地球化学期末复习资料.doc

(完整版)地球化学期末复习资料一名词解释。1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。2微量元素：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元素.其浓度一般低于0.1%，在大多数情况下明显低于0.1而仅达到ppm乃至ppb数量级。3稀有元素：在低壳中分布量较低，但易于在自然界高度富集形成较常见的矿物和独立工业矿床的的化学元素。如REE、Nb、Ta、Be、Li、(W)等。4元素的丰度：元素在宇宙体或较大的地球化学系统中的平均含量.元素在地壳中的丰度又称为克拉克值。5陨石：从星际空间降落到地球表面上来的行星物体的碎片。6类质同象:元素相互结合过程中，性质相似的元素发生代换起到性质相同的作用，按概率占据相同的位置，而不引起晶格常数过大的改变的现象.7晶体场稳定能（CFSEcrystal field stabilization energy）：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CFSE。8八面体择位能(Octahedral site preference energy ）OSPE = CFSEo CFSEt O-八面体配位场 t四面体配位场9离子电位（）: 是离子大小和离子电荷的综合作用效果，决定了离子吸引价电子的能力，值为离子电价与离子半径(单位为10nm）的比值。10核素：由不同数量的质子和中子按一定结构组成各种元素的原子核称为核素，任何一个核素都可以用A=P+N这三个参数来表示.11同位素：具有相同质子数，不同数目中子数所组成的一组核素称为同位素。12亲石元素：离子的最外电子层具有8电子（s2p6）稳定结构，氧化物的形成热大于FeO的形成热，与氧的亲和力强，易熔于硅酸盐熔体，主要集中在岩石圈。13亲铜元素：离子的最外电子层具有18电子（s2p6d10）的铜型结构，氧化物的形成热小于FeO的形成热，与硫的亲和力强,易熔于硫化铁熔体。主要集中于硫化物氧化物过渡圈。14亲铁元素：离子的最外电子层具有818电子过渡型结构,氧化物的形成热最小，与氧及硫的亲和力均弱，易熔于熔铁；主要集中于铁镍核。15亲气元素：原子最外电子层具有8电子,原子容积最大，具有挥发性或倾向形成易挥发化合物，主要集中在大气圈。此外，戈氏还划分出“亲生物元素”，这些元素多富集在生物圈内，包括C、N、H、O、P、B、Ca、Cl、Na、Si等。16化学反应制动原理:在K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、O和S体系中，当体系中氧不足时，亲氧性大于铁的元素（K， Ca， Mn）优先与氧结合,然后才是铁与氧结合，它耗尽了体系中所有的氧。剩下的铁只能与硫结合或呈铁的单质 ；亲氧性小于铁的元素（Cu, Zn)则不可能有机会与氧结合。故铁起到了制动剂的作用,在与硫结合时，铁一样可以起这样的作用。别列尔曼把这种现象称之为化学反应制动原理.17晶体场理论：是研究过渡元素化学键的理论，它从分析各种配位结构中离子外层电子的运动状态和 能量入手，将配位体离子当作点电荷来处理。它在静电理论的基础上，应用量子力学和对称性理论、群论的一些观点，重点研究配位体对中心离子d轨道或f轨道的影响,来解释过渡元素和镧系元素的物理和化学性质。18能斯特分配定律:一定温度压力下,微量元素在平衡共存的两相之间进行分配,其分配系数KD是一常数,其大小等于微量元素在两相中浓度的比值.体系温度的影响由能斯特定律可以导出： lnKD=-（H/RT)+B式中：H表示微量元素在两相中的热焓变化，B是积分常数。 可见分配系数与体系温度的倒数呈线性关系，这也就是微量元素温度计的基本原理。19化学位（i)： 加入一摩尔i组分时能引起的体系总自由能的变化，即为该体系中i组分的化学位（i）。它也就是体系中i组分的偏摩尔自由焓.20平衡态 ：平衡态是指在没有外界影响的条件下,体系长时间保持宏观物理化学参量不随时间发生变化的状态。 自然过程常用的平衡态判断有： S孤=0；GT，P=0；HS，P=021相平衡定律：系统中各相的数量不会影响体系的总数、各相的组成和性质之间的平衡,称为相平衡定律。