تصنيف غولدشميت

تصنيف جولدشميت ، [ ^{1 ] [ 2 ] الذي} طوره فيكتور جولدشميت (1888-1947)، هو تصنيف جيولوجي كيميائي يصنف العناصر الكيميائية داخل الأرض وفقًا لأطوارها المضيفة المفضلة إلى ليثوفيل ( محب للصخور )، وسيديروفيل ( محب للحديد )، وشالكوفيل ( محب لخامات الكبريتيد أو محب للكالكوجين )، وأتموفيل (محب للغازات) أو متطاير (يكون العنصر، أو المركب الذي يوجد فيه، سائلاً أو غازيًا في ظروف السطح المحيطة).

بعض العناصر لها خصائص مشتركة مع أكثر من طور. يوضح الجدول أدناه الخصائص المشتركة الرئيسية، ويلي ذلك شرح لكل مجموعة على حدة.

• v
• ت
• هـ

تصنيف غولدشميت في الجدول الدوري

	1	2		3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
المجموعة →
↓ فترة
1	1 ساعة																		2 هو
2	3 لي	4 كن												5 ب	6 درجة مئوية	7 شمالاً	8 O	9 فهرنهايت	10 شمال شرق
3	11 نا	12 ملغ												13 أ	14 سي	15 بنساً	16 جنوباً	17 سنتيلتر	18 أر
4	19 ألف	20 كال		21 Sc	22 تيرابايت	23 فولت	24 كرور	25 مليون	26 Fe	27 شركة	28 ني	29 بوصة مكعبة	30 زنك	31 غا	32 جيجا	33 كما	34 جنوب شرق	35 بر	36 كرونة
5	37 روبية	38 كبير		39 سنة	40 زركونيوم	41 نب	42 شهرًا	43 تي سي	44 Ru	45 Rh	46 رطلاً	47 أغ	48 Cd	49 بوصة	50 سن	51 Sb	52 تيرابايت	53 أنا	54 زينون
6	55 سي إس	56 با		71 لو	72 Hf	73 تا	74 غرباً	75 ري	76 أونصة	77 Ir	78 نقطة	79 أستراليا	80 زئبق	81 تلا	82 رصاص	83 بي	84 بو	85 في	86 Rn
7	87 فرنك فرنسي	88 را		103 Lr	104 Rf	105 ديسيبل	106 سنتيمتر مكعب	107 به	108 ساعة	109 جبل	110 ديسي	111 Rg	112 سن	113 نيو هامبشاير	114 طابق	115 ماك	116 Lv	117 تسلا	118 أونصة
				57 لا	58 م	59 Pr	60 ند	61 مساءً	62 سم	63 يورو	64 جنيهًا إسترلينيًا	65 تيرابايت	66 داي	67 هو	68 إر	69 طن متر	70 Yb
				89 فدان	90​	91 باسكال	92 يو	93 Np	94 بو	95 صباحًا	96 سم	97 كتاب	98 درجة مئوية	99 إس	100 إف إم	101 ماريلاند	102 لا

تصنيف غولدشميت: محب للصخور، محب للحديد ، محب للكبريت، محب للجو، آثار/اصطناعي

العناصر الليثوفيلية ( من اليونانية القديمة λῐ́θος ( líthos ) بمعنى " حجر " و φίλος ( phílos ) بمعنى " عزيز، محبوب " ) هي تلك العناصر التي تبقى على سطح الأرض أو بالقرب منه لأنها تتحد بسهولة مع الأكسجين، مكونةً مركبات لا تغوص في لب الأرض . تشمل العناصر الليثوفيلية الألومنيوم (Al )، البورون (B )، الباريوم ( Ba )، البريليوم ( Be ) ، البروم (Br) ، الكالسيوم ( Ca) ، الكلور (Cl) ، الكروم (Cr) ، السيزيوم (Cs ) ، الفلور (F ) ، اليود (I ) ، الهافنيوم ( Hf )، البوتاسيوم ( K )، الليثيوم ( Li ) ، المغنيسيوم (Mg)، الصوديوم ( Na)، النيوبيوم (Nb)، الأكسجين (O)، الفوسفور (P)، الروبيديوم (Rb)، السكانديوم ( Sc ) ، السيليكون ( Si ) ، السترونتيوم ( Sr ) ، التنتالوم ( Ta ) ، الثوريوم ( Th )، التيتانيوم (Ti ) ، اليورانيوم ( U )، الفاناديوم ( V )، التنجستن ( W )، الإيتريوم ( Y )، الزركونيوم (Zr ) ، بالإضافة إلى اللانثانيدات أو العناصر الأرضية النادرة.  

