中国地质大学地球化学全套课件.ppt

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1、第二章自然体系中元素共生结合规律金属相中Fe、Ni、Co、Pt等元素共生；陨石中硅酸盐相中主要是Si、O、Al、Mg、Fe元素组合；硫化物相中有S、Fe、Cu、Ni、Co、Zn等元素。超基性，基性岩地壳中酸性岩元素组合差别很大碱性岩1.为什么不同岩石、矿物中的元素组合千差万别呢？2.为什么有些元素总是相伴出现，而另外一些元素彼此很少共生呢？第二个基本课题:自然界元素共生结合规律眼前的事实!提出的问题?答案第二个基本课题:自然界元素共生结合规律自然界元素结合主要有两种化学键：1.同种或性质相似元

2、素结合→非极性键，一般形成共价键；2.异种元素结合→极性键，一般形成离子键。自然界元素结合特点：1.多键性和过渡性；2.自然界形成的化合物（矿物）都是不纯的，每一种矿物都构成一个成分复杂、含量变化的混合物系列。能量：衡量元素结合的能量参数有电负性（X）、电离势（I）、电子亲和能（E）、晶格能（U）;空间几何形式：半径（原子、离子）、配位数、原子和离子极化、最紧密堆积等。元素结合规律可从两个不同侧面来衡量：满足什么条件可结合?1.元素的地球化学亲和性2.矿物晶体形成和变化过程的类质同像法则3.过渡元

3、素地球化学行为的控制-晶体场理论本章讨论:自然界控制元素结合的主要规律过渡族元素常量元素微量元素§1元素的地球化学亲和性第一讲自然体系中**元素最普遍的结合方式是：阳离子+阴离子。**现状：“阴阳失衡”，阴离子阳离子。**结果：地球化学作用过程阳离子对阴离子的争夺→不同的阳离子与不同的阴离子化合。一、元素的地球化学亲和性—控制元素在自然界相互组合的最基本规律自然界的：趋势-形势-现实什么是地球化学亲和性？在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出有选择地与某种阴离子结合的特性。为什么元素的

4、表现出地球化学亲和性？1.元素本身性质(结构)；2.元素结合的物理化学条件.（宏观上：元素化合反应的能量效应）**一部分元素:只“喜欢”与氧结合形成氧化物和氧盐类。？？**另一些元素:“喜欢”与硫结合形成硫化物。？？**还有一些元素：“喜欢”“孤芳自赏”，元素离子自身相互结合或与其它金属相互结合而形成金属单质或金属互化物？？实际状况争夺阴离子的能力很强争夺阴离子的能力较弱争夺阴离子的能力较强上述现象最早是戈尔德施密特发现：观察欧洲曼斯费尔德铜矿石冶炼过程中注意到，矿石经冶炼后在炉中形成四个相:金属

5、相、重金属硫化物、硅酸盐炉渣和气相(CO2，H2O）。→戈尔德施密特把冶炼过程和陨石中所观察到的铁陨石、陨硫铁以及球粒陨石的化学成分相对比，并结合地质作用中的矿物组合和元素共生规律,→提出了把元素分为亲氧、亲硫、亲铁、亲气和亲生物的分类。→并推测地球内部的壳层结构也应有类似的化学成分的分异。在地球和地壳系统中，元素丰度值最高的阴离子是氧，其次是硫；在地球系统中能以自然金属形式存在的丰度最高的元素是铁。因此，在自然体系中元素的地球化学亲合性分类主要有：亲氧性、亲硫性和亲铁性。元素相应的分为：亲氧性元

6、素（oxyphileelementorlithophileelement）、亲硫性元素（sulfophileelement）和亲铁性元素（Siderophileelement）。二、元素地球化学亲合性的分类亲氧性元素特征是：离子半径较小，具有惰性气体型的电子层构型，电负性较小。如K、Na、Ca、Mg、Nb、Ta、Zr、Hf、REE等；亲硫性元素特征是：离子半径较大，具有铜型的电子层构型，如Cu、Pb、Zn、Au、Ag等；IA,IIA主族及其邻近IB,IIB副族及其邻近亲铁性元素特征是：电子层构型

7、为18或18+2外层电子层结构，离子电离能较高，电负性中等，不容易得和失电子，在单质或金属互化物中共享自由电子。如Cu、Au、Ag、Fe、Co、Ni和Pt族元素等。细说之三、亲铁性元素在自然界以金属状态产出的一种倾向。在自然界中，特别是O、S丰度低的情况下，一些元素往往以自然金属状态存在，常常与铁共生，称之为亲铁元素。基本特征：不易与其他元素结合，因为它们的价电子不易丢失（具有较高电离能）。例I1Au=9.2电子伏特，I1Ag=7.5电子伏特，I1Cu=7.7电子伏特另外,周期表VIII族过渡金属

8、元素（铂族元素）具明显亲铁性：I1Pt=8.88电子伏特I1Pd=8.30电子伏特Pt等元素在自然界往往I1Ni=7.61电子伏特以金属状态出现。I1Co=7.81电子伏特代表性的亲铁元素：铂族(Pt,Pd,Os,Ir,Ru,Rh)、Cu、Ag、Au、Fe、Co、Ni等四、亲氧性和亲硫性（亲石性和亲铜性）在地壳中，易于获得电子，成为阴离子，并与其他元素结合的元素中，丰度最高的为氧，其次是硫。两者的地球化学亲和性显著不同。原因是:①O、S本身的电子层结构差异，获取电子能力和方式不同；