地球化学 第三章 元素的结合规律与赋存形式 Laws of Element Associations Element Forms.pptVIP

1.地球化学体系的特征Geochemical System (1) T、P等条件的变化与实验条件相比相对有限 Crust Upper Mantle ： T: -80~5000℃ P: 0.0n~1010Pa(10万大气压） Laboratory: T: 10-5 K ~5ⅹ104 ℃ P:Vacuum ~ 1011Pa (2) 多组分复杂体系——元素92种，同位素354种 (3) 开放体系。 (4) 自发进行的不可逆过程。 一、自然体系及自然作用产物 Natural System Natural Products 一、自然体系及自然作用产物 Natural System Natural Products 一、自然体系及自然作用产物 Natural System Natural Products 二、元素的地球化学亲和性及其分类 Gechemical Coherence of Element Its Classification 二、元素的地球化学亲和性及其分类 Gechemical Coherence of Element Its Classification 二、元素的地球化学亲和性及其分类 Gechemical Coherence of Element Its Classification 二、元素的地球化学亲和性及其分类 Gechemical Coherence of Element Its Classification 二、元素的地球化学亲和性及其分类 Gechemical Coherenceof Element Its Classification 二、元素的地球化学亲和性及其分类 Gechemical Coherence of Element Its Classification 二、元素的地球化学亲和性及其分类 Gechemical Coherence of Element Its Classification 三、类质同象Isomorphism 三、类质同象Isomorphism 三、类质同象Isomorphism 三、类质同象Isomorphism 三、类质同象Isomorphism 三、类质同象Isomorphism 三、类质同象Isomorphism 三、类质同象Isomorphism 三、类质同象Isomorphism 三、类质同象Isomorphism 三、类质同象Isomorphism 三、类质同象Isomorphism 四、晶体场稳定能及其对过渡金属行为的影响 1.晶体场理论概要 (1)正八面体配位时d轨道的分裂和晶体场分裂能 ①五重简并：在一个孤立的过渡金属离子中，五个d轨道的能级相同，电子云呈球形对称，电子在五个d轨道的分布概率相同，称为“五重简并”。 ②晶体场分裂：当过渡金属离子处在晶体结构中时，由于晶体场的非球形对称特征，使d轨道的能级产生差异，称为“晶体场分裂”。 四、晶体场稳定能及其对过渡金属行为的影响 ③晶体场分裂能：将一个孤立的过渡金属离子放在正八面体配位的晶体中时，五个d轨道都受到配位体负电荷的排斥，轨道总的能级提高；由于正八面体配位场中配位体质点处于直角坐标的三个垂直轴方向，故dr轨道电子云的瓣指向配位体，使两个dr 轨道电子的被排斥力比d?轨道的被排斥力大， dr轨道的能级要比d?轨道电子的能级高得更多， dr轨道电子的能级与d?轨道电子能级间的能量差，称为“晶体场分裂能”。 四、晶体场稳定能及其对过渡金属行为的影响 (2)晶体场稳定能： d轨道电子能级分裂后的d电子能量之和，相对于未 分裂前d电子能量之和的差值，称为“晶体场稳定能 (CFSE)”。 (3)电子的高自旋状态和低自旋状态 (4)八面体择位能 2.晶体场理论对过渡金属行为的控制 (1)阐明金属离子在岩浆结晶演化过程中的地球化学行为 四、晶体场稳定能及其对过渡金属行为的影响 (2)过渡金属离子的物理、化学性质 ①当过渡金属离子的d电子数为4?7时，同一金属离子有两个半径值，高自旋状态比低自旋状态的离子半径大。 ②金属离子在水中主要以水化物形式存在。 ③过渡金属离子都有颜色和具有磁性，但被氧化的难易程度不同。 八面体位置优先能－OSPEOctahedral Site Perference Energy 五、元素结合规律的微观控制因素Internal Factors Affecting Element Distribution 1.决定元素结合的基本参数Par