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La clasificación Goldschmidt , [1] desarrollado por Victor Goldschmidt (1888-1947), es una clasificación geoquímica que agrupa los elementos químicos dentro de la Tierra de acuerdo con sus fases preferidas huésped en lithophile ( roca -Amar), siderophile ( hierro -Amar), calcófilo ( amante del mineral de sulfuro o amante del calcógeno ) y atmófilo (amante de los gases) o volátil (el elemento, o un compuesto en el que se encuentra, es líquido o gaseoso en las condiciones ambientales de la superficie).
Algunos elementos tienen afinidades con más de una fase. La afinidad principal se da en la tabla a continuación y una discusión de cada grupo sigue a esa tabla.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | dieciséis | 17 | 18 | ||
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| Grupo → | |||||||||||||||||||
| ↓ Periodo | |||||||||||||||||||
| 1 | 1 hora | 2 Él | |||||||||||||||||
| 2 | 3 Li | 4 ser | 5 B | 6 C | 7 N | 8 O | 9 F | 10 Ne | |||||||||||
| 3 | 11 Na | 12 mg | 13 Al | 14 Si | 15 P | 16 S | 17 Cl | 18 Ar | |||||||||||
| 4 | 19 K | 20 Ca | 21 Sc | 22 Ti | 23 V | 24 Cr | 25 Mn | 26 Fe | 27 Co | 28 Ni | 29 Cu | 30 Zn | 31 Ga | 32 Ge | 33 Como | 34 Se | 35 Hab | 36 Kr | |
| 5 | 37 Rb | 38 Sr | 39 Y | 40 Zr | 41 Nb | 42 meses | 43 Tc | 44 Ru | 45 Rh | 46 Pd | 47 Ag | 48 cd | 49 pulg | 50 Sn | 51 Sb | 52 Te | 53 Yo | 54 Xe | |
| 6 | 55 C | 56 Ba |  | 71 Lu | 72 Hf | 73 Ta | 74 W | 75 Re | 76 Os | 77 Ir | 78 Ptos | 79 Au | 80 Hg | 81 Tl | 82 Pb | 83 Bi | 84 Po | 85 en | 86 Rn |
| 7 | 87 Fr | 88 Ra |  | 103 Lr | 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 |
| 57 La | 58 Ce | 59 Pr | 60 Nd | 61 pm | 62 Sm | 63 UE | 64 Dios | 65 Tb | 66 Dy | 67 Ho | 68 Er | 69 Tm | 70 Yb | |||||
| 89 Ac | 90 mil | 91 Pa | 92 U | 93 Np | 94 Pu | 95 am | 96 cm | 97 Bk | 98 Cf | 99 Es | 100 Fm | 101 Md | 102 No | |||||
Clasificación de Goldschmidt: Litófilo Siderófilo Calcófilo Atmófilo Sintético
Tecnecio (Tc) y prometio (Pm), dos elementos radiactivos que ya no están presentes de forma natural en la Tierra, junto con trazas de elementos radiactivos (a saber, Po, At, Rn, Fr, Ra, Ac, Pa) y actínidos menores (Np, Pu, Am , Cm y otros elementos artificiales de vida corta) se muestran como sintéticos, porque su aparición en la naturaleza es fugaz y depende por completo de sus padres de larga vida Th y U, y no son muy móviles. Por ejemplo, la química del polonio predeciría que es un calcófilo, pero en realidad tiende a ocurrir como un litófilo junto con su uranio original ; incluso radón, que es un gas, no suele tener tiempo para viajar muy lejos de la fuente de uranio original antes de descomponerse. Cuando es necesario, estos elementos se producen típicamente de forma sintética en reactores nucleares en lugar de utilizar el tedioso y laborioso proceso de extracción de minerales de uranio .
Elementos litófilos [ editar ]
Los elementos litófilos son aquellos que permanecen sobre o cerca de la superficie porque se combinan fácilmente con el oxígeno, formando compuestos que no se hunden en el núcleo de la Tierra . Los elementos litófilos incluyen: Al , B , Ba , Be , Br , Ca , Cl , Cr , Cs , F , I , Hf , K , Li , Mg , Na , Nb , O , P , Rb , Sc, Si , Sr , Ta , Th , Ti , U , V , Y , Zr , W y los lantánidos o REEs (elementos de tierras raras).
Los elementos litófilos consisten principalmente en metales altamente reactivos de los bloques s y f . También incluyen una pequeña cantidad de no metales reactivos y los metales más reactivos del bloque d , como titanio , circonio y vanadio . Lithophile se deriva de "lithos" que significa "roca" y "phileo" que significa "amor".
