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Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, v. 25, núm. 2, 2008, p. 236-246 Bernal y Raislback

Introducción a la Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones para Ciencias de la Tierra

Juan Pablo Bernal1,* y L. Bruce Railsback2 1

Instituto de Geología, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, 04510 Cuidad de México, México. 3 Department of Geology, University of Georgia, Athens, Georgia 30602-2501, EE. UU. * [email protected]

RESUMEN En el presente artículo se muestran los principios y ventajas que ofrece la Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones para Ciencias de la Tierra, originalmente publicada en Railsback, L.B., 2003, An Earth scientist’s periodic table of the elements and their ions, Geology, 31(9): 737-740. A diferencia de la tabla periódica convencional, en donde únicamente se considera a los elementos en estado de oxidación cero, la Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones acomoda a las especies de acuerdo a los estados de oxidación posibles en la naturaleza. Esto implica el reacomodo de algunas especies así como la aparición de algunos elementos en diversas posiciones. La clasificación de las especies de acuerdo a su estado de oxidación permite que las características intrínsecas de cada ión, polarizabilidad y potencial iónico (ϕ), pongan en evidencia algunas tendencias biogeoquímicas previamente elucidadas de manera semiempírica. A partir de la polarizabilidad es posible establecer patrones de reactividad y compatibilidad de los iones, mientras que el potencial iónico permite evidenciar tendencias en el comportamiento de los iones bajo diferentes condiciones de diferenciación geoquímica. Se muestra que la interacción de los diferentes iones con el ión óxido (O2-), modulada por el potencial iónico del catión, juega un papel fundamental en la mayoría de los procesos de diferenciación geoquímica, incluyendo hidrogeoquímica, intemperismo, petrogénesis ígnea, entre otros. Debido al amplio rango de aplicaciones, la Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones tiene el potencial de convertirse en una herramienta de vital importancia para el estudioso en Ciencias de la Tierra. Palabras Clave: elementos, iones, tabla periódica, polarizabilidad, potencial iónico, clasificación.

ABSTRACT This paper presents the basic principles behind “An Earth Scientist’s Periodic Table of the Elements and Their Ions”, originally published in Railsback, L.B., 2003, An Earth scientist’s periodic table of the elements and their ions, Geology, 31(9): 737-740. In contrast to Mendelejeff’s periodic table, where all elements are classified according to their ground state (or oxidation state = 0), the Periodic Table of the Elements and Their Ions, classifies elements and ions according to their natural oxidation state. Consequently, some elements are displayed in several positions within the table, and some others have been relocated. The classification of the ions according to their oxidation state allows the visualization of trends based upon intrinsic characteristics of each ion (such as polarizability and ionic potential) that evidence the biogeochemical behavior of the elements and their ions. Many of those trends were only semi-empirically inferred until now. Reaction paths for different ions are deducted from their polarizability, whereas the ionic potential allows to infer the behavior of the ions under diverse geochemical differentiation processes.

La Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones para Ciencias de la Tierra

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It is shown that the interaction of different cations with the oxide ion (O2-) plays a pivotal role in most processes of geochemical differentiation, such as aqueous geochemistry, weathering, igneous petrogenesis, among others. Because of the wide range of applications, The Periodic Table of The Elements and Their Ions is a valuable tool for the earth scientist. Keywords: Elements, ions, periodic table, polarizability, ionic potential, classification.

INTRODUCCIÓN La Tabla periódica de los elementos propuesta por Mendelejeff (1869) ha probado ser una herramienta de gran utilidad para predecir las propiedades químicas y físicas de los elementos, incluso de aquellos que no existen de manera natural en la Tierra. A pesar de diversos esfuerzos recientes por mejorarla, la clasificación de los elementos propuesta por Mendelejeff hace casi 150 años sigue siendo parte fundamental de la instrucción química básica. Sin embargo, desde el punto de vista geoquímico, la tabla periódica tradicional presenta una serie de limitaciones que surgen, principalmente, del hecho de que describe las propiedades físicas y químicas de los elementos en su estado basal (o estado de oxidación = 0). Sin embargo, la mayoría de los elementos en la naturaleza ocurren con un estado de oxidación diferente de cero. Un ejemplo de esto son los metales alcalinos, tales como Li, Na, K y Rb; la tabla periódica tradicional permite establecer con gran precisión sus propiedades físicas y químicas, sin embargo, en ambientes naturales, siempre se encontrarán formando cationes univalentes, con propiedades químicas y físicas significativamente diferentes de sus análogos metálicos. Por ejemplo, los metales alcalinos en estado basal son altamente incompatibles con el agua, mientras que los iones correspondientes son altamente compatibles con ésta. Al y Si son otros ejemplos de elementos que muestran un comportamiento contrastante al de sus iones; mientras que Si4+ y Al3+ se encuentran entre los iones más abundantes en la corteza terrestre (McDonough y Sun, 1995), las especies elementales son muy poco comunes, pero no inexistentes. Aunado a lo anterior, varios elementos presentan más de un estado de oxidación de manera natural, y las propiedades geoquímicas de cada uno de ellos no pueden ser explicadas utilizando la clasificación periódica de Mendelejeff. En virtud de lo anterior, recientemente se ha propuesto una clasificación de los elementos y sus iones, que permite entender su comportamiento y asociaciones geoquímicas (Railsback, 2003), así como establecer las bases para la mineralogía sistemática (Railsback, 2005). De manera general, esta clasificación está basada en la estabilidad de los enlaces formados por los ácidos duros y blandos con los iones O2- y S2- (bases dura y blanda, respectivamente), así como en la densidad de carga de los diferentes cationes (potencial iónico), lo cual tiene implicaciones directas en el carácter del enlace formado con el ión O2-. Lo anterior implica que la interacción de los diferentes cationes con el oxígeno regula gran parte de los procesos de diferenciación

geoquímica. A diferencia de la tabla periódica de los elementos de Mendelejeff, la nueva clasificación permite explicar tendencias y agrupaciones de elementos y iones previamente observados de manera empírica en diversos ramos de la geoquímica. Como resultado se tiene una herramienta integral que puede aplicarse al entendimiento de diversos procesos geoquímicos, desde la diferenciación elemental en el manto de la Tierra, hasta procesos de intemperismo, hidrogeoquímica y mineralogía. De esta manera, el presente artículo pretende difundir entre la audiencia geológica de habla española las ventajas que ofrece la clasificación de Railsback (2003) para facilitar la comprensión de las propiedades geoquímicas de los elementos y sus iones.

