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1、第二章自然体系中元素共生结合规律本章内容自然界元素结合的类型及特点元素的地球化学亲和性类质同象代换及微量元素共生结合规律晶体场理论在解释过渡族元素结合规律上的应用事实：陨石中Fe,Ni,Co,Pt等元素主富集在金属相中，硅酸盐相主要是Si,O,Al,K,Na,Ca……硫化物相有S,Fe,Cu,Ni,Co,Zn等超基性岩、酸性岩、碱性岩在元素含量上差别非常大据统计自然界中：硅酸盐25.8%氧化物、氢氧化物2.7%,其它氧盐25.4%，硫化物和硫盐24.7%,卤化物5.8%，自然元素4.3%，其它3.3%问题：为什么不同岩石、矿物中的元素组合千差万别呢？为什么有些元素总是相
2、伴出现，而另外一些元素彼此很少共生呢？为什么在自然界多组份复杂的化学体系内，具有一定的化合物（矿物）的组成比例？自然界元素结合特点：多键性和过渡性；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。§1元素地球化学亲和性所谓地球化学亲和性：主要指阳离子在自然体系中趋向同某种阴离子化合的倾向。元素的地球化学亲和性的原因：1、元素本身性质2、元素结合的物理化学条件一、亲铁性元素在自然界以金属状态产出的一种倾向。铁具有这种倾向，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
3、：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）。电离能：指原子上移去一个电子所需要的能量。电离能愈大，则电子被结合得愈牢。第一电离能第二电离能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电子伏特二、亲氧性和亲硫性1.氧、硫性质的差异氧和硫某些化学性质参数原子序数周期数外层电子结构I1I2XR0R2-O821s22s22p413.6
4、435.153.50.661.32S1631s22s22p63s23p43d010.3823.42.51.041.74X电负性，它是用来表示原子吸引电子的能力大小硫的电负性小于氧（XsRoo）。这样，硫的外电子联系较弱，导致硫受极化程度要比氧大得多。为此，硫倾向形成共价键（或配价键的给予体）.氧倾向形成离子键（或部分共价键）与硫形成高度共价键的元素，称亲硫元素（具亲硫性）与氧形成高度离子键的元素称亲氧元素（具亲氧性）2与之结合的阳离子性质以第四周期部分金属阳离子为例（电负性）三、自然界元素亲和性的特点1双重性和过渡性：自然界元素的
5、亲和性不是绝对的，存在着双重性和过渡性。具亲铁性，以自然金属状态，具亲硫性，硫化物2、不同价态元素亲和性：Fe2+，Mn2+低价具亲硫性，FeS2,MnS;Fe3+，Mn4+高价具亲氧性Fe2O3,MnO2Fe,Mn§2元素地球化学分类元素周期表实质上是元素的一种自然分类。但这是基于原子结构的分类，对于地球化学来说，这种分类显得不够，地球化学还要说明原子结构与元素在自然作用过程中行为和自然组合之间的联系。这就必须在元素周期表的基础上，结合元素的自然组合及各种地球化学特征作出进一步分类，这样的分类称为元素的地球化学分类。Goldschmidt元素地球化学分类1、亲石元素离
6、子的最外层电子层具有8电子（S2P6）惰性气体型的稳定结构，与氧容易成键，主要集中于硅酸盐相。2、亲铜元素离子的最外层电子层具有18铜型结构（s2p6d10)在自然界中容易与硫形成化合物，这些元素在分配时，主要分配在硫化物相中。3、亲铁元素离子最电子层具有8-18过渡型结构，这种元素同氧、硫的化合能力较差，倾向于形成自然元素，因此，这类元素倾向分配在金属相中4、亲气元素原子最外层具有8个电子，具有挥发性或易形成挥发性化合物，主要分布在大气圈中5、亲生物元素这类元素主要富集在生物圈中，如：C、N、H、O、P等。其他元素的地球化学分类1、查瓦里茨斯分类2、维尔纳斯基分类3、
7、费尔斯曼分类§2类质同像代换及微量元素共生结合规律自然界中，微量元素由于其克拉克值低或在具体某个地质体中丰度低，不易形成自已的独立矿物，而是分散在其它元素组成的矿物晶格中。这种状态下的元素间相互结合规律，主要受元素的类质同像控制。对主量元素间，同样可以发生类质同像代换。类质同像代换是自然界化合物中一种十分普遍的现象，地球化学性质相似的一些元素之间常常出现这种代换关系。它对于元素的共生组合有着重要的影响，特别是对微量元素的地球化学行为起着重要的支配作用。一、类质同像概念某种物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置被介质中的其他质点