La mayoría de los elementos litófilos forman iones muy estables con una configuración electrónica de un gas noble (a veces con electrones f adicionales). Los pocos que no lo hacen, como el silicio, el fósforo y el boro, forman enlaces covalentes extremadamente fuertes con el oxígeno, que a menudo implican enlaces pi . Su fuerte afinidad por el oxígeno hace que los elementos litófilos se asocien muy fuertemente con la sílice, formando minerales de densidad relativamente baja que flotan hacia la corteza terrestre . Los minerales más solubles formados por los metales alcalinos tienden a concentrarse en el agua de mar o en regiones extremadamente áridas donde pueden cristalizar. Los elementos litófilos menos solubles se concentran en antiguos escudos continentales. donde se han degradado todos los minerales solubles.
Debido a su fuerte afinidad por el oxígeno, la mayoría de los elementos litófilos se enriquecen en la corteza terrestre en relación con su abundancia en el sistema solar. Se sabe que los metales de los bloques s y f más reactivos, que forman hidruros salinos o metálicos , están extraordinariamente enriquecidos en la Tierra en su conjunto en relación con su abundancia solar. Esto se debe a que durante las primeras etapas de la formación de la Tierra, la reacción que controló la forma estable de cada elemento químico fue su capacidad para formar compuestos con hidrógeno. En estas condiciones, los metales de los bloques s y f se enriquecieron fuertemente durante la formación de la Tierra. Los elementos más enriquecidos son el rubidio , el estroncio y el bario., que entre ellos representan más del 50 por ciento en masa de todos los elementos más pesados que el hierro en la corteza terrestre.
Los litófilos no metálicos, el fósforo y los halógenos , existen en la Tierra como sales iónicas con metales del bloque S en las pegmatitas y el agua de mar. Con la excepción del flúor , cuyo hidruro forma enlaces de hidrógeno y, por lo tanto, tiene una volatilidad relativamente baja, estos elementos han visto reducidas significativamente sus concentraciones en la Tierra debido al escape de hidruros volátiles durante la formación de la Tierra. Aunque están presentes en la corteza terrestre en concentraciones bastante cercanas a sus abundancias solares, el fósforo y los halógenos más pesados probablemente se agoten significativamente en la Tierra en su conjunto en relación con sus abundancias solares.
Varios metales de transición, incluidos el cromo , molibdeno , hierro y manganeso , muestran características tanto litófilas como siderófilas y se pueden encontrar en estas dos capas. Aunque estos metales forman enlaces fuertes con el oxígeno y nunca se encuentran en la corteza terrestre en estado libre, se cree que es muy probable que existan formas metálicas de estos elementos en el núcleo de la tierra como reliquias de cuando la atmósfera no contenía oxígeno. Al igual que los siderófilos "puros", estos elementos (excepto el hierro) se agotan considerablemente en la corteza en relación con su abundancia solar.
Debido a su fuerte afinidad por el oxígeno, los metales litófilos, aunque forman la mayor parte de los elementos metálicos de la corteza terrestre, nunca estuvieron disponibles como metales libres antes del desarrollo de la electrólisis . Con este desarrollo, muchos metales litófilos tienen un valor considerable como metales estructurales ( magnesio , aluminio , titanio , vanadio ) o como agentes reductores ( sodio , magnesio , calcio ). El proceso de fundición de estos metales consume mucha energía. Con emisiones de gases de efecto invernadero que se sospecha contribuyen acambio climático , se cuestiona el uso de estos elementos como metales industriales, a pesar de que el agotamiento de los metales calcófilos más raros y menos reactivos deja pocos sustitutos.
El fósforo no metálico y los halógenos tampoco eran conocidos por los primeros químicos, aunque la producción de estos elementos es menos difícil que la de los litófilos metálicos, ya que la electrólisis solo se requiere con flúor. El cloro elemental es particularmente importante como agente oxidante , por lo general se produce por electrólisis de cloruro de sodio .
Elementos siderófilos [ editar ]
Los elementos siderófilos (de sideron , "hierro" y phileo , "amor") son los metales de transición que tienden a hundirse en el núcleo porque se disuelven fácilmente en el hierro como soluciones sólidas o en estado fundido, aunque algunas fuentes [2] incluir elementos que no sean metales de transición en su lista de siderófilos, como el germanio . Otras fuentes también pueden diferir en su lista según la temperatura que se está discutiendo: el niobio , el vanadio , el cromo y el manganeso pueden considerarse siderófilos o no, dependiendo de la temperatura y presión asumidas. [3] También confunde el tema es que algunos elementos, como el manganeso antes mencionado , así como el molibdeno , forman fuertes lazos con el oxígeno, pero en el estado libre (como existían en la Tierra primitiva cuando el oxígeno libre no existía) pueden mezclarse tan fácilmente. con hierro que no se concentran en la corteza silícea, como lo hacen los verdaderos elementos litófilos. El hierro , mientras tanto, está simplemente en todas partes .