PRINCIPIOS PARA LA CLASIFICACIÓN La Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones ha sido organizada de acuerdo con la dureza o blandura de los iones. Se entiende como un ión duro aquel que posee una alta densidad de carga positiva alrededor del núcleo atómico y un radio iónico pequeño, por lo que la nube electrónica (carga negativa) alrededor del núcleo es poco deformable ante la influencia de un campo eléctrico externo (Figura 1a). Por otro lado, un ión blando posee una baja densidad de carga positiva alrededor del núcleo y es relativamente grande, de manera que la nube electrónica es fácilmente deformable ante la influencia de campos eléctricos externos (Figura 1b). Los términos “duro” y “blando” provienen de la teoría de ácidos y bases duros y blandos propuesta por Pearson (1963), la cual establece, de manera cualitativa, que cationes metálicos con alta carga y radio iónico pequeño (ácidos duros o tipo “A”), tienen la tendencia a asociarse de manera preferencial con ligantes o aniones pequeños y poco polarizables (bases duras, p. ej. F-, O2-). De manera contraria, aquellos cationes grandes y de baja densidad de carga (ácidos blandos o tipo “B”), correspondientes a iones que poseen electrones en la capa de valencia y que no han alcanzado su máximo estado de oxidación, tienden a asociarse preferentemente con ligantes grandes y polarizables (bases blandas, p. ej. S2-, Se2-). Como regla general, los ácidos duros reaccionan preferentemente con las bases duras y los ácidos blandos reaccionan preferentemente con las bases blandas (Cotton y Wilkinson, 1988), donde la “preferencia” debe entenderse como mayor velocidad de reacción y mayor conversión al

238

Bernal y Raislback

a)

b)

c)

Figura 1 Modelo conceptual simplificado ilustrando la polarizabilidad de dos cationes y las diferencias en potencial iónico (ϕ). a: Ejemplo de un ácido duro: catión monocargado y radio iónico pequeño lo que hace que la nube de electrones a su alrededor sea difícil de distorsionar. b: Ácido blando: ión con radio iónico grande y baja carga, lo que permite que la nube de electrones alrededor del núcleo sea fácilmente distorsionable, es decir el ión es polarizable. La línea punteada ilustra una posible deformación de la nube electrónica. c: Ión con alto potencial iónico, al poseer el mismo radio que (a), pero mayor carga (en este caso 3+), lo que se refleja en una mayor densidad de carga.

equilibrio (Cruz-Garritz et al., 1991). Asimismo, los enlaces formados entre ácidos y bases con el mismo carácter relativo de dureza son altamente estables y difíciles de romper, mientras que la interacción entre un ácido y una base con diferente carácter de dureza es poco estable. Como todo sistema de clasificación, existen casos de frontera donde las propiedades de dureza o blandura no están claramente definidas, tal es el caso de la mayoría de los elementos de transición, en donde el estado de oxidación es el factor determinante de la dureza del ión. De manera general, los ácidos intermedios o de frontera reaccionan preferentemente con bases blandas o de frontera, aunque el mismo carácter limítrofe de éstos los hace más proclives a generar casos “excepcionales”, tal es el caso de la anglesita (PbSO4), la cual es el producto de un ácido intermedio (Pb2+), con una base dura (SO42-). A pesar de diversos esfuerzos para parametrizar la dureza de los iones (Yamada y Tanaka, 1975; Parr y Pearson, 1983), dichos modelos no han facilitado la conceptualización de la propuesta cualitativa de Pearson (1995), por lo que resulta más sencillo asociar la dureza de los iones con la polarizabilidad. Ésta se refiere a la tendencia que presenta la nube electrónica alrededor de un ión a ser distorsionada por un campo eléctrico externo causado por un dipolo u otro ión cercano (Cruz-Garritz et al., 1991). Un ión duro presenta alta densidad de carga positiva cerca del núcleo, por lo que la nube electrónica alrededor de él no es fácilmente deformable, es decir es poco polarizable (Figuras 1a, 1c). Por otro lado, un ión blando se caracteriza por tener baja densidad de carga positiva cerca del núcleo, por lo que una carga o campo eléctrico externo puede deformar o polarizar fácilmente la nube electrónica alrededor de él (Figura 1b) (Cotton y Wilkinson, 1988). De manera formal, la poralizabilidad se define como la relación del momento dipolar inducido (μi) de un átomo a la intensidad del campo eléctrico (E) que produce el dipolo αi, de manera que: αi = μiE

(1)

Debido a que la polarizabilidad es una variable dependiente tanto de las características intrínsecas del ión (p. ej., carga, radio iónico, configuración electrónica, etc.), como de la magnitud del campo eléctrico impuesto a éstos, no es posible establecer una escala absoluta de polarizabilidad de los iones, a diferencia de otros parámetros como la electronegatividad y el radio iónico. Sin embargo, es posible encontrar diversos ejemplos que demuestran el comportamiento periódico e internamente consistente de la polarizabilidad relativa de los elementos y sus iones (CruzGarritz et al., 1991). La segunda característica intrínseca de cada ión que permite identificar tendencias geoquímicas en la tabla periódica de los elementos y sus iones es el potencial iónico (ϕ), el cual se define como: φ= z (2) r en donde z representa la carga del ión y r el radio iónico. En general, ϕ puede entenderse como la densidad de carga en el ión. De esta manera, dos iones con radios iónicos semejantes pero cargas diferentes tendrán valores de ϕ diferentes, y por ende diferente densidad de carga (Figura 1 a y c); al igual que dos iones con la misma carga y radio iónico diferente tendrán valores distintos de ϕ. La clasificación de los elementos y iones de Railsback (2003) no corresponde al primer intento en utilizar el potencial iónico de los iones como factor de clasificación. Victor Goldschmidt había visualizado un sistema de clasificación similar (Goldschmidt, 1937), pero no consideró que algunos elementos podrían aparecer varias veces en dicha clasificación debido a que presentan estados de oxidación múltiple. A diferencia de Goldschmidt, y de manera previa, Cartledge (1928a; 1928b) propuso una clasificación de elementos y iones que puede considerarse precursora de la que presenta Railsback (2003), ya que ésta sí consideraba el estado de oxidación de los iones en su localización dentro de la tabla periódica. Por otra parte, en petrología ígnea es común referirse a algunos elementos relevantes como “Large Ion

La Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones para Ciencias de la Tierra

