Geoqumica

Mapa del cambio estimado del pH superficial de los ocanos desde el siglo XVIII al siglo XXLageoqumicaes una especialidad de las ciencias naturales, que sobre la base de lageologay de laqumicaestudia la composicin y dinmica de los elementos qumicos en laTierra, determinando la abundancia absoluta y relativa, distribucin y migracin de los elementos entre las diferentes partes que conforman la Tierra (hidrosfera,atmsfera,bisferaygesfera) utilizando como principales testimonios de las transformaciones los minerales y rocas componentes de lacorteza terrestre, con el propsito de establecer leyes o principios en las cuales se basa tal distribucin.Los elementos geoqumicos son en una escala de mayor a menor abundancia: oxigeno, silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio y magnesio.Los objetivos de la geoqumica son: Determinar la abundancia absoluta y relativa de los elementos y sus especiendice[ocultar] 1reas de investigacin 2Historia de la Geoqumica 3Origen y formacin de petrleo 4Compuestos qumicos del petrleo 5Vase tambin 6Enlaces externosreas de investigacin[editareditar fuente] Prospeccin geoqumica Geoqumica de reservorio Geoqumica de elementos traza Geoqumica de istopos. Est dedicada al estudio de la variacin de la composicin isotpica en materiales naturales. Las lneas de investigacin en esta rea son las siguientes: Geoqumica isotpica en ladatacin radiomtricade minerales y rocas. Geoqumica de istopos estables. Geoqumica ambiental: se dedica al estudio de la distribucin de elementos qumicos y de compuestos inorgnicos y orgnicos naturales y artificiales potencialmente nocivos en el ciclo exgeno, sus transformaciones en ambientes naturales. Los procesos que regulan su comportamiento y sus posibles cambios como consecuencia de la influencia antropognica. Las lneas de investigacin en esta rea son: Geoqumica de contaminacin hdrica|contaminacin de aguas. Geoqumica de contaminacin del suelo y sedimentos. Geoqumica de contaminacin atmosfrica. Geoqumica forense. BiogeoqumicaHistoria de la Geoqumica[editareditar fuente]La geoqumica como disciplina formal incluye mucho de la historia de laqumicay de lageologa, pero como ciencia que habla de la historia elemental en el planeta Tierra, nicamente pudo formarse una vez que se hizo real la nocin del elemento qumico, cuando se "penetr" la construccin atmica y en la configuracin electrnica. ~500a.C.Demcrito(griego): concepto deltomocomo partcula elemental. 371a.C.-286a.C.Teofrasto(griego): fundador de lamineralogay estudios derocasysuelos. ao79Plinio el Viejo(romano): trabaj con datos exactos de diferentes minerales. Muere durante una erupcin delVesubio. ~siglo XLucas-Ben Serapion: escribi "el libro de las Piedras" (...piedras que huyen unas de otras, piedras a las cuales otras alteran...) aos975-1037Avicena: escribi un tratado sobre minerales. Establece una clasificacin: 1) piedras y tierras; 2) Compuestos combustibles sulfurosos; 3) Sales; 4) Metales. aos975-1048Al-Biruni(rabe): compilacin de datos sobre minerales preciosos. aos1212-1224R. Bacon(ingls): primeros tratados sobre alquimia. aos1490-1555Georg Bauer(sajn, Alias Agrcola): establece elmineralcomo una entidad qumica. aos1711-1765M. Lomonosov(ruso): escribi el primer tratado sobre "geoqumica" aunque no utiliza el nombre; en el libro habla de Constitucin de las capas de la tierra y origen de los minerales, "peregrinacin" de metales de un lugar a otro. En1752dicta el primer curso de Qumica-Fsica. Plantea una nueva metodologa de estudio para los sistemas naturales. aos1711-1765J. Berzelius(sueco): realiz los primeros anlisis qumicos de minerales silicatados. al-kmiya() oal-khmiya(): trmino rabe que se refera a un cierto "Arte Egipcio" desarrollado por un grupo de personas selectas (sacerdotes) del imperio egipcio. El trmino lo utilizaban para referirse a "aquel que sabe". La palabra AlChmia se origina enEgipto~ en el siglo IIIa.C. y se difunde enEuropaen elsiglo XIIIpor el contacto rabe-Cristianos en las guerras de las Cruzadas. La palabra deriv aAlquimia, cuyo principal objetivo era la transmutacin de un elemento en otro. Una vez que estas prcticas se establecen como ciencia verdadera, se le denominaQumica. Uso de la palabra geoqumica por primera vez,C. F. Schnbein(1838, Universidad de Basel, Suiza). Para Schnbein la Geoqumica era el conjunto de conocimientos sobre los procesos qumicos en la corteza terrestre.

