V 0Cuál es el el objetivo de la geoquímica? Indique las etapas que comprende un estudio geoquímico
2.-Siderolitos 2.-Siderolitos : : Metal + silicatos Fe, Mg 3.- Aerolitos: Aerolitos: Silicatos Fe,Mg, Troilita
La geoquímica es una ciencia que se ocupa del estudio de la distribución, abundancia, y cambios físico químicos que sufren los elementos en la Tierra. Por elementos consideramos las diferentes formas forma s de ocurrencia de los elementos y sus isótopos sean radiactivos o estables. Para un estudio geoquímico sistemático dividimos a la Tierra en sus diferentes esferas geoquímicas; esto es el NUCLEO, MANTO, LITÓSFERA, HIDRÓSFERA, BIÓSFERA y ATMÓSFERA; de manera que podemos establecer el comportamiento de un elemento en su denominado CICLO GEOQUÍMICO que permite conocerlo, ubicarlo y programarlo para su uso racional por la humanidad. Explique donde se originan los elementos y su distribución en el universo. Los elementos se originaron a partir de un punto lleno de materia negativa, éste explotó y hubo demasiada interacción, la materia emitía energía y a la vez la absorbía. Todas estas reacciones requieren energía pero esa energía es autogenerada por la misma reacción. ( a éste suceso se le denominó como momento de oscuridad de la creación). Produciéndose así el principio de la expansión del universo. Desde un inicio se formó el H, que mediante la fusión nuclear se fueron formando los siguientes elementos como Li, Be hasta el Fe. Ya que el Fe es más estable, éste es de mayor abundancia que los núcleos vecinos. Los elementos más densos se iban ubicando en la parte central como el Fe y hacia el exterior los elementos más ligeros. Cuando ya no había combustión de H a Helio, se produjo un colapso gravitatorio proveniente de la supernova, la cual liberó una gran energía que permitió la formación de elementos más pesados. Éstos se juntaron dando origen a los protoplanetas, esto explica el por qué la Tierra está compuesta por Ni y Fe. El universo se fue expandiendo y se enfrió. 411H→ 42He
+
+ 2e + 2ν + 26,7 MeV
Porqué es importante el estudio de los meteoritos para la geoquímica? ¿Cuál es su clasificación? En su estructura contiene agua congelada que al chocar con otros protoplanetas permitió la creación de a Tierra. Y considerando que la tierra tiene gran abundancia de agua, para su formación debieron colisionar muchos protoplanetas y meteoritos entre sí. TIPOS DE METEORITOS 1.- Sideritos : Sideritos : Aleación metálica (Fe, Ni)
4.-Tectitas 4.-Tectitas:: Abundante Sílice + feldespatos Permiten inferir la composición del manto y núcleo de la Tierra
¿Cuál es la clasificación geoquímica de los elementos, explique su importancia Siderófilos: se refiere a aquellos elementos con
afinidad química por el Fe ó parecidos a él, y normalmente se encuentran en el núcleo metálico de la Tierra ó cerca de este, pero también se encuentra en la corteza terrestre formando silicatos, sulfuros, óxidos, carbonatos, etc. Litófilos: son aquellos elementos amantes de las
rocas, forman parte de ellas, estos se combinan fácilmente con él O y X y son los más abundantes de la corteza terrestre. Calcófilos: Son aquellos que se combinan fácilmente
con S, Ar, Se... También forman parte mayoritariamente de la corteza terrestre. Atmófilos: Son aquellos elementos gaseosos que
forman parte de la atmósfera terrestre. Esta clasificación es importante poque nos da una idea de como podemos encontrar los diferentes elementos en la tabla periódica, ya que cada grupo de elementos de la clasificación se agrupan según su afinidad. Pero existen algunos elementos que tienen comportamiento dual, por ejemplo el Pb que por excelencia es Calcófilo pero bajo ciertas condiciones puede tener un comportamiento como los elemento Siderófilo. Explique con reacciones geoquímicas el comportamiento de H2S y H2CO3 en función del Ph. La disociación de ácidos débiles encontrados en aguas naturales es muy importante para el geoquímico, así tenemos para el ácido carbónico H 2CO3: H2CO3
