第03章元素的结合规律ppt课件.ppt

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1、第三章元素的结合规律固体地球与月球的物质组成是不均一，为什么？它们的基本组成是矿物，常见的矿物是化合物，而不是单质？岩石和矿石种类非常复杂，为什么？地壳的元素分布特点第三章元素的结合规律元素的基本性质元素的地球化学分类元素的结合规律与分析微量元素的结合规律过渡元素的结合规律元素的结合规律一、元素的基本性质1.原子和离子半径变化规律纵向横向Insertfigure7.7RelativeSizeofAtoms元素周期表电子轨道电子轨道是能找到电子概率高的空间区域，有s、p、d、f等轨道AtomicOrbitals

2、s轨道球形AtomicOrbitalsp轨道花生形或哑铃形AtomicOrbitalsd轨道形态AtomicOrbitalsf轨道形态2.电离能（势）电离能:基态的气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量;变化规律：第一电离能同一周期内随原子序数增加而增大；同一主族中随原子序数增加而降低电离能很大程度上决定元素的金属性和非金属性3.电子亲和能：单位原子或分子获得一个电子,变成-1价离子时放出的能量4.电负性X=I+E(X：电负性；I：电离能；E：电子亲和能)变化规律纵向：大----小横向：小----大元

3、素电负性分类5.离子电位离子电位（ionicpotential）表示离子吸引或排斥对方电荷的能力，是衡量离子电场强度的一个参数。离子电位（π）与离子本身的电价（W）成正比，与离子半径（Ri）成反比，即：π=W/Ri根据离子电位的大小，可以衡量离子的极化能力和元素羟化物的酸碱性。离子电位高，意味着离子的电价高而半径小，极化能力强，在水溶液中它易使水分子发生极化，水解作用增强，从而促使羟化物的碱性降低，易显酸性。同时，极化能力强，还可促使离子本身形成坚固的络阴离子，如（CO3）2-、（SO4）2-、（NO3）-、

4、（SiO4）4-等。相反，离子电位越小，则其羟化物的碱性就越强，且离子本身不易形成络阴离子。元素的结合规律元素的基本性质元素的地球化学分类元素的结合规律与分析微量元素的结合规律过渡元素的结合规律二、元素的亲和性及地球化学分类1.戈氏分类2.查瓦里茨基分类3.微量元素地球化学分类1.戈氏分类分类依据：外电子层结构（键性）原子容积（化合物？）对不同元素的亲和力戈氏分类表2.查瓦里茨基分类氢族造岩元素惰性气体族挥发份元素族铁族稀有气体和稀土元素族放射性元素族钨钼族硫化物矿床成矿元素族半金属和重矿化剂族1.戈氏分类2

5、.查瓦里茨基分类3.微量元素地球化学分类二、元素的地球化学分类3.微量元素地球化学分类相容元素：当岩石发生部分熔融或岩浆结晶时，优先进入矿物的微量元素，D>1不相容元素:反之,优先进入熔体相的微量元素,称为不相容元素,D<1强不相容元素:D<0.1弱不相容元素:D=0.1-1高场强元素:元素的电荷Z与其半径r的比值为场强,Z/r>3(有的2),为高场强元素,一般为亲石元素低场强元素:Z/r<3的,为低场强元素,LIFE相容元素(compatibleelement)：趋于在固相中富集的微量元素。尽管其浓度低,不

6、能形成独立矿物相，但因离子半径、电荷、晶体场等结晶化学性质与构成结晶矿物的主要元素相近,而易于呈类质同像置换形式进入有关矿物相。相容元素的固相/液相分配系数显著大于1。不相容元素(incompatibleelement,hygromagmatophileelement)：趋向于在液相中富集的微量元素。由于其浓度低，不能形成独立矿物相，并且因离子半径、电荷、晶体场等性质与构成结晶矿物的主元素相差很大，而使其不能进入矿物相。它们的固相/液相分配系数近于零。大多数LILE属不相容元素。高场强元素或离子（Highfi

7、eldstrengthcations，HFS）：场强指离子每单位表面的静电荷强度，常以离子电荷与离子半径的比值，即离子势表示。指那些形成小的高电荷离子的元素，包括REE、Sc、Y、Th、U、Pb、Zr、Hf、Ti、Nb、Ta等。其离子势>2。低场强元素或离子（Lowfieldstrengthcations）：形成大半径小电荷的离子的元素，离子势<2，它们又称为大离子亲石元素—LILE（largeionlitho-phileelements），包括Cs、Rb、K、Ba、Sr、Eu和Pb（二价）。戈尔德斯密特的微

8、量元素分配定律:具有等电荷和近似离子半径的离子具有相同的分配系数;对于等电荷的离子,半径小的离子具有较大的分配系数;对于大小相近的离子,电荷高的具有较大的分配系数常量元素：组成物质主要结构和成分的元素，它们常占天然物质总组成的99%以上，并决定了物质的定名和大类划分。微量元素(traceelement,microelement)：物质中除了那些构成主要结构格架所必须的元素之外，所有以低浓度存在的化学