تتكون العناصر الليثوفيلية بشكل رئيسي من المعادن شديدة التفاعل في الفئتين s و f. كما تشمل عددًا قليلاً من اللافلزات النشطة ، والمعادن الأكثر نشاطًا في الفئة d مثل التيتانيوم والزركونيوم والفاناديوم .

تُشكّل معظم العناصر الليثوفيلية أيونات مستقرة للغاية ذات توزيع إلكتروني مشابه للغازات النبيلة (وأحيانًا مع إلكترونات f إضافية). أما العناصر القليلة التي لا تُشكّل أيونات مستقرة، مثل السيليكون والفوسفور والبورون، فتُكوّن روابط تساهمية قوية مع الأكسجين، وغالبًا ما تتضمن روابط باي . يؤدي ميلها الشديد للأكسجين إلى ارتباط العناصر الليثوفيلية بقوة مع السيليكا ، مُشكّلةً معادن منخفضة الكثافة نسبيًا، والتي ارتفعت بالتالي نحو القشرة الأرضية أثناء تمايز الكواكب . تميل المعادن الأكثر ذوبانًا، التي تُشكّلها الفلزات القلوية، إلى التمركز في مياه البحر أو المناطق القاحلة حيث يُمكنها التبلور. أما العناصر الليثوفيلية الأقل ذوبانًا فتتركز على الدروع القارية القديمة حيث تعرّضت المعادن الذائبة للتجوية.

بسبب ميلها الشديد للأكسجين، تتواجد معظم العناصر الليثوفيلية بوفرة في قشرة الأرض مقارنةً بوفرتها في النظام الشمسي . ومن المعروف أن أكثر فلزات الفئتين s و f نشاطًا، والتي تُكوّن إما هيدريدات ملحية أو فلزية ، تتواجد بوفرة استثنائية على الأرض ككل مقارنةً بوفرتها في النظام الشمسي. ويعود ذلك إلى أنه خلال المراحل الأولى لتكوين الأرض ، تحددت وفرة الأشكال المستقرة لكل عنصر بمدى سهولة تكوينه للهيدريدات المتطايرة؛ إذ كان بإمكان هذه المواد المتطايرة "الهروب" من الأرض البدائية، تاركةً وراءها العناصر غير المتفاعلة مع الهيدروجين. في ظل هذه الظروف، ازدادت وفرة فلزات الفئتين s و f بشكل كبير خلال تكوين الأرض. وتُعد الروبيديوم والسترونتيوم والباريوم من أكثر العناصر وفرةً ، حيث تُشكّل مجتمعةً أكثر من 50 % من كتلة جميع العناصر الأثقل من الحديد في قشرة الأرض.

توجد العناصر الليثوفيلية غير المعدنية - الفوسفور والهالوجينات - على الأرض على شكل أملاح أيونية مع فلزات المجموعة s في البغماتيت ومياه البحر. وباستثناء الفلور ، الذي يشكل هيدريده روابط هيدروجينية وبالتالي يتميز بانخفاض تطايره نسبيًا، فقد انخفضت تركيزات هذه العناصر على الأرض بشكل ملحوظ نتيجة هروب الهيدريدات المتطايرة أثناء تكوين الأرض. وعلى الرغم من وجودها في قشرة الأرض بتراكيز قريبة جدًا من وفرتها الشمسية، فمن المحتمل أن يكون الفوسفور والهالوجينات الأثقل قد استُنفدت بشكل كبير على الأرض ككل مقارنةً بوفرتها الشمسية.  

