Goldschmidt klasifikace - Goldschmidt classification - Wikipedia

tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: "Goldschmidt klasifikace"  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Leden 2010) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

The Goldschmidt klasifikace,^[1]vyvinutý uživatelem Victor Goldschmidt (1888–1947), je geochemická klasifikace který seskupuje chemické prvky v rámci Země podle jejich preferovaných hostitelských fází do lithofilu (Skála milující), siderofil (žehlička -milující), chalkofil (sulfid Ruda -milující nebo chalkogen -milující) a atmofilní (milující plyn) nebo těkavé (prvek nebo sloučenina, ve které se vyskytuje, je za podmínek okolního povrchu kapalný nebo plynný).

Některé prvky mají spřízněnost s více než jednou fází. Hlavní afinita je uvedena v tabulce níže a po této tabulce následuje diskuse o každé skupině.

• proti
• t
• E

Goldschmidt klasifikace v periodická tabulka

	1	2	3		4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Skupina  →
↓ Doba
1	1 H																		2 On
2	3 Li	4 Být												5 B	6 C	7 N	8 Ó	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 PROTI	24 Cr	25 Mn	26 Fe	27 Spol	28 Ni	29 Cu	30 Zn	31 Ga	32 Ge	33 Tak jako	34 Se	35 Br	36 Kr
5	37 Rb	38 Sr	39 Y		40 Zr	41 Pozn	42 Mo	43 Tc	44 Ru	45 Rh	46 Pd	47 Ag	48 CD	49 v	50 Sn	51 Sb	52 Te	53 Já	54 Xe
6	55 Čs	56 Ba	57 Los Angeles		72 Hf	73 Ta	74 Ž	75 Re	76 Os	77 Ir	78 Pt	79 Au	80 Hg	81 Tl	82 Pb	83 Bi	84 Po	85 Na	86 Rn
7	87 Fr.	88 Ra	89 Ac		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
				58 Ce	59 Pr	60 Nd	61 Odpoledne	62 Sm	63 Eu	64 Gd	65 Tb	66 Dy	67 Ho	68 Er	69 Tm	70 Yb	71 Lu
				90 Čt	91 Pa	92 U	93 Np	94 Pu	95 Dopoledne	96 Cm	97 Bk	98 Srov	99 Es	100 Fm	101 Md	102 Ne	103 Lr

Goldschmidt klasifikace: Lithophile Siderofil Chalkofil Atmofil Syntetický

Technecium (Tc) a promethium (Pm), dva radioaktivní prvky, které se již na Zemi přirozeně nevyskytují, spolu se stopovými radioaktivními prvky (jmenovitě Po, At, Rn, Fr, Ra, Ac, Pa) a drobné aktinidy (Np, Pu, Am, Cm a další krátkodobé umělé prvky) jsou zobrazeny jako syntetické, protože jejich výskyt v přírodě je pomíjivý a je zcela závislý na jejich dlouholetých rodičích Th a U a nejsou příliš mobilní. Například, polonium Chemie by ji předpověděla jako chalkofila, ale ve skutečnosti se místo toho vyskytuje jako lithofil spolu s rodiči uran; dokonce radon, což je plyn, obvykle nemá čas cestovat příliš daleko od původního zdroje uranu, než se rozloží. V případě potřeby se tyto prvky obvykle vyrábějí synteticky jaderné reaktory namísto zdlouhavého a pracného procesu extrakce z uranové rudy.

Litofilní prvky

Litofilní prvky jsou ty, které zůstávají na povrchu nebo v jeho blízkosti, protože se snadno kombinují s kyslíkem a vytvářejí sloučeniny, které neklesají do Zemské jádro. Mezi litofilní prvky patří: Al, B, Ba, Být, Br, Ca., Cl, Cr, Čs, F, Já, Hf, K., Li, Mg, Na, Pozn, Ó, P, Rb, Sc, Si, Sr, Ta, Čt, Ti, U, PROTI, Y, Zr, Ž a lanthanoidy.

Litofilní prvky sestávají hlavně z vysoce reaktivních kovů z s- a f-bloky. Zahrnují také malý počet reaktivních nekovů a reaktivnější kovy z d-blok jako titan, zirkonium a vanadium. Lithophile pochází z „lithos“, což znamená „kámen“, a „phileo“, což znamená „láska“.