Lithophile Elements y High Field-Strength Elements” (también conocidos como LILE y HFSE, o elementos litófilos de radio iónico grande y elementos de alto potencial iónico o alto campo, respectivamente) con afinidades minerales diametralmente opuestas, y cuya definición está basada, precisamente, en la relación entre la carga y el radio iónico correspondiente (Albarede, 2003). La principal diferencia entre los esfuerzos anteriores y la clasificación de los elementos y iones de Railsback (2003) es la inclusión del trazo de contornos de potencial iónico, o contornos equipotenciales (Figura 2), que permiten identificar fácilmente grupos de elementos cuyo comportamiento es similar bajo diversas condiciones y procesos de diferenciación geoquímica. Cabe subrayar que la dureza o blandura de un ión es equivalente a su polarizabilidad, y es función del radio iónico y del número de electrones que posee en la capa de valencia. Aquellos iones sin electrones en la capa de valencia son poco polarizables y, por lo tanto, de mayor dureza que aquellos de tamaño similar pero que cuentan con electrones en la capa de valencia. Por otra parte, ϕ se refiere únicamente a la relación carga/radio del ión, por lo que dos iones con carga y radios similares tendrán valores de ϕ similares, lo cual no implica necesariamente que ambos iones compartan propiedades y/o afinidades geoquímicas. Los iones Na+ y Cu+ representan un buen ejemplo para ilustrar lo anterior: ambos cationes poseen radios iónicos semejantes (0.96 y 0.95 Å, respectivamente) por lo que, al poseer la misma carga, tienen valores muy similares de ϕ. Sin embargo, mientras que el Na+ es un ácido duro por no poseer electrones en la capa de valencia, el Cu+ es un ácido blando por poseer un electrón en la capa de valencia. Lo anterior tiene como consecuencia que el Cu+ no pueda sustituir al Na+ en los feldespatos debido a la incapacidad del primero para formar enlaces covalentes estables con O2- (Ringwood, 1955a). De manera similar, el Tl+ (ácido blando) no sustituye de manera isomórfica al K+ (acido duro) en ningún mineral, a pesar de que los radios iónicos de ambas especies (1.40 y 1.33 Å) permitirían pensar que dicha sustitución es factible. Cabe mencionar que, a pesar de la poca difusión de estos principios en las Ciencias de la Tierra, éstos han sido utilizados previamente para la descripción de distintos procesos geoquímicos (p.ej., Lasaga y Cygan, 1982; Abbott, 1994; Auboiroux et al., 1998; Tomkins y Mavrogenes, 2001).

DESCRIPCIÓN DE LA TABLA La Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones para Ciencias de la Tierra (Figura 3) se encuentra organizada de acuerdo con la carga de cada una de las especies. La gran mayoría de las especies aparecen en posiciones similares que en la tabla periódica convencional. Sin embargo, algunos elementos que típicamente se encuentran en la parte derecha en una tabla periódica clásica (p. ej., B, C, Si), se han reubicado hacia la parte izquierda de la tabla como B3+,

239

C4+ y Si4+. Además, como ya se mencionó anteriormente, algunos elementos aparecen en varias posiciones como resultado de los diversos estados de oxidación que pueden presentar. Tal es el caso de P y U que aparecen dos veces, mientras que V, Fe, C y N lo hacen en tres ocasiones, y S hasta en cuatro ocasiones (S2-, Sº, S4+ y S6+). La tabla se encuentra separada en diversos bloques para diferenciar entre gases nobles, ácidos duros o tipo A, ácidos blandos o tipo B, especies elementales (sin carga) y aniones (Figura 3). Dicha separación permite racionalizar la interacción entre las diversas especies, ya que los ácidos duros reaccionarán preferentemente con las bases duras, mientras que los ácidos blandos son más compatibles con bases blandas. Un ejemplo de dicha tendencia es la solubilidad de los haluros de cationes duros y blandos. Como se puede observar en el recuadro 8 de la Figura 3, la mezcla de un ácido duro (Mg2+) con una base dura (F-), o un ácido blando (Ag+) con una base blanda (I-) produce los halogenuros sólidos más insolubles para los respectivos cationes. Por el contrario, los productos de un ácido duro con una base blanda (p. ej., NaI) o un ácido blando con una base dura (p. ej., AgF) resulta en los halogenuros más solubles de la serie correspondiente, debido a que el enlace catión-anión es poco estable. De la misma manera es posible explicar la inexistencia de sulfuros de Ca2+, o de otros ácidos duros, y justificar la existencia de óxidos y sulfatos de dichas especies. Por otra parte, la existencia de sulfuros minerales de elementos del grupo del Pt, y no de sus óxidos, representa un ejemplo del caso contrario. Otra diferencia importante entre la “Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones para Ciencias de la Tierra” y la tabla convencional, consiste en la aparición de los elementos naturales del grupo de los actínidos con los ácidos intermedios y duros, de esta manera Th4+ se encuentra por debajo del Hf4+, el U4+ por debajo del W4+ (todos intermedios) mientras que el U6+ se encuentra debajo del W6+ (ambos duros). Aunque dicho acomodamiento es poco convencional, las tendencias descritas en las siguientes secciones justifican dicho arreglo. La tabla también proporciona información útil como el nombre del elemento y/o ión, número y masa atómica, radio iónico, isótopos naturales de cada elemento, así como rutas de decaimiento radioactivo. Cada elemento y/o ión está acompañado por una simbología (Figura 4) que permite identificar algunas de las principales características biogeoquímicas de la especie, lo que ayuda al usuario en la identificación de tendencias naturales en la distribución de las especies correspondientes. Asimismo, el tamaño del símbolo del elemento/ión está escalado a su abundancia en la corteza terrestre.

PATRONES Y TENDENCIAS EN LA TABLA Los símbolos asociados a cada elemento y ión (Figura 3 y 4) indican si éstos se encuentran enriquecidos en mi-

240

Bernal y Raislback

Cationes “duros” o “Tipo A”

Cationes que se coordinan con H2O (o CO32- o SO42-) en disolución

m=1.0079 r=10-5

123

L i+

3

Cationes que se coordinan con OH- (o H2O) en disolución

Be

ión litio

m=6.941 r=0.60

4 B 3+

ión berilio

m=9.012 r=0.31

67

z /r = 1

2+

9

4+

m=22.990 r=0.95

23

ión magnesio

m=39.098 r=1.33

39 40 41

7

Carbón p.ej., CO2, Nitrógeno bicarbonato (HCO3-) p.ej., ión nitrato NO3y carbonato (CO32-)

ión boro

m=14.007 m=10.811 m=12.011 r=0.20 r=0.11 r=0.15 10 11 14 15 12 13 14 4+ 5+ 3+

ión aluminio como Al3+ o Al(OH)n3-n

14 P

silicato (SiO44-) o H4SiO4

z = 32 = Carga del ión / radio iónico r

6+

15 S

Fósforo en fosfato (PO43- o HPO42-)

16

Azufre en sulfato (SO42-)

m=24.305 r=0.65 m=26.982 m=28.086 m=30.974 m=32.066 r=0.41 r=0.50 r=0.29 r=0.34 24 25 26 32 33 34 36 28 29 30 31 F e3+ 27 F e2+ 5+ 6+ 3+ 4+ 7+ 2+ 20 S c 21 22 V 23 C r 24 Mn

K+ 19 C a ión potasio

5+ 6 N

5 C

Na+ 11 Mg2+12 A l 13 S i ión sodio

Cationes que se coordinan con O2- en disolución, (p.ej., NO3-, PO43-, SO42-, etc.)

