Clasificarea Goldschmidt

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Clasificarea Goldschmidt , numită după creatorul său Victor Moritz Goldschmidt , este o clasificare geochimică utilizată pentru a explica diferita distribuție și formă în care elementele chimice pot fi găsite în natură. Conform acestei clasificări, elementele se disting, în funcție de afinitatea lor geochimică diferită, în litofil, siderofili, calcofili și atmofili.

Unele elemente pot fi clasificate în mai multe moduri, afinitatea principală este evidențiată în tabelul următor.

Clasificarea Goldschmidt în tabelul periodic
1 18
1 1
H.
2 13 14 15 16 17 2
El
2 3
Acolo
4
Bine
5
B.
6
C.
7
Nu.
8
SAU
9
F.
10
Nici
3 11
N / A
12
Mg
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Pentru
14
da
15
P.
16
S.
17
Cl
18
Ar
4 19
K.
20
Aproximativ
21
Sc
22
Tu
23
V.
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
GE
33
La fel de
34
De sine
35
Fr
36
Kr
5 37
Rb
38
Sr.
39
Da
40
Zr
41
Nb
42
Mo
(43)
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
CD
49
În
50
Sn
51
Sb
52
Tu
53
THE
54
Xe
6 55
Cs
56
Ba
57-71
Lan
72
Hf
73
Ta
74
W
75
rege
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Pic
85
La
86
Rn
7 87
Pr
88
Ra
89-103
act
(104)
Rf
(105)
Db
(106)
Sg
(107)
Bh
(108)
Hs
(109)
Mt.
(110)
Ds
(111)
Rg
(112)
Cn
(113)
Nh
(114)
Fl
(115)
Mc
(116)
Lv
(117)
Ts
(118)
Og
Lantanide 57
Acolo
58
Există
59
Relatii cu publicul
60
Nd
(61)
P.m
62
Sm
63
Eu
64
Doamne
65
Tb
66
Dy
67
eu am
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
lu
Actinide 89
B.C
90
Th
91
Pa
nouăzeci și doi
U
(93)
Np
(94)
Pu
(95)
A.m
(96)
Cm
(97)
Bk
(98)
Cf
(99)
Ex
(100)
Fm
(101)
Md
(102)
Nu
(103)
Lr
Legendă:
Litofil Siderofil Calcofil Atmofil Foarte rar

Elemente litofile

La grossularia , aluminosilicat de calciu cu formula Ca 3 Al 2 Si 3 O 12 .

Elementele litofile constau în principal din metale foarte reactive ale blocurilor s și f. Puține non metale reactive și metalele din prima parte a blocului d sunt incluse în această categorie.

Majoritatea elementelor litofile formează ioni foarte stabili , cu o configurație electronică a unui gaz nobil (uneori sunt umplute și f-cochilii suplimentare). Restul minorității, cum ar fi siliciu , fosfor și bor , formează legături covalente extrem de puternice cu oxigenul folosind adesea legături π . Afinitatea puternică a elementelor litofile pentru oxigen provoacă o asociere chimică foarte puternică cu silice , formând minerale silicatice de densitate relativ scăzută și care deci apar pe scoarța terestră . Mineralele mai solubile, formate din metale alcaline , tind să se concentreze în apa de mare sau în regiuni extrem de aride unde pot cristaliza după evaporarea apei . Elementele litofile care formează compuși mai puțin solubili sunt concentrate în scuturile continentale antice, unde toate mineralele solubile au suferit acțiunea agenților atmosferici.

Datorită afinității lor puternice pentru oxigen, distribuția majorității elementelor litofile este mai mare în scoarța terestră decât abundența lor în sistemul solar . Metalele mai reactive din blocurile s și f ale tabelului periodic , care formează atât sare cât și hidruri metalice, sunt cunoscute pentru prezența lor extraordinar de îmbogățită pe Pământ în comparație cu abundența lor totală în sistemul solar. Acest lucru se datorează faptului că în primele etape ale formării Pământului, reacția care a stabilit stabilitatea elementelor a vizat capacitatea lor de a forma compuși cu hidrogen . În aceste condiții, metalele blocurilor s și f au suferit o puternică îmbogățire în timpul formării Pământului. Elementele cele mai îmbogățite sunt rubidiul , stronțiul și bariul , care împreună reprezintă mai mult de 50% din masă din toate elementele mai grele decât fierul prezent pe scoarța terestră.

