Clasificación de Goldschmidt

La clasificación de Goldschmidt, desarrollada por Victor Goldschmidt (1888–1947), es una clasificación geoquímica que agrupa los elementos químicos dentro de la Tierra de acuerdo con sus fases huésped preferidas en litófilo (amante de las rocas), siderófilo (amante del hierro), calcófilo (amante del sulfuro). amante del mineral o amante del calcógeno), y atmófilo (amante del gas) o volátil (el elemento, o un compuesto en el que se presenta, 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 siguiente tabla y una discusión de cada grupo sigue a esa tabla.

• v
• t
• mi

Clasificación de Goldschmidt en la tabla periódica

	1	2		3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	dieciséis	17	18
Grupo →
↓ Período
1	1hora		2el
2	3litros	4ser		5B _	6C _	7norte	8O _	9F _	10ne
3	11na	12mg		13Al	14años	15P _	16S	17cl _	18Ar
4	19K _	20Ca		21sc	22Ti	23V_	24Cr	25millones	26 defebrero	27años	28Ni	29cu	30Zn	31años	32años	33como	34se	35habitaciones	36coronas
5	37rb	38años		39años	40coronas	41nota	42meses	43Tc	44ru	45Rh	46PD	47Ag	48CD	49en	50Sn	51segundos	52Te	53yo	54Xe
6	55C	56años		71Lu	72hf	73años	74W_	75Re	76años	77Ir	78puntos	79au	80Hg	81mil	82Pb	83Bi	84Po	85a las	86Rn
7	87franco	88Ra		103litros	104RF	105DB	106Sg	107BH	108horas	109toneladas	110Ds	111g	112cn	113euros	114fl	115Mc	116niveles	117centavos	118Og
	57La	58d.C.	59_	60nd	61p. m.	62cm	63euros	64Di-s	65TB_	66años	67años	68Er	69toneladas	70Yb
	89Ac	90jul	91pa	92tu	93_	94PU	95a. m.	96cm	97negro	98Cf.	99es	100FM	101MD	102No

Clasificación de Goldschmidt: litófilo siderófilo Calcófilo atmófilo Traza/Sintético

Elementos litófilos

Los elementos litófilos son aquellos que permanecen en la superficie o cerca de ella 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 REE (Rare Earth Elements).

Los elementos litófilos consisten principalmente en los 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 el titanio, el circonio y el vanadio. Lithophile 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, a menudo con 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 hasta 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 todos los minerales solubles han sido erosionados.

Debido a su fuerte afinidad por el oxígeno, la mayoría de los elementos litófilos están enriquecidos en la corteza terrestre en relación con su abundancia en el sistema solar. Se sabe que los metales del bloque s y f más reactivos, que forman hidruros salinos o metálicos, están extraordinariamente enriquecidos en la Tierra en su conjunto en relación con sus abundancias solares. Esto se debe a que durante las primeras etapas de la formación de la Tierra, la reacción que controlaba la forma estable de cada elemento químico era su capacidad para formar compuestos con hidrógeno. Bajo estas condiciones, los metales del bloque 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 (fósforo y halógenos) existen en la Tierra como sales iónicas con metales del bloque S en pegmatitas y agua de mar. Con la excepción del flúor, cuyo hidruro forma enlaces de hidrógeno y, por lo tanto, tiene una volatilidad relativamente baja, la concentración de estos elementos en la Tierra se ha reducido significativamente 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 estén significativamente reducidos en la Tierra en su conjunto en relación con sus abundancias solares.

Varios metales de transición, incluidos el cromo, el molibdeno, el hierro y el manganeso, muestran características tanto litófilas como siderófilas y se pueden encontrar en estas dos capas. Aunque estos metales forman fuertes enlaces 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) están considerablemente reducidos en la corteza en relación con su abundancia solar.

Debido a su gran afinidad por el oxígeno, los metales litófilos, aunque constituyen 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).

Los primeros químicos tampoco conocían el fósforo y los halógenos que no son metales, 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, y generalmente se produce mediante electrólisis de cloruro de sodio.

Elementos siderófilos

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, ya sea como soluciones sólidas o en estado fundido, aunque algunas fuentes incluyen elementos que no son metales de transición en su lista de siderófilos, como el germanio. Otras fuentes también pueden diferir en su lista según la temperatura que se esté analizando: el niobio, el vanadio, el cromo y el manganeso pueden considerarse siderófilos o no, según la temperatura y la presión supuestas.El problema también es confuso porque algunos elementos, como el manganeso antes mencionado, así como el molibdeno, forman enlaces fuertes con el oxígeno, pero en 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 sí lo hacen los verdaderos elementos litófilos. El hierro, por su parte, está simplemente en todas partes.