Cationes que se coordinan con OH- (o O2-) en disolución

ión calcio

Ti

ión escandio

45

40 42 43

(48)

44 46 48 ?

ión vanadio

ión titanio

m=40.078 m=44.956 r=0.81 r=0.99

ión cromo p.ej.,

16

1

ión hidrógeno

z = / 4 z r= /r 2

Coordinan F>O>N=Cl>Br>I>S Se coordinan fácilmente con el O de grupos carboxilos de ligantes orgánicos (ver recuadros 1-5,7)

z /r =

H+

(Todos los electrones son removidos de la capa de valencia y, por lo tanto, poseen configuración electrónica de gas noble)

per-

m=47.867 p.ej., vandato cromato (CrO 2-) manganato r=0.68 m=50.942 m=51.996 (MnO ) r= r=0.59 r=0.52 0.25 46 47 48 50 51 50 52 53 54 49 50 4

4

-

4+ 5+ 2+ R b+ 37 S r 38 Y 3+ 39 Zr 40 Nb 41 Mo 6+ 42 Molibdeno en ión rubidio

ión estroncio

m=85.468 m=87.62 r=1.13 r=1.48 84 86 87 88

85 87 C s+

2+ 55 B a 56

ión cesio

ión bario

133

87

ión francio

(223) r=1.76 223

z /r =

ión niobio

molibdatos m=88.906 m=91.224 m=92.906 m=95.94 r=0.80 r=0.93 r=0.70 r=0.62 90 91 92 94 95 97 93 (96) 96 98 100 92 94 96 ? 89 L a 3+ 57- Hf 4+ 72 T a5+ 73 W 6+ 74 R e7+

ETR 71

m=132.905 m=137.327 r=1.35 r=1.69

F r+

ión circonio

ión ytrio

ión tántalo p.ej., tantalatos

ión hafnio

tungsteno en tungstatos

8

75

ión renio

m=178.49 m=180.948 m=183.84 m=186.207 r=0.81 r=0.56 r=0.73 r=0.68

130 132 Ver Abajo 174 176 177 180 182 183 134 135 136 170Y b 178 179 180 180 181 184 186 185 187 137 138 4+ 6+ 5+ 2+ 3+ 90 92 Np 93 P u Pa 91 U Ra 88 A c 89 T h ión radio

(226) r=1.40 223 224 226 228

ión actinio

ión torio

ión protactinio

?

m=227.03 m=232.038 r=0.95 r=1.18 (+3 r=1.14) 227 228

227 228 230 231 232 *234

(231) (+4 r=0.98)

231 234

uranio en uranilo (UO22+)

m=238.029 r=0.7 234 235*238

94

Plutonio

Neptunio

Ocurrencia Ocurrencia natural muy natural muy limitada limitada

237

?

239

z / r=

z/ = 2 r

z/ = 1 r

z = /r 8

4

Figura 2 Sección izquierda de la Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones, en la que se ilustra los contornos equipotenciales. Obsérvese como, para cualquier periodo, ϕ (Ecuación 1) se incrementa de izquierda a derecha. La zona delimitada por los contornos ϕ=4 y ϕ=8 corresponde a aquellos cationes que forman óxidos minerales presentes en las fases ígneas de alta temperatura, poco solubles en agua y enriquecidos en suelos, sedimentos y nódulos de hierro-manganeso

Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, v. 25, núm. 2, 2008

Bernal y Railsback, Figura 3

z /r = 1

m=20.180 r=1.5

ión sodio

m=22.990 r=0.95

Posición de Fe2+ y Fe3+ si fueran cationes “duros”

20 21 22

23 ión potasio

Argón

m=39.098 r=1.33

m=39.948 r=1.8

39 40 41

36 38 40 Kriptón

m=40.078 m=44.956 r=0.81 r=0.99

ión rubidio

ión estroncio

133 F r+

86

87

ión francio

(223) r=1.76

219 220 222

84 86 87 88 ión bario

223

(226) r=1.40 223 224 226 228

227 228

4+ T i216

Rb

Sr

2+

V 5+

87

200 4+

r=1.01 3+

C eión cerio58

C 4+

S i4+

r=0.97

185 187

z /r =

N5+

NaNO3 K N O3 salitre

P 5+

Minerales formados sólo por cationes con estado de oxidación 1+

S6+

4

Cationes “blandos” o “tipo B”

146 145 148 150 ?

?

(150)

2+

+

Ag

1373(d) 1023 (d) ~473(d)

4+

Re

~1773(d) 1173(d)

Ir 3+

67

3+

Er

ión holmio

68

ión erbio

P t 2+

1273 (d) 598(d)

Cd

2+

In

3+

2+

Sn

Sb

>1773

2185

1353(d)

Hg +

423(d)

373(d) 2+

T l+

Masicolita Bismita

Hg

H+

928 Rb

852

3+

2+

3+

Pb

Bi

1170

1098

Tl sin óxidos 773(d) 1107 estables Montroydita Avicenita

z/r bajo Enlace catiónoxígeno débil

2

46

47

49

Pd

Ag

Cd

In

50

Rh

Sn

Sb

Te

Rodio

Paladio

Plata

Cadmio

Indio

Estaño

Antimonio

Teluro

75

76

77

79

Re

Os

Ir

78

Ta

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Renio

Osmio

Iridio

Platino

Oro

Mercurio

Talio

Plomo

Bismuto

81

80

82

–

34

35

Br

ión selenuro

m=79.904 r=1.95

(7+ r=0.39)

79 81 (82) I

–

53

ión ioduro

m=126.904 m=127.60 r=2.16 m=121.760 r=2.21 (7+ r=0.50) r=2.45 120 122 123 124 125 126 (124) 127 121 123 (128) (130) 128 130

83

Bi

2–

83

ión bismuturo

m=208.980

r=1.46 r=1.37 r=1.35 r=1.35 r=1.38 r=1.44 r=1.60 r=1.71 r=1.75 r=1.82 z /r

=–

1

Los únicos bismuturos minerales son de Pd, Ag, Pt, Au y Pb

36

Kr

Kriptón

ión bromuro

ión teluro

ión antimoniuro

m=39.948 r=1.8 36 38 40

35 37

m=74.922 m=78.96 r=1.98 r=2.22 74 76 77 75 78 80 82 2– 3– 52 S b 51 T e

52

51

Aniones con los que los cationes “duros” se coordinan preferentemente

–

45

Ru

S e2–

18 Argón

m=83.80 r=1.9 78 80 82 83 84 86 Xe 54 Xenón

m=131.29 r=2.1 124 126 128 129 130 131

132 134 136

85

At

Rn

86 Radón

Astatino

(222) 218 219 220 222

215 218 219

Esta tabla fue originalmente publicada por la Geological Society of America en inglés en GEOLOGY, v. 31, p. 737-740, doi: 10.1130/G19542.1 (”An Earth Scientist’s Periodic Table of the Elements and Their Ions” por L. Bruce Railsback), con apoyo de la United States National Science Foundation, número de contrato 02-03115. La versión 4.7 de la tabla ha sido publicada por la Geological Society of America en inglés dentro de la serie Maps & Charts, MCH092F, doi: 10.1130/2004AESPT, y puede adquirirse a través de la Geological Society of America.

