ЕКОЛОГІЧНА ГЕОЛОГІЯ

У земній корі багато елементів можуть бути присутніми в різних ступеняхокислення. Стійкість даного ступеню окислення елементу залежитьвід зміни енергії, що супроводжує приєднання або видалення електрону.Кількісною мірою цієї зміни є окислювально-відновний потенціал(редокс-потенціал, Eh) 1 . Окислення завжди супроводжуєтьсявідновленням, тому окислювально-відновні процеси характеризуютьсярізницею потенціалів у ланцюзі окислювач-відновник. Окислення вприроді, а тим більше в верхній частині літосфери, здійснюється головнимчином киснем. В загальному ж випадку в зоні гіпергенезу в роліокислювачів виступають: 1) речовини, атоми яких мають високі значенняелектровід’ємності - C - 2,55, N - 3,04, O - 3,44, S - 2,58, Cr - 1,66, Mn -1,55, Mo - 2.16, Sb - 2,05, I - 2,66, W -2,36; 2) іони з дефіцитом електронів(наприклад, прості катіони у вищих ступенях окислення - Fe 3+ , Mn 4+ , Mn 3+ ,Ti 4+ , Cu 2+ , S 6+ ); 3) складні кисневі аніони, які містять катіон в значнійступені окислення - H 2 O (H + ), SO 4 2- (S 6+ ), CO 2 (C 4+ ), NO 3 - (N 5+ ), NO 2 (N 4+ ),VO 4 3- ( V 5+ ), CrO 4 2- ( Cr 6+ ) тощо.Відновниками в геологічному середовищі є атоми і іони здатнівіддавати електрони, а саме: 1) елементи які мають найменшуелектровід’ємність - Li - 0,98, Na - 0,93, Mg - 1,31, K - 0,82, Ca - 1,00, Rb -0,82, Sr - 0,95, Cs - 0,79, Ba - 0,89 тощо; 2) іони, ступінь окислення якихможе зрости - Fe 2+ , S 2- , Mn 2+ , Ge 2+ , Cr 3+ , V 3+ , As 2- , Cu 0 , Al 0 тощо; 3) складніаніони в яких катіон не має вищого ступеню окислення - SO 3 2- (S 4+ ), NO 2-(N 3+ ) тощо; 4) атомарний водень, органічні речовини. Найважливішимивідновниками в зоні гіпергенезу є органічні кислоти, Fe 2+ та вільний водень.Характер окислювально-відновних умов у природних процесахнерідко визначають за мінералами заліза, які слугують своєрідними реперами“відновного” чи “окислювального” середовища - присутність закиснихз’єднань заліза (сидерит, вівіаніт) свідчить про відновні умови1Окисний потенціал будь-якої реакції - величина відносна. За стандартну прийнятареакція відділення електронів від атому водню в молекулі Н 2 в кислому розчині (pH=0)через який пропускається під тиском 1 атм газоподібний водень (температура - 25градусів Цельсія), тобто окислення водню до іонів Н + : Н 2 ->2Н + +2е - . Окисний потенціалцієї реакції при активностях речовин, що реагують, рівних 1 (активність - функціяконцентрації, що враховує відхилення від законів ідеальних розчинів), умовноприймається за 0.У геохімічній практиці крім Eh іноді використовують значення rН 2 =-lgP H2 (негативнийдесятковий логарифм рівноважного тиску газоподібного водню в досліджуванійсистемі), яке було введене в практику вимірювань окислювально-відновногопотенціалу в 1923 г. Ф. Кларком як аналогічне до поняття рН. При Eh, що вимірюєтьсяв мВ, rH 2 = (Eh/30)+2 рН.128