Principis de química i geoquímica: estructura atòmica, enllaços i composició de meteorits
Principis de química atòmica i enllaços
Principi de mínima energia: un àtom en estat normal tendeix a ocupar els orbitals de mínima energia.
Regla de Hund: la distribució més estable en subnivells que no estan totalment plens és la que té més nombre d'espins paral·lels.
Principi d'exclusió de Pauli: no poden haver-hi en un mateix àtom dos electrons amb els quatre nombres quàntics iguals.
Enllaç iònic: es dona entre elements amb electrons de valència molt diferents (litòfils).
Enllaç metàl·lic: electrons de valència compartits i energies baixes (sideròfils).
Enllaç covalent: electrons de valència similars i energies altes (calcòfils).
Modes de substitució i compatibilitat en la xarxa cristal·lina
Modes de xarxa: radi iònic gran, disminució del grau de polimerització, no es correspon amb la coordinació tetraèdrica.
1. Elements compatibles: coeficient de partició K > 1. S'ajusten bé a l'estructura dels minerals del mantell.
2. Elements incompatibles: radi iònic molt gran, es van al fos (LILE, REE, HFSE). Elements d'alt potencial iònic: Ti, Zr, Hf, Th, U, V, Nb, Ta.
Efecte Jahn-Teller i estabilitat cristal·lina
1. El Mg no experimenta estabilització segons la teoria del camp cristal·lí.
2. El Fe prefereix situar-se a la posició M2, on l'octaedre és irregular i així té una estabilització addicional.
Efecte Jahn-Teller: desdoblament posterior dels orbitals d a causa de la presència d'un camp d'anions amb geometria baixa. Afecta fonamentalment a:
1. Coordinació octaèdrica: Fe, Cu.
2. Coordinació tetraèdrica: Ni, Cr.
Això explica la presència de Fe i Mg en els opx, els quals presenten buits M1 (regular) i M2 (irregular). La relació Fe/Mg és major en els buits M2 que en M1.
Orbitals s: geometria esfèrica, sense orientació preferent, isotropia espacial.
Orbitals d: no són esfèrics, però considerats en conjunt es distribueixen en els eixos, cosa que fa que siguin tots equivalents.
Models isotòpics i geoquímica de meteorits
Blendy-Holland: per a sistemes en termes de camp d'elements majors constants, s'observa que K és constant.
Estat estacionari: coeficient de partició Kd = 1.
Radiació gamma: es dona en desintegracions β i α, sobretot en elements Z > 58.
Isocrona interna: és més comuna per a alta temperatura de tancament, elements molt poc mòbils, i dificulta el fraccionament Sm/Nd.
Condrites ordinàries:
1. H: olivina i bronzita (enstatita 70-90).
2. L: olivina i hiperstena (enstatita 50-70).
3. LL: anfoterites.
Grups 3 a 6: es poden interpretar com una seqüència metamòrfica progressiva.
Acondrites:
1. Pobres en Ca: aubrites, diogenites, chassignites, ureilites.
2. Riques: angrites, howardites, shergottites, nakhlites, eucrites.
Sideritos: cossos parentals diferenciats, ja que van arribar a la fusió.
En condrites: la raó d'elements refractaris és aproximadament constant, de manera que en la Tg també serà constant. La relació Sm/Nd és igual en Tg i en Ts. La composició actual de Nd en condrites és molt uniforme.
En l'espectre: disminució contínua fins a Z = 50, amb 2 anomalies:
1. Negativa: en elements més lleugers (Li, Be, B).
2. Positiva: Z = 27, pic d'abundància de Fe.
Pics d'abundància: en elements parells. Pics doblement: corresponen a nombres màgics, combustió de C i O en estrelles.
Estrella estable: quan produeix elements més lleugers que el 56Fe, la reacció és exotèrmica.
Nuclids:
1. Isòtops: Z igual, N diferent.
2. Isòbars: A igual, Z diferent.
3. Isòtons: N igual, A i Z diferents.
4. Isòmers: A, Z i N iguals, estructura diferent.
Classificació geoquímica dels elements
Siderofils: Mo, W, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Au, C, Ge, Sn, (Pb), P, (As).
Calcòfils: (Cr), (Mo), (Fe), (Ge), Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, Ga, In, Tl, As, Sb, Bi, S, Se, Te.
Litòfils: (H), (Fe), (Ga), (Tl), (Ge), i la resta d'elements.
Atmosfílics: H, (C), (O), N, gasos nobles.
A. Litòfils refractaris: Al, Ca, Sr, Th, U, Ti, Y, Zr, Hf, REE, V, Be, Sc, Nb, Ba, Ta.
Transicionals: Mg, Si, Cr.
Alcalins (moderadament volàtils): Li, Na, K, Rb, Cs, B, Mn.
Halògens (més volàtils).
B. Sideròfils refractaris: Mo, Ru, Rh, W, Re, Os, Ir, Pt.
Transicionals: Fe, Co, Ni, Pd.
Moderadament volàtils: P, Cu, Ga, Ge, As.
Altament volàtils: S, Se, Cd, In, Sn, Te, Hg, Pb.