3+

Tm

69

3+

Yb

3+

70

Lu

ión yterbio

Recuadro 2: Dureza de óxidos minerales de cationes “duros”

71

ión lutecio

ión tulio

Recuadro 8. Solubilidad de haluros de cationes duros y suaves

F–

C l– B r–

(NaF)

(NaCl) Halita

HgB r2

(AgBr)

+

5.5-6

K

+

Iodargyrita

(AgI)

10-8

HgI2 10-6

10-4

10-2

9

7.5-8

C a2+ Cal 3.5

7

Corindón

Perovskita

5.5

2+

Sr

Y

MgB r2

NaB r

Minerales de dos cationes

MgI2

NaI

Perovskita

1

100

Solubilidad de haluros de Ag+ ( ), Hg2+2( ), Na+ ( ), y Mg2+ ( ) en mol/L

P 5+

*

V 5+

3-3.5

C r6+

Be

B

3+

C

723 E n

6.5

4+

5+

Zr 6.5

Nb

6+

Mo

3-4

Molibdita

7

Tantita

T h4+ Torianita

Fo

Ab

Na

+

6

K

Mg2+ 3125

Fe

2+

----Di An

+

C a2+ 3200

Bi

La 3+ Hf 4+ T a5+ W 6+

* Una fase sintética de TiO2 (no rutilo) es el óxido de mayor dureza conocido

2+

2681

1193

Baddeleyita Dureza (Escala de Mohs)

S 6+

Shcherbinaíta

7

+

K sp

T i 4+ >9

Rutilo

3+

Recuadro 3: Comportamiento de cationes “duros” a alta temperatura

Li

Cuarzo

Srilankita

5.5

I–

8.5

Mg 2+EspinelaAl3+ S i4+

Periclasa

Cuarzo

MgC l2

Bromargyrita

Na

N 5+

1700

Crisoberilo

Minerales de un solo catión

HgC l2

(AgCl)

C 4+

B 3+

AgF

(MgF2 )

Clorargyrita

+

Li Bromellita B e92+

Villiaumita

Sellaíta

Mineral No mineral

1Å

z/r alto Enlaces catiónO2– oxígeno muy z/r intermedio fuertes, repulsión Enlace catión- entre cationes oxígeno fuerte

44

33

ión arseniuro

r=1.48 r=1.6

Rutenio

48

A s3–

20 21 22 Ar

La Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones para Ciencias de la Tierra

Anión: N

Li

3+

Au 3+ Au+

Recuadro 7. Modelo conceptual sobre el comportamiento de los óxidos de cationes duros e intermedios

34

4+

216 Ab

+

Rb 673

Cs

Al 3+

S i4+Q

2345

An1996

3+

Fe ----Cr

3+ Cr -----

Sc

3+

Ver también recuadro 6

500

P 5+

S 6+

855

290

V 5+

943

10

C r 6+ 00

Zr 4+ Nb5+ Mo6+ 3123

B a2+ La3+ 2580

T i 4+

T i 2103

S r 2+ Y 3+

2286

2103

Il

2938

+

N

T i 4+

5+

1785

1074

Hf 4+ T a5+ W 6+ 3173

4+ T h4+ 3493

2058

1745

15 00

4+

Pd

Ho

Se Selenio

2500 0 300

W

Rh

3+

66

ión disprosio

As Arsénico

32 33 34 36

m=20.180 r=1.5

L. Bruce Railsback, Department of Geology, University of Georgia, Athens, Georgia, 30602-2501 U.S.A. ([email protected]). Traducción por: Juan Pablo Bernal, Instituto de Geología, UNAM ([email protected]).

Romarchita Valentinita

Monteponita

Wüstita

2+

3+

Dy

33

Zinc

ión cloruro

10 Neón

r=0.74

m=173.04 m=150.36 151 153 m=157.25 m=162.50 m=167.26 r=0.94 r=1.04 r=1.02 m=158.925 r=0.99 m=164.930 r=0.96 m=168.934 (2+ r= 1.13) m=174.967 E u2+ 63 152 154 155 r=1.00 r=0.93 144 147 148 r=0.97 156 158 r=0.95 168 170 171 162 164 166 176Hf 175 176 149 150 156 157 160 161 162 172 173 ión europio 165 167 168 170 159 169 (sustituye a Ca2+) 158 160 152 154 163 164 174 176 ? z/ r = 2 r=1.12

Recuadro 6. Temperaturas de fusión y descomposición (d) de 5+ óxidos minerales de cationes “intermedios” y “suaves” Casiterita 4+ As 0 588 Sn 160 Tenorita Hematita 1903 0 3+ 2+ 0 3+ 20 00 3+ Mn ParamonCu 12 Co Argutita Arsenolita Eskolaíta 1353 (d) F e troseíta Zincita 1719 1838 1168 (d) 3+ 3+ 4+ 4+ C r 3+ Bunsenita As 2+ G a Ge V Cuprita Zn 2+ 2+ 547 2+ 2+ 2079 + 1388 2240 2603 F e Mn Co Cu Ni 2242 240 0 2054 1652 2078 2228 1509

1600

65

ión terbio

30

29

Tántalo

73

ión sulfuro

34 Ne

ión bismútico

r=0.84 4

= z/r

Zn

Cobre

30 00

Minerales formados por cationes con estado de oxidación 1+ hasta 4+

Pb ión plúmbico

Elementos de Tierras Raras (ETR) (iones “duros” o “tipo A” en estado de oxidación 3+)

63

Prometio

No existente m=140.908 m=144.24 en la Tierra r=1.08 r=1.09 de manera (4+ r=0.92) 142 143 144 natural

1373(d)

ión telúrico

r=0.95

(Contienen uno o varios electrones en la capa de valencia)

3+ 61 S m3+ 62 m=151.964 G d3+ 64 Tb ión gadolinio ión samario r=1.03

Pm

ión neodimio

Tugarinovita

Minerales formados por cationes con estado de oxidación 1+ y 2+

ión mercúrico

r=1.10

Cu

20 00

Na3PO4 C aSO4 (Olimpita) Anhidrita AlPO4 Na 2SO4 (Berlinita) Thenardita

Polonio

m=207.2 m=208.980 r=1.20 r=1.20

comúnmente se coordinan con el C de compuestos orgánicos (p.ej: compuestos organomercurados)

