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1、1.地球化学 是研究地球的化学成分以及元素在其中的分布、分配、集中、分散、共生组合与迁移规律、演化历史的科学。2.地球化学取样三原则:代表性系统性统计性3 国际重要地球化学刊物: 地球化学 、 地质地球化学 、 矿物岩石地球化学通报5.球粒陨石的分类：E 群、 H 群、 L 群、 LL 群、 C 群6 行星的化学成分（1）地球和类地行星：质量小、密度大、体积小、卫星少。物质成分以岩石为主，富含Mg、Si、Fe 等，亲气元素含量低。（2）巨行星：体积大、质量大、密度小、卫星多。主要成分为H 和 He。（3）远日行星：成分已冰物质为主，H 大约 10%，He、Ne 平均为 12%。7. 月球表面的
2、KREEP: 它是一种富含钾、稀土元素和磷的岩石，是岩浆分异或残余岩浆结晶形成的富含挥发组分元素的岩石。8 丰度：指化学元素及其同位素在宇宙各类物体中的相对含量。9 太阳系元素丰度及其规律（1）在原子序数较低的元素来说，丰度随原子序数增大呈指数递减；（2）原子序数为偶数的元素其丰度大大高于相邻原子序数为奇数的元素；（3）H 和 He是丰度最高的两种元素；（4）与 He 相近的 Li、 Be 和 B 具很低的丰度，属于强亏损的元素; （5）在丰度曲线上O 和 Fe 呈明显的峰，它们是过剩元素；（6）质量数为4 的倍数的核素或同位素具有较高丰度。10 地球元素丰度的研究方法：陨石类比法、地球模型和
3、陨石类比法:、地球物理类比法11.地球元素丰度及其规律：Fe+O+Si+Mg 90%；含量大于1%的元素： Ni、Ca、 Al、S；含量介于0.01%-1%的元素 Na、K、Cr、Co、P、Mn 、Ti。12. 克拉克值：地壳中各元素的相对平均含量称为克拉克值。13. 元素克拉克值及其意义：a.元素克拉克值影响着元素参加地壳地球化学过程的浓度，支配着元素的地球化学行为；b.元素克拉克值可以为阐明地球化学省的特征提供依据；c.依据克拉克值可以计算出地壳中地球化学性质相似或相关元素之间的平均比值。14. 地壳中元素分布的一般规律 与地球和太阳系相比，最丰富的十种元素是地壳： O-Si-Al-Fe-
4、Ca-Na-K-Mg-Ti-H 地球： Fe-O-Mg-Si-Ni-S-Ca-Al-Co-Na 太阳系H-He-O-Ne-N-C-Si-Mg-Fe-S 不均匀性：前13 种元素占地壳总重的99.7；其余只占0.3。分布量随原子序数增大而降低。偶数规则：偶数原子序数元素丰度高于相邻奇数元素。四倍规则： 4q 型占 87； 4q3 型占 13； 4q2 型和 4q1 型只占千分之几。差六规则：在丰度对数曲线上出现峰值的元素，其原子序数之差为6 或 6 的倍数。原子核内质子和中子的奇偶性：偶偶：60；偶奇和奇偶：35；奇奇： 5。壳层规则： 2, 8, 14, 20, 28, 50, 82, 126
5、 。放射性蜕变：U238， U235，K40 减少； Pb206、Pb207、 Pb208 增多。15，地球外部圈层的组成1.大气圈：电离层平流层对流层2.生物圈3.水圈16地球化学体系的特征(1) T 、P 等条件的变化与实验条件相比相对有限(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。17.元素的地球化学亲和性在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性称为元素的地球化学亲和性。元素地球化学亲和性分类：亲氧/亲石元素亲硫 /亲铜元素亲铁元素18.亲氧元素特征：1.离子最外层为8 电子结构。 2.离子键。