Litofili nemetalici, cum ar fi fosforul și halogenii , există pe Pământ ca săruri ionice ale metalelor blocului s în pegmatite și apă de mare. Cu excepția fluorului , a cărui hidrură formează legături de hidrogen și, prin urmare, este relativ scăzută volatilă, aceste elemente au suferit o reducere semnificativă a concentrațiilor lor pe Pământ din cauza pierderii hidrurilor lor volatile în timpul formării Pământului însuși. Deși sunt prezenți pe scoarța terestră în concentrații destul de asemănătoare cu abundența lor în sistemul solar, fosforul și cei mai grei halogeni au suferit probabil o scădere semnificativă pe Pământ în comparație cu abundența totală din sistemul solar .

Mai multe metale de tranziție , inclusiv crom , molibden , fier și mangan , prezintă atât caracteristici litofile, cât și siderofile. Deși aceste metale formează legături puternice cu oxigenul și nu se găsesc niciodată pe scoarța pământului în stare liberă, se crede că formele metalice ale acestor elemente există în miezul pământului ca o rămășiță a perioadei în care pământul ' Atmosfera nu conținea oxigen. Similar cu siderofilii „puri”, abundența acestor elemente pe scoarța terestră a scăzut considerabil în comparație cu abundența din sistemul solar.

Datorită afinității lor puternice pentru oxigen, metalele litofile, deși reprezintă marea majoritate a masei elementelor metalice din scoarța terestră, nu au putut fi obținute în stare metalică liberă decât după dezvoltarea electrolizei . Cu această tehnică electrochimică a fost posibil să se obțină multe metale litofile de o valoare considerabilă ca metale structurale ( magneziu , aluminiu , titan , vanadiu ) sau ca agenți reducători ( litiu , sodiu , magneziu, calciu ).

Fosforul și halogenii nemetalici nu erau cunoscuți de primii chimisti, deși producția acestor elemente este mai puțin dificilă decât cea a litofililor metalici și electroliza este utilizată doar în cazul fluorului. Clorul elementar este deosebit de important ca agent oxidant , produs de obicei prin electroliza clorurii de sodiu .

Elemente siderofile

Turnarea fierului topit.

Elementele siderofili sunt reprezentate de metale de tranziție care posedă densitate mare și tind să se lege cu fierul metalic atât la starea solidă, cât și la axul. Acestea sunt situate în porțiunea centrală a blocului d.

Majoritatea elementelor siderofile nu au practic nicio afinitate pentru oxigen: de fapt, oxizii precum aurii sunt instabili termodinamic în raport cu elementele. Ele tind să formeze legături mai puternice cu carbonul sau sulful , deși aceste legături nu sunt suficient de puternice, așa cum este cazul elementelor calcofile. Principala caracteristică a elementelor siderofile constă în legătura metalică pe care tind să o stabilească cu fierul din straturile dense ale miezului pământului, unde presiunile pot atinge valori atât de mari încât să permită existența fierului în stare solidă . Manganul și molibdenul formează legături puternice cu oxigenul, dar în stare liberă (cum au existat în momentul în care Pământul a început să se formeze, când oxigenul nu era încă prezent) se pot lega atât de ușor de fier, încât nu se concentrează în straturile silicioase ca și elementele litofile. Cu toate acestea, mineralele de mangan au fost găsite în multe dintre aceleași situri comune aluminiului și titanului, demonstrând o mare reactivitate a manganului la oxigen.

Deoarece sunt atât de concentrate în nucleul dens, elementele siderofile sunt cunoscute pentru raritatea lor în scoarța terestră. Multe dintre ele sunt denumite în mod istoric „metale prețioase” tocmai din acest motiv. Iridiul este cel mai rar element prezent pe scoarța terestră, cu o abundență de masă mult mai mică de 1 parte pe miliard (abundența medie de iridiu din scoarța terestră este de fapt 0,000037 părți pe milion sau ppm).

Elemente calcofile

Argentitul mineral, sulfura de argint cu formula chimică Ag 2 S.

Elementele calcofile sunt acele metale și nemetalele mai grele care posedă o afinitate scăzută pentru oxigen și preferă să se lege cu sulf formând sulfuri foarte insolubile.

Datorită faptului că aceste sulfuri sunt mult mai dense decât mineralele silicatice formate din elementele litofile, calcofilii s-au separat sub stratul litofil în perioada în care s-a format scoarța terestră. Acest lucru a provocat epuizarea lor în scoarța terestră însăși în comparație cu abundența lor în sistemul solar, deși datorită formării de minerale nemetalice, această epuizare nu a atins nivelurile găsite pentru elementele siderofile.

