元素的結(jié)合規(guī)律課件1

元素的結(jié)合規(guī)律

問題：地球中元素的分布地核-地幔-外圈[S,Fe,Co,Ni,P,Pt族]-[O,Si,Al,Mg,Ca,Na,K]-[H,N,He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn]集中-分散共生組合第一章元素的結(jié)合規(guī)律一、元素的基本性質(zhì)1.原子和離子半徑變化規(guī)律縱向橫向第一章元素的結(jié)合規(guī)律2.電離能（勢）變化規(guī)律電離能很大程度上決定元素的金屬性和非金屬性第一電離能：同一周期內(nèi)隨原子序數(shù)增加而增大；同一主族中隨原子序數(shù)增加而降低電子親和能：第一章元素的結(jié)合規(guī)律3.電負(fù)性變化規(guī)律X=I+E(X：電負(fù)性；I：電離能；E：電子親和能)縱向：大----小橫向：小----大第一章元素的結(jié)合規(guī)律二、元素的地球化學(xué)分類1.戈氏分類的依據(jù)：外電子層結(jié)構(gòu)（鍵性）原子容積（化合物？）對不同元素的親和力戈氏地球化學(xué)分類表第一章元素的結(jié)合規(guī)律戈氏分類表（1）親石（親氧）元素：離子最外層為8電子（s2p6）結(jié)構(gòu)氧化物的生成熱大于FeO的生成熱位于原子容積曲線的下降部分主要集中于巖石圈第一章元素的結(jié)合規(guī)律（2）親銅（親硫）元素：離子的最外層為18電子（s2p6d10）結(jié)構(gòu)電負(fù)性大氧化物的生成熱小于FeO的生成熱位于原子容積曲線的上升部分主要集中于硫化物-氧化物過渡圈第一章元素的結(jié)合規(guī)律（3）親鐵元素：離子最外層電子具有8-18電子的過渡結(jié)構(gòu)氧化物的生成熱最小位于原子容積曲線的最低部分主要集中于鐵-鎳核第一章元素的結(jié)合規(guī)律（4）親氣元素：原子的最外層具有8電子原子容積最大具有揮發(fā)性或易形成揮發(fā)性化合物主要集中于地球外圈第一章元素的結(jié)合規(guī)律三、元素結(jié)合的一般規(guī)律及分析（一）元素結(jié)合的一般規(guī)律1.鍵性對應(yīng)結(jié)合規(guī)律即在即在多元素多相體系中，鍵性相同的元素易于結(jié)合Na+(0.98)與Cu+(0.96)元素的結(jié)合規(guī)律2.電價對應(yīng)結(jié)合規(guī)律即在多元素多相體系中，電價高的陽離子與電價高的陰離子結(jié)合如可見SiO2與CaF2共生，未見SiF4與CaO共生第一章元素的結(jié)合規(guī)律（二）元素親和性的地球化學(xué)分析1.氧和硫的性質(zhì)二者為同族元素，外電子層結(jié)構(gòu)相似，化合價相同，但S的電負(fù)性較小，形成共價鍵的傾向較大

I1I2X離子半徑原子半徑O13.6234.933.51.400.66S10.3623.32.51.841.04第一章元素的結(jié)合規(guī)律2.元素的親鐵性：親鐵元素具有傾向于以自然金屬元素狀態(tài)存在的性質(zhì)，即它們不易形成氧化物、硫化物或其它化合物，它們具有較高的第一電離能。元素的親鐵性元素的結(jié)合規(guī)律3.親石（氧）性和親銅（硫）性元素親石性和親銅性決定于該元素的化合物鍵性，即親石元素易于形成離子鍵的化合物，而親銅元素易于形成共價鍵的化合物。元素的親石和親硫性元素的親石與親銅性元素的親石與親銅性元素的結(jié)合規(guī)律4.元素的親氣性：惰性元素分子鍵（形成低沸點(diǎn)和熔點(diǎn)的化合物）元素的結(jié)合規(guī)律（二）元素親和性的熱力學(xué)分析在自然體系中，元素的結(jié)合服從體系能量最小原理，因此可以通過熱力學(xué)進(jìn)行分析。元素的結(jié)合規(guī)律元素親鐵性的比較：PtS+Fe=FeS+PtGo=(GoFeS+GoPt)-(GoPtS+GoFe)=[(-23.32+0)-(-21.6+0)](4186.8J/mol)=-7201.3J/mol因此Fe比Pt更親硫元素的結(jié)合規(guī)律FeS+Cu2O=FeO+Cu2SGo=(GoFeO

+GoCu2S)-(GoFeS

+GoCu2O)=[(-58.6-20.60)-(-24.0-35.4)](4186.8J/mol)=-78.71kJ/mol因此Cu比Fe更親硫元素的結(jié)合規(guī)律根據(jù)以上親硫性的熱力學(xué)計算可以排出順序：Ca、Mg、Al、Zr、U、Ti、Si、V、Na、Mn、Cr、K、Zn、W、Sn、Mo、Fe、Co、Ni、Pb、Cu、Bi、Pd、Hg、Ag與按電負(fù)性的順序排列大致相同元素的結(jié)合規(guī)律（三）元素親和性的豐度因素地球的主要陰離子：O:27.7