Classificação Goldschmidt - Goldschmidt classification
A classificação Goldschmidt , desenvolvida por Victor Goldschmidt (1888-1947), é uma classificação geoquímica que agrupa os elementos químicos dentro da Terra de acordo com suas fases hospedeiras preferidas em litófilo ( amante de rochas ), siderófilo ( amante de ferro ), calcófilo ( sulfeto minério -amar ou calcogênio -amar), e atmófilo (amante do gás) ou volátil (o elemento, ou um composto em que ocorre, é líquido ou gasoso nas condições da superfície do ambiente).
Alguns elementos têm afinidades com mais de uma fase. A afinidade principal é fornecida na tabela abaixo e uma discussão de cada grupo segue essa tabela.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Grupo → | |||||||||||||||||||
| ↓ Período | |||||||||||||||||||
| 1 | 1 H |
2 ele |
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| 2 | 3 Li |
4 Be |
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 As |
34 Se |
35 Br |
36 Kr |
|
| 5 | 37 Rb |
38 Sr |
39 Y |
40 Zr |
41 Nb |
42 Mo |
43 Tc |
44 Ru |
45 Rh |
46 Pd |
47 Ag |
48 Cd |
49 dentro |
50 Sn |
51 Sb |
52 Te |
53 I |
54 Xe |
|
| 6 | 55 Cs |
56 Ba |
|
71 Lu |
72 Hf |
73 Ta |
74 W |
75 Re |
76 Os |
77 Ir |
78 pt |
79 Au |
80 Hg |
81 Tl |
82 Pb |
83 Bi |
84 Po |
85 em |
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 eu |
64 Gd |
65 Tb |
66 Dy |
67 Ho |
68 Er |
69 Tm |
70 Yb |
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|
|
89 Ac |
90 th |
91 Pa |
92 U |
93 Np |
94 Pu |
95 am |
96 cm |
97 Bk |
98 Cf |
99 Es |
100 Fm |
101 Md |
102 Não |
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Classificação Goldschmidt: Litófilo Siderófilo Calcófilo Atmophile Sintético
Elementos litófilos
Os elementos litófilos são aqueles que permanecem na superfície ou próximos à superfície porque se combinam prontamente com o oxigênio, formando compostos que não penetram no núcleo da Terra . Os elementos litófilos incluem: 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 e os lantanídeos ou REEs (Elementos de Terra Rara).
Os elementos litófilos consistem principalmente em metais altamente reativos dos blocos s e f . Eles também incluem um pequeno número de não-metais reativos e os metais mais reativos do bloco d , como titânio , zircônio e vanádio . Litófilo deriva de "lithos" que significa "rocha" e "phileo" que significa "amor".
A maioria dos elementos litófilos forma íons muito estáveis com uma configuração eletrônica de um gás nobre (às vezes com elétrons f adicionais). Os poucos que não o fazem, como silício, fósforo e boro, formam ligações covalentes extremamente fortes com o oxigênio - geralmente envolvendo ligações pi . Sua forte afinidade com o oxigênio faz com que os elementos litófilos se associem fortemente à sílica, formando minerais de densidade relativamente baixa que flutuam para a crosta terrestre . Os minerais mais solúveis formados pelos metais alcalinos tendem a se concentrar na água do mar ou em regiões extremamente áridas onde podem se cristalizar. Os elementos litófilos menos solúveis estão concentrados em antigos escudos continentais, onde todos os minerais solúveis foram desgastados.
Devido à sua forte afinidade com o oxigênio, a maioria dos elementos litófilos são enriquecidos na crosta terrestre em relação à sua abundância no sistema solar. Os metais dos blocos s e f mais reativos, que formam hidretos salinos ou metálicos , são conhecidos por serem extraordinariamente enriquecidos na Terra como um todo em relação às suas abundâncias solares. Isso porque, durante os primeiros estágios da formação da Terra, a reação que controlava a forma estável de cada elemento químico era sua capacidade de formar compostos com o hidrogênio. Nessas condições, os metais dos blocos s e f foram fortemente enriquecidos durante a formação da Terra. Os elementos mais enriquecidos são rubídio , estrôncio e bário , que representam mais de 50% da massa de todos os elementos mais pesados que o ferro na crosta terrestre.
