6第二章元素的结合规律与赋存形式3探析.ppt

第2章 元素的结合规律与赋存形式 ;2 元素的结合规律与赋存形式;2.5 元素结合规律的微观控制因素;自然体系中元素结合规律受体系中元素的种类和丰度控制，但元素的结合归根结底是一种化学行为，因此在任何条件下元素的结合与原子的内部结构有关； 如果生成结晶化合物，元素的结合还与晶体的结构有关。;①体系的组成（系统的元素丰度）：体系中各元素间存在丰度的差异，使元素间的结合有一定的倾向性； ②体系状态的稳定性：体系的能量愈低体系的状态愈稳定，元素结合的电负性（X）、电离势（I）、电子亲和能（E）、晶格能（U）等能量参数决定了元素结合的可能性和形成化合物的稳定性； ③晶体结构的稳定性：在微观上是保持晶体结构稳定的因素，包括化学键的方向性和离子间的最紧密堆积等，宏观上是有利晶体结构稳定的热力学条件。;元素结合规律可从两个不同侧面来衡量;2.5 元素结合规律的微观控制因素;2.5.1 衡量原子得失电子能力的参数;2.5.2 原子间的结合方式—化学键;2.5.3 元素的成键规律—电负性控制;1．元素的电负性;2010/03/26;2010/03/26;根据电负性大小可以将元素划分为： ① 强电负性元素：X2.1 ② 弱电负性元素：X=1.8~2.2 ③ 电正性元素：X1.4。 ;③ 电负性应用;2010/03/26;2．判断化学键类型的法则;1）鲍林，1960 2）戴安娜法则;1）鲍林，1960;2010/03/26;2010/03/26;2）戴安娜法则;注 意 点;3 元素的电负性-元素的成键规律-元素的存在状态和迁移形式;2010/03/26;2.5.4 原子的大小与离子半径;2.5.4 原子的大小与离子半径;2. 测定半径方法;戈尔德施密特(Goldschmidt, 1934)离子半径;不同配位数相对于配位数为6的NaCl构型的半径比;善农-波维特(Shannon and Prewitt,1969)有效离了半径;3.元素离子半径具有地球化学意义的变化规律;⑥对于同一元素而言，阳离子由于失去电子，而离子半径小于原子半径；反之，阴离子半径因获得电子而大于原子半径。 ⑦同理，对同一元素离子半径随负电荷的增加而增大；随着正电荷的增加而减小。换句话说，同种元素的高价阳离子的半径小于其低价离子；而高价阴离子的半径大于低价的离子。 一般说来，阴离子的半径比阳离予的半径大得多。阴离子半径大多数在1.30~2.0?之间，而阳离子的半径则在0.1~1.65?之间。 ;2.5.5 离子的性质和行为;2.5.5 离子的性质和行为;1．离子体系的电中性原理;价键规则应用在含有类质同像混入物的晶体结构中，表现为置换反应中的电价补偿法则，即类质同像混入物进入晶格必须遵守正、负电荷保持平衡、结构总体为中性，如： 斜长石中：Ca2+＋Al3+←→Na+＋Si4+ 磷灰石中： Ca2+ ＋OH－ ←→TR3+ ＋O2－ 黑云母中：3(Mg+Fe) 2+←→2(Al+Fe)3+;电中性原理在水溶液(及熔体)体系中表现为体系的正、负离子的总摩尔数相等： ∑n + 一∑n － =O 这一法则制约着水溶液体系化台物的电离、络合、溶解、沉淀等反应的进行和制动。;2．配位法则;2．配位法则;3．离子电位;4．极 化;5．晶格能;② 意义：晶格能值大小可作为衡量某种离子晶体稳定性的标志，晶格能(U)越大，该离子晶体越稳定。 对晶体构型相同的离子化合物，离子电荷数越多，核间距越短，晶格能就越大。熔化或压碎离子晶体要消牦能量，晶格能大的离子晶体，必然是熔点较高，硬度较大。　　 影响晶格能大小的因素有电荷、半径和配位数等。电荷高、半径小和配位数大的离子，其晶格能大。;2.6 元素的地球化学分类;2010/03/26;2.6 元素的地球化学分类;1．戈尔德施密特的分类;1）亲石元素 也叫亲氧元素，与氧形成离子键性的氧化物、含氧盐等，构成岩石圈的主要矿物形式；特征是有电子层最外层有8电子的惰性气体型稳定结构。亲氧元素有K、Na、Ca、Mg、Nb、Ta、Zr、Hf、REE等， 2）亲铜元素 也叫亲硫元素，与硫形成高度共价键，特征电子构型是，电子层最外层具18电子的铜型结构，电负性高，亲硫元素有Cu、Pb、Zn、Au、Ag等，;3）亲铁元素 倾向于以金属状态产出的元素，代表性元素有铂族元素和Cu、Ag、Au、Co、Ni等。 8~18过度型电子构型。 4）亲气元素 最外层8电子构型，主要集中于大气圈。 5）亲生物元素 有机元素如C、N、H、P、O等，生物圈中富集。 元素的分类是相对的，不是绝对的，元素的亲和性也是相对的。 如铁低价时形成硫化物，高价形成氧化物或含氧盐。;2010/03/26;① 分类原则 根据元素地球化学行为的相似性，赋予原子和离子半径以重要意义