Los elementos siderófilos incluyen el rutenio , el rodio , el paladio , el renio , el osmio , el iridio , el platino y el oro altamente siderófilos , el cobalto y el níquel moderadamente siderófilos , además de los elementos "en disputa" mencionados anteriormente; algunas fuentes [2] incluso incluyen tungsteno y plata . [4]
La mayoría de los elementos siderófilos prácticamente no tienen afinidad alguna por el oxígeno: de hecho, los óxidos de oro son termodinámicamente inestables con respecto a los elementos. Forman enlaces más fuertes con el carbono o el azufre , pero incluso estos no son lo suficientemente fuertes como para separarse de los elementos calcófilos. Por lo tanto, los elementos siderófilos se unen a través de enlaces metálicos con el hierro en la densa capa del núcleo de la Tierra, donde las presiones pueden ser lo suficientemente altas como para mantener el hierro sólido. El manganeso, el hierro y el molibdeno síforman fuertes lazos con el oxígeno, pero en estado libre (como existían en la Tierra primitiva cuando no existía el oxígeno libre) pueden mezclarse tan fácilmente con el hierro que no se concentran en la corteza silícea, como lo hacen los verdaderos elementos litófilos. Sin embargo, los minerales de manganeso se encuentran en los mismos sitios que los de aluminio y titanio, debido a la gran reactividad del manganeso hacia el oxígeno.
Debido a que están tan concentrados en el núcleo denso, los elementos siderófilos son conocidos por su rareza en la corteza terrestre. La mayoría de ellos siempre se han conocido como metales preciosos debido a esto. El iridio es el metal de transición más raro que se encuentra dentro de la corteza terrestre, con una abundancia en masa de menos de una parte por mil millones. Los depósitos extraíbles de metales preciosos suelen formarse como resultado de la erosión de rocas ultramáficas , pero no están muy concentrados ni siquiera en comparación con sus abundancias de la corteza , que suelen estar varios órdenes de magnitud por debajo de sus abundancias solares. Sin embargo, debido a que se concentran en el manto de la Tierra ynúcleo , se cree que los elementos siderófilos están presentes en la Tierra como un todo (incluido el núcleo) en algo que se acerca a sus abundancias solares.
Elementos calcófilos [ editar ]
Los elementos calcófilos incluyen: Ag , As , Bi , Cd , Cu , Ga , Ge , Hg , In , Pb , S , Sb , Se , Sn , Te , Tl y Zn . [5]
Los elementos calcófilos son aquellos que permanecen sobre o cerca de la superficie porque se combinan fácilmente con el azufre y algún otro calcógeno que no sea el oxígeno, formando compuestos que no se hunden en el núcleo de la Tierra.
Elementos chalcophile son aquellos metales y no metales más pesados que tienen una baja afinidad por el oxígeno y prefieren vínculo con azufre como altamente insolubles sulfuros . Calcófilo deriva del griego khalkós (χαλκός), que significa " mineral " (también significaba " bronce " o " cobre ", pero en este caso "mineral" es el significado relevante), y varios fuentes. [ aclaración necesaria ]
Debido a que estos sulfuros son mucho más densos que los minerales de silicato formados por elementos litófilos, los elementos calcófilos se separaron debajo de los litófilos en el momento de la primera cristalización de la corteza terrestre. Esto ha llevado a su agotamiento en la corteza terrestre en relación con sus abundancias solares, aunque debido a que los minerales que forman no son metálicos, este agotamiento no ha alcanzado los niveles encontrados con los elementos siderófilos.
Sin embargo, debido a que formaron hidruros volátiles en la Tierra primitiva cuando la reacción redox que los controlaba era la oxidación o reducción del hidrógeno, los elementos calcófilos menos metálicos están fuertemente agotados en la Tierra en su conjunto en relación con las abundancias cósmicas. Esto es especialmente cierto en el caso de los calcógenos selenio y telurio (que formaron seleniuro de hidrógeno volátil y telururo de hidrógeno , respectivamente), que por esta razón se encuentran entre los elementos más raros que se encuentran en la corteza terrestre (para ilustrar, el telurio es tan abundante como el platino ).
Los elementos calcófilos más metálicos (de los grupos de cobre, zinc y boro) pueden mezclarse hasta cierto punto con el hierro en el núcleo de la Tierra. No es probable que se agoten en la Tierra en su conjunto en relación con su abundancia solar, ya que no forman hidruros volátiles. El zinc y el galio son algo "litófilos" por naturaleza porque a menudo se encuentran en silicatos o minerales relacionados y forman enlaces bastante fuertes con el oxígeno. El galio, en particular, se obtiene principalmente de la bauxita , un mineral de hidróxido de aluminio en el que el ión galio sustituye al aluminio químicamente similar.