Os litófilos não metálicos - fósforo e halogênios - existem na Terra como sais iônicos com metais s-block em pegmatitos e água do mar. Com exceção do flúor , cujo hidreto forma ligações de hidrogênio e, portanto, de volatilidade relativamente baixa, esses elementos tiveram suas concentrações na Terra significativamente reduzidas pelo escape de hidretos voláteis durante a formação da Terra. Embora estejam presentes na crosta terrestre em concentrações muito próximas de suas abundâncias solares, o fósforo e os halogênios mais pesados provavelmente estão significativamente esgotados na Terra como um todo em relação às suas abundâncias solares.
Vários metais de transição, incluindo cromo , molibdênio , ferro e manganês , apresentam características litófilas e siderófilas e podem ser encontrados em ambas as camadas. Embora esses metais formem fortes ligações com o oxigênio e nunca sejam encontrados na crosta terrestre no estado livre, acredita-se que as formas metálicas desses elementos existam no núcleo da Terra como relíquias de quando a atmosfera não continha oxigênio. Como os siderófilos "puros", esses elementos (exceto o ferro) estão consideravelmente esgotados na crosta em relação à sua abundância solar.
Devido à sua forte afinidade com o oxigênio, os metais litófilos, embora constituam a maior parte dos elementos metálicos da crosta terrestre, nunca estiveram disponíveis como metais livres antes do desenvolvimento da eletrólise . Com este desenvolvimento, muitos metais litófilos são de valor considerável como metais estruturais ( magnésio , alumínio , titânio , vanádio ) ou como agentes redutores ( sódio , magnésio , cálcio ). O processo de fundição desses metais consome muita energia. Com as emissões de gases de efeito estufa suspeitos de contribuir para as mudanças climáticas , o uso desses elementos como metais industriais é questionado, apesar do esgotamento dos metais calcófilos, mais raros e menos reativos, deixando poucos substitutos.
O fósforo não metálico e os halogênios também não eram conhecidos dos primeiros químicos, embora a produção desses elementos seja menos difícil do que a dos litófilos metálicos, uma vez que a eletrólise é necessária apenas com o flúor. O cloro elementar é particularmente importante como um agente oxidante - geralmente sendo feito por eletrólise de cloreto de sódio .
Elementos siderófilos
Os elementos siderófilos (de sideron , "ferro" e phileo , "amor") são os metais de transição que tendem a afundar no núcleo porque se dissolvem prontamente no ferro como soluções sólidas ou no estado fundido, embora algumas fontes incluam elementos que não são metais de transição em sua lista de siderófilos, como o germânio . Outras fontes também podem diferir em sua lista com base na temperatura que está sendo discutida - nióbio , vanádio , cromo e manganês podem ser considerados siderófilos ou não, dependendo da temperatura e pressão assumidas. Também confunde a questão é que alguns elementos, como o supracitado manganês , assim como o molibdênio , formam fortes ligações com o oxigênio, mas no estado livre (como existiam na Terra primitiva quando o oxigênio livre não existia) podem se misturar tão facilmente com o ferro que não se concentram na crosta siliciosa, como acontece com os verdadeiros elementos litófilos. O ferro , entretanto, está simplesmente em toda parte .
Os elementos siderófilos incluem o rutênio altamente siderofílico , ródio , paládio , rênio , ósmio , irídio , platina e ouro , o cobalto moderadamente siderofílico e o níquel , além dos elementos "disputados" mencionados anteriormente - algumas fontes incluem até tungstênio e prata .
