ABUNDANCIA Y DISTRIBUCIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS (Y SUS NUCLIDIOS) EN LA TIERRA

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CAPITULO I
ABUNDANCIA Y DISTRIBUCIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS (Y SUS
NUCLIDIOS) EN LA TIERRA
1.1- Geoquímica y Cosmoquímica.
La Cosmoquímica es la ciencia que estudia la composición química de los cuerpos cósmicos
(astros, planetas, satélites, cometas, meteoritos, materia interestelar, etc.), la abundancia y
distribución de los elementos químicos en el Universo, así como los procesos nucleares que
ocurren en las estrellas que dan lugar a la formación de los elementos químicos (Fig. 1.1).
El estudio de los fenómenos cósmicos desde el punto de vista de la Cosmoquímica contribuye
al logro de un conocimiento superior sobre los procesos que ocurren en el Universo, a la
definición de hipótesis sobre la formación del Sistema Solar y a consolidar las ideas acerca de
la estructura y composición interna de la Tierra.
Fig. 1.1- Objeto de estudio de la Cosmoquímica
1.1.1- Abundancia universal de los elementos químicos.
Para estimar la abundancia universal de los elementos químicos los investigadores han
recurrido al procesamiento de numerosos datos referentes a la composición química de los
meteoritos, de la materia solar y estelar, de los cometas y de las rocas que constituyen la
corteza terrestre.
La primera tabla con información confiable sobre la abundancia universal de los elementos
fue propuesta por Goldschmidt (1937), basándose en la información disponible hasta ese año.
Más tarde, Suess y Urey (1956), mediante una cuidadosa compilación, revisión y
procesamiento de nuevos datos, publicaron sus resultados en los que se reflejaron algunas
diferencias de detalles respecto a los anteriores pero, esencialmente, mantuvo inalterables sus
rasgos principales (Tabla 1.1).
6
ELEMENTOS QUIMICOS
(NUCLIDIOS)
UNIVERSO
Abundancia Distribución Formas de
existencia
Migración
COSMOQUÍMICA
Tabla 1.1 
Abundancia cósmica de los elementos.
Element
o
Z
Abundancia
cósmica
(átomos por
cada 10000
átomos de
Si)
Element
o
Z
Abundancia
cósmica
(átomos por
cada 10000
átomos de
Si)
Elemento Z
Abundancia
cósmica
(átomos por
cada 10000
átomos de Si)
H 1 4·108 Ge 32 0.51 Eu 63 0.002
He 2 3.1·107 As 33 0.04 Gd 64 0.007
Li 3 1 Se 34 0.68 Tb 65 0.001
Be 4 0.2 Br 35 0.13 Dy 66 0.006
B 5 0.24 Kr 36 0.51 Ho 67 0.001
C 6 35000 Rb 37 0.07 Er 68 0.003
N 7 66000 Sr 38 0.19 Tm 69 0.0003
O 8 215000 Y 39 0.09 Yb 70 0.002
F 9 16 Zr 40 0.55 Lu 71 0.0005
Ne 10 86000 Nb 41 0.01 Hf 72 0.004
Na 11 440 Mo 42 0.02 Ta 73 0.0007
Mg 12 9100 Tc 43 - W 74 0.005
Al 13 950 Ru 44 0.015 Re 75 0.001
Si 14 10000 Rh 45 0.002 Os 76 0.01
P 15 100 Pd 46 0.007 Ir 77 0.008
S 16 3750 Ag 47 0.003 Pt 78 0.016
Cl 17 90 Cd 48 0.009 Au 79 0.001
Ar 18 1500 In 49 0.001 Hg 80 0.003
K 19 32 Sn 50 0.013 Tl 81 0.001
Ca 20 490 Sb 51 0.002 Pb 82 0.005
Sc 21 0.28 Te 52 0.047 Bi 83 0.001
Ti 22 24 I 53 0.008 Po 84 -
V 23 2.2 Xe 54 0.04 At 85 -
Cr 24 78 Cs 55 0.005 Rn 86 -
Mn 25 69 Ba 56 0.037 Fr 87 -
Fe 26 6000 La 57 0.02 Ra 88 -
Co 27 18 Ce 58 0.023 Ac 89 -
Ni 28 270 Pr 59 0.004 Th 90 0.0004
Cu 29 2.1 Nd 60 0.014 Pa 91 -
Zn 30 4.9 Pm 61 - U 92 0.0001
Ga 31 0.11 Sm 62 0.007
Es necesario aclarar que la información tabulada no representa la composición química de un
objeto cósmico ni de sistemas geoquímicos particulares, sino que resulta una expresión
aproximada de la composición química del Universo en su conjunto. Debe destacarse que
tales datos son útiles para fundamentar los procesos físicos, químicos y fisicoquímicos
involucrados en la evolución cosmoquímica (diferenciación química del Universo) y
geoquímica (diferenciación química de la Tierra).
Una apreciación más cabal de las regularidades acerca de la abundancia universal de los
elementos se puede lograr mediante la representación gráfica de sus variaciones en función
del número atómico (Fig. 1.2).
7
H
L i
B
N
F
N a
A l
P C l
K
S c
V
M n
C o
C u
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A u T l B i
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S m G d D y
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H f W
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H g
P b
T h
U
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5
N ú m e r o a t ó m i c o
- 4
- 3
- 2
- 1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
L
og
ar
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la
 a
b
u
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ci
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có
sm
ic
a
E l e m e n t o d e n ú m e r o a t ó m i c o p a r
E l e m e n t o d e n ú m e r o a t ó m i c o i m p a r
Fig. 1.2- Relación entre la abundancia universal de los elementos y el número atómico.
El análisis de esta gráfica permite llegar a las conclusiones siguientes:
1- La abundancia universal de los elementos tiende a disminuir con el incremento del
número atómico. Para los elementos de números atómicos bajos (Z<30) se observa un
decrecimiento exponencial brusco de sus abundancias universales logaritmizadas,
mientras que en los restantes esta tendencia es más suave.
2- Las abundancias universales de los elementos con números atómicos superiores al del
níquel (Z=28) varían menos que las correspondientes a aquellos de números atómicos
inferiores.
3- Solamente diez elementos (H, He, C, N, O, Ne, Mg, Si, S y Fe), todos ellos de número
atómico menor que 27, muestran abundancias universales apreciables; entre ellos, el
hidrógeno y el helio predominan notablemente.
4- Los elementos de número atómico par son más abundantes en el Universo que los de
número atómico impar (exceptuando el hidrógeno). Esta regularidad había sido predicha
por Harkins y Wilson (1915) al presentar su teoría sobre la estructura y estabilidad de los
núcleos atómicos. Harkins (1917) demostró esta idea al encontrar que los siete elementos
más abundantes en los meteoritos (O, Fe, Ni, Si, Mg, S y Ca) constituyen el 98.6% en
masa de la materia meteorítica; también pudo comprobar la validez de esta regla en la
corteza terrestre, determinando que seis de los elementos de mayor abundancia son de
número atómico par (O, Si, Fe, Ca, Mg y Ti) y representan el 85.74% en masa de esta,
mientras que otros tres elementos de número atómico impar pero pequeño (Al, Na y K)
constituyen sólo el 12.77% .
5- Los elementos de número atómico par son casi siempre más abundantes que los dos
elementos contiguos de número atómico impar. Esta regularidad fue predicha por Oddo
(1914) y Harkins (1917), siendo reconocida actualmente como regla de Oddo-Harkins.
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