Геохимическая классификация элементов

Геохимическая классификация элементов, подразделяет химические элементы по признаку их геохимического сходства, т. е. по признаку их совместной концентрации в определённых природных системах. В основе Геохимической классификации элементов лежит периодический закон Д.И. Менделеева.

В предложенной В. М. Гольдшмидтом Геохимической классификации элементов выделяют 4 группы, в соответствии с устойчивостью различных типов их соединений в природе: литофильные, халькофильные, сидеросильные, атмофильные.

Литофильные (от греч. «литос» — камень и «фил» — люблю (имею склонность)) — элементы горных пород. С точки зрения строения атомов литофильные элементы имеют характерный общий признак: на внешней оболочке их ионов, располагаются по 8 электронов (в ряду Li — по два). Большинство этих элементов входит в состав силикатов, т.к. для них наиболее характерны соединения с кислородом. В природе встречаются также в виде окислов, галогенидов, фосфатов, сульфатов, карбонатов. Около 95% земной коры состоит из соединений литофильных элементов. Эти элементы трудно восстанавливаются до элементарного состояния. Преимущественно парамагнитны. К ним относятся 54 элемента (т. е. более половины элементов, существующих в природе): щелочные и щёлочноземельные, В,  Al, Sc, лантаноиды и актиноиды (Ac, Th, Pa,U), С, Si, Ti, Zr, Hf, P,V, Nb, Та, О, Cr, W, галогены и марганец.

Халькофильные(от греч. «халькос»- медь) — элементы сульфидных руд. Свое название они получили в связи с определенными свойствами меди, на которую они похожи в своем геохимическом поведении. На внешней оболочке их катионов располагаются 18 электронов (S2—,Se2—, Те2— по 8 электронов). В природе встречаются в виде сульфидов, сульфосолей, теллуридов, селенидов, т.к. проявляют склонность образовывать природные соединения с серой и ее аналогами по группе менделеевской таблицы — селеном и теллуром. В простом (самородном) состоянии в природе встречаются Au, Ag, Cu, As, S, Bi и некоторые др. Преимущественно диамагнитны, располагаются на восходящих участках кривой атомных объёмов. Zn, Cd, Hg, Ca, In,Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, S, Se, Те.

Сидерофильные(от греч. «сидерос» — железо) — элементы с достраивающейся электронной оболочкой. Сюда относятся все элементы VIII гр. периодической системы: семейство железа и семейство платиновых металлов, а также молибден и рений — всего 11 элементов. Располагаются в минимумах кривой атомных объёмов, ферромагнитны и парамагнитны. В природе находятся преимущественно в элементарном состоянии, железо как в виде окислов и силикатов, так и в виде сульфидов, реже арсенидов и в самородном состоянии.

Атмофильные (от греч. «атмос»— пар, испарение) — элементы атмосферы. К этой группе относятся все инертные газы (от Не до Rn), азот и водород — всего 8 элементов. 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 характерно нахождение в природе в элементарном состоянии.

Геохимическая классификация элементов В. М. Гольдшмидта построена с учётом положения элементов в периодической системе элементов Д.И. Менделеева, типа электронного строения атомов и ионов, специфичности проявления сродства к тем или иным анионам, положения данного элемента на кривой атомных объёмов. Данная геохимическая классификация элементов помогает при изучении сложнейших процессов химической дифференциации различных веществ и соединений в толще земной коры и в метеоритах. Она объясняет распределение отдельных элементов по различным слоям Земли.

Другие наиболее известные Геохимические классификации элементов были предложены русскими геологами В. И. Вернадским (1927), А. Е. Ферсманом (1932) и А. Н. Заварицким (1950).

Классификация В.И. Вернадского (1927 г.) построена на присутствие или отсутствие в истории данного химического элемента химических и радиохимических процессов, обратимости или необратимости этих процессов, а также на присутствие или отсутствие в земной коре их химических соединений или молекул, состоящих из нескольких атомов. Согласно этим признакам, В. И. Вернадский выделил шесть геохимических групп:

• благородные газы,
• благородные металлы,
• циклические элементы,
• рассеянные элементы,
• элементы сильнорадиоактивные
• элементы редких земель.

Принцип классификации А.Е. Ферсмана (1932 г.) основан на развернутой таблице Д.И. Менделеева. А.Е. Ферсман выделил элементы, создающие концентрации в определенных магматических горных породах: кислых, средних и ультраосновных магм и сульфидных месторождений. В итоге было получено пять самостоятельных групп: благородные газы, металлы обычного поля, металлоиды обычного поля, элементы нижнего кислого поля и элементы сульфидного поля.

Классификация А. И. Заварицкого (1950 г.), как и принцип классификации А.Е. Ферсмана, также основана на развернутой таблице Д. И. Менделеева, но более детально по отношению к последней, и объединяет элементы, геохимически особенно близкие. По А. Н. Заварицкому, все элементы делится на 10 групп:

• благородные газы,
• элементы горных пород,
• элементы магматических аномалий,
• радиоактивные элементы,
• редкие элементы,
• элементы группы железа,
• элементы группы платины,
• металлические элементы,
• металлоидные элементы,
• галоидные элементы.

Литература:

Ферсман А. Е., Геохимия, т. 1, Л., 1933;

Щербина В. В., Геохимия, М. — Л., 1939;

GoIdschmidt V. М., Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente, Bd 1—8, Kristiania, 1923—27;

Воиткевич Г. В. и др. Справочник по геохимии, М., 1990.