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地球化学作业习题

1、为什么硅酸盐矿物中K的配位数经常比Na的配位数大？

答：K和Na都属于碱性元素，其离子半径分别为：1.38A和1.02A(Krauskopfet

al,1995)或

1.59和1.24A(Gill,1996)。以与阴离子O2-结合为例，O2-离子半径1.40A(Krauskopfet

al,1995)

+2-+2-

+2-+2-

或1.32(Gill,1996),根据阳离子与氧离子半径比值与配位数关系，K/O＝0.9857,Na/O

=0.7286，

由于等大球周围有12个球，而在离子晶体中，随阳离子半径的较小，为达到紧密接触，因此配

位数也要减少，因此，在硅酸盐矿物中K的配位数经常比Na的配位数大，前者与氧的配位数为

8，12，

而后者为6,8。

2+2+

2、Zn和Mg的离子半径相近，但在天然矿物中，前者经常呈四面体配位，后者则常呈

八面体配位，为什么？

2+2+

答：这是由于二者地球化学亲和性差异造成的，Mg离子半径0.72A，Zn离子半径≈

0.70A，

二者离子半径相近，但是前者的电负性为1.2,后者电负性为1.7，在与氧形成的化学键中，

前者71%为离子键成分，后者离子键成分仅为63%。前者易于亲氧，后者则是典型的亲硫元素。

根据确定配

位数的原则，Zn2+/S2-＝0.41(Krauskopfetal,1995)，因此闪锌矿形成典型的四面体配位，而

后者

2+2-

2+2-

Mg/O=0.51，因此呈八面体配位。

林伍德电负性法则-具有较低电负性的离子优先进入晶格当阳离子的离子键成分不同时，电负

性较低的离子形成较高离子键成分(键强较高)的键，它们优先被结合进入矿物晶格，而电负

性较高的离子则晚进入矿物晶格。例如，Zn2+的电负性为

2+2+

2+2+

857.7kJ/mol，Fe的电负性为774kJ/mol，而Mg的电负性为732kJ/mol，用林伍德法则判

2+2+2+

断，三个元素中Mg和Fe优先进入晶格组成镁铁硅酸盐，Zn则很难进入早期结晶的硅酸盐晶

格，这与地质事实十分吻合。电负性决定了元素之间相互化合时的化学键性，因此可以用电负性

大小来衡量离子键的强弱，由此判断元素进入矿物晶格的先后顺序。Zn2+(0.083nm)与

2+2+

Mg(0.078nm)