59 Nd3+ 60

Manganosita

ión bismutoso

ión plomboso

m=204.383 r=1.40

ión fosfuro

r=1.34 r=1.34 r=1.37 r=1.44 r=1.56 r=1.66 r=1.58 r=1.61 r=1.7

Coordinan I>Br>S>Cl=N>O>F

3+

2000 Mo4+

m=200.59 r=1.19

Ni

Níquel

r=1.26 r=1.25 r=1.24 r=1.28 r=1.39

r=1.27

190 192 193 (3+ r=0.85) 196 198 199 203 205 206 204 206 207 209 210 211 210 211 212 200 201 214 215 194 195 208 210 211 212 214 215 197 202 204 206 207 208 210 216 218 196 198 212 214 4+ 82 B i 5+ 83 Hg 2+ 80 T l 3+ 81

191 193

de manera natural 101: Mendelevio 102: Nobelio 103: Lawrencio 104: Rutherfordio 105: Hahnio (Dubnio)

95: Americio 96: Curio 97: Berkelio 98: Californio 99: Einstenio 100: Fermio

ión teluroso

ión mercuroso

ión oro

28

Cobalto

0

K-S-A = Kyanita-SillimanitaAndalusita

184 186 187 188 189 190 192

ión europio

141

m=74.922 m=78.96 r=0.50 r=0.69 74 76 77 75 78 80 82 4+ 3+ 52 I 5+ S b 51 T e

27

Hierro

Co

19

m=28.086 m=30.974 m=32.066 m=35.453 r=2.71 r=2.12 r=1.81 r=1.84

26

Fe

Cr

2 5 00

K Al2S i 3O8 (Kspar) Al2S i O5 (K-S-A) ZrS i O4 (Circón)

ión platino

239

ión praseodimio

Cromo

ión fluoruro

Azufre

r=1.34

200

Ks = 95 GPa, sin embargo no corresponde a la fase más estable de ZrO2 en condiciones ambientales. Se muestra el Ks de la fase estable en condiciones ambientales

B 3+

2+ MgAlB O4 Me C O3 (p.ej: (Sinhalita) calcita)

ión iridio

Los elementos transuránidos (Z >94) no ocurren

Eu P r 3+

24

selenito (SeO32-)

arsenito

(2+ r=0.93)

r=1.43

15 00

145

57

ión lantano

r=0.56 r=0.62 4+ 3+ As 33 S e 34

H =6

B a2+ La 3+ Hf 4+ 71

5+

Nb Y 1 Zr 5 0 152* La Baddeleyita tiene un

0 10

Cs

+

ión uranio

58

Recuadro 5: Minerales compuestos de oxisales simples (Minerales de la forma __MOn sin OH o H2O)

Rutilo

3+

4+

Ce

4

m=72.61 r=0.53

m=69.723 r=0.62

4

+

92

U

94

5+

Tausonita

175

180 182 183 184 186 4+

Plutonio

?

m=65.39 r=0.74

H=

210

P

ión osmio

ión renio

z = /r 8

m=138.906 m=140.116 r=1.11 r=1.15 136 138 140 138B a 138 139 142

50

ión ferroso

ión cuproso

ión germanio

ión galio

ión zinc

m=195.078 m=196.967 m=183.84 m=186.207 m=190.23 m=192.217 r=0.65 r=0.96 r=1.37 r=0.69 r=0.66 r=0.64 ?

Ocurrencia Ocurrencia natural muy natural muy limitada limitada

237

ión niqueloso

ión cobaltoso

r=0.71 G e4+ 32

30 G a3+ 31

Zn

Silicio

Aluminio

9

m=18.998 r=1.36

16 17 18

14 15

ión siliciuro

La mayoria de los silicuros y fosfuros naturales se encuentran en meteoritas y fases minerales del manto

8

Perovskita

115

Cal

38

Cuarzo

m=238.029 r=0.7 234 235*238

+

Al S i

(sin carga) aparte de los gases nobles

Oxígeno en óxidos

–

– S i 4–14 P3– 15 S 2– 16 C l 17

telurato

r=0.76 r=0.74 r=0.80 64 66 (1+ r=1.13) r=0.96 70 72 58 60 69 71 61 62 64 55 59 67 68 70 73 74 76 63 65 r=0.90 54 56 57 58 2+ + 2+ 53 Mo 42 T c 43 R u3,4+44 R h2+ 45 P d 2+ 46 A g 47 C d 48 I n 1,3+ 49 S n2+ 50 ión estanoso ión telurio ión indio ión antimonio ión cadmio ión iodato (IO3-) ión paladio ión rodio ión plata ión rutenio Mo 4+ 42 Tecnecio p.ej., teluritas p.ej., antimonitas Ocurrencia ión molibdeno m=114.818 m=126.904 m=101.07 m=102.906 m=112.411 m=127.60 m=121.760 m=107.868 m=118.710 m=106.42 3+ r=0.69 3+ r=0.81 r=0.44 m=95.94 natural muy r=0.89 r=0.97 r=0.86 r=1.26 r=0.90 r=1.12 4+ r=0.67 1+ r=1.32 r=0.86 limitada r=0.68 106 108 110 120 122 123 112 114 115 116 96 98 99 99 102 104 105 92 94 95 96 111 112 113 117 118 119 124 125 126 100 101 113 115 121 123 (100) 103 106 108 110 107 109 97 98 100 102 104 120 122 124 128 130 114 116 + + 4+ W 74 R e4+ 75 O s4+ 76 I r4+ 77 Pt 2+ 78 A u+ 79 Hg 80 T l 81 Pb 2+ 82 B i 3+ 83 P o 84 ión tungsteno

Neptunio

r=0.69

2+

r=0.42 r=0.47 S b5+ 51 T e 6+ 52 antimoniato

ión cromoso

ión renio

uranio en uranilo (UO22+)

r=0.73

2+

50

Elementos principales en meteoritas ferrosas (Fe>>Ni>>Co) y, junto con S y O, probablemente los elementos más abundantes en el núcleo de la tierra

4

C a2+

Si

75

r=0.63

28 C u 29 27 Ni 50 52 53 54 Mn 25 F e 26 C o m=58.693 C r 2+ 24 m=54.938 m=55.845 m=58.933 m=63.546 r=0.72 ión manganoso

ión estánico

2+

r=0.64 2+

2+

r=0.37

S n4+

4

34

selenato (SeO42-)

H=

K

+

254 Corindón

8

z /r =

ión cúprico

33

arsenato (AsO43-)

8F

16 S

14

13

Elementos en forma nativa

H=

198 160

231 234

m=51.996 4+ r=0.53 r=0.69 3+ r= 0.64

ión niquélico

ión cobáltico

16 A s

azufre en sulfito (SO32-)

/r = 8

S e6+

=6

MgEspinela Al

Periclasa

227 228 230 231 232 *234

3+

4+

4+

(231) (+4 r=0.98)

La

3

3+

?

