Geoquimica

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Universidad de Guanajuato 
Facultade de Minas, Metalurgia y Geología 
 
 
 
Geoquimica 
Ciclo Julio-Diciembre 2015 
 
 
Trabajo e investigación de Geoquimica. 
Investigación y Disertación 
 
 
Alumno: 
Erick Donovan Martínez Valencia 
 
 
Fecha de entrega: 
15 de Octubre de 2015 
Investigación y disertación sobre el origen y abundancia de los 
elementos 
Actualmente, la ciencia ha permitido al género humano encontrar respuesta a 
algunas de esas interrogantes. Tal vez no todas sean totalmente correctas, 
pero las evidencias actuales indican que parecen ser acertadas aunque 
podrían ser modificadas en el futuro, a la luz de nuevas concepciones y de 
nueva información. 
Desde luego, no podemos viajar al pasado para buscar el origen de la 
materia. No obstante, en el Universo actual hay indicios que nos permiten 
plantear hipótesis relativas a lo que sucedió muchos años atrás. 
Además de conocer la superficie terrestre, hemos podido analizar meteoritos y 
tenemos ya muestras lunares y marcianas. Por otra parte, el análisis de la luz 
de las estrellas nos ha revelado su composición química. 
Los átomos de cada elemento químico y las moléculas que dichos átomos 
forman se manifiestan de manera distinta, y por ello hemos podido 
reconocerlos a distancias enormes, gracias a la astrofísica y a la 
cosmoquímica. 
Un hecho sorprendente es que la abundancia de los elementos químicos, e 
incluso de sus isótopos, sea similar en todos los objetos conocidos del Universo, 
una vez que se toman en cuenta ciertos procesos secundarios. Por ejemplo, es 
obvio que los meteoritos que han caído en la Tierra han perdido muchos 
elementos ligeros, pero aquellos que se conservan existen en las mismas 
proporciones que en el Sol. Asimismo, en la corteza terrestre, o en la lunar, los 
elementos también reproducen la abundancia solar. 
Todo hace pensar a los cientificos que hace unos 15 000 millones de años, la 
materia, que se encontraba concentrada con altísima densidad y temperatura, 
explotó violentamente. La explosión provocó su expansión y enfriamiento 
graduales. 
Hace más de 60 años, en 1923, el astrónomo Hubble demostró que las 
galaxias se alejan unas de otras como los puntos trazados sobre un globo que 
se infla. 
Vivimos, pues, en un universo en expansión. En 1946, George Gamow 
propuso que, retrocediendo en el tiempo, debió existir un momento en que 
toda la materia estuviera concentrada. Según Gamow, en la gran explosión se 
sintetizaron los elementos químicos en las proporciones actuales (en esto se 
equivocó, como veremos). Hasta 1965 no existió ninguna prueba de la 
ocurrencia veraz de la gran explosión. 
Medio segundo después de la explosión, la materia no tenía su apariencia 
actual. Existía como partículas aisladas de materia y antimateria interactuando 
continuamente entre sí y con la radiación. Después, la temperatura de la 
"sopa" de materia y radiación era de unos 1010 K (10 000 millones de grados 
Kelvin). Se habían formado ya electrones, protones y neutrones. 
 
Clasificación Geoquímica de los elementos 
V.M. Goldschmidt dedicó su carrera en geoquímica al estudio de la distribución de 
los elementos en la Tierra, así como al intento de formular una serie de leyes 
mediante las cuales la distribución de los elementos en la Tierra pudiera ser 
explicada. 
El planteamiento que hizo Goldschmidt sobre el problema de la distribución de 
elementos, se basó en la idea de que la distribución primaria o inicial de los 
elementos en nuestro planeta, probablemente tuvo lugar durante o poco tiempo 
después del tiempo de formación de la Tierra Primitiva. 
En su historia más temprana, la Tierra estuvo fundida y basándose en la 
composición de meteoritos, que pueden ser divididos en tres grupos mayores, de 
hierro--níquel, de troilita (FeS) y de silicatos, Goldschmidt dedujo que el 
enfriamiento del planeta tuvo lugar en tres fases separadas: 
1. Fase de metales 
2. Fase de sulfuros 
3. Fase de silicatos. 
Los resultados de sus estudios mostraron que la distribución de elementos en los 
meteoritos, en productos de fundición, en rocas naturales, en depósitos de 
sulfuros y en el tan raro fierro nativo terrestre, concordaban todos razonablemente 
bien, y concluyó que los elementos pueden ser clasificados en función de su 
afinidad geoquímica: 
 1) Siderófilos: con afinidad por el fierro; concentrados en el núcleo de la 
tierra. 
 2) Calcófilos: con afinidad al azufre; concentrados en sulfuros. 
 3) Litófilos: con afinidad por los silicatos; concentrados en la Corteza 
Terrestre. 
 4) Atmófilos: como gases en la atmósfera. 
 
