Геохімічні класифікації хімічних елементів, їх практичне значення

1. Основа геохимических классификаций элементов. Геохимическая классификация элементов Гольдшмидта.

2. Геохимические классификации элементов Вернадского и Заварицкого.

3. Геохимические классификации элементов Ферсмана и Перельмана.

1. Основа геохимических классификаций элементов. Геохимическая классификация элементов Гольдшмидта.

В основе всех геохимических классификаций лежит периодическая таблица элементов открытая Д.И. Менделеевым. Периодическая таблица Д.И. Менделеева - это химическая класси­фикация элементов. Она учитывает общие особенности элементов, объ­ясняет возможности атомов образовывать неограниченное число раз­личных химических соединений в лабораторных условиях. Геохимику же нужно найти объяснение ограниченности природных соединений (немногим больше 4000 минералов!), их повторяемости.

Многие сочетания элементов в природе могут быть поняты только ис­ходя из строения их атомов, места их в периодической системе. Однако элементы одной группы периодической таблицы - химические аналоги, весдут себя по разному в различных условиях земной коры, при различ­ных температуре, давлении, рН, Eh и др. Необходимость геохимической классификации, таким образом, подсказана самой природой, что является принципиальной особенностью геохимической классификации.

В.М. Гольдишидтом в 1923 г. была предложена первая геохимиче­ская классификация элементов. Он обратил внимание на первичную дифференциацию элементов в жидких системах (расплавах), основыва­ясь на известных процессах разделения последних на металлическую, сульфидную (штейн), силикатную (шлак) и газовую фазы в доменном металлургическом процессе. По-видимому, аналогичным процессом о6условлено разделение метеоритов на каменные и металлические.

Геохимическая классификация В.М. Гольдшмидта учитывает элек­тронное строение атомов, положение элемента на кривой атомных объемов, магнитные свойства элементов и химическое сродство прежде всего к О и S, затем к As и другим элементам. Все химические элементы разделены им на пять геохимических групп: литофильные, халькофильные, сидерофильные, биофильные, атмофильные.

Литофильные накапливаются в силикатной оболочке Земли, они располагаются на нисходящих ветвях кривой атомных объемов – Na, Mg, Al, Si, K, Ca и др. Преобладают ионы с 8-электронными оболочками.

Халькофильные - это элементы 18-электронного типа,располагают­ся на восходящих участках кривой атомных объемов – Cu, Zn, Ag, Hg, Pb, Sb, As и др.

Сидерофильные элементы дают переходные ионы 9 - 17-электронной конфигурации на внешнем слое; обнаруживают сродство как к ки­слороду (ионные связи), так и к сере (ковалентные связи), образуют сульфиды (пирит, арсенопирит, миллерит и др.), оксиды (магнетит, ге­матит, ильменит и др.), силикаты (гарниерит, ревдинскит, пироксены, амфиболы, слюды и др.). Отмечается сродство к мышьяку (никелин, смальтин, хлоантит и др.). Имеют очень малые атомные объемы и за­нимают низкие места на кривой атомных объемов. Это ферромагнитные и парамагнитные элементы. Некоторые из них встречаются в самород­ном состоянии. К ним относят Fe, Co, Ni, платиноиды. Сосредоточены в центральном ядре Земли.

Атмофильные - это элементы, входящие в состав атмосферы: инертные газы Rn, Ar, Ne, He и др. (8-электронного типа), N и Н. На кривой атомных объе­мов занимают восходящие участки; с трудом вступают в соединения (кроме Н) и находятся в элементарном состоянии. Диамагнитны.

Биофильные – характерны для организмов – С, H, O, P, N и др.

Важно отметить, что некоторые элементы могут относиться к раз­ным группам, что связано с их способностью вступать в соединение с кислородом, серой или другими элементами, проявляя литофильные, халькофильные и сидерофильные свойства (Fe, Pt), халькофильные и литофильные (Sn, Pb, Bi), литофильные и сидерофильные (Р, Мп) и др.