Většina litofilních prvků tvoří velmi stabilní ionty s elektronovou konfigurací vzácného plynu (někdy s dalšími f-elektrony). Těch několik málo, jako je křemík, fosfor a bór, netvoří extrémně silné kovalentní vazby s kyslíkem - často zahrnují spojení pi. Jejich silná afinita ke kyslíku způsobuje, že se litofilní prvky velmi silně spojují s oxidem křemičitým a vytvářejí minerály s relativně nízkou hustotou, které se tak vznášejí k zemská kůra. Čím více rozpustných minerálů tvoří alkalické kovy mají tendenci se soustředit mořská voda nebo extrémně suché oblasti kde mohou krystalizovat. Méně rozpustné litofilní prvky jsou soustředěny na starověké kontinentální štíty kde byly všechny rozpustné minerály zvětralé.

Vzhledem k jejich silné afinitě ke kyslíku je většina litofilních prvků obohacena v zemské kůře relativně k jejich hojnosti ve sluneční soustavě. Nejreaktivnější s- a f-blokové kovy, které tvoří buď solný roztok nebo kovové hydridy, je známo, že je mimořádně obohacen na Zemi jako celku ve vztahu k jejich sluneční hojnosti. Je to proto, že během prvních fází formování Země byla reakcí, která řídila stabilní formu každého chemického prvku, jeho schopnost tvořit sloučeniny s vodíkem. Za těchto podmínek byly s- a f-blokové kovy silně obohaceny během formování Země. Nejvíce obohacené prvky jsou rubidium, stroncium a baryum, které mezi nimi tvoří více než 50 procent hmotnosti všech prvků těžších než železo v zemské kůře.

Nekovové litofily - fosfor a halogeny - existují na Zemi jako iontové soli s kovy s-bloku v pegmatity a mořská voda. S výjimkou fluor, jehož hydrid formuláře Vodíkové vazby a proto mají relativně nízkou těkavost, došlo u těchto prvků k významnému snížení jejich koncentrací na Zemi díky úniku těkavých hydridů během formování Země. I když jsou přítomny v zemské kůře v koncentracích velmi blízkých jejich slunečnímu množství, fosfor a těžší halogeny jsou pravděpodobně významně vyčerpány na Zemi jako celek vzhledem k jejich slunečnímu množství.

Několik přechodných kovů, včetně chrom, molybden, žehlička a mangan, ukázat oba lithophile a siderofilní charakteristiky a lze je nalézt v obou těchto dvou vrstvách. Ačkoli tyto kovy vytvářejí silné vazby s kyslíkem a nikdy se nenacházejí v zemské kůře ve volném stavu, předpokládá se, že kovové formy těchto prvků existují velmi pravděpodobně v jádru Země jako relikvie z doby, kdy atmosféra neobsahovala kyslík. Stejně jako „čistí“ siderofilové jsou tyto prvky (kromě železa) značně vyčerpány v kůře vzhledem k jejich sluneční hojnosti.

Kvůli své silné afinitě ke kyslíku nebyly litofilní kovy, přestože tvoří velkou část kovových prvků v zemské kůře, před vývojem nikdy dostupné jako volné kovy. elektrolýza. S tímto vývojem má mnoho litofilních kovů značnou hodnotu jako strukturní kovy (hořčík, hliník, titan, vanadium ) nebo jako redukční činidla (sodík, hořčík, vápník ). Proces tavení tyto kovy jsou extrémně energeticky náročné. S emisemi skleníkové plyny podezřelý z přispívání do klimatická změna, použití těchto prvků jako průmyslových kovů je zpochybňováno, a to navzdory vyčerpání vzácnějších a méně reaktivních chalkofilních kovů, které zanechávají jen málo náhrad.

Nekovové fosfor a halogeny také nebyli známí časnými chemiky, ačkoli výroba těchto prvků je méně obtížná než u kovových litofilů, protože elektrolýza je vyžadována pouze s fluorem. Elementální chlór je zvláště důležité jako oxidační činidlo - obvykle se vyrábí elektrolýzou chlorid sodný.

Siderofilní prvky

Množství (atomový zlomek) chemických prvků v horní kontinentální kůře Země jako funkce atomového čísla. Nejvzácnější prvky v kůře (zobrazené žlutě) nejsou nejtěžší, ale jsou spíše siderofilními (železem milujícími) prvky v Goldschmidtově klasifikaci prvků. Ty byly vyčerpány tím, že byly přemístěny hlouběji do Zemské jádro. Jejich hojnost v meteoroid materiálů je relativně vyšší. Kromě toho byly z kůry vyčerpány telur a selen v důsledku tvorby těkavých hydridů.