A maioria dos elementos siderófilos praticamente não tem afinidade alguma com o oxigênio: na verdade, os óxidos de ouro são termodinamicamente instáveis em relação aos elementos. Eles formam ligações mais fortes com carbono ou enxofre , mas mesmo estes não são fortes o suficiente para se separarem dos elementos calcófilos. Assim, os elementos siderófilos são unidos por ligações metálicas com o ferro na camada densa do núcleo da Terra, onde as pressões podem ser altas o suficiente para manter o ferro sólido. Manganês, ferro e molibdênio fazer formar laços fortes com oxigênio, mas no estado livre (como existiram na Terra primitiva quando o oxigênio livre não existia) pode misturar facilmente com ferro que não se concentrar na crosta siliciosos, como fazer verdadeiros elementos litófilos. No entanto, os minérios de manganês são encontrados nos mesmos locais que os de alumínio e titânio, devido à grande reatividade do manganês ao oxigênio.
Por estarem tão concentrados no núcleo denso, os elementos siderófilos são conhecidos por sua raridade na crosta terrestre. A maioria deles sempre foi conhecida como metais preciosos por causa disso. O irídio é o metal de transição mais raro que ocorre na crosta terrestre, com uma abundância em massa de menos de uma parte por bilhão. Depósitos mineráveis de metais preciosos geralmente se formam como resultado da erosão de rochas ultramáficas , mas não são altamente concentrados, mesmo em comparação com suas abundâncias crustais , que são tipicamente várias ordens de magnitude abaixo de suas abundâncias solares. No entanto, por estarem concentrados no manto e no núcleo da Terra , acredita-se que os elementos siderófilos estejam presentes na Terra como um todo (incluindo o núcleo) em algo que se aproxima de sua abundância solar.
Elementos calcófilos
Os elementos calcófilos incluem: Ag , As , Bi , Cd , Cu , Ga , Ge , Hg , In , Pb , S , Sb , Se , Sn , Te , Tl e Zn .
Os elementos calcófilos são aqueles que permanecem na superfície ou próximos à superfície porque se combinam prontamente com o enxofre e algum outro calcogênio que não o oxigênio, formando compostos que não penetram no núcleo da Terra.
Os elementos calcófilos são os metais e não-metais mais pesados que têm baixa afinidade com o oxigênio e preferem se ligar ao enxofre como sulfetos altamente insolúveis . Chalcophile deriva do grego khalkós (χαλκός), que significa " minério " (também significa " bronze " ou " cobre ", mas neste caso "minério" é o significado relevante), e é considerado como "amante de calcogênio" por vários origens.
Como esses sulfetos são muito mais densos do que os minerais silicatados formados por elementos litófilos, os calcófilos se separaram abaixo dos litófilos no momento da primeira cristalização da crosta terrestre. Isso levou ao seu esgotamento na crosta terrestre em relação à abundância solar, embora como os minerais que eles formam não sejam metálicos, esse esgotamento não atingiu os níveis encontrados com os elementos siderófilos.
No entanto, como eles formaram hidretos voláteis na Terra primitiva quando a reação redox controladora era a oxidação ou redução do hidrogênio, os elementos calcófilos menos metálicos são fortemente esgotados na Terra como um todo em relação às abundâncias cósmicas. Isso é especialmente verdadeiro para os calcogênios selênio e telúrio (que formaram seleneto de hidrogênio volátil e telureto de hidrogênio , respectivamente), que por esta razão estão entre os elementos mais raros encontrados na crosta terrestre (para ilustrar, o telúrio é tão abundante quanto a platina )
Os elementos calcófilos mais metálicos (dos grupos cobre, zinco e boro) podem se misturar em algum grau com o ferro no núcleo da Terra. Não é provável que se esgotem na Terra como um todo em relação à abundância solar, uma vez que não formam hidretos voláteis. O zinco e o gálio são um tanto "litófilos" na natureza porque freqüentemente ocorrem em silicatos ou minerais relacionados e formam ligações bastante fortes com o oxigênio. O gálio, notavelmente, é obtido principalmente da bauxita , um minério de hidróxido de alumínio no qual o íon gálio substitui o alumínio quimicamente semelhante.