Origen y formacin de petrleo[editareditar fuente]Para hablar del origen del petrleo debemos hablar del Carbono, este elemento est en el cuarto grupo de la tabla peridica de los elementos, lo que significa que tiene cuatro electrones en su ltima orbita. El carbono se presenta en forma de uniones qumicas de carbono-carbono o se combinan con otros elementos. Los elementos ms estables son los que contienen ocho electrones. El Carbono asume esta configuracin mediante la formacin de enlaces covalentes, es decir, mediante el intercambio de electrones consigo mismo y con otros elementos, as el carbono es fcilmente reducido con hidrgeno u oxidado con oxgeno, para formar los dos compuestos de carbono ms comunes en la corteza terrestre, el metano y dixido de carbono.La verdadera singularidad de carbono es la que le permite ser el elemento bsico de toda la vida, reside en su capacidad para combinar consigo mismo para formar largas cadenas de carbono, anillos, y complejos.El carbono ha sido la estructura bsica de todas las formas de vida tal como la conocemos desde el comienzo de la vida sobre la tierra. En consecuencia, la qumica del carbono se la conoce como la qumica orgnica, mientras que la qumica de todos los dems elementos se llama la qumica inorgnica.As, 100 elementos de la tabla peridica se combinan entre s para formar alrededor de 70000 compuestos inorgnicos, mientras que el carbono se combina con s mismo y los dems para formar 4 millones de compuestos orgnicos. El carbono se encuentra en los alimentos que comemos, el aire que respiramos, la ropa que usamos, las casas que construimos, el combustible , no es el elemento ms extendido en la tierra, sino que est en todas partes de la corteza.Elpetrleose origina como consecuencia de transformaciones qumicas complejas de material biolgico depositado en grandes cantidades en el fondo marino olacustrejunto a sedimentos minerales. Durante millones de aos, estos sedimentos y los restos orgnicos atrapados, fueron sometidos a grandes presiones y altas temperaturas como consecuencia de un progresivo enterramiento, dando origen a una roca sedimentaria conocida comoroca madre, saturada debitmen. La materia orgnica dominante en la formacin del petrleo deriva de organismos microscpicos, conocidos comofitoplanctonyzooplancton, junto con material terrgeno transportado hacia los cuerpos de agua.La deposicin rpida y activa de sedimentos de grano fino en el fondo de estos cuerpos de agua provee, por una parte, la cobertura necesaria para la conservacin de la materia orgnica evitando una drstica descomposicin, y por otro lado, una matriz rica en agua en la cual pueda tener lugar el proceso dediagnesis(cambios fsico-qumicos) de la sustancia orgnica. Entre estas transformaciones, producidas bajo la influencia de bacterias, el proceso ms notable es la conversin de estructuras biolgicas o biopolmerosprotenas,celulosaylpidos), en sus componentes individuales o monmeros (aminocidos,azcaresycidos grasos). A medida que progresa el enterramiento, los materiales son sometidos a un paulatino calentamiento debido a la existencia de un gradiente geotrmico que en promedio asciende a 30C por cada km. de profundidad. Durante estos procesos, los biomonmeros comienzan a reaccionar entre ellos mismos, conformando complejas estructuras orgnicas refractarias bi-dimensionales conocidas comokergeno. Este material, insoluble en agua y en los principales solventes, est constituido por macromolculas aromticas, conteniendo heteroatomos (O, S, N).Estos procesos de transformacin de la sustancia orgnica son de tipo termocataltico, ya que las transformaciones aumentan a medida que aumenta la temperatura, dependiendo asimismo de las caractersticas superficiales de la roca sedimentaria presente. En particular, lasarcillasejercen una accin cataltica que favorece el progreso de la reaccin de generacin de hidrocarburos. A travs de estos procesos, primero se elimina gran parte de los heterotomos en forma de productos voltiles (CO2, H2S, N2) y sucesivamente se forman hidrocarburos cada vez ms livianos quedando como residuo final una sustancia ms rica en carbono, cuya estructura y constitucin tiende a acercarse notablemente a la del grafito.Ms all del estrs trmico y de los millones de aos de enterramiento, las reacciones ocurren lentamente, removiendo oxgeno como dixido de carbono y agua, transformando as el kergeno en petrleo crudo. Cuando el enterramiento es importante, la temperatura supera los 50 o 100C, y el petrleo crudo puede ser transformado en gases de hidrocarburos. A muy altas temperaturas, mayores a 100C, la mayor parte del petrleo crudo y del gas natural, es convertida en metano. Seguido a la formacin de gas y petrleo, los fluidos son movilizados desde la roca madre, migrando con mecanismos en gran parte desconocidos hacia la roca