El carácter geoquímico de un elemento y su posición en la tabla periódica, puede 
ser correlacionado con el tipo de enlace químico que este elemento prefiere. Los 
enlaces iónico, metálico y covalente están relacionados en forma general a los 
grupos litófilo, siderófilo y calcófilo respectivamente. 
Los elementos litófilos ionizan fácilmente y tienden a formar o a estar asociados 
con silicatos, en los que se encuentra el enlace iónico (transferencia de electrones 
como en cloruro de sodio), los elementos calcófilos forman enlaces covalentes 
(participación de electrones como en el caso de la esfalerita) con sulfuros, o con 
selenio o con telurio, si están presentes; los elementos siderófilos normalmente 
prefieren el enlace metálico característico de los metales y no tienden a formar 
compuestos con el azufre o el oxigeno, lo que explica porque el oro y el platino 
comúnmente ocurren como minerales nativos. 
Un quinto tipo de afinidad geoquímica reconocido por Goldschmidt es el de los 
elementos biófilos, en el que se incluyen aquellos elementos comúnmente 
concentrados en organismos, principalmente C, H, O, N, P, S, y Cl, así como 
ciertos elementos traza como el vanadio, manganeso, cobre, fierro y boro. 
Otros geoquímicos han propuesto diferentes clasificaciones geoquímicas, aunque 
usualmente basados en el trabajo de Goldschmidt. 
De esta forma, si el fierro y sus elementos asociados forman un grupo especifico 
basado en su abundancia en el núcleo de la Tierra (elementos siderófilos) y si tan 
solo consideramos a la litosfera, el fierro y ciertos elementos asociados (V, Cr, Co, 
Ni, pero no Au y el grupo del Pt) pueden ser clasificados como un subgrupo de los 
elementos oxífilos, en esta clasificación también se utilizan dos categorías 
adicionales: Elementos nobles e hidrófilos. 
 
Estructura atómica y enlaces principales 
La compresión de la naturaleza de los enlaces atómico requiere el estudio previo 
de la estructura atómica a partir de los modelos de Bohr y los resultados de la 
mecánica cuántica predichos por Schrődinger a partir de su ecuación de onda. El 
átomo de Bohr Niels Bohr, físico danés, como investigador visitante del equipo de 
Rutherford en Inglaterra en 1911, propuso una modificación del modelo atómico 
planetario, que permitía superar las dificultades del anterior: Además, pudo 
explicar, con una excelente precisión, el origen de los espectros atómicos y sus 
características. Los trabajos de Planck y de Einstein, habían introducido en la 
física la idea de cuantificación. En ésta los fenómenos de absorción o emisión de 
radiación por la materia ocurrían por intercambios de energía en forma 
discontinua, como a «saltos» o cuantos. Bohr hizo la síntesis de ambos 
esquemas: el modelo planetario de Rutherford y la cuantificación de la energía de 
Planck-Einstein, construyendo de este modo su teoría del átomo. Las hipótesis o 
postulados de Bohr fueron: 
1. Las órbitas de los electrones en torno al núcleo son estacionarias, es decir, 
el electrón gira en ellas sin emitir ni absorber energía. A cada órbita le 
corresponde por tanto una energía definida e igual a la que posee el 
electrón cuando está en ella. 
2. La emisión o la absorción de radiación por un átomo va acompañada de 
saltos electrónicosde una órbita a otra de diferente energía. La radiación 
emitida o absorbida tiene una frecuencia ν tal que verifica la ecuación Ei – 
Ej = hν (1) donde Ej y Ei son las energías de las órbitas entre las cuales se 
produce la transición, siendo h la constante de Planck. 
3. Las leyes de la mecánica clásica permiten explicar el carácter circular de 
las órbitas electrónicas, pero no las transiciones de una órbita a otra. 
4. No todas las órbitas circulares están permitidas para un electrón. Sólo 
aquellas que satisfacen la condición: L = =n (2) siendo L el impulso angular 
orbital del electrón y n un número natural, denominado número cuántico. 
 