Aunque ningún elemento calcófilo es de gran abundancia en la corteza terrestre, los elementos calcófilos constituyen la mayor parte de los metales comercialmente importantes. Esto se debe a que, mientras que los elementos litófilos requieren electrólisis intensiva en energía para su extracción, los calcófilos se pueden extraer fácilmente mediante reducción con coque y la concentración geoquímica de los calcófilos, que en casos extremos puede exceder 100.000 veces la abundancia cortical promedio. Estos mayores enriquecimientos ocurren en altiplanos como el altiplano tibetano y el altiplano boliviano, donde grandes cantidades de elementos calcófilos se han elevado a través de colisiones de placas . Un efecto secundario de esto en los tiempos modernos es que los calcófilos más raros (como mercurio ) están tan completamente explotados que su valor como minerales ha desaparecido casi por completo.
Elementos atmófilos [ editar ]
Los elementos atmófilos son: H , C , N y los gases nobles . [6]
Los elementos atmófilos (también llamados "elementos volátiles") se definen como aquellos que permanecen mayoritariamente sobre o por encima de la superficie porque son, o se encuentran en, líquidos y / o gases a temperaturas y presiones que se encuentran en la superficie. Los gases nobles no forman compuestos estables y se presentan como gases monoatómicos , mientras que el nitrógeno , aunque no tiene una configuración estable para sus átomos individuales, forma una molécula diatómica tan fuerte que todos los óxidos de nitrógeno son termodinámicamente inestables con respecto al nitrógeno y al oxígeno. . En consecuencia, con el desarrollo de oxígeno libre a través de la fotosíntesis , el amoníacose oxidó a nitrógeno molecular que ha llegado a formar cuatro quintas partes de la atmósfera de la Tierra. El carbono también se clasifica como atmófilo porque forma enlaces múltiples muy fuertes con el oxígeno en el monóxido de carbono (que se oxida lentamente en la atmósfera) y el dióxido de carbono . Este último es el cuarto constituyente más grande de la atmósfera de la Tierra, mientras que el monóxido de carbono se encuentra naturalmente en los volcanes y tiene un tiempo de residencia en la atmósfera de unos pocos meses.
El hidrógeno, que se encuentra en el agua compuesta, también se clasifica como atmófilo. El agua se clasifica como volátil, porque la mayor parte es líquida o gaseosa, aunque existe como un compuesto sólido en la superficie.
Debido a que todos los elementos atmófilos son gases o forman hidruros volátiles, los elementos atmófilos están fuertemente agotados en la Tierra como un todo en relación con su abundancia solar debido a las pérdidas de la atmósfera durante la formación de la Tierra. Los gases nobles más pesados ( criptón , xenón ) son los elementos estables más raros de la Tierra.
Ver también [ editar ]
- Abundancia de elementos químicos
- Victor Goldschmidt
- Factor de tolerancia de Goldschmidt
Referencias [ editar ]
- ^ Goldschmidt, Victor (17 de marzo de 1937). "Los principios de distribución de elementos químicos en minerales y rocas. Séptima Conferencia Hugo Müller, dictada ante la Sociedad Química". Revista de la Sociedad Química : 655–673. doi : 10.1039 / JR9370000655 .
- ^ a b Restricciones del elemento siderófilo sobre el origen de la Luna , 2014, Richard J. Walker, Philosophical Transactions of the Royal Society A , consultado el 1 de diciembre de 2015.
- ↑ Ball, Philip (2001). "Los científicos de la Tierra resuelven sus diferencias" . Naturaleza . Macmillan Publishers Limited. doi : 10.1038 / news010104-6 . Consultado el 5 de junio de 2017 .
- ^ Ramanathan, AL .; Bhattacharya, Prosun; Dittmar, Thorsten; Prasad, B .; Neupane, B. (2010). Manejo y Desarrollo Sostenible de Ambientes de Zona Costera . Springer Science & Business Media. pag. 166. ISBN 9789048130689. Consultado el 5 de junio de 2017 .
- ^ Allaby, M. (2013). Diccionario de geología y ciencias de la tierra. Prensa de la Universidad de Oxford.
- ↑ Pinti DL (2018) Atmophile Elements. En: White WM (eds) Encyclopedia of Geochemistry. Serie Enciclopedia de Ciencias de la Tierra. Springer, Cham. doi: 10.1007 / 978-3-319-39312-4_209
Enlaces externos [ editar ]
- Notas de mineralogía 3
- WM White. Geoquímica . ISBN 978-0470656686 ; Capítulo 7.2
