Formas de existencia de los elementos químicos en la hidrosfera.

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De lo expresado hasta aquí se podrán percatar que la importancia del estudio de las formas de
existencia amineral en la corteza de meteorización radica en las consecuencias que tienen los
fenómenos de superficie (adsorción) sobre la acumulación selectiva de elementos por los
coloides, lo cual podría llegar a tener cierta utilidad práctica para la explotación de algunos
elementos radiactivos, dispersos y raros.
 
2.2.2- Formas de existencia de los elementos químicos en la hidrosfera.
Como ya se planteó en una ocasión, el estado mineral en la hidrosfera está representado casi
exclusivamente por el hielo (H2O), el cual está asociado permanentemente a las regiones polares.
El agua y el resto de los componentes que se encuentran de manera temporal o permanente en
ella, incluyen a los elementos químicos en el estado amineral en esta geosfera superior. 
Los elementos químicos que forman parte integrante de los componentes temporales o
permanentes de las aguas naturales pudieran encontrarse en tres formas de existencia amineral
posibles:
a) Suspensión mecánica.
b) Coloides orgánicos e inorgánicos.
c) Soluciones verdaderas.
A continuación se pasarán a analizar las principales diferencias que existen entre estas formas de
existencia amineral de los elementos químicos en la hidrosfera. Se han de destacar las causas
esenciales que influyen sobre el hecho de que determinados elementos químicos prefieren estar
formando parte de ellas con respecto a las otras, y la importancia que esto puede tener en los
procesos sedimentarios y sobre la acumulación de elementos químicos en diferentes sistemas
geoquímicos (agua, mar, sedimentos continentales y marinos organismos terrestres y marinos,
etc.).
a) Suspensiones mecánicas.
Las suspenciones mecánicas se caracterizan por poseer partículas cuyo tamaños en la fase
dispersa son superiores a 1 m (10-6 m). 
Se ha estimado que las 2/3 partes del material transportado por las aguas de río se encuentran en
este estado, aunque la proporción puede variar en dependencia del tamaño de las partículas que
resultan de la desintegración de minerales y rocas durante la meteorización pueden ser
arrastrados hasta el mar donde ocurre, finalmente, la separación mecánica y la disposición de
este material en función del tamaño de las partículas suspendidas. Así, las partículas grandes
suelen depositarse junto a la costa en poco tiempo, mientras que las más pequeñas logran
mantenerse en suspensión en el agua de mar durante miles de años.
Es evidente que las suspensiones mecánicas tienen carácter temporal estando condicionada su
existencia al tamaño de las partículas en la fase dispersa y la energía cinética de los flujos de
agua que la contienen.
Resulta lógico suponer que estas partículas sean muy poco solubles en el agua, pudiendo estar
representados por una gran variedad de compuestos minerales disgregados que cumplen con esta
condición. Entre ellos deben destacarse: partículas arcillosas, hidróxidos de hierro (III),
hidróxido de aluminio, hidróxido de manganeso, etc. Es característico que la sedimentación
continental o marina de estas partículas contribuyen al enriquecimiento de los hidrolizados,
oxidados e inatacados (resistatos) en determinados elementos. 
b) Coloides orgánicos e inorgánicos.
Los coloides orgánicos e inorgánicos están representados por agregados moleculares cuyos
tamaños oscilan entre 0.1 m (10-7 m) y 1 nm (10-9 m). Estas partículas tienen como caracteristica
esencial la carga eléctrica, que puede ser positiva o negativa.
Esta carga eléctrica puede originarse de dos modos:
1- Por adsorción de iones a partir del liquido.
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Para esto sucede es necesario la existencia de pequeñas concentraciones de electrolitos en las
soluciones, los que al ser adsorbidos le conferirán a su carga a la partícula coloidal.
2- Por ionización directa del material de la partícula.
Este proceso se encuentra estrechamente vinculado con las propiedades ácidas o básicas débiles
que manifiestan las partículas coloidales en un medio acuoso que casi no contiene electrolitos
disueltos.
Por ejemplo, el hidróxido de hierro (III) tiene un carácter básico débil por el que tiende a formar
partículas coloidales cargadas positivamente en las aguas naturales producto de su
autoionización. Mientras tanto, la sílice y el hidróxido de manganeso (IV) poseen un carácter
ácido débil lo cual determina que formen partículas coloidales de carga negativa en las aguas
naturales el autoionización. 
