Биогеохимические циклы калия и натрия

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Сибирский государственный университет науки и технологий

имени академика М.Ф. Решетнева»

Институт лесных технологий

                                          Кафедра _________________

ДОКЛАД

Тема: «Биогеохимические циклы калия и натрия»

Красноярск 2021 г.

Биогеохимические циклы калия и натрия

Согласно Ю. Одуму, биогеохимические циклы разделяются на два типа: круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере; осадочный цикл резервным фондом в земной коре.

Понятие «геохимический цикл» включает совокупность явлений и процессов, приводящих к круговороту химических элементов и соединений в различных сферах Земли.

Циклы элементов позволяют воссоздать геологическую историю химических элементов, связав между собой многообразные химические процессы. Выделяют частные циклы, развивающиеся в единой геологической оболочке, а также общий геохимический цикл, охватывающий все геосферы. Важной особенностью всех циклов является их незамкнутость.

Калий — элемент первой группы (по старой классификации — главной подгруппы первой группы), четвёртого периода системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 19. Обозначается символом K (лат. Kalium). Простое вещество калий — мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

Калий — важнейший биогенный элемент, особенно в растительном мире. При недостатке калия в почве растения развиваются очень плохо, уменьшается урожай, поэтому около 90 % добываемых солей калия используют в качестве удобрений.

Калий в качестве катиона наряду с катионами натрия является базовым элементом так называемого натрий-калиевого насоса клеточной мембраны, который играет важную роль в проведении нервных импульсов.

В природе калий встречается только в соединениях с другими элементами, например, в морской воде, а также во многих минералах. В морской воде атомов калия содержится почти в 50 раз меньше натрия.

Очень быстро окисляется на воздухе и очень легко вступает в химические реакции, особенно с водой, образуя щёлочь.

Во многих свойствах калий очень близок натрию, но с точки зрения биологической функции и использования клетками живых организмов они антагонистичны.

Кларк калия в земной коре составляет 2,89, а натрия 2, 46, т.е их относительные содержания очень близки.

Калий состоит из смеси 3-х изотопов: 39К – 93,08%; 40К -0,0119%; 41К – 6,91%. Изотоп 40К неустойчив и превращается в соседние изобары кальция и аргона.

Превращение калия в аргон явилось основой для разработки калий-аргонового метода ядерной геохронологии.

Космическая распространенность калия, как элемента нечетного, невелика по сравнению с четными кальцием и кислородом. По размерам ион калия наиболее крупный среди других ведущих катионов литосферы. Поэтому объемный кларк калия занимает второе место после кислорода в земной коре.

Калий – химически активный металл, в самородном состоянии не встречается. Во всех химических соединениях на Земле выступает как одновалентный металл. Металлический калий на воздухе «сгорает», быстро окисляясь до К2О. Число минеральных видов – 115 (втрое меньше, чем у кальция и вдвое меньше, чем у натрия).. Важнейшие минералы: галоиды – сильвин, карналлит, нитраты – К-селитра, силикаты – К-полевые шпаты (ортоклаз, микроклин), флогопит, мусковит, биотит, глауконит, лейцит. По химическим свойствам калий близок к натрию, что определяет их совместную миграцию. Но их поведение в зоне гипергенеза и биосфере в целом резко различно. Большая часть калия в ходе гипергенного преобразования силикатов остается в составе вторичных глинистых минералов, поэтому калий гораздо прочнее удерживается в пределах Мировой суши, чем натрий и ,как мы увидим далее, кальций. И все же частичное высвобождение ионов калия в процессах гипергенеза происходит и он активно вовлекается в биогеохимический круговорот.