22相律：在一个达到相平衡的物质体系中,相的总数、温度、压力以及规定各个相组成的其它参量中可以独立变动的参量的总数，与物质体系中组分的总数x之间存在下列简单关系，称为相律：+=X+223哥尔德斯密特相律 ：F=2，=KF：自由度：相数；K：独立组分数.该相律主要适用于区域变质作用过程的热力学平衡分析.24柯尔任斯基相律:=K惰。：相数；K惰:惰性组分数该相律主要应用于交代变质作用过程的热力学平衡研究.25相平衡的质量作用定律：在达到相平衡的两相（A、B）中，每个组分在两个相间相互转化的分子数是相等的,即在单位时间内由相A向相B转变的分子数i和由相B向相A转变的分子数j相等.26化学平衡等温公式：GT=RTlnKp自由能（G）和自由焓（H）体系内可用于对外做功的能称为自由能在等温体系内，自由能和自由焓的定义为： F=E-TS和G=H-TS，F：对外所做的功；E：体系的内能；T：绝对温度;S：熵;G:自由能；H:自由焓由于状态的自由能和自由焓的绝对值G和H实际上是无法获得的，通常只讨论由于状态变化引起的系统自由能和自由焓的增量（改变值)G和H27等温等容体系的自由能减少原理：F=（ETS)=0以及等温等压体系的自由能（自由焓）减少原理：G=(H-TS）=028熵（S)： 在非等温的状态变化中,与可逆过程相关的可逆功和可逆热都不是状态函数，为了找到一个与可逆热效应有间接联系的状态函数，根据在极限情况下克劳修斯不等式的基本关系，得出： q1/T1+q2/T2=0，或q1/T1=q2/T2，q1、q2分别为状态1和状态2的的热量值；T1、T2分别为状态1和状态2的温度，虽然q本身还不是一个状态函数,但q除以相对应的绝对温度T所得比值q/T已成为状态函数，这个状态被定义为熵。体系的熵标志它所处状态的几率，熵大的状态，几率也大。体系的某两个状态的熵值差若为S，则这两个状态的几率比值为：eN（R)=eS/k。这就是熵的统计原理上式的意义是：状态2的几率的增大（减小）值与1的几率的减小（增大）值相等。孤立体系（与外界无物质和能量交换）的自发过程总是向体系熵增加的方向进行，称熵增加原理.其实质是：若孤立体系的热力学状态要有所变化，需要撤除体系内一些阻止它趋向热平衡、压力平衡和混合等变化的障碍，而障碍的撤除即相对于体系中原存在的的几率较小的状态被消除，体系将转变到一个更大几率（熵大)的状态，这就使得体系自发地向熵增加的状态转变。28共同离子效应:在难溶化合物的饱和溶液中加入与该化合物有相同离子的易溶化合物时，原难溶化合物的溶解度将降低.29盐效应：当溶液中存在易溶盐类时，溶液的盐度对元素的溶解度有影响。溶液中易溶电解质的浓度增大，导致其它化合物溶解度增大的现象，称为盐效应。30天然水的离子强度（I）：天然水的离子强度是指天然水溶液中离子的浓度与电价平方乘积的总和。其数学表达式为：I=0。5（C1Z12 + C2Z22 + C3Z32 + CnZn2）溶液中离子的活度即离子的有效浓度(溶液中离子表现出的具反应能力的浓度）.离子的活度(a）相当离子的浓度（c）与离子的活度系数(g）之乘积.即有： a = gc。离子的活度系数(g）随天然水的离子强度（I）变化的总规律是：当I值小时，g=1，I值增大，g值降低。也就是说，天然水的离子强度的增大，离子的活度系数减小,将有利于难溶元素的溶解迁移。31活度积:在一定温度、压力条件下,难溶电解质离解的离子活度乘积是常数，这一常数称为活度积.即在难溶化合物沉淀后,溶液中各离子的活度乘积相当于活度积(Ksp）。32活度积原理：当溶液中某物质的离子积达到和超过该物质的活度积时，该物质即析出，相反被溶解，这种溶解沉积关系称为活度积原理。活度积原理可用于:1。确定各盐类溶液中被研究元素的最大浓度；2.判断化合物迁移能力的大小Ksp（S2-) Ksp（PO43-） Ksp(CO32) Ksp(SO42 ） 1： Cl， C， Cs， K， Rb， U，Th， Bi， Tl， Nb等。反映了地壳物质在分异调整过程中的宏观趋势。横向分布：大陆地壳和海洋地壳的不均一性。洋壳:占地球表面60% 以上,厚5-16KM，它们的化学成分与地幔物质相似，以镁、铁硅酸盐为主，主要分布着Cr, Fe， Ni， Pt等亲铁元素。