Lantánidos

C

tungsteno en

r=0.74 50 51

ión férrico

S

5+

ión nitruro

La mayoria de los carburos y nitruros naturales se encuentran en meteoritas y fases minerales del manto

H

Na

ión titanio

ión manganeso

ión cerio

240

2+

ión protactinio

z /r =

Crisoberilo

+

ión torio

z/r = 2

B

251

3+

ión tántalo p.ej., tantalatos

ión hafnio

ión vanadoso

tungstatos m=178.49 m=180.948 m=183.84 m=186.207 r=0.81 r=0.56 r=0.73 r=0.68

m=227.03 m=232.038 r=0.95 r=1.18 (+3 r=1.14)

71

Perovskita

2+

71

23

z

24 Mn3,4+ 25 F e3+ 26 C o3+ 27 Ni3+ 28 C u 2+ 29

3+

ión crómico

r=0.61

V 3+

r=0.90 z /r =

Cr

Vión4+vanadio23

T i2+22 m=50.942

ión niobio

*Para fines de simplificación, no se han incluido las series de decaimiento de 235U-207Pb y 232Th-208Pb

No mineral

210

ETR

ión actinio

ión radio

z/ = 1 r

Mineral con dos cationes

Be

ión titanio

r=0.75

r=1.35 130 132 Ver Abajo 174 176 177 180 182 183 134 135 136 170Y b 178 179 180 180 181 184 186 185 187 137 138 4+ 6+ 5+ 2+ 3+ 90 T h P a 92 Np 93 P u U A c 91 89 Ra 88

Recuadro 1: Incompresibilidad (Ks en GPa) para óxidos minerales de cationes “duros”

Bromellita

3+

T i 22

permanganato (MnO4-)

ión carburo

O2–

7

2 Helio

m=4.0026 r=1.2

m=1.0079 r=2.08 123

m=12.011 m=14.007 m=15.999 r=1.71 r=2.60 r=1.40

Oxígeno

8

r=1.69

(222)

Li

Se pueden coordinar con S u O

4+

6 N 3–

12 13 14

Cationes que se coordinan con O2-, (± H2O) en disolución

Cationes Intermedios (poseen algunos electrones en la capa de valencia)

m=47.867 r=0.68 m=50.942 m=51.996 r= r=0.59 r=0.52 0.25 46 47 48 50 51 50 52 53 54 49 50 ión circonio

ión ytrio

m=132.905 m=137.327

Radón

+

16

Azufre en sulfato (SO42-)

ión cromo p.ej., cromato (CrO42-)

O2

N2 Nitrógeno

(diamante o grafito)

C 4–

z/ = 16 r

z/r=

ión cesio

124 126 128 129 130 131 132 134 136

Cuarzo

6+

8

7

r=0.77 r=0.71

z = 32 = Carga del ión / radio iónico r

molibdatos m=88.906 m=91.224 m=92.906 m=95.94 r=0.80 r=0.93 r=0.70 r=0.62 90 91 92 94 95 97 93 (96) 96 98 100 92 94 96 ? 89 L a 3+ 57- Hf 4+ 72 T a5+ 73 W 6+ 74 R e7+

55 B a2+56

C s+

Xenón

38

(48)

44 46 48 ?

85 87

m=131.29 r=2.1

Mineral con un sólo catión

45

40 42 43

ión vanadio p.ej., vandato

ión titanio

No metales

Aniones que forman minerales Au+

15 S

Fósforo en fosfato (PO43- o HPO42-)

Ti

ión escandio

m=85.468 m=87.62 r=1.13 r=1.48

m=83.80 r=1.9 78 80 82 83 84 86 Xe 54

Rn

14 P

silicato (SiO44-) o H4SiO4

6 C Carbono

Aniones que forman minerales Cu+

1

Hidrógeno como hidruros

Ver recuadro 8

Aniones que comúnmente se coordinan con H+ (p.ej: CH4, NH3, H2S, H2O, etc.)

Gases

Aniones que forman minerales con Si4+

Aniones que forman minerales Ag+

m=24.305 r=0.65 m=26.982 m=28.086 m=30.974 m=32.066 r=0.41 r=0.50 r=0.29 r=0.34 24 25 26 32 33 34 36 28 29 30 31 F e3+ 27 F e2+ 5+ 6+ 3+ 4+ 7+ 2+ 20 S c 21 22 V 23 C r 24 Mn ión calcio

Aniones que forman minerales con Al3+, Ti4+ y Zr4+

Solutos que son micronutrientes para plantas terrestres

2-

4+ 5+ 2+ R b+ 37 S r 38 Y 3+ 39 Zr 40 Nb 41 Mo 6+ 42 Molibdeno en

36

Kr

ión aluminio como Al3+ o Al(OH)n3-n

K+ 19 C a

18

Ar

ión magnesio

Solutos que son macronutrientes para plantas terrestres

H

Aniones

He

Intermedios

Na+ 11 Mg2+12 A l 13 Si

10 Neón

Aniones que forman minerales con Mg2+

–

Aniones con los cuales los cationes “blandos” se coordinan preferentemente

9

3

(no se ionizan)

Los 4 constituyentes más abundantes de la atmósfera

1

67

Aniones que forman minerales con K+ y Na+

Solutos que pueden ser nutrientes limitantes en los océanos

Gases Nobles

Elementos que forman aleaciones naturales minerales con Au

5° al 8° más abundantes

Iones que pueden ser limitantes para el crecimiento de bacterias

7

m=10.811 y carbonato (CO ) m=14.007 m=12.011 r=0.20 r=0.11 r=0.15 10 11 14 15 12 13 14 4+ 5+ 3+

Elementos considerados como principales constituyentes del núcleo de la Tierra (Fe>Ni>Co), posiblemente junto con SyO

2

34

Elementos que forman aleaciones naturales minerales con Pt

–

m=9.012 r=0.31

Cationes que forman minerales de bromuros o ioduros simples

Carbón p.ej., CO2, Nitrógeno bicarbonato (HCO3-) p.ej., ión nitrato NO3-

ión boro

m=6.941 r=0.60

31° al 40° elementos más abundantes en la corteza terrestre

Elementos que forman aleaciones naturales minerales con Cu Elementos que forman aleaciones naturales minerales con Os

Iones escenciales para la nutrición de algunos vertebrados (minerales escenciales)

5+ 6 N

5 C

21° al 30° elementos más abundantes en la corteza terrestre

Lu

z / r =

ión berilio

m=4.0026 r=1.2

Ne

4+

4 B 3+

Li

Catión (delineado para cationes intermedios) T de fusión (K) para óxidos de cationes “duros”

Los minerales se muestran con círculos cuyo diámetro es representativo de la proporción de cada catión

Recuadro 4: Solubilidad de óxidos minerales de cationes “duros”

