元素规律和赋存形式

1、二、查瓦里茨基分类1）、以展开式周期表为基础2）、分类依据和参数：01. 外层电子数02. 电子层数03. 原子半径和离子半径3）、 查瓦里茨基分类01. 氢族02. 惰性气体族03. 造岩元素族（岩石主要元素族）04. 矿化剂或挥发元素族（岩浆射气元素族）05. 铁族元素06. 稀有稀土元素族07. 放射性元素族08. 钨钼族09. 硫化矿床成矿元素族10. 铂族元素11. 半金属和重矿化剂12. 重卤素族4、优点 ：较好地反映了元素在成矿和成岩作用中的意义。5、不足 ：01. 稀有元素作为一个分类范围不够准确，目前对稀有元素的理解和划分很不一致02. 造岩元素的性质和行为比较笼统03. 重

2、卤素族和钨、钼族作为单独一族又嫌太窄04. Cu 、 Ag 、Au 在自然界中既可呈自然金属产出、又可以与Se、Te 形成化合物，兼具铂族元素和硫化物成矿元素两族性质，但查氏却把它们分开了。4）费尔斯曼分类（普通场、硫化物场、酸性场）5）北大分类（强调元素的化学特性）6）涂先生关于矿产元素分类（元素的活动性）7）微量元素地球化学分类 地球化学中常用的元素分类名称01. 主量元素和微量元素02. 造岩元素03. 稀土元素04. 高温成矿元素05. 第一过渡族06. 金属成矿元素07. 阴离子族08. 放射性元素09. 地球挥发份键参数及其地球化学意义1、键 是在晶体中各种原子及离子间相互作用的结

3、合力，而所谓键参数也就是用以表示 这种结合力的一些参数，在地球化学中常碰到的键参数有以下几类：01. 半径02.化学键03.电离和电价04.电离能与电子亲合能05.电负性06.离子电位半径（原子或离子的半径）1、半径的概念、分类2、半径的计算方法3、影响半径的因素4、周期表中半径的变化规律01.镧系和锕系收缩原子或离子的半径：原子或离子在晶格中形成一个有一定范围的电磁场，即电子云 的分布范围，其半径即称为 原子或离子的半径分类：01.绝对半径02.有效半径有效半径又包括（原子半径、共价半径、离子半径）绝对半径：单纯根据原子的内部结构，不考虑外界环境影响而计算出的半径有效半径：为原子或离子在晶格

4、中的半径，即受到周围原子或离子的相互影响而表现出来的真正范围。可通过 出来的真正范围。可通过 x衍射实验测得，M + R原子半径：原子在金属晶体中的半径共价半径：原子在原子晶体中的半径离子半径：离子晶体中正、负离子中心之间的距离等于正负离子半径之和，而该距离等于正负离子半径之和，而该距离可以通过x衍射实验测得半径的计算方法1） Goldschmit法：用离子间最紧密堆积的几何原理来计算，善农一 一波维特有效半径原理系此。1985年在青岛召开的原地矿部“地球化学”教材编审委员会第四次会议推荐善农一波维特离子半径体2）Pauli ng法：考虑外层电子吸引力来计算半径影响半径的因素1 )内因：原子(

5、离子)半径的大小，主要决定于核电荷和外电子层数2)外因：主要受晶体构造的不同配位数、温度、压力等的影响 周期表中半径的变化规律1) 同一周期2) 同族3) 对角线4) r阴> r阳0 - 2 - -5) 对同一 元素： R 阳 > R >R-, R + <R <R+ , R - F -6) 镧系和锕系收缩镧系和锕系收缩57La 71Lu, 89Ac 98Cf,半径分别由1.03宀0.86和1.12宀0.97有规律地缩小，是 是由于新增加的电子充填在填在 4 f 和 5f 电子层中，新增加的 F 电子对核的屏蔽常 数3 =0.98 ,因而 Z = = ( Z- -

6、S =0.02，有效核电荷增加，而导致半径减小。镧系收缩不仅导致了稀土元素半径相似，镧系收缩不仅导致了稀土元素半径相似，在自然界中紧密共生，同时也影响到镧以后的元素，(Hf,Ta)与位于其上方的元素(Zr ,Nb) 的离子半径差异减小而近乎相等。Zr0.80,Nb0.79,Mo0.75Hf0.79,Ta0.75,W0.73,而表现出相似的地球化学性质， 在地球化学作用过程中紧密共生， 如所有含 Nb 的矿 物中都含有Ta，而所有含Ta的矿物中也含有Nb化学键01.离子键02.共价键03.金属键04.范德华键05.氢键离子键 一个原子将其外层电子轨道上的一个或多个电子转移到另一个原子的外层电子轨

7、 道，从而使两者都达到惰性气体构型，这一过程的结果就形成了离子键。1 、 离子键的形成实际上是金属原子和非金属原子之间电子的交换过程2、原子间通过离子键相互结合的晶体称为离子晶体。离子晶体具有中等硬度和比 重、相对较高的熔点、电导性和热导性都比较差共价键共价键 ：成键原子间通过共用电子的方式形成的化学键称为共价键 共价键是化学键中最强的键，因此，以共价键方式形成的矿物具有很强的硬度很高 的熔点、固态下为绝缘体金属键： 自然金、自然银或自然铜等，其电子可以自由地由一个原子转移到相邻的另一个 原子。金属的结构单元是原子核和非价电子轨道构成的， 它们之间通过围绕在原子核周围的 价电子云联系在一起，