Embora nenhum elemento calcófilo seja abundante na crosta terrestre, os elementos calcófilos constituem a maior parte dos metais comercialmente importantes. Isso ocorre porque, enquanto os elementos litófilos requerem eletrólise de uso intensivo de energia para extração, os calcófilos podem ser facilmente extraídos por redução com coque e a concentração geoquímica dos calcófilos - que em casos extremos pode exceder 100.000 vezes a abundância crustal média. Esses maiores enriquecimentos ocorrem em planaltos elevados, como o planalto tibetano e o altiplano boliviano, onde grandes quantidades de elementos calcófilos foram elevados por meio de colisões de placas . Um efeito colateral disso nos tempos modernos é que os calcófilos mais raros (como o mercúrio ) são tão completamente explorados que seu valor como minerais quase desapareceu completamente.
Elementos atmófilos
Os elementos atmófilos são: H , C , N e os gases nobres .
Os elementos atmófilos (também chamados de "elementos voláteis") são definidos como aqueles que permanecem principalmente na superfície ou acima dela porque são, ou ocorrem em, líquidos e / ou gases a temperaturas e pressões encontradas na superfície. Os gases nobres não formam compostos estáveis e ocorrem como gases monoatômicos , enquanto o nitrogênio , embora não tenha uma configuração estável para seus átomos individuais, forma uma molécula diatômica tão forte que todos os óxidos de nitrogênio são termodinamicamente instáveis em relação ao nitrogênio e oxigênio . Conseqüentemente, com o desenvolvimento do oxigênio livre por meio da fotossíntese , a amônia foi oxidada a nitrogênio molecular, que passou a formar quatro quintos da atmosfera terrestre. O carbono também é classificado como atmófilo porque forma ligações múltiplas muito fortes com o oxigênio no monóxido de carbono (oxidado lentamente na atmosfera) e dióxido de carbono . Este último é o quarto maior constituinte da atmosfera terrestre, enquanto o monóxido de carbono ocorre naturalmente nos vulcões e tem um tempo de residência na atmosfera de alguns meses.
O hidrogênio, que ocorre no composto água, também é classificado como atmófilo. A água é classificada como volátil, porque a maior parte dela é líquida ou gasosa, embora exista como um composto sólido na superfície.
Como todos os elementos atmófilos são gases ou formam hidretos voláteis, os elementos atmófilos são fortemente esgotados na Terra como um todo em relação às suas abundâncias solares devido a perdas na atmosfera durante a formação da Terra. Os gases nobres mais pesados ( criptônio , xenônio ) são os elementos estáveis mais raros da Terra.
Traço e elementos sintéticos
Elementos sintéticos são excluídos da classificação, pois não ocorrem naturalmente.
Elementos radioativos vestigiais (nomeadamente Tc, Pm, Po, At, Rn, Fr, Ra, Ac, Pa, Np, Pu) também são tratados como sintéticos. Embora ocorram na natureza, sua ocorrência depende inteiramente de seus pais longevos Th e U, e eles não são muito móveis. Por exemplo, a química do polônio prediz que ele é um calcófilo, mas tende a ocorrer como um litófilo junto com seu urânio original . Mesmo o radônio , que é um gás, geralmente não tem tempo para viajar para muito longe da fonte original de urânio antes de se decompor. Quando necessário, esses elementos são normalmente produzidos sinteticamente em reatores nucleares em vez de usar o processo tedioso e laborioso de extração de minérios de urânio .
Veja também
Referências
links externos
- Notas de mineralogia 3
- WM White. Geoquímica . ISBN 978-0470656686 ; Capítulo 7.2