地球化学课件7第2章元素的结合规律与赋存形式七九-谢财富.ppt

1、地球化学，第二章，元素的结合规律和赋存形式，第七章，元素结合规律的微观控制因素，(1)决定元素结合的基本参数，(2)硫化物矿物中的化学键和元素的行为，第七章，元素结合规律的微观控制因素，(1)决定元素结合的基本参数1。测量原子获得和失去电子能力的参数。原子间结合模式3的化学键类型。元素成键规则4的电负性控制。原子的大小和离子半径。原子和离子的其他性质。离子系统的电中性原理。元素结合定律的微观控制因素1。测量原子获得和失去电子能力的参数：电离能电子度(x): x=I e(电子亲和力)，它测量中性原子获得和失去电子的难度。1.金属元素的电负性低，非金属元素的电负性高；2.在元素周期表中，消极性从左

2、到右增加；3.在元素周期表中，同一组元素的电负性从上到下递减。元素电负性的周期性变化，鲍林标度，2。原子间的成键方式化学键类型：离子键：不同元素的原子在获得和失去电子后处于离子状态，离子间的结合力主要是静电引力，称为离子键。离子键能量约为800千焦/摩尔。个原子之间的相互作用是电子云的重叠或穿透，这被称为共价键。共价键能量约为80kJ/mol。金属键：金属物质中的每个原子都会失去一些电子，这些电子可以在金属物质中自由流动，因此金属具有良好的导电性和导热性。键能约为80kJ/mol的分子键：是分子内的离子键或共价键，分子间通过偶极力结合，称为分子键。键能约为8kJ/mol。七.元素结合规律的微观

3、控制因素。3.元素的电负性控制着判断化学键的规律：结合在一起的两个原子的电负性之差可以粗略地确定成键后共价键的比例(鲍林，1960) P=16XA-XB 3.5 XA-XB2(书中的P75误差)(P是化学键中离子键的百分比)X 2.1在元素周期表的右上角，它是一种强-中电负性元素，主要由阴离子族(非金属)组成，矿物载体X=1.82.2，弱电负性X 1.4，正电性元素，化合物(碱金属和碱土金属)，它们彼此形成金属键，但在自然界中不能独立存在。与阴离子结合的盐类化合物容易溶解和熔化。根据元素的电负性和成键规律，地壳中元素的存在状态和迁移形式可以概括为：气相：强电负性元素及其金属化合物。分子内部是共

4、价键，外部是分子键。可溶性成分：可溶性成分主要由离子键矿物和复合盐组成；硅酸盐耐火成分主要富含碱和硅；主要由非极性键(共价键和金属键)、复合氧化物和天然金属组成的硅酸盐；七.要素约束规律的微观控制因素；4.离子半径周期表中原子尺寸和元素半径的总体变化规律：同一时期元素的离子半径随着原子序数的增加而减小；同一族的元素，从上到下，随着原子的电子壳层增加，离子半径增加；在周期表从左上角到右下角的对角线上，离子半径是相似或相等的；镧系元素(稀土元素)的离子半径从La 3的0.103纳米逐渐减小到Lu 3的0.086纳米；镧系元素收缩，这反过来影响镧系元素之后的第五和第六周期中相同簇元素的相似或相等的离

5、子半径。同一元素阳离子的离子半径小于原子半径，高正电荷的离子半径较小，阴离子半径大于原子半径，离子半径随负电荷的增加而增加，因此同一元素的阴离子半径远大于阳离子半径。原子和离子的其他性质配位数：原子(金属晶体)或离子(离子晶体)周围不同数目的原子或离子的极化数：原子或离子电子云的大小和形状在交流电作用下发生变化的现象离子势：等于电荷与半径之比(=Z/r)。晶格能当远离彼此的离子结合形成离子晶体时释放的能量称为晶格能。离子系统电中性原理离子的基本性质是带电的。分为简单离子和配位离子。正负离子体系电中性原理：离子体系中正负电荷总数相等，体系保持电中性价键规则：离子化合物中正负离子的电荷总数相等。离

6、子化合物MMaxxb 3360am=bx显示了同构置换中的电价补偿规律。7.元素组合规律的微观控制因素，(2)硫化物矿物中元素的化学键和行为，1 .硫化物是自然界中硫的主要形式之一，矿物种类繁多，虽然其含量不高。硫化物中常见的配位数是4和6，3。共价键占主导地位，在许多矿物中有一定比例的金属键，(2)化学键和元素在硫化物矿物中的行为，4。s具有3d空轨道，3d轨道参与成键，这使得硫具有不同的配位状态成为可能，包括不同的有效电荷、共价键的数目和方向。5.在硫化物中，硫和硫之间可以形成强共价键；“我-我”可以有金属粘合组件；硫-硫共价键导致形成复合基团S22-，其组成与含硫化合物相反。6.价键法则

7、不适用于硫化物矿物。7.硫化物中某些离子间距较近的元素在同构时会受到限制：这与元素的成键性质(杂化类型、分子轨道取向和键强度、D带相对能量、自旋态等)有关。)。8.非化学计量组成：它与空位补偿电荷的异价同构(如Fe1-xS中添加Fe3)和D电子的非局域化有关。第二章：要素的约束规律和发生形式。八.元素的地球化学分类受元素的结合规律(亲和力、同构以及晶体场理论对过渡元素行为的控制)的制约。自然元素经过特定的地球化学作用后，具有一定的地球化学效应。这是元素地球化学分类的研究范畴。V. M. goldschmidt，B. Wernaski，A. E. Felsmann，A. Chavarri Sub

8、ji，E. Satetsky-kardos等，以及北京大学和中国的大都市地区，都提出了分类方案，其中大多采用格氏分类法和夏加尔分类法，而分类原则是：它能反映客观情况；有一定的归纳和概括；简明实用，(1)地球化学分类的元素在戈德施密特，(1)歌德的分类基础：地球和陨石有相同的起源，都起源于太阳系星云，地球可分为铁镍核心，硫化物氧化层，硅酸盐层(花岗岩，榴辉岩)和大气。它们类似于陨石的三个阶段：天然铁、硫化物和硅酸盐，或者冶炼过程的三个阶段：金属、冰铜(硫化物)和炉渣(硅酸盐)。戈尔茨坦仔细研究了元素在陨石三个相中的分布，并将它们与熔炼三个相中的元素组合进行了比较，并分析和比较了每种金属元素的形成自由能。基于地球起源和内部结构的假说和元素周期表，歌德根据化学元素的性质及其在地球圈内分布的关系，将元素划分为五个地球化学群、2。化学元素性质的基础格氏分类：外层电子壳层结构(键):化学亲和力惰性气体型离子(最外层电子壳层s2p6)、铜型离子(s2p6d10)、过渡型离子(最外层电子壳层8-18个电子)、惰性气