8、其中许多电子并不属于任何一个固定的原子核， 而是可以自由地移动， 电子轨道充满电子的原子核和负电子云之间的吸引力使得原子之间联系在一起，这样的化学键称为 金属键 。具有金属键的金属具有高导电性、导热性等特点。范德华键： 1、这种化学键涉及到那些在结构中既不失去电子也不获得电子甚至不与结构中 其他原子共用价电子的原子。 这些特殊的原子具有非成对的电荷分布。 由于在原子核的一侧 的电子密度高于另一侧的电子密度， 因此， 每个原子都实际存在一个很弱的偶极， 这种瞬时 偶极能对相邻原子产生几乎相同的影响。因此，偶极效应能够把所有这些原子联系在一起， 使得这些原子称为瞬时偶极子。这样产生的偶极子之间的相

9、互吸引作用称为范德华键。2、范德华键是化学键中最弱的键氢键 ： 1、极性分子可以通过电荷相反的分子两极的吸引而形成晶体。氢键是带正电荷的H +与带负电荷的离子如（如 02 -、N3-）之间的静电键。由于氢只有一个电子，当它以离子键方式将这个电子转移至电负性更大的离子时， 氢原子核的剩余质子不再受到 “保护”，这 个正离子可以与其他负离子或极性分子 （ 如 H2O） 的负极形成很弱的氢键三、电离和电价1、离子所共有的电荷数称为电价 ，而从原子结构有关的能阶理论来看，应从电子参与作用的数目来了解。对变价元素而言，影响电价的因素有：01. 电离从高能阶开始02. 轨道杂化对电价的影响03. 氧化还原

10、对电价的影响四、电离能与电子亲合能1、电离能的物理意义为：将气态原子外层上的一个电子由所在的轨道排斥到无穷远处所 消耗的能量。2、 元素的第一电离能元素的第一电离能li ：气态原子失去一个电子成为气态一价阳离子 所需要的能量3、电离能是原子核吸引电子牢固程度的度量4、ln<6, 易于丧失电子成正离子01、 Li 5.39, K 4.34, Cs 3.89, Na 5.145、ln 610, 金属元素，01、 Au 9.23, Ag 7.58, 常呈自然元素存在。6、ln>10, 倾向于形成阴离子，01 、如 C: 11.256, N: 14.53, O: 13.614, F: 17

11、.498, Cl: 13.01凡 I 相近的原子，化性相似，在地球化学过程中常产生类质同象，并共同迁移富集五、电负性电负性及其应用1、物意：原子在分子中吸引价电子的能力。2、确定：1） 穆莱肯定义： X = X A + En2）戈迪计算相对值，以 Li=1.0 的相对数值来表示3）周期表中元素电负性的变化规律01、用于确定化合物的键性02、用于判断元素的地球化学亲合性：M- O， X>2.1亲氧，M - S， X <1.1，亲硫03 、元素电负性包含着其在自然反应中表现酸碱度的标度：001、 X>H ，吸引电子，显酸性002、 X<H ，排斥电子，为碱，XH=2.104

12、、因此据周期表中各族元素电负性与 H 的电负性相比， 可以划分元素在化学 反应中的酸碱性特征001.金属元素的负电性低，非金属元素负电性高；002.在周期表中负电性从左到右增高003.在周期表中同一族元素的负电性从上到下降低20801 2AX6040O 0100 & 6 41 ft于tf成份100图2,5电负性差用与键的离子性成分K6ScTiV*Cti+Mn1*Fcs*CaNiCur*Zn电负性X妙金属与硫2.71.71.02*51击,32.2无亲西IE颌向芒1*42.1Id陌向曲 倾向tSJ13K «*1.7LS0.8l.TUB0*B 亍亲琏*) j 一l.g1,70*7直

13、向性】5趴5n2 JJ表2.1元索的电金性与亲舍性栄系六、离子电位1、 定义：是表征离子电场强度大参数，n =z/r即电荷与半径之比2、离子电位可以说明两各极为重要的地球化学问题01、可以衡量元素的酸碱性以及极化效应001、离子电位值增加，易于引起水极化Mn+ +H2 O= H + M(OH),水解强烈，显酸性002、离子电位值减小，夺氧的能力弱，易呈自由离子，元素碱性强02、可以表明元素形成络合物的能力3、离子电位与元素形成络合物的能力01、通常离子电位值大， 极化能力强，在水中易与氧结合，可以形成较 坚固的络阴离子，一般：001、n <2.5，呈碱性，与 H相比，夺氧的能力弱，CaO + H2 O2+ -=Ca + 2OH002、n =2.58，两性，夺氧的能力与 H相近，Fe2 O3 + H2 O = 2Fe (OH)3+ 2003、 n >8 呈酸，SO3 + H2 O = 2H + SO4 -元素的结合规律1、元素的亲合性这一特殊的地球化学性质2、 一方面是由于地壳中所具有的特殊的地球化学环境所造成的3、另一方面也和元素之间的结合形