Siderophile (od sideron, „železo“ a phileo, "láska") prvky jsou přechodné kovy které mají tendenci klesat do jádra, protože se snadno rozpouštějí v železe buď jako pevné roztoky nebo v roztaveném stavu, i když některé zdroje^[2] zahrnout prvky, které nejsou přechodnými kovy, do svého seznamu siderofilů, jako je germanium. Jiné zdroje se mohou ve svém seznamu lišit také podle diskutované teploty - niob, vanadium, chrom, a mangan může být považován za siderofily nebo ne, v závislosti na předpokládané teplotě a tlaku.^[3] Matoucí je také to, že některé prvky, například výše uvedené mangan, stejně jako molybden, vytvářejí silné vazby s kyslíkem, ale ve volném stavu (jak existovaly na primitivní Zemi, když volný kyslík neexistoval) se mohou tak snadno mísit se železem, že se nekoncentrují v křemičité kůře, stejně jako pravé litofilní prvky. Žehlička mezitím je prostě všude.

Mezi siderofilní prvky patří vysoce siderofilní ruthenium, rhodium, palladium, rhenium, osmium, iridium, Platina, a zlato, mírně siderofilní kobalt a nikl, kromě výše zmíněných „sporných“ prvků - některé zdroje^[2] dokonce zahrnout wolfram a stříbrný.^[4]

Většina siderofilních prvků nemá prakticky žádnou afinitu ke kyslíku: oxidy zlata skutečně jsou termodynamicky nestabilní vzhledem k prvkům. Vytvářejí silnější vazby uhlík nebo síra, ale ani tyto nejsou dostatečně silné, aby se oddělily od chalkofilních prvků. Tak jsou siderofilní prvky vázány kovové vazby se železem v husté vrstvě zemského jádra, kde mohou být tlaky dostatečně vysoké, aby udržovaly železo pevné. Mangan, železo a molybden dělat vytvářejí silné vazby s kyslíkem, ale ve volném stavu (jak existovaly na primitivní Zemi, když volný kyslík neexistoval) se mohou tak snadno mísit se železem, že se nekoncentrují v křemičité kůře, stejně jako pravé litofilní prvky. Rudy manganu se však nacházejí na hodně stejných místech jako v hliníku a titanu, a to kvůli velké reaktivitě manganu vůči kyslíku.

Protože jsou tak koncentrované v hustém jádru, siderofilní prvky jsou známé svou vzácností v zemské kůře. Většina z nich byla vždy známá jako drahé kovy kvůli tomu. Iridium je nejvzácnější přechodný kov vyskytující se v zemské kůře s množstvím hmotnosti méně než jedna část na miliardu. Těžitelné vklady z drahé kovy obvykle se tvoří v důsledku eroze z ultramafické horniny, ale nejsou příliš koncentrovaní ani ve srovnání s jejich hojnost kůry, což je obvykle několik řádů pod jejich sluneční hojností. Protože se však koncentrují v Zemský plášť a jádro, Předpokládá se, že siderofilní prvky jsou přítomny na Zemi jako celku (včetně jádra) v něčem, co se blíží jejich sluneční hojnosti.

Chalkofilní prvky

Mezi chalkofilní prvky patří: Ag, Tak jako, Bi, CD, Cu, Ga, Ge, Hg, v, Pb, S, Sb, Se, Sn, Te, Tl a Zn.^[5]

Chalkofilní prvky jsou ty, které zůstávají na povrchu nebo v jeho blízkosti, protože se snadno kombinují s síra a některé další chalkogen jiný než kyslík, tvořící sloučeniny, které neklesají do zemského jádra.

Chalkofilními prvky jsou ty kovy a těžší nekovy, které mají nízkou afinitu ke kyslíku a raději se vážou na síru jako vysoce nerozpustné sulfidy. Chalcophile pochází z řečtiny khalkós (χαλκός), což znamená „Ruda „(to také znamenalo“)bronz „nebo“měď „, ale v tomto případě je„ ruda “relevantní význam) a různými zdroji se chápe jako„ milující chalkogen “.^{[je zapotřebí objasnění ]}

Protože tyto sulfidy jsou mnohem hustší než silikátové minerály tvořené litofilními prvky, chalkofilní prvky se v době první krystalizace zemské kůry oddělily pod litofily. To vedlo k jejich vyčerpání v zemské kůře ve srovnání s jejich slunečním množstvím, ačkoli proto, že minerály, které tvoří, jsou nekovové, nedosáhlo toto vyčerpání úrovní zjištěných u siderofilních prvků.