تُظهر العديد من المعادن الانتقالية، بما في ذلك الكروم والموليبدينوم والحديد والمنغنيز ، خصائص كلٍّ من الليثوفيلية والسيدروفيلية ، ويمكن العثور عليها في كلتا الطبقتين. ورغم أن هذه المعادن تُكوّن روابط قوية مع الأكسجين ولا توجد أبدًا في قشرة الأرض في حالتها الحرة ، يُعتقد أن وجود أشكال معدنية منها في لب الأرض يُرجّح بشدة، باعتبارها بقايا من زمنٍ لم يكن فيه الغلاف الجوي يحتوي على الأكسجين. ومثل العناصر السيدروفيلية "الخالصة"، فإن هذه العناصر (باستثناء الحديد) تُعاني من نقصٍ كبير في القشرة الأرضية مقارنةً بوفرتها الشمسية.

نظراً لشدة انجذابها للأكسجين، فإن المعادن الليثوفيلية، على الرغم من أنها تشكل الجزء الأكبر من العناصر المعدنية في قشرة الأرض، لم تكن متوفرة كمعادن حرة قبل تطوير التحليل الكهربائي . ومع هذا التطور، أصبحت العديد من المعادن الليثوفيلية ذات قيمة كبيرة كمعادن إنشائية ( المغنيسيوم ، الألومنيوم ، التيتانيوم ، الفاناديوم ) أو كعوامل اختزال ( الصوديوم ، المغنيسيوم ، الكالسيوم ).

لم يكن الفوسفور والهالوجينات، وهما من اللافلزات، معروفين لدى الكيميائيين الأوائل، على الرغم من أن إنتاج هذه العناصر أسهل من إنتاج الليثوفيلات المعدنية، إذ لا يتطلب الأمر سوى التحليل الكهربائي باستخدام الفلور. ويُعدّ الكلور العنصري ذا أهمية خاصة كعامل مؤكسد ، ويُصنع عادةً عن طريق التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم . 

العناصر المحبة للحديد ( من اليونانية القديمة σίδηρος ( sídēros ) وتعني " الحديد " ) هي الفلزات الانتقالية التي تميل إلى الغرق نحو لب الكوكب أثناء تمايزه ، لأنها تذوب بسهولة في الحديد سواءً كمحاليل صلبة أو في حالته المنصهرة. تُدرج بعض المصادر ^{[ 3 ]} عناصر ليست فلزات انتقالية ضمن قائمة العناصر المحبة للحديد، مثل الجرمانيوم . وقد تختلف مصادر أخرى في قائمتها بناءً على درجة الحرارة المُناقشة ؛ إذ يُمكن اعتبار النيوبيوم والفاناديوم والكروم والمنغنيز عناصر محبة للحديد أو لا، وذلك تبعًا لدرجة الحرارة والضغط المُفترضين. ^{[ 4 ]} ومما يزيد الأمر تعقيدًا أن بعض العناصر، مثل المنغنيز المذكور آنفًا ، بالإضافة إلى الموليبدينوم ، تُكوّن روابط قوية مع الأكسجين، ولكن في حالتها الحرة (كما كانت موجودة على الأرض في بداياتها عندما لم يكن الأكسجين الحر موجودًا ) يمكنها أن تمتزج بسهولة مع الحديد لدرجة أنها لا تتركز في القشرة السيليسية، كما تفعل العناصر الليثوفيلية الحقيقية. أما الحديد ، فهو موجود في كل مكان .  