Entre los coloides más significativos se deben señalar:
COLOIDES POSITIVOS COLOIDES NEGATIVOS
Hidróxidos de aluminio Sílice
Hidróxidos de hierro (III) Hidróxido de manganeso (IV)
Hidróxidos de cromo (III) Partículas arcillosas 
Dióxidos de titanio hidratado hidróxidos de hierro (III)
Dióxidos de torio hidratado Coloides húmicos 
Dióxidos de circonio hidratado Pentóxidos de vanadio 
Los sistemas coloidales en el medio de dispersión es el agua son divididos en: hidrosoles e
hidrogeles.
Los hidrosoles son sistemas coloidales que semejan a los líquidos por su fluidez. Estos pueden
dividirse a su vez en: hidrófilos e hidrófobos.
Los soles hidrófilos se caracterizan por la existencia de una fuerte interacción entre las partículas
y las moléculas de agua, la cual permite estabilizar la solución coloidal.
En soles hidrófobos no existe tal atracción entre las partículas y las moléculas de agua, y a causa
de esto son mucho menos estables que los soles hidrófilos y precipitan con más facilidad. No
existe un limite definido entre estos dos tipos de hidrosoles, pero la división es útil. La sílice
constituye un ejemplo de sol hidrófilo de aluminio forma un sol hidrófobo.
Los hidrogeles son sistemas coloidales que manifiestan alguna rigidez. Estos sistemas pueden
formarse a causa de la coagulación de soles hidrófilos bajo el efecto de los electrolitos disueltos
o algún otro cambio físico. En este caso, los soles liófilos aprisionan cantidades apreciables de
moléculas de agua lo cuál condiciona el aspecto gelatinoso de esta masa rígida.
La coagulación de los coloides liófobos no conlleva al arrastre de cantidad alguna de las
moléculas de agua, sino que precipitan en forma de polvo finos o grumos.
Los coloides orgánicos (húmicos) parecen tener una participación muy importante en la
estabilización y protección de los coloides inorgánicos frente a la coagulación. Resulta
significativo que la existencia de tales coloides retarda al proceso de coagulación por el efecto de
los electrolitos disueltos en las soluciones, logrando mantenerse durante un mayor tiempo los
hidrosoles como tales. La destrucción de los coloides orgánicos bajo la acción de las bacterias es
una causa esencial para la coagulación de los hidrosoles existentes en las aguas naturales.
Todo lo planteado hasta aquí nos permite apreciar que los hidrosoles presentan carácter
temporal, pudiendo existir cuando no hay concentraciones apreciables de electrolitos disueltos o
en presencia de coloides protectores.
En las desembocaduras de los ríos y en el propio mar resulta muy habitual la coagulación de los
hidrosoles por la acción de los electrolitos disueltos, lo que conlleva a la sedimentación de las
partículas coloidales.
La mayoría de los coloides inorgánicos al coagular separan de la solución verdadera a algunos
iones que han sido adsorbidos por ellas se acumulen en los hidrolizados. El estudio de estos
procesos resulta de mucha utilidad al poder establecer la existencia de determinados elementos
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asociados a los sedimentos arcillosos, óxidos e hidróxodos de hierro (III), de óxidos e hidróxidos
de hierro (III); entre estos elementos deben mencionarse: Li, K, U, Th, Ra, etc.
c) Soluciones verdaderas.
Las soluciones verdaderas están constituidaspor una fase dispersa de iones, grupos de iones y
moléculas cuyos tamaños oscilan entre 1 y 0,1 nm.
Se puede asegurar que el factor determinante para la existencia de los elementos en solución
verdadera, es la solubilidad de sus compuestos naturales. El contenido de cada elemento en las
rocas meteorizadas y la lixiviación de los productos solubles por las soluciones de la
meteorización y por las aguas fluviales, constituye también un factor a tener muy en cuenta al
establecer la presencia de determinados elementos en soluciones verdaderas.
En dependencia de la solubilidad de los diferentes compuestos naturales y de su concentración
en las aguas, las soluciones verdaderas pueden ser divididas en: saturadas y no saturadas.