陆壳：占地球表面30，厚3050KM，它们的化学成分由铝、钾硅酸盐组成，主要分布着亲氧及亲硫元素W，Sn，Mo， Cu, Pb， Zn, Ag等。陆壳内：板块间、区域间、地质体间、岩石间、矿物间元素分布不均一性.2。 时间上地壳元素分布的不均一性地史早期：一些稳定元素在地史早期富集。 Au元素:主要产在前寒武纪。 Fe元素 :主要产在前寒武纪元古代（前寒武纪变质铁矿占世界铁矿储量60）。地史晚期：一些活泼的不稳定元素向着地史晚期富集。 Sn， Nb， Ta和W等元素：钨成矿作用高峰期在中生代（燕山期）世界部分大陆（北美、南非、印度）不同地史时期成矿元素变化规律:前寒武纪：Pt, Fe， Ni， Co, Au, U(占其储 量50%以上）古生代： U， Pb, Co, Ni， Pt，其次为W, Sn， Mo, Pb， Zn， Hg中生代： W， Sn， Ag, Sb等;新生代： Hg， Mo, Cu， Pb, Zn等。23微量元素在岩浆结晶过程的演化有两种倾向：一种是选择类质同象方式进入与自身晶体化学性质相似的造岩元素组成的矿物晶格，导致微量元素呈分散状态，被称为“晶体化学分散;另一种倾向是，当微量元素与造岩元素的晶体化学习性差别大、不利于进行类质同象置换时，微量元素将在残余熔体中聚积，有可能在适当的条件下形成独立矿物(副矿物）或转入到岩浆期后热液中富集成矿，被称为“残余富集”.24晶体场理论对过渡金属元素行为的控制在玄武岩和花岗岩成分的硅酸盐熔体和矿物中，四面体配位和八面体配位的结构位置很多，过度金属离子都有优先进入八面体配位结构的倾向，但不同过渡金属元素进入硅酸盐晶格的顺序是有差异的，八面体择位能高者先进入，低者后进入.陨石是空间化学研究的重要对象,具有重要的研究意义: 它是认识宇宙天体、行星的成分、性质及其演化的最易获取、数量最大的地外物质； 也是认识地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源； 陨石中的60多种有机化合物是非生物合成的“前生物物质”，对探索生命前期的化学演化开拓了新的途径； 可作为某些元素和同位素的标准样品（稀土元素，铅、硫同位素)。25陨石主要是由镍-铁合金、结晶硅酸盐或两者的混合物所组成，按成份分为三类：1）铁陨石(siderite)主要由金属Ni, Fe（占98）和少量其他元素组成（Co， S, P, Cu， Cr， C等).2）石陨石（aerolite）主要由硅酸盐矿物组成（橄榄石、辉石）。这类陨石可以分为两类,即决定它们是否含有球粒硅酸盐结构，分为球粒陨石和无球粒陨石。这些陨石大都是石质的，但也有少部分是碳质。3） 铁石陨石（sidrolite）由数量上大体相等的Fe、Ni和硅酸盐矿物组成（过渡类型）。陨石的主要矿物组成：Fe、Ni 合金、橄榄石、辉石等.陨石中共发现140种矿物,其中39种在地球（地壳浅部)上未发现。如褐硫钙石CaS，陨硫铁FeS。这说明陨石是在缺水、氧的特殊物理化学环境中形成的.26地壳元素丰度特征1.地壳中元素的相对平均含量是极不均一的，丰度最大的元素是O:47，比丰度最小的元素Rn为6x10-16相差达1017倍.相差十分悬殊。 O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti前五种： 82。58 前九种: 98.13%，前十五种元素占99.61, 其余元素仅占0。39%。这表明：地壳中只有少数元素在数量上起决定作用，而大部分元素居从属地位.2。对比地壳、整个地球和太阳系元素丰度数据发现，它们在元素丰度的排序上有很大的不同：太阳系：HHeONeNCSiMgFeS地球： FeOMgSiNiSCaAlCoNa地壳： OSiAlFeCaNaKMgTiH与太阳系或宇宙相比，地壳和地球都明显地贫H， He， Ne, N等气体元素;而地壳与整个地球相比，则明显贫Fe和Mg，同时富集Al, K和Na.3.地壳中元素丰度不是固定不变的，它是不断变化的开放体系。地球表层H, He等气体元素逐渐脱离地球重力场;每天降落到地球表层的地外物质102105吨;地壳与地幔的物质交换；放射性元素衰变；人为活动的干扰。