تشمل العناصر المحبة للحديد الروثينيوم والروديوم والبلاديوم والرينيوم والأوزميوم والإيريديوم والبلاتين والذهب ، وهي عناصر محبة للحديد بدرجة عالية ، بالإضافة إلى الكوبالت والنيكل ، وهما عنصران محبان للحديد بدرجة متوسطة ، فضلاً عن العناصر "المختلف عليها" المذكورة سابقاً - بل إن بعض المصادر ^{[ 3 ]} تشمل التنجستن والفضة . ^{[ 5 ]} 

معظم العناصر المحبة للحديد لا تكاد تنجذب للأكسجين؛ بل إن أكاسيد الذهب غير مستقرة ديناميكيًا حراريًا . تُكوّن هذه العناصر روابط أقوى مع الكربون أو الكبريت ، لكن حتى هذه الروابط ليست قوية بما يكفي للانفصال عن العناصر المحبة للكبريت. لذا، ترتبط العناصر المحبة للحديد بالحديد بروابط معدنية في لب الأرض، حيث قد تكون الضغوط عالية بما يكفي للحفاظ على الحديد صلبًا. يُكوّن المنجنيز والحديد والموليبدينوم روابط قوية مع الأكسجين، لكن في حالتها الحرة (كما كانت على الأرض في بداياتها) يمكن أن تمتزج بسهولة مع الحديد لدرجة أنها لا تتركز في القشرة السيليسية، كما تفعل العناصر المحبة للصخور. مع ذلك، توجد خامات المنجنيز في مواقع مشابهة لتلك التي توجد فيها خامات الألومنيوم والتيتانيوم، نظرًا لتفاعل المنجنيز الشديد مع الأكسجين.

نظراً لتركيزها العالي في اللب الكثيف، تُعرف العناصر المحبة للحديد بندرتها في قشرة الأرض. ولذلك، لطالما عُرفت معظمها بالمعادن النفيسة . يُعد الإيريديوم أندر المعادن الانتقالية الموجودة في قشرة الأرض، حيث تقل وفرته الكتلية عن جزء واحد في المليار. تتشكل رواسب المعادن النفيسة القابلة للتعدين عادةً نتيجة لتآكل الصخور فوق المافية ، لكنها ليست عالية التركيز حتى مقارنةً بوفرتها في القشرة الأرضية ، والتي عادةً ما تكون أقل بكثير من وفرتها في الشمس. مع ذلك، ونظراً لتركيزها في وشاح الأرض ولبها ، يُعتقد أن العناصر المحبة للحديد موجودة في الأرض ككل (بما في ذلك اللب) بنسب تقارب وفرتها في الشمس.

تشمل العناصر المحبة للكبريت ( من اليونانية القديمة χαλκός ( khalkós ) ' النحاس، النحاس الأصفر، البرونز'، وأيضًا 'الخام ' ) Ag و As و Bi و Cd و Cu و Ga و Ge و Hg و In و Pb و S و Sb و Se و Sn و Te و Tl و Zn . ^{[ 6 ]} 

العناصر المحبة للكبريت هي تلك التي تبقى على سطح الأرض أو بالقرب منه لأنها تتحد بسهولة مع الكبريت وبعض عناصر الكالكوجين الأخرى غير الأكسجين، مكونةً مركبات لم تغرق مع الحديد نحو لب الأرض. وتشمل هذه العناصر المعادن واللافلزات الأثقل التي تتميز بانخفاض ميلها للأكسجين وتفضل الارتباط بالكبريت على شكل كبريتيدات غير قابلة للذوبان .

نظرًا لأن هذه الكبريتيدات أكثر كثافة بكثير من معادن السيليكات التي تُشكلها العناصر الليثوفيلية، فقد انفصلت العناصر الكالكوفيلية أسفل الليثوفيلية عند بدء تبلور قشرة الأرض. وقد أدى ذلك إلى استنزافها في قشرة الأرض مقارنةً بوفرتها الشمسية، ولكن نظرًا لأن المعادن التي تُشكلها غير فلزية، فإن هذا الاستنزاف لم يصل إلى المستويات الموجودة في العناصر السديروفيلية.

مع ذلك، ولأنها تُشكّل هيدريدات متطايرة في السديم الشمسي الأولي المتراكم عندما يكون تفاعل الأكسدة والاختزال المتحكم هو أكسدة أو اختزال الهيدروجين، فإن العناصر الكالكوجينية الأقل فلزية تُعاني من نقص حاد في وفرتها على الأرض ككل مقارنةً بوفرتها الكونية. وينطبق هذا بشكل خاص على عنصري السيلينيوم والتيلوريوم ( اللذين يُشكّلان سيلينيد الهيدروجين وتيلوريد الهيدروجين المتطايرين ، على التوالي)، ولذلك يُعدّان من أندر العناصر الموجودة في قشرة الأرض (على سبيل المثال، التيلوريوم لا تتجاوز وفرته وفرة البلاتين ).

