Металлы группы железа – Fe, Mn, Cr, Ni, Co

По особенностям строения атомов, положению на кривой атомных объёмов, распределению и миграции в земной коре эти металлы тес­но связаны с наиболее распространённым элементом группы – Fe. Разновалентность определяет важную роль окислительно-восстановительных условий в их геохимии (особенно у Fe и Mn), важны и щелочно-кислотные условия. В основном это сидерофилы, но Fe, Mn, Ni и Со проявляют и халькофильные свойства, а Сr и Мn – литофильные.

Железо (Fe). По кларку (4,65) Fe занимает второе место (после Al) среди металлов и четвёртое среди элементов земной коры. Велика роль в его геохимии окислительно-восстановительной реак­ции: Fe²⁺ Fe³⁺. Катион Fe²⁺ свойствам близок к другим двухва­лентным катионам своей группы – Mn²⁺, Cr²⁺, Ni²⁺ и Co²⁺, а также к Mg²⁺. Миграционная способность Fe²⁺ высокая в кислых водах и низ­кая в щелочных. Fe³⁺ подвижно преимущественно в сильнокислых средах (аналогично Al³⁺, Cr³⁺). В целом Fe энергично мигрирует в земной коре, играет большую роль в магматических, гидротермальных и гипергенных процессах, с которыми связаны его многочисленные кон­центрации, в том числе и промышленные месторождения.

Fe образует свыше 300 собственных минералов – оксидов, суль­фидов, силикатов, карбонатов, фосфатов, титанатов и др. Fe – ме­талл земных глубин, оно, вероятно, господствует в земном ядре (~90%), его больше в мантии (ультраосновные породы – 9,85%, кислые – 2,7%).

Железо – важный биоэлемент, его кларк в живом веществе – 1∙10^-2% Однако в связи с высоким кларком Fe, как правили, не накаплива­ется в растениях и животных, не аккумулируется в почвах биогенным путём. Исключение составляют «железобактерии», окисляющие Fe²⁺ и накапливающие гидроксиды Fe³⁺.

Велика роль Fe в биосфере как хромофора, так как распространённой формой соединений Fe³⁺ являются гидроксиды красной, бурой, малиновой, оранжевой и другой окраски (в зависимости от кристал­лической структуры, содержания воды и других причин). Именно с этим связана красная окраска коры выветривания тропиков, красно-бурые тона покровных и валунных суглинков, окраска красноцветов.

Роль Fe в истории цивилизации исключительна (XIX век – «же­лезный век»), причём в ноосфере, как и в земном ядре, преоблада­ет металлическое Fe. На его получение затрачивается огромная энер­гия, огромных усилий стоит и его сохранение.

Однако технофильность Fe (1∙10⁸) меньше, чем у многих металлов. (Об осталь­ных элементах группы см. [11], с. 445 – 448).