Cu toate acestea, datorită faptului că aceste elemente au format hidruri volatile în starea primordială a Pământului, când reacția redox principală a implicat oxidarea sau reducerea hidrogenului, elementele calcofile cu caracter metalic mai redus au scăzut foarte mult pe Pământ în comparație cu abundența lor. ruda totală în cosmos. Acest lucru se referă în special la calciu seleniu și telur , care din acest motiv se numără printre cele mai rare elemente prezente în scoarța terestră (de exemplu, abundența telurului este aproximativ egală cu cea a platinei sau 5 ppb ).

Elementele calcofile cu caracter metalic mai mare (cele ale grupelor cupru , zinc și bor ) se pot amesteca în grade diferite cu fierul din miezul pământului. Aceste elemente par să nu fi scăzut pe Pământ, în comparație cu abundența lor în sistemul solar, datorită tendinței lor de a forma hidruri nevolatile. Zincul și galiul sunt oarecum „litofile” în natură, deoarece sunt deseori prezente în silicați sau minerale înrudite și formează legături puternice cu oxigenul. Galiul, în special, este derivat în principal din bauxită .

Deși niciun element calcofilic nu are o abundență mare în scoarța terestră, elementele calcofile alcătuiesc majoritatea metalelor de importanță comercială. Acest lucru se datorează faptului că, în timp ce elementele litofile necesită o anumită cheltuială de energie pentru a le obține prin electroliză, calcofilii pot fi extrși cu ușurință prin reducerea cu cocs . Mai mult, concentrația geochimică a calcofililor, în unele cazuri extreme, în anumite zone ale Pământului poate fi de până la 100.000 de ori mai mare decât abundența lor medie în scoarța terestră. Aceste îmbogățiri majore apar pe platourile înalte, cum ar fi platourile tibetane și boliviene , unde cantități mari de elemente calcofile au fost ridicate prin coliziunea plăcilor tectonice . Exploatarea intensivă modernă a mineralelor ca sursă de elemente calcofile a cauzat practic dispariția celor din elementele mai rare, precum mercurul .

Elemente atmosfile

Fotografie NASA care arată atmosfera Pământului, văzută de la 110 km distanță.

Elementele atmosfile sunt cele care se găsesc în principal sau exclusiv sub formă gazoasă . Gazele nobile nu formează compuși stabili și există sub formă de molecule monatomice, în timp ce azotul , deși nu posedă o configurație electronică stabilă în formă atomică, tinde să formeze molecule diatomice în care atomii sunt atât de intens legați printr-o legătură triplă încât toți oxizii de azot sunt instabili termodinamic față de elementele care le originează. Odată cu dezvoltarea oxigenului lipsit de fotosinteză , amoniacul format în timpul fazei de formare a Pământului, datorită reacției azotului cu hidrogenul, a suferit oxidare la azot molecular care constituie peste 45 din atmosfera pământului. Carbonul este, de asemenea, clasificat ca element atmosferic, datorită tendinței sale de a forma compuși gazoși caracterizați printr-o legătură foarte puternică cu oxigenul ca în cazul monoxidului de carbon (CO) și dioxidului de carbon (CO 2 ). Acesta din urmă reprezintă al patrulea constituent principal al atmosferei terestre, în timp ce monoxidul de carbon se găsește în natură în apropierea zonelor vulcanice și are un timp de ședere în atmosferă de aproximativ doisprezece ani.

Hidrogenul, care apare sub formă de apă , este clasificat printre atmosfili, chiar dacă cea mai mare parte a apei prezente pe Pământ există în stare lichidă. Acest lucru se datorează faptului că hidrogenul nu formează compuși solizi prezenți pe scoarța terestră.

În legătură cu faptul că toate elementele atmosferice sunt gaze sau formează hidruri volatile, atmosferele au scăzut foarte mult pe Pământ în comparație cu abundența lor relativă totală în sistemul solar datorită pierderii lor din atmosferă în timpul formării Pământului. Gazele nobile mai grele, criptonul și xenonul , sunt cele mai rare elemente stabile de pe Pământ.

Bibliografie

  • ( DE ) VM Goldschmidt , Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente , vol. 8, 1923-38.

Elemente conexe