地球化学课件7第2章元素的结合规律与赋存形式七九-谢财富

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1、地球化学第二章元素的结合规律与赋存形式七、元素结合规律的微观控制因素（一）决定元素结合的基本参数（二）硫化物类矿物中的化学键及元素的行为七、元素结合规律的微观控制因素（一）决定元素结合的基本参数1.衡量原子得失电子的能力的参数2.原子间结合方式—化学键类型3.元素的成键规律—电负性控制4.原子的大小和离子半径5.原子和离子的其它性质6.离子体系的电中性原则七、元素结合规律的微观控制因素（一）决定元素结合的基本参数1.衡量原子得失电子的能力的参数：①电离能(I)：气态原子（离子）丢失一个电子所需能量。②电负

2、性(X)：X=I+E(电子亲和能），度量中性原子得失电子的难易程度1.金属元素的负电性低，非金属元素负电性高；2.在周期表中负电性从左到右增高；3.在周期表中同一族元素的负电性从上到下降低。元素负电性的周期变化Paulingscale2.原子间结合方式—化学键类型：①离子键:不同元素的原子经得、失电子呈离子状态，离子间的结合力主要为静电引力，称为离子键。离子键键能约800kJ/mol②共价键:原子间的相互作用为电子云的相互重叠或穿透，称为共价键。共价键键能约80kJ/mol③金属键:金属物质中每一个原子都

3、失去一些电子，这些电子在金属物质中可以自由流动，所以金属有良好的导电性和导热性。键能约80kJ/mol④分子键:分子内部是离子键或共价键，分子间依靠偶极间作用力相互结合，称为分子键。键能约8kJ/mol七、元素结合规律的微观控制因素3.元素的成键规律—电负性控制判断化学键的法则：相互化合的两原子的电负性之差可粗略确定成键后的共价键比例（鲍林，1960）P=16×∣XA-XB∣+3.5×∣XA-XB∣2（书中P75错误）（P是化学键中离子键成分百分数）①周期表右上角X>2.1,为强--中电负性元素，以阴离子

4、族为主（非金属），矿质搬运剂②X=1.8~2.2,弱电负性，形成金属键或金属键-共价键化合物（过渡金属，半金属），难熔。③X<1.4,电正性元素，相互之间形成金属键化合物(强碱金属、碱土金属），但在自然界不能独立存在。与阴离子结合成盐类化合物，易溶、易熔据元素电负性和成键规律，可归纳出地壳中元素的存在状态和迁移形式：①气相：强电负性元素及其金属化合物。分子内部为共价键，外部为分子键。②易溶组分：离子键矿物和配合盐类为主③易熔组分：主要富碱富硅的硅酸盐类④难熔组分：非极性键（共价键、金属键）为主的硅酸盐、复

5、杂氧化物和自然金属七、元素结合规律的微观控制因素4.原子的大小和离子半径周期表中元素半径的总体变化规律：①同一周期元素，随原子序数增大离子半径减小；②同一族元素，从上向下随原子的电子层增加，离子的半径增大；③周期表中左上方到右下方的对角线，离子半径相近或相等；④镧系元素（稀土元素）的离子半径从La3+的0.103nm到Lu3+的0.086nm逐渐缩小；镧系收缩.进而影响到镧系之后的V、VI两周期的同簇元素离子半径相似或相等。⑤同一元素阳离子的离子半径小于原子半径，高正电荷的离子半径较小，阴离子的半径大于原

6、子半径，负电荷增加离子半径增大，因此同一元素阴离子的半径远大于阳离子的半径。七、元素结合规律的微观控制因素5.原子和离子的其它性质①配位数:原子（金属晶体）或离子（离子晶体）周围紧邻的原子或异号离子数②极化:在外电场的作用下，原子或离子的电子云的大小、形状发生变化的现象称为极化。③离子电位：等于电荷与半径之比（=Z/r）④晶格能:相互远离的离子结合生成离子晶体时释放的能量称为晶格能。6.离子体系的电中性原则离子的基本性质是带有电荷。分为简单离子和配位离子。正离子、负离子离子体系的电中性原理:离子体系中正

7、、负电荷总数相等，体系保持电中性价键规则：离子化合物中阴、阳离子的总电荷相等。离子化合物MmaXxb:am=bx在类质同象置换中表现为电价补偿法则。七、元素结合规律的微观控制因素（二）硫化物类矿物中的化学键及元素的行为1.硫化物是硫在自然界存在的主要形式之一，硫化物含量虽不高，但矿物种属多2.硫化物中常见配位数为4和63.以共价键为主，在许多矿物中有一定比例金属键（二）硫化物类矿物中的化学键及元素的行为4.S有3d空轨道，3d轨道卷入成键，使硫不同配位态的可能性多，包括不同的有效电荷、共价键数目和方向5.

8、硫化物中：Me-S间可形成较强的共价键；Me-Me间可具有金属键成分；S-S共价健导致复杂基[S2]2-的形成，组成对硫型化合物6.在硫化物类矿物中价键规则不适用7.硫化物中一些离子间距接近的元素，类质同象时也会受到限制：与元素成键性质有关(杂化类型、分子轨道取向和键强、d能带的相对能量、自旋状态等）。8.非化学计量成分：与空位补偿电荷的异价类质同象（如Fe1-xS中Fe3+的加入）及d电子的非定域化有关第二章元素的结合规律与