+

3+ Li4.4 B e2+ B2.77 Bromellita –7.4 2+

+ Na9.9 Mg Periclasa

–2.4

Cromita Forsterita Anortita Augita Enstatita Hornblenda Ilmenita Magnetita Apatito Titanita (esfena) Circón Biotita Feldespato-K Albita Cuarzo

Temperatura de fusión (K) de óxidos simples de cationes “duros”

Al3+ S i4+ –3.9 –8.1

+ 3+ K14.0 CalC a2+ S c 1.4

N 5+ 5+ P–1.37

S 6+

Cuarzo

T i 4+ Rutilo

–9.7

5+ V –7.6 C r6+ Shcherbinaíta

+

*El orden de cristalización en un magma depende de la presión, de las composiciones del magma y del fluido

C 4+

Corindón

Minerales de acuerdo a la temperatura típica de cristalización*: Minerales ricos en Mg-Al-Fe-Ca-Ti

ión litio

Helio

2+

11° al 20° elementos más abundantes en la corteza terrestre

reconocidos después de 1963)

Minerales ricos en Si-Na-K

Be

Cationes que se coordinan con O2- en disolución, (p.ej., NO3-, PO43-, SO42-, etc.)

Cationes que se coordinan con OH- (o O2-) en disolución

potencial iónico o densidad de carga

Zr

Cationes que forman minerales de sulfuros simples

Cationes que forman minerales con base en un oxianión (p.ej: S6+ en sulfatos, A5+ en arsenatos)

2° a 8° solutos más abundantes en agua de río

z = carga del ión / r radio iónico =

Procesos de decaimiento radioactivo

1

3

-

Cationes que se coordinan con OH- (o H2O) en disolución

Soluto más abundante en agua de río (HCO3-)

Radioactivo (itálicas)

Los 10 elementos más abundantes en la corteza terrestre

reconocidos a partir de la Edad Media hasta 1862,

Elementos que forman aleaciones naturales minerales con Fe

Cationes que forman minerales de óxidos simples

17° a 22° solutos más abundantes

9° a 16° solutos más abundantes

=

L i+

Más abundante (negritas)

z r/

2

E C, +

Cationes que forman minerales de fluoruros simples

Los 8 solutos más abundantes en agua marina

z /r = 2 z /r = 1

He

123

(o radio atómico para la forma elemental)

234

40 0

z = / 4 z r= /r 2

(no se ionizan)

Isótopos naturales

1 20 0 80 0

Gases Nobles

Se coordinan fácilmente con el O de grupos carboxilos de ligantes orgánicos (ver recuadros 1-5,7)

16

ión hidrógeno

ión Germanio

(

Iones compatibles con primeras fases en cristalizar en rocas ígneas Iones compatibles con últimas fases cristalinas en rocas ígneas debido a su gran tamaño (pincipalmente LILE)

Fe

Elementos que ocurren de manera nativa en la naturaleza, reconocidos antiguamente

Iones en nódulos ferromangánicos procedentes del fondo del océano, enriquecidos con respecto al agua de mar

con respecto a la composición del sistema solar

Radio iónico (r) (Å)

m=72.59 r=1.05

Masa atómica

Coordinan F>O>N=Cl>Br>I>S

1

m=1.0079 r=10-5

G e 54

Nombre

(Todos los electrones son removidos de la capa de valencia y, por lo tanto, poseen configuración electrónica de gas noble)

z /r =

H+

Iones enriquecidos en CAIs (inclusiones ricas en Ca y Al en meteoritas)

3+

Cationes “duros” o “Tipo A”

Cationes que se coordinan con H2O (o CO32- o SO42-) en disolución

Iones comúnmente enriquecidos en suelos residuales o sedimentos (símbolo pequeño indica menor certeza)

Iones menos empobrecidos del manto en la formación de la corteza

z / r =

Línea sólida para elementos y/o iones que ocurren de manera natural, línea punteada para aquellos que rara vez o nunca se encuentran de manera natural Número Atómico Símbolo (ver escala a la derecha) (número de protones)

Rb 28.9

Mineral

2+ S r4.3

Y 3+

Zr 4+ Nb5+ Mo6+ Baddeleyita

Molibdita

2+ La 3+ Hf 4+ T a5+ W 6+ B a6.7

–9.7 Log de la actividad del catión en agua destilada a 25 °C

T h4+ v. 4.7g01c

Figura 3. La Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones para Ciencias de la Tierra. Versión en español en alta resolución disponible en y como suplemento electrónico (25-1-02) a este artículo en < http://satori.geociencias.unam.mx/RMCG.htm>.

La Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones para Ciencias de la Tierra

241

Iones comúnmente enriquecidos en suelos residuales o sedimentos (símbolo pequeño indica menor certeza)

Iones menos empobrecidos del manto en la formación de la corteza Iones enriquecidos en CAIs (inclusiones ricas en Ca y Al en meteoritas)

Iones en nódulos ferromangánicos procedentes del fondo del océano, enriquecidos con respecto al agua de mar

con respecto a la composición del sistema solar Iones compatibles con primeras fases en cristalizar en rocas ígneas

Cationes que forman minerales de fluoruros simples

Iones compatibles con últimas fases cristalinas en rocas ígneas debido a su gran tamaño (pincipalmente LILE)

Cationes que forman minerales de óxidos simples Cationes que forman minerales de sulfuros simples

Los 8 solutos más abundantes en agua marina 17° a 22° solutos más abundantes

9° a 16° solutos más abundantes Soluto más abundante en agua de río (HCO3-)

Cationes que forman minerales de bromuros o ioduros simples Cationes que forman minerales con base en un oxianión (p.ej: S6+ en sulfatos, A5+ en arsenatos)

2° a 8° solutos más abundantes en agua de río Iones que pueden ser limitantes para el crecimiento de bacterias

Aniones que forman minerales con K+ y Na+

Solutos que pueden ser nutrientes limitantes en los océanos

Aniones que forman minerales con Mg2+

Solutos que son macronutrientes para plantas terrestres

Aniones que forman minerales con Al3+, Ti4+ y Zr4+

Solutos que son micronutrientes para plantas terrestres

Aniones que forman minerales con Si4+

Iones escenciales para la nutrición de algunos vertebrados (minerales escenciales)

Aniones que forman minerales Cu+ Aniones que forman minerales Ag+ Aniones que forman minerales Au+

Figura 4. Detalle de la simbología utilizada en la Tabla Periódica de los Elementos y sus Iones para Ciencias de la Tierra.

nerales, aguas naturales (dulce y/o marina), suelos, sedimentos, rocas ígneas, el manto, o la atmósfera, o si tienen un rol preponderante como micronutrientes. Al observar la tabla (Figura 3) es evidente que los diferentes símbolos se agrupan de acuerdo a los contornos de potencial iónico, una tendencia no evidente en la tabla periódica convencional. Por ejemplo, muchos iones con valores de 3