Las soluciones saturadas son aquellas que contienen la cantidad máxima posible de sustancias
disueltas, por lo que la adición de nuevas cantidades de dicha sustancia no podrán permanecer en
la solución y precipitarán. Está claro que las soluciones saturadas se transportarán parte de los
carbonatos y la sílice (CaCO3, MgCO3 y SiO2).
Las soluciones no saturadas son las que contienen una determinada cantidad de sustancia disuelta
sin alcanzar aún el estado saturación, o sea, pueden disolver cierta cantidad de sustancia dada sin
variar las condiciones exteriores. Resulta evidente que en las soluciones no saturadas sean
trasladadas las sales fácilmente solubles (NaCl, KCl, MgSO4, CuSO4, MgCl2, CaCl2).
La sedimentación de estos compuestos desde las soluciones verdaderas puede ocurrir a causa de
sobrepasar sus productos de solubilidad o debido a la evaporación del agua. Sin embargo,
determinadas cantidades de los iones presentes en solución verdadera son separados de éste por
el efecto de la adsorción de los coloides y como resultado de la absorción biogénica.
Cuando la sedimentación ocurre como resultado que los compuestos alcancen su limite de
solubilidad, éstos pasan a incorporase a los precipitados inorgánicos. Si ésta tiene lugar producto
de la evaporación del agua, los compuestos que sedimentan tienden a enriquecer los evaporados.
La existencia de coloides en contacto con las soluciones verdaderas determina que algunos iones
pasen a formarse parte de los hidrolizados y oxidados. Por último, la adsorción biogénica que
desarrollan los organismos marinos y terrestres sobre determinados compuestos en solución
verdadera, puede constituir el comienzo de acumulación de algunos elementos en sus diferentes
partes y la posterior precipitación orgánica de los mismos.
 Mostrar gráficamente la distribución de elementos y compuestos en las suspensiones
mecánicas, soluciones coloidales, soluciones verdaderas (saturadas y no saturadas)
relacionándolo con la posición que ocupan los diferentes elementos en la tabla periódica,
dándole participación activa los estudiantes en el sentido de los vínculos que pueden
establecer con conocimiento precedentes.
 Orientar el estudio de las diferencias existentes entre las suspensiones mecánicas, soluciones
coloidales y soluciones verdaderas sobre la base de: factores relacionados con su formación,
particularidades de cada una, modos de separación de los elementos y sus compuestos desde
ellas, tendencia de determinados elementos para encontrarse formando parte de éstas en
relación con sus propiedades químicas.
2.2.3- Formas de existencia de los elementos químicos en la atmósfera.
Como es de todos conocido, en la atmósfera existe un predominio pleno del estado de existencia
amineral de los elementos químicos.
Todos los componentes que se haya de forma temporal o permanente en ella, tienden a
encontrarse en estado amineral.
Los elementos químicos incluidos en estos componentes de la atmósfera han de hallarse de cinco
formas de existencia amineral principales:
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a) Gases y vapores.
b) Polvo terrestre y meteoritico.
c) Suspensiones salinas 
d) Suspensiones de materia orgánica.
e) Aerosoles.
a) Gases y vapores.
Los gases y vapores están constituidos por moléculas covalentes y átomos que pueden
permanecer en este estado debido a su gran volatilidad.
Los elementos químicos que se encuentran habitualmente en esta forma son el carbono,
nitrógeno, oxígeno, gases nobles, azufre, hidrógeno, entre algunos más.
Mucho los gases que existen en la atmósfera presentan un carácter más o menos permanente en
ella; sin embargo, la interacción de varios de ellos con la hidrosfera, corteza terrestre y biosfera
los confiere una existencia algo temporal, a pesar de que se han mantenido como componentes
esenciales de la atmósfera durante un largo período de la historia geológica de la tierra. Entre
estos gases han de mencionar el oxígeno, el dióxido de carbono y otros de menor significación
global.
