Geochemiczna klasyfikacja pierwiastków

Wersja „stara”

Klasyfikacja ta jest stworzona przez V.M. Goldschmidta w 1922 roku. Podział geochemiczny w tym przypadku oparty został na pokrewieństwie chemicznym pierwiastków i ich sposobie zachowania się w środowisku geochemicznym. Uwzględnia ona powinowactwo chemiczne pierwiastków wobec tlenu i siarki względem powinowactwa do żelaza. Innymi słowy, bada, o ile większe powinowactwo ma pierwiastek do tlenu i siarki niż żelazo. W oparciu o to zjawisko Goldschmidt wyróżnił pięć grup pierwiastków.

• Pierwiastki syderofilne to takie, które mają powinowactwo chemiczne względem tlenu i siarki nie większe niż typowe dla żelaza, do tej grupy należą główne składniki jądra Ziemi; np. żelazo, kobalt, nikiel.

• Pierwiastki chalkofilne to takie, które mają dużo większe powinowactwo do siarki niż żelazo, a do tlenu takie samo, w skorupie ziemskiej występują szczególnie często w postaci siarczków; np. miedź, cynk, ołów.

• Pierwiastki litofilne to takie, które mają większe powinowactwo do tlenu niż żelazo, a do siarki takie samo, występują w skorupie ziemskiej głównie w postaci związków z tlenem, będących minerałami skałotwórczymi; np. krzem, wapń, potas, glin.

• Pierwiastki atmofilne to takie, które mają dużo dużo wyższe powinowactwo do tlenu niż żelazo, odznaczają się lotnością (występują w stanie gazowym w warunkach normalnych) lub dają z tlenem związki łatwo lotne, gromadzące się w atmosferze ziemskiej i hydrosferze; np. gazy szlachetne, azot, wodór.

• Pierwiastki biofilne to takie, które mają większe powinowactwo do tlenu i siarki niż żelazo, wchodzą w skład organizmów żywych, niezbędne do budowy ich ciała oraz do procesów przemiany materii; np. węgiel, wodór, tlen, azot, siarka, fosfor.

Wersja „nowa”

Klasyfikacja ta jest stworzona w oparciu o grupy pierwiastków ułożone w układzie okresowym.

• Pierwiastki lotne cechują się przede wszystkim wysoką prężnością par i niską temperatura wrzenia. Zalicza się do nich gazy szlachetne. Ich lotność wynika z faktu, że mają zapełnioną ostatnią powłokę, przez co są obojętne chemicznie i nie wiążą się w żadne struktury krystaliczne. Inne pierwiastki z tej grupy posiadają duży promień atomu (wyjątkiem jest hel), stąd trudno im o miejsce w sieci krystalicznej, inne pierwiastki łatwiej wchodzą w strukturę, „zabierając” im miejsce. Stężenie tych pierwiastków zwykle podawane jest w jednostce zwaną STP [cm³/g] (standard temperature and pressure) w temperaturze 273 K i ciśnieniu 0.1 Mpa, wtedy 1 cm³/g =4.46 × 10^-5 mol/g. Pierwiastki te są rozpuszczalne w krzemianach, ale tylko, gdy odpowiednie czynniki kontrolujące tę rozpuszczalność są zachowane, a mianowicie: ciśnienie, skład stopu, promień atomu, zwykle waha się ona od 10^-4 do 10^-12 STP cm³/g (czyli 10^-1 do 10^-9 ppm), odpowiedzialne są za to głównie siły van der Waalsa.

• Pierwiastki semi-lotne są albo w czystej postaci cieczą albo fazą gazowa. Mogą tworzyć związki lotne (niemal zawsze dominują SO₂ lub CO₂ a pozostałe pierwiastki tej grupy towarzyszą im w śladowych ilościach, których stężenie jest kontrolowane przez warunki fizykochemiczne (np. stężenie SO₂ zależy od ƒO₂). ƒ - fugacity - lotność.

Rozpuszczalność siarczków w krzemianach (stopie) jest mała, stop jest zwykle bogaty w metale chalkofilne (Fe, Ni, Cu), krystalizują siarczki.

Pierwiastki główne

Metale przejściowe

Pierwiastki silnego pola

Metale szlachetne

Pierwiastki śladowe grupy litowców i wapniowców

Pierwiastki ziem rzadkich i podobne

Pierwiastki szeregu promieniotwórczego uran - tor

---