→
H+ + HCO3-
HCO3-
→
H+ + CO3-2
De acuerdo con la Ley de acción de las masas a 25ºC tenemos K1 = 4x10-7 , K 2 = 5,6x10-11 . El ácido carbónico es un ácido débil (comparado con K 2 = 1,2 x 10 -2 para el ácido sulfúrico). Desde que la concentración del ión
hidrógeno entra en cada ecuación, el pH del agua podría cambiar dependiendo de la concentración de H2CO3 , HCO3-, y CO3-2. Relaciones entre diferentes formas de ácido carbónico y el correspondiente pH puede observarse en la siguiente Tabla: El hidrogeno sulfurado H2S es otro de los ácidos débiles importantes en geoquímica, a 20ºC K1 = -8 -13 8.7x10 , K2 = 3.6x10 ; de estos datos es evidente que el hidrógeno sulfurado es aún más débil que el ácido carbónico. -
+
H2S
→ HS
+H
HS-
→ S-2
+ H+
De hecho, su disociación esta condicionado al equilibrio carbonático del agua natural. Relaciones entre el pH y los productos de disociación del hidrógeno sulfurado son dados en la tabla siguiente: Completar, esquematizar y explicar el ambiente geoquímico bajo el cual ocurren las siguientes reacciones. a)
2FeS2 + 7O2 + 2H2O -> 2Fe+2 + 4SO4-2 + 4H+ 2Fe+2+1/2O2+2H+ -> 2Fe+2 +H2O 2Fe+2+1/2O2+2H2O -> F2O3+4H+
En el caso de la Pirita (FeS2) que forma óxidos muy insolubles, y por lo tanto produce un medio ácido muy fuerte. En la mayoría de los casos hay abundante Acido sulfúrico en las aguas subterráneas
b) CaCO3 + H2O + CO2 -> Ca(HCO3)2 CO2 + H2O → H2CO3 CaCO3 + H2CO3 → Ca+2 + 2HCO3La piedra caliza es una roca sedimentaria que, por definición, está compuesto de al menos el 50%, aunque por lo general más de 80% de carbonato de calcio (CaCO3). La mayor parte del carbonato de calcio en caliza procede de la compactación de conchas y corales.
Minerales o compuestos:
Dentro de los minerales involucrados en la reacción tenemos roca carbonatada y en este caso la caliza ( CaCO3). Además tenemos agua que corre a través de la caliza cargada con ácido carbónico (H2CO3 ) Como resultado tenemos iones calcio que llegarían a precipitar y además la formación del ion bicarbonato (HCO3-1 )
Ambiente de formación:
Como principal ambiente de formación tenemos las rocas carbonatas dentro de las topografías kársticas; cuevas, cavernas, aguas subterráneas las que discurren a través de las rocas carbonatadas. El agua que discurre a través de las rocas viene cargado de ácido, en este caso acido carbónico, el cual por su carácter ácido llega a reaccionar con las calizas y formar el ion bicarbonato. Tipo de reacción:
La reacción presente en este proceso es la de disociación, ya que el ácido carbónico pierde un H +1 para convertirse en ion bicarbonato _______________ Ambiente de formación de la Calcita: La calcita es un mineral sedimentario que se forma tanto por precipitación química mediante evaporación de soluciones muy ricas en bicarbonato de calcio, como por la extracción y actividad de los organismos marinos y de agua dulce. Son muy raras las calcitas primarias de origen ígneo (carbonatadas), sin embargo, la calcita esta indudablemente presente en el magma. Se la encuentra también en filones hidrotermales de baja temperatura, asociada a sulfuros. CO2 + H 2O
H 2CO3
El acido producido entra en contacto con las calcitas produciéndose así otra reacción, disolución, y esta da lugar al bicarbonato soluble. Los efectos de esta disolución son espectaculares. Apoyados por las aguas subterráneas darán origen a una topografía kárstica. La meteorización de las calizas en regiones áridas forman relieves altos, mientras que en regiones húmedas origina relieves bajos.
