元素的结合规律.pptx

第一节元素的地球化学亲合性上述反应中ΔrG=-13.73KJ/mol，SnO＋FeS组合是稳定的，所以在Sn、Fe、O、S共存的体系中，Sn比Fe有明显的亲氧性，而Fe显亲硫性。在不同成因Sn矿床中只有锡石-硫化物组合才能形成超大型，这个组合对自然界Sn来说能量是最低的，演化是最充分的，因此能够达到最大富集。元素的结合规律服从体系的总吉布斯函数最低法则:能量最低法则。二、元素的亲氧、亲硫性质氧的克拉克值为46％，硫的克拉克值为0．05％，它们都是阴离子中分布最广的元素．各自形成氧化物、含氧盐及硫化物。金属阳离子元素的亲氧、亲硫性质长期以来一直为广大地球化学工作者所重视。基本概念：元素的亲氧、亲硫性质是指元素形成氧化物或硫化物属性的强弱。铜是分布较广、亲硫性较强的元素。组成岩石的矿物，一部分为氧化物（石英、刚玉、磁铁矿、钛铁矿等），更多的是硅酸盐和碳酸盐矿物（橄榄石、辉石、角闪石，云母、长石、方解石、白云石等）。氧化物和含氧盐可统称为氧的化合物.戈尔德施密特将易于形成氧化物和含氧盐矿物的元素称为亲氧元素。本节重点讨论简单氧化物和简单硫化物的形成规律．以硫、氧、碲元素为例。第一节元素的地球化学亲合性三种元素随原子序数的增加：1、外层电子的电离势（I）减弱，2、电子亲合能（E）减弱，3、电负性变小，阴离子形成离子键化合物的能力减小，形成共价键化合物的能力增大。自然界中形成硫化物矿物的元素包括周期表中第四、五和六长周期的后半周期的元素，这些元素具有较大的电负性（1.5—2.l），较低的电价，（+1、+2价为主），较大的离子半径。外层电子结构具有半充满或全充满的d轨道。这些元素易于形成硫化物的原因可以从体系吉布斯函数最低法则进行讨论。例如，FeS＋Cu2O－－FeO＋Cu2SΔrG=(ΔfGFeO+ΔfGCu2S）-（ΔfGFeS+ΔfGCu2O）=(-245.35—86.25）-（-100.48-148.21）=-82.91kJ／mol(放出能量)ΔrG＜0说明铜比铁亲硫性强，而铁较铜亲氧性明显某一金属元素的氧化物生成吉布斯函数与其硫化物生成自由能差值越大，其亲氧性就越强，反之，表现为亲硫性。根据各种化合物的生成自由能（吉布斯函数）可从理论上提供自然界硫化物和氧化物及含氧盐产出的原因。体系中组分浓度对元素结合会产生一定影响：如地壳中CO2和SiO2的大量存在，Ca往往呈CaCO3和CaSiO3等矿物出现。如下列反应中：CaS+ZnCO3一CaCO3十ZnSΔrG=-120.998kJ／molCa形成CaCO3，Zn形成ZnS趋势很强．在缺乏CO32-及SiO2的陨石中Ca可呈CaS形式出现，前者显示了Ca的亲氧性，后者则表现为亲硫性。二元素结合的基本规律2元素半径对应结合规律（离子半径分析）在多元素多相体系中，元素半径不同时，存在元素半径对应结合规律，即离子半径大的阳离子与离子半径大的阴离子结合．离子半径小的阳离子与离子半径小的阴离子结合。（可以运用晶格能公式予以证明）4.氟、氯化合物的结合规律F、CI都具有S2P5电子层结构，只有一个P轨道未充满，F和CI的电子层构型决定了它们在自然界呈一价负离子存在。F是所有元素中电负性最大的元素。CI的电负性仅次于F和O。这些特性，决定了在自然界氟主要与亲石元素形成矿物．如CaF2，CI既能与亲石元素Na、K等形成离子健化合物，如NaCI，KCI等，同时也能与某些亲硫元素形成矿物，如角银矿（AgCI）．第一节元素的地球化学亲合性第一节元素的地球化学亲合性类质同像:晶体结构中某种离子或原子占有的配位位置,部分被性质相似的他种离子或原子所占有,而不引起键性和晶体结构型式发生质变的现象.类质同像讨论元素在矿物晶格中的占位情况，是地球化学体系中元素间结合的基本规律。第二节元素的类质同像规律第二节元素的类质同像规律第二节元素的类质同像规律第二节元素的类质同像规律第二节元素的类质同像规律第三节元素的地球化学分类元素地球化学分类的目的:探讨地质作用中元素的化学行为认识元素地球化学性质与迁移-富集规律一、戈尔德施密特地球化学分类分类依据:陨石的元素组合特征冶金产物中的元素组合特征地球圈层中元素的分布特征化合物的热力学数据一、戈尔德施密特元素地球化学分类Goldschmidt分类元素共生组合的本质是元素的亲合性问题戚长谋(1998)元素地球化学分类（以元素亲合性为依据）亲石元素具有与硅酸根[SinOm]x－－[(Si,Al)nOm]x－或与碳酸根[CO3]2－结合倾向的元素包括周期表左侧的:碱金属和碱土金属两个化学族s电子构型。亲氧元素具有与氧结合倾向的元素包括:氧化物（如TiO2）或酸根（如SiO4－4、CO2-3）两种状态分类表中包括碱土金属右侧的第三、第四、第五副化学族和Cr、W、U、Mn、Fe及Sn等。p