Классификация хим. элементов

Классификация Гольдшмидта.В. М. Гольдшмидт сравнил дифференциацию элементов вещества планеты с выплавкой металла из руд, когда на дно металлургической печи опускается тяжелый металл с плотностью около 7, а на поверхность всплывает легкий силикатный шлак (аналог земной коры). Между ним и располагается слой «штейна» — сульфида Fe с примесью сульфидов других металлов (аналог мантии). Распределение элементов по земным оболочкам, по Гольдшмидту, зависело от их атомных объемов — чем меньше объем, тем при большем давлении и набольшей глубине от поверхности Земли могут находится ХЭ. В ядре Земли должны быть самые маленькие по объему атомы.

Если определить пространственные размеры атомов (объем), то можно построить зависимость объема от номера ХЭ в таблице Менделеева (рис. 2). Оказалось, что ХЭ, занимающие минимумы на кривой атомных объемов, дают с плавы с Fe, в ходе дифференциации они образовали земное ядро (сидерофильные элементы). Элементы, занимающие максимумы на кривой и расположенные на нисходящих ее частях, обладают большим сродством к кислороду. При дифференциации они образовали земную кору и верхнюю мантию (литофильные элементы). Элементы с высоким сродством к S, Se, Те (халькофильные) занимают восходящие части кривой; они сосредоточены в нижней мантии, образуют сульфидно-оксидную оболочку. Инертные газы относятся к атмофильной группе.

Гипотеза Гольдшмидта об образовании слоев Земли представляет лишь исторической интерес, но вытекающая из нее классификация элементов (опубликована в 1924 г.) сохранила свое значение до нашего времени. Классификация Гольдшмидта широко применяется в геохимии.

Рисунок 2 – Кривая атомных объемов

1 – атмофильные элементы, 2 – сидерофильные, 3 – литофильные, 4 – халькофильные

Современная классификация. В классификации учтено и строение атомов, атмофилы имеют атомы с 8-электронной оболочкой (благородные газы), литофилы (54 элемента) — образуют ионы с 8-электронной оболочкой (Na, Mg, А1, Si, К, Са и др.); халькофилы (19 элементов) имеют ионы с 18-электронной оболочкой (Cu, Zn Pb, Ag, Hg, Sb, As и др.), а ионы сидерофилов (11 элементов) — 8-, 18-электронную оболочку (Fe, Ni, Со, платиноиды и др.). Понятия «литофилы», «сидерофилы» и «халькофилы» используются в большинстве геохимических работ. Принципы этой классификации получили дальнейшее развитие в трудах Беуса, Саукова и других геохимиков (табл. 4).

Таблица 4