1第一章1元素的结合规律.ppt

第一章元素的结合规律 问题 地球中元素的分布 地核 地幔 外圈 S Fe Co Ni P Pt族 O Si Al Mg Ca Na K H N He Ne Ar Kr Xe Rn 原因 集中 分散原因 共生组合原因 元素的结合规律 自然体系的特点 温度 80 5000 压力 0 0n 300GPa 组分复杂 元素92种 同位素354种开放体系自发不可逆过程 第一章元素的结合规律 一 元素的基本性质1 原子和离子半径变化规律纵向横向 第一章元素的结合规律 2 电离能 势 变化规律电离能很大程度上决定元素的金属性和非金属性第一电离能 同一周期内随原子序数增加而增大 同一主族中随原子序数增加而降低电子亲和能 第一章元素的结合规律 3 电负性变化规律X I E X 电负性 I 电离能 E 电子亲和能 纵向 大 小横向 小 大 第一章元素的结合规律 二 元素的地球化学分类1 戈氏分类的依据 外电子层结构 键性 原子容积 化合物 对不同元素的亲和力 第一章元素的结合规律 戈氏分类表 1 亲石 亲氧 元素 离子最外层为8电子 s2p6 结构离子键氧化物的生成热大于FeO的生成热位于原子容积曲线的下降部分主要集中于岩石圈 v w d 第一章元素的结合规律 2 亲铜 亲硫 元素 离子的最外层为18电子 s2p6d10 结构电负性大共价键氧化物的生成热小于FeO的生成热位于原子容积曲线的上升部分主要集中于硫化物 氧化物过渡圈 第一章元素的结合规律 3 亲铁元素 离子最外层电子具有8 18电子的过渡结构金属键氧化物的生成热最小位于原子容积曲线的最低部分主要集中于铁 镍核 第一章元素的结合规律 4 亲气元素 原子的最外层具有8电子分子键原子容积最大形成具有挥发性或易形成挥发性化合物主要集中于地球外圈 第一章元素的结合规律 三 元素结合的一般规律及分析 一 元素结合的一般规律1 键性对应结合规律即在多元素多相体系中 键性相同的元素易于结合Na 0 98 与Cu 0 96 是否易结合 元素的结合规律 2 电价对应结合规律即在多元素多相体系中 电价高的阳离子与电价高的阴离子结合 如可见SiO2与CaF2共生 未见SiF4与CaO共生 第一章元素的结合规律 二 元素亲和性的地球化学分析1 氧和硫的性质二者为同族元素 外电子层结构相似 化合价相同 但S的电负性较小 形成共价键的倾向较大I1 e I2 e X离子半径原子半径O13 6234 933 51 400 66S10 3623 32 51 841 04 第一章元素的结合规律 2 元素的亲铁性 亲铁元素具有倾向于以自然金属元素状态存在的性质 即它们不易形成氧化物 硫化物或其它化合物 它们具有较高的第一电离能 元素的亲铁性 元素的结合规律 3 亲石 氧 性和亲铜 硫 性元素亲石性和亲铜性决定于该元素的化合物键性 即亲石元素易于形成离子键的化合物 而亲铜元素易于形成共价键的化合物 元素的亲石性和亲硫性 元素的亲石与亲铜性 元素的亲石性与亲铜性 元素的结合规律 4 元素的亲气性 低密度 惰性元素分子键 形成低沸点和熔点的化合物 元素的结合规律 二 元素亲和性的热力学分析在自然体系中 元素的结合服从体系能量最小原理 因此可以通过热力学进行分析 元素的结合规律 元素亲铁性的比较 PtS Fe FeS Pt Go GoFeS GoPt GoPtS GoFe 23 32 0 21 6 0 4186 8J mol 7201 3J mol因此Fe比Pt更亲硫 元素的结合规律 FeS Cu2O FeO Cu2S Go GoFeO GoCu2S GoFeS GoCu2O 58 6 20 60 24 0 35 4 4186 8J mol 78 71kJ mol因此Cu比Fe更亲硫 元素的结合规律 根据以上亲硫性的热力学计算可以排出以下顺序 Ca Mg Al Zr U Ti Si V Na Mn Cr K Zn W Sn Mo Fe Co Ni Pb Cu Bi Pd Hg Ag此与按电负性的顺序排列大致相同 元素的结合规律 三 元素亲和性的丰度因素地球的主要阴离子 O 27