c)
4KAlSi3O8 + 22H2O -> 4K+ +4OH- + Al4Si4O10(OH)8 + 8H4SiO4
Es una reacción de meteorización en el que tenemos un suelo rico en ortosa (KAlSi3O8), al meteorizarse con las lluvias se disuelve, es decir deja libre a los iones K + y OH- . En la superficie del suelo la ortosa se alteraría a caolín (Al4Si4O10(OH)8), éste al coger los iones OH- deja libres a los iones H+; éstos iones reaccionaran con el ión Si+2 formando la molécula neutra ácido silícico. Finalmente la solución circundante será básica rica en iones K+. 7. Explique cómo es la movilidad del Fe2+, Fe+3, Al 3+, SiO2, en función del Ph. Informe N° 4
8. Explique la importancia de los diagramas de estabilidad pH vs. Eh. Indicar un ejemplo. Me sirve para saber en qué tipo de ambiente podemos encontrar los diferentes minerales. El Eh: potencial de oxidación – reducción (redox): El potencial redox es una forma de medir la energía química de oxidación – reducción de un elemento, es decir la tendencia de un elemento para oxidarse o reducirse. El potencial redox es positivo cuando se produce una oxidación, y negativo cuando se produce una reducción. Normalmente, las reacciones redox vienen acompañadas por los cambios de pH en el medio. 9. Indique los productos que se generan durante el proceso geoquímico de sedimentación en una cuenca. De un ejemplo del Perú. Cuenca Marañón Las rocas sedimentarias son el producto de la acción de la atmósfera, hidrósfera y biósfera sobre las rocas, esto genera meteorización, erosión, transporte y sedimentación; la meteorización produce la descomposición química total o parcial de los minerales, lo que a su vez genera un aumento en la permeabilidad y el debilitamiento de la ligazón entre los minerales. La erosión desagrega las partículas y fragmentos componentes de las rocas, que luego son transportados como material insoluble, solubles y en suspensión por corrientes de agua, hielo, y aire hacia cuencas sedimentarias donde ocurre un fraccionamiento del material de acuerdo a sus propiedades físico-químicas produciendo estratos con características específicas. Las etapas de fraccionamiento de este proceso geoquímico son los siguientes: - Los minerales resistente al fraccionamiento químico y mecánico se deposita en forma de material granular. De ellos el más común es el cuarzo siendo el producto una arenisca que tiene enriquecimiento en sílice respecto a la roca madre. - Sedimentación de aluminosilicatos compuestos principalmente de minerales arcillosos, siendo el producto una lutita que concentra alúmina y asimismo de potasio por adsorción. - Junto con la formación de sedimentos arcillosos, pero con frecuencia separados en espacio y tiempo, el hierro se precipita bajo la forma de hidróxido férrico. En este proceso la oxidación del
estado ferroso al férrico precede a su precipitación por hidrólisis. El resultado es la concentración de hierro, algunas veces en tal extensión que forman menas de hierro. - El calcio se precipita en forma de carbonato cálcico, ya sea por procesos puramente inorgánicos o por la acción de organismo. Se forman calizas y a causa de esto el calcio es concentrado. La caliza se puede convertir parcial o totalmente en dolomita por la acción metasomática de soluciones ricas en magnesio y por el magnesio precipitado y concentrado juntamente con el calcio. El calcio remanente se precipita posteriormente como yeso. - Los álcalis tienden a concentrarse y se depositan por acción de la evaporación generando depósitos de sales donde predomina el sodio y cantidades menores de potasio, magnesio y otros. Explique el origen geoquímico del carbón, petróleo y gas natural. Justifíquelo con reacciones geoquímicas.
Meteorización
Transporte:Material soluble, insoluble y suspensión
Evaporitas
Evaporatos
Calizas Capas rojas Lutitas Areniscas
…………
Carbonatos Oxidatos Hidrolisatos Resistatos