Los elementos siderófilos incluyen el rutenio, rodio, paladio, renio, osmio, iridio, platino y oro altamente siderófilos, el cobalto y el níquel moderadamente siderófilos, además de los elementos "disputados" mencionados anteriormente; algunas fuentes incluso incluyen tungsteno y plata.

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 con los elementos calcófilos. Por lo tanto, los elementos siderófilos se unen a través de enlaces metálicos con el hierro en la capa densa 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 noforman fuertes enlaces 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 prácticamente en los mismos sitios que los de aluminio y titanio, debido a la gran reactividad del manganeso con 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 han sido conocidos 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 billón. Los depósitos explotables de metales preciosos generalmente se forman como resultado de la erosión de rocas ultramáficas, pero no están muy concentrados incluso en comparación con sus abundancias en la corteza, que suelen estar varios órdenes de magnitud por debajo de sus abundancias solares. Sin embargo, debido a que están concentrados en el manto y el núcleo de la Tierra, se cree que los elementos siderófilos están presentes en la Tierra en su conjunto (incluido el núcleo) en una proporción que se aproxima a su abundancia solar.

Elementos calcófilos

Los elementos calcófilos incluyen: Ag, As, Bi, Cd, Cu, Ga, Ge, Hg, In, Pb, S, Sb, Se, Sn, Te, Tl y Zn.

Los elementos calcófilos son aquellos que permanecen en la superficie o cerca de ella porque se combinan fácilmente con el azufre y algún otro calcógeno distinto del oxígeno, formando compuestos que no se hunden en el núcleo de la Tierra.

Los elementos calcófilos son aquellos metales y no metales más pesados ​​que tienen una baja afinidad por el oxígeno y prefieren unirse al azufre como sulfuros altamente insolubles. 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 autores lo interpretan como "amante del calcógeno". fuentes.

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 su abundancia solar, aunque debido a que los minerales que forman no son metálicos, este agotamiento no ha alcanzado los niveles que se encuentran con los elementos siderófilos.

Sin embargo, debido a que formaron hidruros volátiles en la Tierra primitiva cuando la reacción redox controladora era la oxidación o reducción de 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 solo tan abundante como el platino).).

Los elementos calcófilos más metálicos (de los grupos 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 como un todo en relación con su abundancia solar, ya que no forman hidruros volátiles. El zinc y el galio son de naturaleza algo "litófila" 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 ion galio sustituye al aluminio químicamente similar.

Aunque ningún elemento calcófilo es muy abundante 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 una electrólisis que consume mucha energía para su extracción, los calcófilos se pueden extraer fácilmente mediante la reducción con coque y la concentración geoquímica de los calcófilos, que en casos extremos puede exceder 100 000 veces la abundancia media de la corteza. Estos mayores enriquecimientos ocurren en mesetas altas como la meseta tibetana y el altiplano boliviano, donde grandes cantidades de elementos calcófilos han sido levantados a través de colisiones de placas. Un efecto secundario de esto en los tiempos modernos es que los calcófilos más raros (como el mercurio) se explotan tan completamente que su valor como minerales ha desaparecido casi por completo.

Elementos atmosféricos

Los elementos atmosféricos son: H, C, N y los gases nobles.

Los elementos atmófilos (también llamados "elementos volátiles") se definen como aquellos que permanecen principalmente sobre o sobre la superficie porque son líquidos y/o gases, u ocurren en ellos, a las 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 del oxígeno libre a través de la fotosíntesis, el amoníaco se oxidó a nitrógeno molecular que ha llegado a formar las cuatro quintas partes de la atmósfera terrestre. 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 terrestre, 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 muy reducidos en la Tierra en su conjunto en relación con sus abundancias solares 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.

Trazas y elementos sintéticos

Los elementos sintéticos están excluidos de la clasificación, ya que no ocurren naturalmente.

Los elementos radiactivos traza (a saber, Tc, Pm, Po, At, Rn, Fr, Ra, Ac, Pa, Np, Pu) también se tratan como sintéticos. Aunque estos ocurren en la naturaleza, su ocurrencia depende completamente de sus padres longevos Th y U, y no son muy móviles. Por ejemplo, la química del polonio predeciría que es un calcófilo, pero tiende a presentarse como un litófilo junto con su padre, el uranio. Incluso el radón, que es un gas, normalmente no tiene tiempo de viajar muy lejos de la fuente original de uranio antes de descomponerse. Cuando es necesario, estos elementos normalmente se producen sintéticamente en reactores nucleares en lugar de utilizar el tedioso y laborioso proceso de extracción de minerales de uranio.