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1、名词解释： 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：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。 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。 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。 陨石：从星际空间降落到地球表面上来的行星物体的碎
2、片。 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。 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。 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 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
3、位为 10nm)的比值。 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。而具有相同质子数，不同数目中子数所组成的一组核素称为同位素。 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。 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。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
4、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。 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。 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
5、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。 晶体场理论 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。 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
6、：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。 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。 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=0 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。 相律：在一个达到相平衡的物质体系中，相的总数 、温度、
7、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+2 哥尔德斯密特相律 ：F=2，=0 以及等温等压体系的自由能（自由焓）减少原理：G=(H-TS) 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 30-50KM，它们的化
8、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,
9、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. 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”。 晶体
10、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） 。 陨石主
11、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
12、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。 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102-105 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。