قد تختلط العناصر الأكثر ميلاً للكبريت (من مجموعات النحاس والزنك والبورون) بدرجة ما مع الحديد في لب الأرض. ومن غير المرجح أن تنضب هذه العناصر على الأرض ككل مقارنةً بوفرتها الشمسية، لأنها لا تُكوّن هيدريدات متطايرة. يُعتبر الزنك والغاليوم من العناصر "الليثوفيلية" نوعًا ما، إذ غالبًا ما يوجدان في السيليكات أو المعادن ذات الصلة، ويُكوّنان روابط قوية مع الأكسجين. والجدير بالذكر أن الغاليوم يُستخرج بشكل رئيسي من البوكسيت ، وهو خام هيدروكسيد الألومنيوم الذي تحل فيه أيونات الغاليوم محل الألومنيوم المشابه له كيميائيًا.

على الرغم من أن العناصر المحبة للكبريت لا تتواجد بوفرة في قشرة الأرض، إلا أنها تشكل الجزء الأكبر من المعادن ذات الأهمية التجارية. ويعود ذلك إلى أن العناصر المحبة للصخور تتطلب عملية تحليل كهربائي كثيفة الطاقة لاستخلاصها، بينما يمكن استخلاص العناصر المحبة للكبريت بسهولة عن طريق الاختزال ، فضلاً عن تركيزها الجيوكيميائي العالي الذي قد يتجاوز في بعض الحالات 100,000 ضعف متوسط ​​وفرتها في القشرة الأرضية. وتحدث هذه التراكمات الكبيرة في الهضاب العالية كهضبة التبت وهضبة ألتيبلانو البوليفية، حيث ارتفعت كميات كبيرة من هذه العناصر بفعل حركة الصفائح التكتونية . ومن الآثار الجانبية لذلك في العصر الحديث أن العناصر المحبة للكبريت النادرة (كالزئبق ) تُستغل استغلالاً كاملاً لدرجة أن قيمتها كمعادن قد تلاشت تقريباً. 

العناصر المحبة للغلاف الجوي ( من اليونانية القديمة ἀτμός ( atmós ) ' بخار، بخار، دخان ' ) هي H و C و N والغازات النبيلة . ^{[ 7 ]} 

تُعرَّف العناصر المحبة للغلاف الجوي (وتُسمى أيضًا " العناصر المتطايرة ") بأنها تلك العناصر التي تبقى في الغالب على سطح الأرض أو فوقه، لأنها في حالة سائلة أو غازية، أو موجودة فيها، عند درجات الحرارة والضغوط الموجودة على السطح. لا تُشكِّل الغازات النبيلة مركبات مستقرة، وتوجد على شكل غازات أحادية الذرة ، بينما يرتبط النيتروجين ، على الرغم من نشاطه العالي كذرة حرة، بقوة كبيرة في جزيء النيتروجين ثنائي الذرة، مما يجعل جميع أكاسيد النيتروجين غير مستقرة ديناميكيًا حراريًا بالنسبة للنيتروجين والأكسجين. ونتيجة لذلك، مع ازدياد الأكسجين الحر في الغلاف الجوي للأرض، تأكسد الأمونيا إلى نيتروجين جزيئي، والذي أصبح يُشكِّل أربعة أخماس الغلاف الجوي للأرض. يُصنَّف الكربون أيضًا ضمن العناصر المحبة للغلاف الجوي لأنه يُشكِّل روابط متعددة قوية جدًا مع الأكسجين في أول أكسيد الكربون (الذي يتأكسد ببطء في الغلاف الجوي) وثاني أكسيد الكربون . يُعد الأخير رابع أكبر مكون في الغلاف الجوي للأرض، بينما يتواجد أول أكسيد الكربون بشكل طبيعي من مصادر مختلفة ( البراكين ، الاحتراق) وله فترة بقاء في الغلاف الجوي لبضعة أشهر.

