第二章-元素共生结合规律(lj8.30).pptVIP

自然元素之间的结合并不是任意的，而是有一定规律的！ 为什么不同岩石、矿物中的元素组合千差万别？ 为什么有些元素总是相伴出现，而另外一些元素很少共生呢？ 第二章 自然体系中元 素 共 生 结 合 规 律 本章内容 自然体系及自然作用的产物 元素的地球化学亲和性及其分类 类质同象代换及微量元素共生结合规律 晶体场理论在解释过渡族元素结合规律上的应用 1.地球化学体系的特点Geochemical System (1) T、P等条件的变化与实验条件相比相对有限 Crust Upper Mantle ： T: -80~5000℃ P: 0.0~1010Pa(10万大气压） Laboratory: T: -273 ℃ ~5ⅹ104 ℃ P:Vacuum ~ 1.2ⅹ1011Pa (2) 多组分复杂体系——元素92种，同位素354种 (3) 开放体系。 (4) 自发进行的不可逆过程。 3)开放体系 体系与环境有充分物质和能量交换，不断改变作用性质和条件 碳酸钙在盐酸中分解反应：CaCO3+2HCl→Ca2++2Cl-+H2O+CO2 实验室以CO2不能逃逸方式进行，平衡时过量CO2和HCl共存。 自然界CO2逃逸，反应不能达到平衡，形成夕卡岩 3CaCO3+Al2O3+3SiO2 = Ca3Al2Si3O12(钙铝榴石) +CO2↑ CaCO3+MgCO3+2SiO2 = CaMgSi2O6(透辉石) + 2CO2↑ 火成岩的分类 第二节 元素的地球化学亲和性及其分类 一、元素的基本性质 第一章 元素、原子与化学键 第一章 元素、原子与化学键 2.原子和离子半径 原子（离子）最外壳层电子密度最大处的半径叫- 通过x光衍射法，测得正负离子间距离（晶格常数），再通过计算求得正负离子半径 镧系和锕系收缩。 镧系或锕系元素随原子序数增加其半径总体逐步减小（Eu和Yb例外）。 为什么镧系收缩？核电荷增加，增加了对外层电子的吸引，而新增电子充填在外第三层f轨道上，对扩大电子活动范围影响不大。 Eu和Yb例外原因是其f电子半充满或全充满，对核电荷的屏蔽效应增加）。进而影响到V、VI两周期的同簇（特别是副簇）元素的离子半径相似或相等。如Zr-Hf,Nb-Ta等 。 为什么稀土以及Zr-Hf、Nb-Ta、铂簇、Ag-Au等常分别紧密共生？ 3.电离能：指从原子电子层中移去电子所需要的能量。电离能愈大，则电子与原子核之间结合得愈牢固。第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能（用I1表示）；第二电离能：从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需消耗的能量叫做第二电离能（用I2表示）。 电离能（I )很大程度上决定元素的金属性和非金属性，一般地，电离能越低，元素金属性越强，越易失去电子成为阳离子。 第一电离能在同一周期内随原子序数增大、原子半径缩小而增大；在同一族内，由上到下，随原子序数增加原子半径增大而降低。 电离能低的原子主要位于周期表左侧，具强碱性，化学性质活泼。Li、Na、K、Rb、Cs 电离能相近的原子，其化学性质也相似，常紧密共生，共同迁移或富集。K(102)-Rb(98), Zr(160)-Hf(161) 第二电离能大于第一电离能，第三电离能大于第二电离能… 4.电子亲和能 原子得到电子所放出的能量（E)叫电子亲和能。E越大，表示越容易得到电子成为负离子。 戴安娜提出了判断化学键类型的新准则。 6.化学键 离子键（电子交换） 共价键（电子共用） 金属键（价电子自由移动） 范德华键（分子间或惰性原 子间，存在弱的偶极或瞬时偶极） 氢键（也属分子间静电力， 含H的分子与其它极性 分子或负离子间) 7. 离子极化 2.元素地球化学亲和性分类： 根据地球中阴离子中氧丰度最高，其次是硫（主要形成氧的化合物和硫化物）；而能以自然金属形式存在的丰度最高的元素是铁，因此，元素的地球化学亲和性主要分为以下三类： ①亲氧性（亲石）元素； ②亲硫性（亲铜）元素； ③亲铁元素。 这样，我们可以根据金属离子与氧、硫结合的电负性差值来判断元素的亲氧性和亲硫性，这是因为：  （1）元素电负之间的差值可以判断化学健的性质： 离子健：X阳＜＜X阴 共价健：X阳～～ X阴