Bohr admitió la utilidad de la física clásica para explicar algunos aspectos de su 
modelo y a la vez la rechazó para explicar otros. El problema de la inestabilidad 
del átomo planteado con anterioridad para el modelo planetario de Rutherford, lo 
resuelve Bohr imponiendo el carácter estacionario de las órbitas, lo cual equivale a 
negar, en ese punto, la validez de la física clásica y aceptar la idea de 
cuantificación. El modelo de Bohr fue capaz de explicar muchos de los datos 
experimentales entonces disponibles sobre espectros de átomos sencillos y 
predecir otros nuevos, lo que constituyó su principal punto de apoyo. 
 
Enlace iónico 
El enlace iónico consiste en la atracción electrostática entre átomos con cargas 
eléctricas de signo contrario. Este tipo de enlace se establece entre átomos de 
elementos poco electronegativos con los de elementos muy electronegativos. Es 
necesario que uno de los elementos pueda ganar electrones y el otro perderlo, y 
como se ha dicho anteriormente este tipo de enlace se suele producir entre un no 
metal (electronegativo) y un metal (electropositivo). 
Enlace covalente 
Lewis expuso la teoría de que todos los elementos tienen tendencia a conseguir 
configuración electrónica de gas noble (8 electrones en la última capa). Elementos 
situados a la derecha de la tabla periódica ( no metales ) consiguen dicha 
configuración por captura de electrones; elementos situados a la izquierda y en el 
centro de la tabla ( metales ), la consiguen por pérdida de electrones. De esta 
forma la combinación de un metal con un no metal se hace por enlace iónico; pero 
la combinación de no metales entre sí no puede tener lugar mediante este proceso 
de transferencia de electrones; por lo que Lewis supuso que debían compartirlos. 
Enlace Metalico 
Los elementos metálicos sin combinar forman redes cristalinas con elevado índice 
de coordinación. Hay tres tipos de red cristalina metálica: cúbica centrada en las 
caras, con coordinación doce; cúbica centrada en el cuerpo, con coordinación 
ocho, y hexagonal compacta, con coordinación doce. Sin embargo, el número de 
electrones de valencia de cualquier átomo metálico es pequeño, en todo caso 
inferior al número de átomos que rodean a un dado, por lo cual no es posible 
suponer el establecimiento de tantos enlaces covalentes. 
En el enlace metálico, los átomos se transforman en iones y electrones, en lugar 
de pasar a un átomo adyacente, se desplazan alrededor de muchos átomos. 
Intuitivamente, la red cristalina metálica puede considerarse formada por una serie 
http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/enlace-ionico
de átomos alrededor de los cuales los electrones sueltos forman una nube que 
mantiene unido al conjunto. 
 
Composición, clasificación y estructura de los meteoritos 
Los meteoritos han demostrado ser difíciles de clasificar, pero se pueden 
establecer tres grandes grupos: 
Clasificación clásica de los meteoritos 
• Rocosos: (Acondritas y Condritos) 
• Ferrosos: Contienen principalmente los metales hierro y níquel. Se 
subdividen en: Ataxitas, Octaedritas y exaedritas. 
• Ferrosos de tipo rocoso: mezcla de roca y metales. En este último grupo 
encontramos las Pallasitas y las Mesosideritas. 
La datación radiométrica de las condritas les ha asignado una edad de 4.550 
millones de años, que es aproximadamente la edad del sistema solar. Están 
considerados como buenos ejemplos de la materia primitiva del sistema solar, 
aunque en muchos casos sus propiedades han sido modificadas por el 
metamorfismo térmico o alterados por congelación. Algunos expertos en 
meteoritos han sugerido que las diferentes propiedades que se pueden encontrar 
en varias condritas dan una idea del lugar donde se formaron. Las enstatitas 
contienen los elementos más refractarios y se creer que se han formado en el 
sistema solar más interno. Las condritas ordinarias, que son las más comunes que 
contienen tanto elementos volátiles como oxidados, se cree que se formaron en el 
cinturón interior de asteroides. Las condritas carbonaceas, que tienen las 
proporciones más altas de elementos volátiles y son las más oxidadas, se piensa 
que se formaron incluso a mayor distancia del Sol. Cada una de estas clases 
pueden ser subdividas a su vez en grupos más pequeños con propiedades 
diferentes. 
http://www.todoelsistemasolar.com.ar/acondritas.php
http://www.todoelsistemasolar.com.ar/condritas-condrulos.php
http://www.todoelsistemasolar.com.ar/ataxitas-meteoritos-metalicos.php
http://www.todoelsistemasolar.com.ar/octaedrita-anatasa.php
Otros tipos de meteoritos que han sido procesados geológicamente son las 
acondritas, los ferrosos y las pallasitas. Las acondritas son también meteoritos 
rocosos pero se piensa que están formados por material reprocesado o 
diferenciado. Se producen por la fusión y recristalización sobre o en el interior del 
meteorito progenitor; como resultado, las acondritas tienen diferentes texturas y 
mineralogías indicadoras de procesos ígneos. Las pallasitas son meteoritos 
ferrosos de tipo rocoso compuestos por olivino rodeado por metal. Los meteoritos 
ferrosos están clasificados en trece grandes grupos y están compuesto 
básicamente por aleaciones de hierro-níquel con pequeñas cantidades de 
carbono, azufre y fósforo. Estos meteoritos se formaron cuando el metal fundido 
se segregó de silicatos menos densos y se enfrió, presentado otro tipo de 
comportamiento ante la fusión en el interior de los cuerpos progenitores. Por tanto, 
los meteoritos contienen la evidencia de los cambios que tuvieron lugar en los 
cuerpos de los que ellos fueron arrancados, presumiblemente por impactos, para 
ser colocados en la primera de muchas revoluciones. 
 
