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.

Наиболее известные Г. к. э. были предложены норвежским геохимиком В. М. Гольдшмидтом (1924) и русскими геологами В. И. Вернадским (1927), А. Е. Ферсманом (1932) и А. Н. Заварицким (1950). По предложенной В. М. Гольдшмидтом Г. к. э. (построенной с учётом положения элементов в периодической системе элементов, типа электронного строения атомов и ионов, специфичности проявления сродства к тем или иным анионам, положения данного элемента на кривой атомных объёмов) все химические элементы делятся на 4 группы: литофильные, халькофильные, сидерофильные и атмофильные.

Литофильные (от греч. líthos камень и philéō люблю, имею склонность) элементы горных пород. На внешней оболочке их ионов, как в атомах инертных газов, располагаются по 8 электронов (в ряду Li по два). Они трудно восстанавливаются до элементарного состояния; наиболее характерны для них соединения с кислородом (подавляющая масса этих элементов входит в состав силикатов). В природе встречаются также в виде окислов, галогенидов, фосфатов, сульфатов, карбонатов. Преимущественно парамагнитны; располагаются на нисходящих участках кривой атомных объёмов. К ним относятся 54 элемента: 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 Mn (возможно Тс и At).

Халькофильные (от греч. chalkós медь), по В. М. Гольдшмидту, или тиофильные (от греч. théion сера), по Дж. Р. Гиллебранду (1954), элементы сульфидных руд: Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, S, Se, Те. На внешней оболочке их катионов располагаются 18 электронов (S2, Se2, Те2 по 8 электронов). В природе встречаются в виде сульфидов, селенидов, теллуридов и сульфосолей (исключением является олово, в виде касситерита SnO2). В элементарном состоянии в природе встречаются Au, Ag, Cu, As, S, Bi и некоторые др. Преимущественно диамагнитны, располагаются на восходящих участках кривой атомных объёмов.

Сидерофильные (от греч. sídēros железо) элементы с достраивающейся электронной оболочкой. Сюда относятся все элементы VIII гр. периодической системы, а также Мо и Re всего 11 элементов. Располагаются в минимумах кривой атомных объёмов, ферромагнитны и парамагнитны. Обнаруживают специфическое химическое сродство к мышьяку (сперрилит PtAs2, леллингит FeAs2, хлоантит NiAs2, кобальтин CoAsS), несколько меньше к сере [пептландит (Fe, Ni)9S8, молибденит MoS2 и др.], а также к P, С, N. Платиноиды в природе находятся преимущественно в элементарном состоянии, железо как в виде окислов и силикатов, так и в виде сульфидов, реже арсенидов и в само родном состоянии.

Атмофильпые (от греч. atmós пар, испарение) элементы атмосферы. К этой группе относятся все инертные газы (от Не до Rn), N и Н 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 (кроме водорода, близкого к литофильным элементам) характерно нахождение в природе в элементарном состоянии.

По приведённой классификации все элементы распределяются по главнейшим генетическим и парагенетическим природным ассоциациям. Понятия «биофильные» (элементы живых организмов) и «талассо-фильные» (элементы морской воды) лежат вне этой классификации.

Лит.: Ферсман А. Е., Геохимия, т. 1, Л., 1933; Щербина В. В., Геохимия, М. Л., 1939; GoIdschmidt V. М., Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente, Bd 18, Kristiania, 192327; Воиткевич Г. В. [и др.]. Краткий справочник по геохимии, М., 1970. В. В. Щербина.

(a.geochemical classification of elements; н.geochemische Elementenklassifizierung; ф.classification geochimique des elements; и.clasificacion geoquimica de elementos) - классификация хим. элементов, отражающая их группировку в соответствии с осн. закономерностями поведения элементов в геол. процессах. В основе Г. к. э. лежит периодич. закон Менделеева. Однако конкретная специфика условий хим. процессов на планетах, в оболочках планет, метеоритах и прежде всего определ. хим. состав рассматриваемой системы делают целесообразным выделение среди всех возможных свойств элементов те, к-рые оказываются главными в данном типе процессов. Общепринятыми Г. к. э., наиболее глубоко отражающими осн. законы геохимии, являются классификации В. И. Вернадского (1922, 1927) и В. М. Гольдшмидта (1924). В основу своей классификации Вернадский положил 4 принципа, определяющих историю элементов в земной коре: хим. активность, участие в циклич. процессах в биосфере, преобладание рассеянного состояния, высокая радиоактивность. Им были выделены группы: благородных газов (Не, Ne, Ar, Kr, Хе); благородных металлов (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au, Ag); циклич. элементов (H, Na, К, Cu, Mg, Ca, Zn, B, Al, С, Si, Ti, Zr, Pb, N, P, V, O, S, Cr, Mo, F, Cl, Mn, Fe, Co, Ni и др.); рассеянных элементов (Li, Rb, Cs, Sc, Y, Ga, In, Tl, Br, J); сильнорадиоактивных элементов (Po, Rn, Ra, Ac, Th, Pa, U); элементов редких земель (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu). Гольдшмидт подразделил все элементы на группы в соответствии с устойчивостью разл. типов их соединений в природе. В основу им были положены законы распределения элементов по трём принципиальным фазам метеоритов: силикатной (кислородной), сульфидной и металлической. "Эталоном", относительно к-рого классифицируются все элементы, является Fe - элемент с высокой распространённостью, входящий в состав всех принципиальных фаз метеоритов. Соответственно выделены: Литофильные элементы, обогащающие силикаты (О, Li, Na, К, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, B, Al, Y, TR, Si, Ti, Zr, Hf, Th, U, Nb, Ta, W и др.); Халькофильные элементы, обогащающие сульфиды (S, Se, Te, As, Sb, Bi, Сu, Ag, Zn, Cd, Hg, In, Tl и др.), и Сидерофильные элементы, обогащающие металлич. фазу (Ni, Со, Р, С, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au, Mo). Ряд элементов с промежуточными свойствами попали в неск. групп: Ga, Ge, Sn, Nb, Ta, W. Кроме того, Гольдшмидт выделил дополнит. группы элементов: Атмофильные элементы, для к-рых характерно в условиях земной поверхности газообразное состояние и накопление в атмосфере (H, N, С, О, Cl, Br, J и инертные газы), и биофильные элементы, являющиеся гл. компонентами организмов (С, Н, О, N, P, S, Cl, J, В, Ca, Mg, К, Na, V, Mn, Fe, Сu). Повторение элементов в разных группах естественно, поскольку при выделении дополнит. групп использованы разные принципы. Эта классификация позволяет предсказать гл. тип хим. соединений элементов в природе и тем самым факторы, приводящие к их концентрации. Так, халькофильные элементы в подавляющей массе концентрируются в виде осн. и примесных компонентов в сульфидных рудных м-ниях; большинство сидерофильных элементов (Au, группа Pt) концентрируются в самородном состоянии; литофильные элементы накапливаются в составе гл. или второстепенных минералов магматич. и осадочных пород.Литература: Вернадский В. И., Избр. соч., т. 1, М., 1954; Goldschmidt V. M., Geochemische Verfeilungsgesetze der Elemente, (Bd) 2,Kristiania, 1924.А. А. Ярошевский.