Геохимические классификации элементов

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Геохими́ческие классифика́ции элеме́нтов — способы систематизации химических элементов в зависимости от их встречаемости в природе. Таких классификаций существует несколько.

По распространенности[править | править исходный текст]

Петрогенные[править | править исходный текст]

В природе встречаются 89 элементов из периодической таблицы Менделеева (не считая радиогенных короткоживущих элементов, обнаруженных в следовых количествах). Однако в метеоритах, на Земле и планетах земной группы в подавляющем большинстве случаев породы и минералы на 99 % сложены 12 элементами, называемыми петрогенными (петро — порода, ген — происхождение). Эти элементы: O, Si, Ti, Al, Mg, Fe, Ca, K, Mn, P, Na, C.[1]

Редкие[править | править исходный текст]

Все остальные элементы относятся к редким или рассеянным элементам. Принципиальная разница между петрогенными и редкими элементами заключается в том, что петрогенные элементы определяют фазовый (минеральный) состав системы, в то время как редкие элементы входят в эти фазы в виде примесей и пассивно распределяются между существующими фазами, но не влияют на их содержание и устойчивость. У этого правила есть исключения. Так, стронций даже в небольших количествах сильно влияет на устойчивость кальцита/арагонита. С другой стороны, при появлении в системе минералов, в которых редкий элемент основной, например в случае кристаллизации циркона или монацита, такой элемент ведёт себя как петрогенный элемент.

По коэффициентам распределения[править | править исходный текст]

По роли в строении организмов[править | править исходный текст]

В биогеохимии принято разделение элементов по их роли в строении живых организмов.

Макроэлементы[править | править исходный текст]

Элементы, содержание которых в живых организмах составляет больше 0,001 %. Это кислород, водород, углерод, азот, фосфор, калий, кальций, сера, магний, натрий, хлор, железо и др. Эти элементы слагают плоть живых организмов.

Микроэлементы[править | править исходный текст]

Элементы, содержание которых мало, но они участвуют в биохимических процессах и в значительной мере определяют самочувствие живых организмов. По современным данным более 30 микроэлементов считаются необходимыми для жизнедеятельности растений и животных. Среди них алюминий, цинк, кобальт, железо, йод, селен, медь, молибден, бром, фтор.

Гольдшмидтовская классификация[править | править исходный текст]

Предложена Гольдшмидтом исходя из предположения, что Земля образовалась в результате разделения первично однородного вещества, аналогичного метеоритам, на четыре части: металл, серный расплав, силикатная часть и атмосфера с океаном. Каждый элемент имеет склонность концентрироваться в одной из этих сред, и соответственно разделены на сидерофильные, литофильные, халькофильные и атмофильные элементы. Иначе говоря, это классификация по наибольшему коэффициенту распределения элемента между четырьмя фазами.

Атмофильные[править | править исходный текст]

H, N, инертные газы — всего 8 элементов.[2][3][4]

Выделяются в газовую фазу и накапливаются в атмосфере. В природе для них характерно газообразное состояние. Большинство из них имеет атомы с заполненной электронной внешней оболочкой, располагаются в верхних частях кривой атомных объёмов; преимущественно диамагнитны. Для большинства (кроме водорода, близкого к литофильным элементам) характерно нахождение в природе в элементарном состоянии.

Халькофильные[править | править исходный текст]

В соответствии с классификацией норвежского геохимика В. М. Гольдшмидта, к ним относятся химические элементы сульфидных руд, то есть элементы побочных группы периодической системы химических элементов. В их число входит 19 элементов: S, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Hg, Tl, Pb, Bi, Po. Металлические халькофильные элементы обладают специфическим сродством к сере, селену и теллуру. На долю всех халькофильных элементов приходится всего 0,046 % массы земной коры, но из-за способности накапливаться в определённых условиях они образуют рудные месторождения, среди которых доминируют гидротермальные жильные. В осадочных породах сульфиды ряда элементов (меди, свинца, цинка и частично серебра) образуют стратиформные (пластовые) рудные залежи.

Литофильные[править | править исходный текст]

Обладают сродством к силикатным минералам и расплавам.

Элементы, составляющие около 93 % массы земной коры и около 97 % массы солевого состава океанической воды. Они обладают внешней 8-электронной оболочкой (типа инертных газов) и располагаются на убывающих участках кривой атомных объёмов. K Л.э. относятся: Li, Be, B, C, O, F, Na, Mg, Al, Si, R, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Br, Rb, Sr, Zr, Nb, I, Cs, Ba, TR, Hf, Ta, W, At, Fr, Ra, Ac, Th, Pa, U. Л.э. трудно восстанавливаются до элементарного состояния и преимущественно парамагнитны. B природе подавляющая масса этих элементов входит в состав силикатов, но также широко распространены их оксиды, галогениды, карбонаты, сульфаты, фосфаты. Плотности соединений Л.э. невысоки (от 2·103 до 4·103 кг/м³).

Сидерофильные[править | править исходный текст]

Обладают сродством к железу.

P, Fe, Co, Ni, Mo, Ru,Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt, Au.[2]

Таблица[править | править исходный текст]

Гольшмидтовская классификация в периодической системе элементов
1 18
1 1
H
2 13 14 15 16 17 2
He
2 3
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
3 11
Na
12
Mg
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
6 55
Cs
56
Ba
57-71
Lan
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
At
86
Rn
7 87
Fr
88
Ra
89-103
Act
(104)
Rf
(105)
Db
(106)
Sg
(107)
Bh
(108)
Hs
(109)
Mt
(110)
Ds
(111)
Rg
(112)
Cn
(113)
Uut
(114)
Fl
(115)
Uup
(116)
Lv
(117)
Uus
(118)
Uuo
Лантаноиды 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
71
Lu
Актиноиды 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)
No
(103)
Lr
Обозначения:
Атмофильные Халькофильные Литофильные Сидерофильные редкие и отсутствующие в природе

См. также[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Элементы петрогенные - Словарь геологических терминов и понятий Геолого-географический факультет ТГУ
  2. 1 2 Smyth, Joseph R. Geology 3010: Introduction to Mineralogy, 2012, Chapter 3. Mineral Crystal Chemistry, 3.1 Elemental Abundances
  3. doi:10.1007/1-4020-4520-4 66, Figure 26
  4. T. E. Bunch & J. H. Wittke, More on Meteorites // Northern Arizona Meteorite Laboratory Glossary: G - GOLDSCHMIDT CLASSIFICATION; table (from W. M. White. Geochemistry, 7.2 BEHAVIOR OF THE ELEMENTS, Goldschmidt’s Classification)

Литература[править | править исходный текст]

  • Войткевич В. Г. Происхождение и химическая эволюция Земли / под ред. Л. И. Приходько. — М.: Наука, 1973. — 168 с.