Clasificación por metamorfismo de choque: 
 
Es un clasificación que separa a los meteoritos hallados en La Tierra por la fuerza 
con la que golpeó a la corteza terrestre, dicha fuerza se mide en Giga Pascales. 
S1: sin choque. Menos de 5 Giga Pascales. 
S2: choque muy débil. Entre 5 y 10 Giga Pascales. 
S3: choque débil. Entre 10 y 20 Giga Pascales. 
S4: choque moderado. Entre 30 y 35 Giga Pascales. 
S5: choque fuerte. Entre 45 y 55 Giga Pascales. 
S6: choque muy fuerte. Entre 75 y 90 Giga Pascales. 
Roca Fundida: Más de 90 Giga Pascales. 
El movimiento de los meteoroides puede ser alterado gravemente por los campos 
gravitatorios de los grandes planetas, la influencia gravitatoria de Júpiter es capaz 
de modificar la órbita de un asteroide del cinturón principal para que se sumerja en 
el sistema solar interior y atraviese la órbita de la Tierra. Este es aparentemente el 
caso de los fragmentos de asteroide Apollo y Vesta. 
Las partículas que se encuentran en órbitas muy parecidas reciben el nombre de 
corriente de partículas y aquellas que siguen órbitas erráticas se denominan 
componentes esporádicos. Se piensa que la mayor parte de las corrientes de 
meteoros están formadas por la desintegración del núcleo de algún cometa y 
consecuentemente se distribuyen alrededor de la órbita original del cometa. 
Cuando la órbita de la Tierra intercepta una corriente de meteoros, aumenta el 
número de estos y se produce una lluvia de meteoros. Estas lluvias suelen 
continuar durante varios días. Si la lluvia es particularmente intensarecibe el 
nombre de tormenta de meteoros. Se cree que los meteoros esporádicos 
presentan una pérdida gradual de su coherencia orbital que se convierte en una 
lluvia de meteoros debido a las colisiones y los efectos radiactivos, aumentados 
por las influencias gravitacionales. Existe todavía el debate sobre la relación que 
existe entre los metoros esporádicos y las lluvias de meteoros. 
 
Clasificación por el color que toman al rozamiento con la atmósfera: 
 
Al ingresar a la atmósfera terrestre los metoritos lo hacen a grandes velocidades, 
debido a que nuestra atmósfera es bastante densa, dichos metoritos se calientan 
a grandes temperaturas, según el color que vemos al entrar en incandecencia 
pordemos saber aproximadamente la composición química. 
 
 
 
 
Bibliografía 
Ozols, D. A. (2009). Enlaces Atómicos. Buenos Aires: Universidad de Buenos 
Aires. 
Origen y evolución de los elementos químicos en el Universo", Ciencia y 
Desarrollo34, 212 (septiembre-octubre de 1980). 
Attenborough, D., La vida en la Tierra. Una historia natural, Fondo Educativo 
Interamericano, México, 1981. 
Canuto, V. M., "La estructura y evolución del Universo", Ciencia y 
Desarrollo 62, 33 (mayo-junio de 1985). 
Martínez, G. (22 de septiembre de 2005). Tipos de enlaces químicos. Recuperado 
de: http://www.textoscientificos.com/quimica/enlaces-quimicos 
Buonanote, C. (18 de mayo de 2005). Meteoritos. Recuperrado de: 
http://www.todoelsistemasolar.com.ar/meteoro.htm