يُصنف الهيدروجين، الموجود في الماء، ضمن المواد المحبة للغلاف الجوي. أما الماء، فيُصنف ضمن المواد المتطايرة، لأن معظمه سائل أو غازي، على الرغم من إمكانية وجوده كمركب صلب على سطح الأرض. كما يمكن أن يدخل الماء في تركيب معادن أخرى على شكل ماء التبلور (كما في الجبس ) أو من خلال الروابط الأيونية والهيدروجينية (كما في التلك )، مما يُكسب الهيدروجين بعض الخصائص المحبة للصخور.

نظرًا لأن جميع العناصر المحبة للغلاف الجوي إما غازات أو تُشكّل هيدريدات متطايرة، فإن وفرة هذه العناصر على الأرض ككل منخفضة للغاية مقارنةً بوفرتها في الشمس، وذلك بسبب فقدانها من الغلاف الجوي أثناء تكوين الأرض . وتُعدّ الغازات النبيلة الأثقل ( الكريبتون والزينون ) أندر العناصر المستقرة على الأرض. (في الواقع، تم عزلها ووصفها ، إلى جانب النيون ، لأول مرة على يد ويليام رامزي وموريس ترافيرز ومساعديهما، الذين أطلقوا عليها أسماءً مشتقة من اليونانية القديمة، وتعني "مخفي" و"غريب" و"جديد" على التوالي).

يُعدّ الأرجون استثناءً بين الغازات النبيلة، فهو ثالث أكثر مكونات الغلاف الجوي للأرض وفرةً بعد النيتروجين والأكسجين، حيث يُشكّل ما يقارب 1% منه . الأرجون-40 هو نظير مستقر للبوتاسيوم-40 المشع، والأرجون ثقيل بما يكفي ليُجذب بفعل الجاذبية إلى الأرض بعد تكوّنها، لذا فبينما دُفع معظم الأرجون البدائي للأرض الأولية بعيدًا، تراكم هذا الأرجون المشع على مرّ الزمن الجيولوجي. هذا يجعل وفرة الأرجون على الأرض مختلفةً اختلافًا كبيرًا عن نسب وفرته في الكون، إذ إنها غنية جدًا بالنظير ^40.أر ، بينما ³⁶يسود عنصر الأرجون في الكون.

تُستثنى العناصر الاصطناعية من التصنيف، لأنها لا توجد بشكل طبيعي.

تُعامل العناصر المشعة النزرة (وتحديدًا التكنيتيوم، والبروميثيوم، والبولونيوم، والأستاتين، والرادون، والفرانسيوم، والراديوم، والأكتينيوم، والبروتكتينيوم، والنيبتونيوم، والبلوتونيوم) على أنها عناصر اصطناعية. ورغم وجودها في الطبيعة، ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} فإن وجودها يعتمد على نظائرها الأصلية طويلة العمر، الثوريوم واليورانيوم، وهي ليست سريعة الحركة. فعلى سبيل المثال، تشير خصائص البولونيوم الكيميائية إلى أنه محب للكبريت، ولكنه يميل إلى التواجد كمحب للصخور مع اليورانيوم . حتى الرادون ، وهو غاز في الظروف القياسية ، لا يملك عادةً الوقت الكافي للانتقال بعيدًا عن مصدر اليورانيوم الأصلي قبل أن يتحلل. وعند الحاجة، تُنتج هذه العناصر عادةً صناعيًا في المفاعلات النووية بدلًا من استخراجها من الخامات.

• وفرة العناصر الكيميائية
• فيكتور غولدشميت
• عامل تحمل غولدشميت

• ملاحظات علم المعادن 3، مؤرشفة بتاريخ 29 مارس 2013 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
• دبليو إم وايت. الكيمياء الجيولوجية . رقم ISBN 978-0470656686الفصل 7.2