Otros gases pasen un carácter local, estando esto determinado por la actividad del hombre v/o
por la ocurrencia de fenómenos naturales, que generan grandes cantidades de estos. Así, las
regiones industrializadas y altamente pobladas suelen contener algunas cantidades excesivas de
gases en la atmósfera que la circunda, la mayoría de los cuales proviene de los procesos que se
desarrollan durante la actividad industrial; los gases más comunes en estas regiones con el
dióxido de carbono, el trióxido de azufre, el dióxido de nitrógeno y varias más. Por su parte, las
regiones donde aún existe visos de actividad volcánica contienen en la atmósfera circundante
diferentes gases proveniente de las emanaciones de varias sustancias volátiles: el vapor de agua
es el componente más importante de tanto de estas emanaciones, seguido por el dióxido de
carbono, el dióxido nitrógeno, el azufre, el cloruro de hidrógeno, etc. La descomposición de la
materia orgánica y la fomentación pueden constituir fuentes importantes para gases tales como el
dióxido de carbono y metano. El helio y el argón se relacionan con los procesos de
desintegración radiactiva natural del uranio, torio y potasio-40, pudiendo encontrarse asociados a
los gases volcánicos y al gas natural petrolífero.
El vapor de agua existente en la atmósfera tiene su origen en la hidrosfera y en las emanaciones
de ésta hasta la formación de agua de lluvia y la disolución en ellas de algunos gases,
contribuyeron a la separación de varios elementos del medio gaseoso.
b) Polvo terrestre y meteorítico.
Las erupciones y explosiones volcánicas lanzan a la atmósfera cantidades considerables de
materiales finamente divididos, que pueden llegar a mantenerse un mayor tiempo en suspensión
en ella en virtud del pequeño tamaño de las partículas y de la acción de los vientos. Otros
materiales disgregados en la superficie terrestre siguen un camino semejante, manteniéndose
igualmente de forma temporal en la atmósfera.
Por otra parte, la atmósfera es atravesada constantemente por meteoritos de diversos tamaños,
los cuales desprenden partículas muy finas durante su rozamiento con el aire. Este fenómeno
determina la formación de polvo meteoritico que finalmente se deposita en la superficies
continentales o en el fondo de los mares.
c) Suspensiones salinas.
Estas suspensiones de sales tienen su origen en la salpicaduras del agua de mar en las zonas
costeras y en la alta mar. por esta vía, los cloruros y sulfatos de los metales alcalinos-térreos
pasen a la atmósfera en forma de finísimas partículas una vez que es necesario destacar el papel
que juega la atmósfera y sus componentes esenciales en los procesos geoquímicos que tienen
lugar en las restantes geosferas superiores; pero, sobre todo, resalta lo extremadamente nocivos
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que resultan para la biosfera la gran cantidad de gases, vapores y humos que vierte el hombre a
la atmósfera de forma de sedimentos e incontrolables.
Aunque ya se han dado algunas pasos en el aprovechamiento de los residuos industriales
mediante la utilización de filtros que impiden el paso de estas sustanciasnocivas a la atmósfera,
aún es incipiente esta idea, por lo que se requiere de un impulso adicional en este sentido en
adecuación con el significado que esto posee para el mantenimiento de la vida en nuestro
planeta.
Por otra parte, en la actualidad ya es común la explotación industrial de varios componentes
esenciales de la atmósfera, tales como el oxígeno, dióxido de carbono, helio, hidrógeno, etc. 
d) Suspensiones de materia orgánica.
El viento es capaz de mantener suspendidos en la atmósfera, temporalmente, plantas, animales y
productos de ellos. También se han podido encontrar partículas de humus suspendidos en el aire,
como resultado del mismo mecanismo.
e) Aerosoles.
Los aerosoles son dispersiones coloidales de sólidas o líquidos en gases. En la atmósfera se
manifiestan estas variedades de sistemas coloidales en forma de humos (dispersiones coloidales
de sólidas en el aire) y de nieblas ( dispersión coloidales de líquidos en el aire). El humo tiene
sus orígenes en los procesos de combustión provocados por el hombre y en los naturales. Ellos
están constituidos fundamentalmente por pequeñísimas partículas de carbono.
 El arsénico está muy concentrado en las cenizas del carbón, por lo que las partículas de humo de
las ciudades y centros industriales y de sus alrededores tienden a encontrarse enriquecidos en
este elemento. El humo no sólo es desecradable en si mismo, sino que sus partículas actúan
como núcleos de condensación para formar goticas de agua, favoreciéndose así la formación de
nieblas, neblinas y su totalidad por ópalo.
