[工程科技]第二章 元素的结合规律.ppt

第二章 元素的结合规律及 赋存状态 §2－1 元素的地球化学亲和性 Cr--氧化物 铬铁矿 Cu--硫化物 黄铜矿 K,Na--硅酸盐 长石，粘土矿物 C .元素在陨石中分异为三个相组合的规律： 陨石或地球，物质都主要由金属相、硅酸盐相和硫化物相三相组成。 石陨石为硅酸盐相；陨硫铁－硫化物相；铁陨石－金属相。 观察证明无论在自然界还是在矿石加工流程中，元素都表现出选择性化合共生的结合习性，即亲和性规律。在自然界多种元素混杂存在的体系中，元素的选择性化合更具有意义。 ② 自然体系，多组分共存，92种元素 有限组分，纯化学试剂 354种核素（C=92）； 浓度（丰度）悬殊 地壳、地球中阴/阳离子的总数不相等， 阴离子总数??阳离子总数。 元素按丰度量比参加反应 理论量比参加反应 ③ 开放体系（物质能量交换）， 多变度（多控制条件） 单向演化，分阶段演化 ? ④ 自发，不可逆过程 反应进行的方向、速率、 实验室人工可改变进程 限度受地球化学体系的控制， A+B=C+D+Q（放热反应） 能量来自地球本身 冷却，反应→进行 在地球系统中，元素丰度值最高的阴离子是氧，其次是硫。 地球中能以自然金属形式存在的丰度最高的元素是铁。 自然体系中元素的地球化学亲和性分类： 亲氧性元素（oxyphile element lithophile element） 亲硫性元素（sulfophile element） 亲铁性元素（Siderophile element）。 ① 亲铁元素 典型，Co、Ni、ΣPt，与金属铁共生，在自然界以金属状态产出。集中于铁陨石和地球铁镍核，地壳中之所以缺少贵金属，原因与此有关。 特点：电负性中等，形成自然状态，原子容积小，高压下富集。 亲氧(石)元素 亲氧元素和氧结合以后形成的氧化物、含氧盐等矿物是构成岩石圈的主体形式，因此亲氧元素又被称为亲石元素。 典型亲石元素： K、Na、Ca、Mg、Si，造岩矿物成分，元素集中在地球岩石圈中、石陨石中，呈氧化物或硅酸盐等含氧盐存在，电负性小，离子半径较大，离子构型S2 P6， 原子容积中等。 ③ 亲硫(铜)元素 亲硫元素中因Cu分布较广，亲硫性质较强，所以也叫亲铜元素。 离子外层18e，Cu2+型。陨石中集中于硫化物相（陨硫铁） ，地壳产于硫化物矿床中。电负性较低，半径大，富硫情况下，形成硫化物。原子容积比较小，一些元素Au、Ag可呈自然元素状态存在。 ④ 亲气元素 惰性气体元素，原子外层S2P6 ；形成气体分子N2、O2、CO2、H2O，元素有高的电负性。原子容积大，富集于大气圈。 ⑤ 亲生物元素 富集于动植物体内，亲气元素（惰性气体除外）、亲石元素。 ②元素性质 ③ 体系物理化学条件 自然体系 实验室条件 自然体系 实验室条件 ⑤ 产物特点： a．元素呈组分类，自然组合，按阴离子分类，地壳中只有：含 氧化物、硫化物、卤化物、自然元素、少量砷化物、碲化物。 b．与各种阴离子结合的阳离子可划分成组，组内元素共生。 c．矿物数目有限，自然化合物种类不多~3000种。 d．自然稳定相矿物，都不是纯化合物，混入物元素与主成分性质相近，矿物晶格中占有构造位置——固溶体。元素按丰度量比参加反应。 3. 元素的地球化学亲和性分类 电负性:指分子中元素原子吸引电子的能力。电负性越大，得电子能力越强。 根据元素的电负性，可以衡量元素金属性和非金属性的相对强弱。元素的电负性值越大，表示该元素的非金属性越强，金属性越弱；元素的电负性值越小，表示该元素的非金属性越弱，金属性越强。元素的电负性呈周期性变化。同一周期，从左向右电负性逐渐增大，表示元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。在同一主族中，从上到下，电负性逐渐减小，表示元素的非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。至于副族元素，电负性变化不甚规律，以至金属性的变化也没有明显的规律。 原子半径在周期