речовини.

Сукупність процесів у природі, під час яких атоми або йони елемента внаслідок хімічних реакцій переходять від одних речовин до інших, називають колообігом елемента.

Міграція хімічних елементів — це переміщення атомів, молекул, йонів, речовин у природі. Розрізняють механічну, фізико-хімічну, техногенну і біогенну міграції елементів. Міграція хімічних елементів у біосфері відбувається переважно за участю і під впливом живих організмів (закон Вернадського).

Питання для самоконтролю:

1 Як відбувається колообіг оксисену в природі?

2 Як відбувається колообіг нітрогену в природі?

3 Як відбувається колообіг карбону в природі?

4 Що таке міграція хімічних елементів?

Самостійна робота № 6

Тема: Загальна характеристика металічних елементів. Метали як прості речовини. Металічний зв'язок.

Мета: поглибити знання учнів про металічні елементи, їх положення в періодичній системі, особливості будови атомів, будови речовин; ознайомлення з типом хімічного зв’язку, властивим металам, - металічним зв’язком; показати вплив зв’язку на фізичні властивості речовин, утворених металічними елементами.

Питання, що виносяться на самостійне вивчення:

1 Положення металічних елементів у періодичній системі.

2 Металічний зв'язок.

3 Загальні фізичні властивості металів

Література:

1 Попель П.П. Хімія. Підручник для 10 класу для загальноосвітніх навчальних закладів. Академічний рівень, рівень стандарту.- Київ: «Академія», 2010.

2 Буринська Н.М., Величко Л.П. Хімія. Підручник 10 клас для загальноосвітніх навчальних закладів. – Київ: «Перун», 2003.

Теоретичні відомості

Металічні елементи. У природі металічні менти трапляються досить часто. Найбільш металічних елементів містить літосфера. Іпоширенішим серед них є Алюміній.

Елементи, які утворюють активні метали, містяться переважно в хлорид них, карбонатних, сульфатних і силікатних мінералах, інші — в оксидних і сульфідних мінералах; дуже рідко трапляються самородні мідь, срібло, золото, платина.

У гідросфері також багато металічних елементів, але у значно менших кількостях. У воді морів і океанів переважає Натрій, а у прісній воді — Кальцій.

Металічні елементи містяться і в живих організмах. Натрій і Калій входять до складу усіх клітин, Магній є у хлорофілі, а Ферум — у гемоглобіні. Сполуки Кальцію становлять неорганічну основу кісток, зубів, яєчної шкаралупи, черепашок.

Атоми і йони. В атомі будь-якого металічного елемента на зовнішньому енергетичному рівні перебуває невелика кількість електронів (як правило, від одного до трьох). Такий атом може віддавати ці електрони й перетворюватися на позитивно заряджений йон (катіон)

М-пе= М^п+.

Здатність атомів металічних елементів втрачати електрони зростає зі збільшенням радіусів атомів: у періоді — справа наліво, а в групі — згори донизу. Типові металічні елементи розміщені в лівому нижньому куті періодичної системи. Серед них — Цезій; його атом найлегше втрачає електрон.

Прості катіони металічних елементів входять до складу відповідних оксидів, основ, солей. Значення зарядів таких йонів для елементів головних підгруп І—III груп збігаються з номерами груп: Ка⁺, М^²⁺, А1³⁺. Подібної закономірності для елементів побічних підгруп немає. Наприклад, елемент І групи Купрум утворює катіони Си⁺ і Си²⁺, а елемент VIII групи Ферум — катіони Ге²⁺ і Ге³⁺.

Атоми деяких металічних елементів здатні утворювати ковалентні зв'язки з атомами неметалчних елементів. Результатом цього є існування відповідних складних аніонів (наприклад, МпО₄ ) або молекул (СrгОз).

Метали. Металічні елементи утворюють прості речовини — метали. За звичайних умов вони перебувають у твердому стані (крім ртуті) і є кристалічними речовинами.

За зовнішнім виглядом (мал. 75) і властивостями метали дуже схожі. Це зумовлено наявністю в них хімічного зв'язку особливого типу.

Металічний зв'язок. Атоми в кожному металі розміщені дуже щільно. Унаслідок цього зовнішні орбіталі сусідніх атомів перекриваються. Електрони, що перебувають у таких орбіталях, відокремлюються від «своїх» атомів і починають хаотично рухатись у речовині. Ці електрони називають делокалізованими¹, або усуспільненими. Атоми, втрачаючи електрони, перетворюються на катіони.