6、 3.氧化物的生成热大于FeO 的生成热。 4.位于原子容积曲线的下降部分。5.主要集中于岩石圈19.亲硫元素特征：1.离子的最外层为18 电子结构。 2.电负性大。 3.共价键。 4.氧化物的生成热小于FeO 的生成热。 5.位于原子容积曲线的上升部分。6.主要集中于硫化物-氧化物过渡圈20.亲铁元素特征：1.离子的最外层电子具有818 电子的过度结构。2.金属键。 3.氧化物的生成热最小。 4.位于原子容积曲线的最低部分。5.主要集中于铁镍核。21 亲气元素特征：1.离子的最外层具有8 电子。 2.分子键。 3.形成具有挥发性或易形成挥发性化合物。 4.原子容积最大。5.主要集中在地球外层
7、。22.完全类质同象：晶体化学性质相近的元素之间可以充分置换，形成任意比例的固溶体。23.不完全类质同象：不能以任意比例形成连续固溶体24.某些物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置随机地被介质中的其他质点所占据， 结果只引起晶格常数的微小改变，晶体的构造类型、化学键类型等保持不变，这一现象称为 “类质同象” 。进入晶体中的微量物质称为“类质同象混入物” ，含有类质同象混入物的晶体被称为“固熔体”。25.类质同象置换的条件：1）.离子自身的性质，如半径相近、电价平衡、化学键一致、配位多面体的对称性相同等；2）.体系的物理化学条件，如温度、压力、组分特征和氧化还原条件等有利于置换的进
8、行；3）.固熔体的热力学性质。26.类质同象置换法则1）岩浆过程若两种离子电价相同、半径相似，则半径小的离子优先进入晶格2）若两种离子半径相似而电价不等，较高价离子优先进入晶格：3）隐蔽性法则： 若两种离子具相近的半径和相同的电荷，丰度高的主量元素形成独立矿物，丰度低的微量元素将按丰度比例进入主量元素的矿物晶格27. “ 指纹元素组合” 或“ 标型元素组合” ：有成因意义的元素组合。28.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 ”29.八面体择位能：离子八面体配位的晶体场稳定能通常高于其四面体配位的晶体场稳定能30.元
9、素地球化学分类主要依据有下列几点：元素在原子容积曲线上的位置；外层电子结构 原子分为惰性气体、惰性气体性离子、铜型离、过渡型离子；元素的磁性 逆磁性、顺磁性、铁磁性对不同元素化学亲合力 与 O、F、Cl 亲和合力强的元素、与 S、Se、Te 亲和合力强的元素、与C、 P、Sn、Sb 亲和合力强的元素。根据上述四个原则，V.M. 戈尔德施密特将元素分成四大类：亲石元素离子最外层具2 个或 8 个电子亲铜元素 离子最外层具18 电子结构亲铁元素 属过渡型离子，外层电子数818 个。亲气元素 其中惰性气体原子最外层具8 个电子亲生物元素31. 查瓦里斯基元素地球化学分类：氢族惰性气体族; 造岩元素族
10、：Li 、 Be、Na、 Mg 、Al、Si、 K、 Ca、 Rb、Sr、 Cs 和 Ba；岩浆射气元素族:B、C、N、O、F、P、S 和 Cl；铁组 :Sc、Ti、 V、Cr、Mn、Fe、Co 和 Ni 稀有元素组Y、Zr、Hf、Nb 和 Ta；放射性元素组U 和 Th 钼钨组Mo-W:Cu 、Ag、 Au、Zn、 Cd、 Hg、 Ga、In、Tl、Ge、Sn 和 Pb；铂族半金属和重矿化剂族: As、 Bi、Se、Te 和 Po；? 重卤族 : Br、I 和 At 32.元素在固相中的存在形式：独立矿物类质同象超显微非结构混入物吸附与有机质结合33. 地球系统的化学作用类型：(1)水-岩反
11、应和水介质中的化学作用、(2)熔-岩反应、 (3)水- 气化学作用、 (4)岩岩反应、 (5)有机化学作用34.元素的地球化学迁移(1)物质迁移类型化学和物理化学迁移生物和生物化学迁移机械迁移(2)元素地球化学迁移当元素发生结合状态变化并伴随有元素的空间位移时，称元素发生了“地球化学迁移” 。元素从原来的固定状态转化为活动状态，并进入迁移介质活化元素在水介质中发生空间位移转移；元素迁移到新的空间，在新的环境和新的条件下形成新的稳定结合沉淀35水-岩化学作用的基本类型：(1) 氧化还原反应、(2)脱水和水解反应、(3)水合作用、 (4)碳酸盐化和脱碳酸盐化、(5)阳离子交换反应36.活度积原理：