Protože však na primitivní Zemi vytvářely těkavé hydridy, když řídicí redoxní reakcí byla oxidace nebo redukce vodíku, méně kovové chalkofilní prvky jsou na Zemi jako celku silně vyčerpány ve srovnání s kosmickým množstvím. To platí zejména pro chalkogeny selen a telur (který tvořil těkavý selenid vodíku a telurid vodíku ), které z tohoto důvodu patří mezi nejvzácnější prvky nalezené v zemské kůře (pro ilustraci, telur je asi tak hojný jako Platina ).

Většina kovových chalkofilních prvků (skupin mědi, zinku a boru) se může do určité míry mísit se železem v zemském jádru. Není pravděpodobné, že by byly vyčerpány na Zemi jako celku v poměru k jejich slunečnímu množství, protože netvoří těkavé hydridy. Zinek a galium jsou v přírodě poněkud „litofilní“, protože se často vyskytují v křemičitanu nebo příbuzných minerálech a tvoří docela silné vazby s kyslíkem. Gallium pochází zejména z bauxit, an hydroxid hlinitý ruda, ve které ionty gália nahrazují chemicky podobný hliník.

Ačkoli žádný chalkofilní prvek není v zemské kůře příliš hojný, tvoří chalkofilní prvky většinu komerčně důležitých kovů. Je to proto, že zatímco litofilní prvky vyžadují pro extrakci energeticky náročnou elektrolýzu, chalkofily lze snadno extrahovat redukcí pomocí Kola a geochemická koncentrace chalkofilů - která v extrémních případech může překročit stotisícinásobek průměrného množství kůry. K těmto největším obohacením dochází na vysokých náhorních plošinách, jako je Tibetská plošina a bolivijský altiplano kde bylo pozvednuto velké množství chalkofilních prvků talíř kolize. Vedlejším efektem toho v moderní době je, že nejvzácnější chalkofilové (jako rtuť ) jsou tak zcela využívány, že jejich hodnota jako minerálů téměř úplně zmizela.

Atmofilní prvky

Atmofilní prvky jsou:^{[Citace je zapotřebí ]} H, C, N a vzácné plyny.

Atmofilní prvky (také nazývané „těkavé prvky“) jsou definovány jako ty, které zůstávají většinou na povrchu nebo nad ním, protože jsou nebo se vyskytují v kapalinách a / nebo plynech při teplotách a tlacích na povrchu. Vzácné plyny netvoří stabilní sloučeniny a vyskytují se jako monatomické plyny, zatímco dusík, i když nemá stabilní konfiguraci pro své jednotlivé atomy, tvoří diatomickou molekulu tak silnou, že všechny oxidy dusíku jsou termodynamicky nestabilní, pokud jde o dusík a kyslík. V důsledku toho s vývojem volného kyslíku fotosyntéza, amoniak byl oxidován na molekulární dusík, který vytvořil čtyři pětiny zemské atmosféry. Uhlík je také klasifikován jako atmofil, protože s ním vytváří velmi silné vícenásobné vazby kyslík v kysličník uhelnatý (pomalu oxiduje v atmosféře) a oxid uhličitý. Ta druhá je čtvrtou největší složkou zemské atmosféry, zatímco oxid uhelnatý se v ní přirozeně vyskytuje sopky a má dobu pobytu v atmosféře několika měsíců.

Vodík, který se vyskytuje ve složené vodě, je také klasifikován jako atmofil. Voda je klasifikována jako těkavá, protože většina z ní je kapalná nebo plynná, i když na povrchu existuje jako pevná sloučenina.

Protože všechny atmofilní prvky jsou buď plyny nebo tvoří těkavé hydridy, atmofilní prvky jsou silně vyčerpaný na Zemi jako celku ve vztahu k jejich slunečnímu množství v důsledku ztrát z atmosféry během formování Země. Těžší vzácné plyny (krypton, xenon ) jsou nejvzácnější stabilní prvky na Zemi.

Viz také

• Množství chemických prvků
• Victor Goldschmidt
• Faktor tolerance Goldschmidt

Reference

externí odkazy

• Poznámky k mineralogii 3
• W. M. White. Geochemie. ISBN  978-0470656686; Kapitola 7.2