reservorio donde el petrleo se acumula constituyendo yacimientos de importancia comercial.La qumica original de la materia orgnica, el ambiente de la depositacin, el tiempo y el calor impuesto sobre el material biolgico, determina el tipo de crudo y de gas formado. La qumica del petrleo y del gas puede ayudar a reconstruir la fuente original de materia orgnica y la temperatura de generacin de los hidrocarburos.El petrleo crudo formado durante largos y complejos procesos est compuesto de una mezcla de diversas sustancias, a partir de la cual se producen diversos productos refinados del petrleo (gasolina, kerosene, combustible disel y lubricantes). Estas sustancias son mayormente compuestos de carbono e hidrgeno, por consiguiente son llamados hidrocarburos. Otros elementos, as como oxgeno, azufre y nitrgeno, pueden estar presentes en menores cantidades. Tambin en forma de trazas puede aparecer el fsforo y metales pesados como vanadio y nquel.A pesar de las amplias variaciones en la composicin qumica de los crudos, la composicin elemental genrica presenta la siguiente distribucin aproximada: Carbono (84 a 87%), Hidrgeno (11 a 14%) como los elementos ms abundantes, Azufre (0 a 3%), Nitrgeno (0 a 2%), Oxgeno (0 a 1%) como elementos de menor importancia y elementos trazas que pueden incluir Fsforo, Vanadio y Nquel, entre otros.Compuestos qumicos del petrleo[editareditar fuente]El petrleo est compuesto principalmente por distintas tipos bsicos de hidrocarburos, a saber: alcanos, cicloalcanos e hidrocarburos aromticos, en distintas proporciones que caracterizan su origen y que constituyen entre un 50 y un 90% de la composicin del petrleo. Los alcanos o parafinas, constituyen la mayora de los hidrocarburos y estn caracterizados por cadenas de tomos de carbono rectas (n-alcanos) o ramificadas (iso-alcanos). La longitud de las cadenas puede ser desde C1 (metano) hasta C40 o ms. El contenido de cadenas ramificadas (isoalcanos) presentes en el petrleo crudo puede ser igual o mayor que el contenido de n-alcanos. Las ramificaciones suelen tratarse de grupos metilos (CH3) y stos suelen inhibir las transformaciones microbianas. Alcanos comunes en el petrleo pueden ser: metano, propano e isobutano. Los cicloalcanos (cicloparafinas o naftenos) abarcan tpicamente cerca de 50% del petrleo crudo (son los compuestos ms abundantes). Generalmente son estables y relativamente insolubles en agua. Los naftenos ms comunes son ciclopropano y ciclopentano. Tambin, en pequeas cantidades hay anillos con 7 u 8 tomos de carbono. Este grupo incluye asimismo algunos compuestos alquil sustituidos como por ejemplo el metil-ciclopentanos. Los hidrocarburos aromticos o bencnicos, constituidos por ncleos de benceno y derivados alquil-sustituidos, usualmente constituyen alrededor de un 20% del petrleo cudo. Tambin estn presentes los compuestos aromticos polinucleares o policclicos (PAH- polynuclear aromatic hydrocarbons). Los compuestos aromticos son considerados como los componentes ms txicos del petrleo crudo y se asocian a efectos crnicos y carcingenicos. Muchos compuestos aromticos de bajo peso son solubles en el agua, aumentando el potencial para la exposicin a los recursos acuticos. Como ejemplo de compuestos aromticos mononucleares se puede nombrar el Benceno, Tolueno, Etilbenceno y Xileno (BTEX); y como ejemplo de compuestos aromticos polinucleares se encuentran el naftaleno, antraceno, pireno y otros. Los alquenos (olefinas o isoparafinas) son compuestos que no se encuentran en petrleos crudos, pues son rpidamente reducidos a alcanos con la incorporacin de hidrgeno. stos se forman normalmente durante el proceso de refinacin, por ejemplo en las naftas. Los ms comunes incluyen el eteno y el propeno. Tambin pueden estar presentes compuestos como cicloalquenos o cicloolefinas. Otros compuestos: los petrleos tambin estn caracterizados por la presencia de otros componentes, como los asfaltenos y las resinas que pueden abarcar una gran fraccin del petrleo crudo, haciendo a stos muy densos y viscosos. Los asfaltenos estn formados por compuestos de cadenas largas y altos pesos moleculares (>400), no son solubles en solventes alifticos y poseen alta polaridad. El bitumen asfltico constituye la fraccin ms pesada del petrleo crudo. No-hidrocarburos: tambin son comunes compuestos de Nitrgeno, Azufre y Oxgeno (NSO) que, aunque estn presentes en pequeas cantidades, se hallan diseminados en todo el rango molecular. Algunos petrleos contienen S elemental, o sulfuro de hidrgeno (H2S). Tambin el S puede estar presente en algunos hidrocarburos como por ejemplo el mercaptano (R-SH). Los compuestos del S tienden a concentrarse en las fracciones de mayor punto de ebullicin, al igual que los compuestos que contienen N. La presencia de compuestos que contienen oxgeno es menos frecuente en el petrleo