12、当温度一定时，难溶强电解质溶液中离子活度的乘积为一常数，这一常数称为活度积。 由于难溶化合物的溶解度小，其浓度与活度相当，故溶度积与活度积均为常数37. “ 盐效应 ” ：当溶液中存在易溶盐类时，溶液的含盐度对化合物的溶解度会产生影响，表现为随溶液中易溶电解质浓度的增大将导致其它难溶化合物的溶解度增大38 自然界常见的正负胶体：1）正胶体： Fe(OH)3、Ti(OH)4 、Al(OH)3 、Zr(OH)3 、 Cr(OH)3 2) 负胶体：粘土胶体、SiO2、AsS3、Au、腐殖质39. 地球化学障：在元素迁移过程中，如果环境的物理化学条件发生了急剧变化，导致介质中原来稳定迁移的元素其迁移能
13、力下降，元素因形成大量化合物而沉淀，则这些影响元素沉淀的条件或因素就称为地球化学障。常见的地球化学障类型：吸附障、碱性-酸性障、氧化障、还原硫化氢障、还原潜育障、蒸发障40.自然体系中含量低于0.1%的元素称微量元素。研究体系中浓度低到可以近似地服从稀溶液定律的元素称为痕量元素。41. 拉乌尔定律：某些溶液在恒温下的蒸汽压和它的组成之间呈线性关系，即如果以摩尔分数Xi 表示溶液的组成，符合以下线性关系：Pi = Pi0 Xi 式中 Pi 为组份 i 在 Xi 浓度时的蒸汽分压，Pi0 为纯组份i 在相同温度下的饱和蒸汽压42. 亨利定律当非理想组份越来越被稀释时，组份在溶剂中越来越分散，以至于
14、最终其周围的离子或分子氛围变成相同状态。因此， 在高度稀释时， 组份的活度与其浓度之间呈正比例变化，在右图中用虚线表示，即有ai = hi Xi 式中 hi 是比例常数 ,又称亨利常数。在组份 i 的稀溶液中（即摩尔分数Xi0） ，物质 i 的蒸汽压Pi 与组成 Xi 呈线性关系：Ki = Pi / bi 式中 Ki 为比例常数。43.简单分配系数：在一定的温度、压力条件下与两个共存地质相A、 B 平衡时以相同形式均匀赋存于其中的微量组分i 在这两相中的浓度比值为常数Ki(A/B)=Ci(A)/Ci(B)44. 当自然过程中液相和结晶相共存时，微量元素在体系两相中的分配往往是不均一的。在岩浆结
15、晶过程中，那些容易以类质同象的形式进入固体的微量元素，称为相容元素。反之，则称为不相容元素。45. 稀土元素及其分组：两分法：Ce 族稀土：也称轻稀土; Y 族稀土：亦称重稀土。两分法以Gd 划界的原因： 从 Gd 开始在 4f 亚层上新增电子的自旋方向改变了。而 Y 归入稀土的主要原因是Y3+的离子半径与重稀土相近，化学性质与重稀土相似，它们在自然界密切共生。三分法：1)轻稀土族2)中稀土族3)重稀土族46.“镧系收缩”：配位数和离子半径大小有关，离子半径越大， 它们占据配位数越大的位置，反之亦然。其原因是REE 的原子容积显示出逐渐和稳定地随原子序数增大而减小的趋势，这种原子容积减小在化学
16、上称之为“镧系收缩”47. 同位素分馏：轻稳定同位素的相对质量差较大，在自然作用过程中由于这种质量差异引起的同位素相对丰度的变异，称为同位素分馏。48.动力分馏 : 含有两种同位素的两类分子时，它们参加化学反应的活性有差异。质量不同的同位素分子具有不同的分子振动频率和化学键强度。轻同位素形成的键比重同位素的键更易破裂，因此轻同位素的反应速率高。49.平衡分馏：在化学反应中反应物和生成物之间由于物态、相态、价态以及化学键性质的变化，使轻重同位素分别富集在不同分子中而发生的分异50.生物化学分馏：生物活动和有机反应引起的同位素分馏51.物理分馏：也称质量分馏，同位素之间由质量引起的一系列物理性质的微小差别，使之在蒸发、凝聚、升华、扩散等过程中发生轻重同位素的分异52.同位素标准及其条件：同位素组成均一，接近天然同位素组成变化范围的中间值；数量大，便供长期使用；化学制备和同位素测试操作