Estos ejemplos expuestos son demostrativos de la existencia de algunos elementos químicos en
el estado mineral de la biosfera. De acuerdo a esto, los principales elementos que se encuentran
formando parte de estas estructuras mineralizadas son el Ca, Si, C, P, aunque pudieran
encontrarse en pequeñas cantidades el estroncio y el azufre.
2.2.4- Formas de existencia de los elementos químicos en la biosfera.
En la biosfera es poco común el estado de existencia mineral de los elementos químicos. Sin
embargo, se manifiestan indicios de mineralización en los esqueletos y caparazones de
numerosos organismos vivos. Numerosos microorganismos marinos y animales superiores
presentan caparazones o esqueletos calcáreos (formados por aragonito o calcita (CaCO3),
fundamentalmente). Un ejemplo de esto lo constituyen las capas nacaradas de muchas conchas y
perlas, las que están constituidas casi integralmente por aragonito.
Otros organismos construyen sus esqueletos o caparazones de material silicio lo que contribuye a
una excepcional dureza de estas estructuras. Así, los esqueletos de varias esponjas están
formadas en su se evaporo el agua de dicha salpicadura. La mayor parte de estas sales regresan
al mar rápidamente, mientras que algunas cantidades son transportadas por los vientos a grandes
distancias, se precipitan en las regiones continentales y acaban regresando al mar disueltas en
las aguas fluviales.
La mayor distribución de los elementos químicos de la biosfera corresponden al estado de
existencia amineral. Este se encuentra representado fundamentalmente por: 
a) Materia orgánica
b) Soluciones verdaderas de compuestos inorgánicos.
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a) Materia orgánica
Muchos de los procesos metabólicos de los organismos vivos (plantas y animales) ocurre con la
participación de sistemas coloidales acuosos. La fase dispersa de estos queda caracterizada
adecuadamente por una variada gama de compuestos orgánicos, entre los que se deben destacar
las albúminas, proteínas, líquidos e hidratos de carbono. Los elementos que constituye estas
sustancias son principalmente el carbono, hidrógeno, oxigeno, fósforo, potasio, nitrógeno, entre
varios más que cumples funciones fisiológicas muy diversas. 
Cuando las plantas y los animales mueren se descomponen bajo la acción de los
microorganismos, quedando generalmente residuos que resisten la descomposición microbiana
en lo que se acumulan diversos elementos indispensables para la vida, en especial, el nitrógeno
combinado, el carbono y el fósforo. A estas sustancias residuales se le denominan humus y esta
formada por una mezcla muy compleja de sustancias orgánicas amorfas que constan de residuos
y animales, plantas y microorganismos, así como de compuestos formados durante la
descomposición de estas sustancias bajo la acción de los microorganismos.
El humus contribuye notablemente a los procesos de adsorción que tiene lugar el suelo,
constituyendo en sí mismo un sistema coloidal orgánico que, aunque no es tan estable como los
sistemas arcillosos, presenta una capacidad adsorbente y una retención de agua muy superiores a
las de los demás componentes del suelo. Los fenómenos de adsorción y de intercambio de bases
en que participa el humus tiene su explicación en la carga negativa de estas partículas coloidales
que les permiten adsorber cationes desde las soluciones verdaderas del suelo.
Si por una parte el desprendimiento de dióxido de carbono durante la actividad microbiana
puede provocar una disminución del pH del suelo y activarse así la meteorización química, por
otra, los complejos húmicos desempeñan un papel importante en la desintegración de las rocas
debido a esta capacidad que poseen de adsorber e intercambiar cationes.
b) Soluciones verdaderas de compuestos inorgánicos.
La nutrición de las plantas y animales está regida por la incorporación de los elementos
esenciales en forma de soluciones acuosas verdaderas de varias sustancias solubles. La
apropiación de los verdaderas de varias sustancias solubles. La apropiación de los principales
nutrientes ocurre en forma de cationes (K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+) o en forma de oxianiones solubles
(NO-3, PO3-4, SO2+4) en soluciones acuosas.
La acumulación de estos y otros elementos en las plantas no sólo está relacionada con la
disponibilidad de estos en el suelo sino también con la solubilidad en el agua de sus compuestos.
Es necesario señalar que algunos de estos elementos pasan a formar parte de los fluidos
celulares, mientras otros tienden a formar compuestos orgánicos poco solubles.
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