岩石矿物的物理化学基础PDF电子书下载

目 录 1

第一章原子的组成、结构和性质 1

1.1原子的组成 1

1.2核外电子的运动状态 2

1.2.1电子的波粒二象性 2

1.2.2微粒运动规律的统计性 3

1.2.3描述电子运动的四个量子数 4

1.3核外电子的排布 7

1.3.1不相容原理 7

1.3.2能量最低原理 7

1.3.3各周期元素的电子排布 8

1.4原子结构和元素性质的关系 10

1.4.1原子半径 11

1.4.2电离能 11

1.4.3电子亲合能 13

1.4.4电负性 13

1.5放射性 15

1.5.1铅法 16

1.5.2氩法 18

1.6稳定同位素 18

1.6.1关于稳定同位素的组成与分布 18

1.6.2原子核壳层结构假说 19

1.6.3同位素的分馏作用及其在地质上的应用 21

2.1.1金属键 24

第二章矿物的化学键和晶体结构 24

2.1金属键及金属晶体 24

2.1.2金属晶体 25

2.2离子键及离子晶体 28

2.2.1离子键 28

2.2.2离子的特征——电荷、半径与构型 28

2.2.3离子晶体 29

2.2.4晶格能 34

2.3共价键及原子晶体、分子晶体 38

2.3.1共价键 38

2.3.2原子晶体 39

2.3.3极性键和非极性键 41

2.3.4共价配键 42

2.3.5分子晶体 43

2.3.6氢键 44

2.4键型的过渡（中间型键） 46

2.4.1离子的极化 46

2.4.2如何判断离子极化作用的强弱 47

2.4.3离子极化对晶格型的影响 48

2.4.4离子极化对化合物性质的影响 49

2.4.5如何判断矿物的离子性的大小 51

2.4.6关于离子键向共价键、金属键的过渡 52

2.5.1硅酸盐的组成与结构 53

2.5多键型晶体——含氧盐矿物 53

2.4.7极化作用和形成配价键的关系 53

2.5.2硅酸盐矿物的成因与生成次序 60

2.6外因对晶体结构的影响——同质多象 64

2.6.1同质二象 64

2.6.2同质三象 65

2.6.3同质多象 66

2.7矿物的性质与其内部结构的关系 67

2.7.1颜色 67

2.7.2比重 70

2.7.3半导体性质 71

2.7.4风化作用过程中硅酸盐矿物的化学性质 73

第三章矿物的化学成分 74

3.1元素的地球化学分类 74

3.1.1戈氏分类 74

3.1.2费氏分类 74

3.1.3查氏分类 75

3.2矿物中元素的共生关系 75

3.2.1固溶体 75

3.2.2类质同象 76

3.2.3研究类质同象的意义 78

3.2.4如何从周期表掌握类质同象以及元素的共生关系 80

3.3.1实验式 82

3.3.2构造式 82

3.3矿物的化学式 82

3.3.3熟悉和使用构造式的意义 83

3.3.4分子式 84

3.4胶体矿物的成因与成分特点 84

3.4.1基本概念 84

3.4.2胶体溶液的形成 84

3.4.3胶体溶液的特性 85

3.4.4溶胶的凝结（聚沉） 86

3.4.5胶凝体的陈化和晶化 86

3.4.6胶体矿物的形态、构造和成分的特点 87

3.5 3d过渡元素离子的特性 87

3.5.1晶体场理论概要 88

3.5.2晶体场理论的应用 92

3.5.3配位场理论简介及其在硫化物矿物中的应用 95

第四章化学平衡及其移动规律 100

4.1质量作用定律 100

4.2体系与相 103

4.3化学平衡 105

4.4化学平衡的移动 108

4.4.1浓度对平衡的影响 108

4.4.2温度对平衡的影响 108

4.4.3压力对平衡的影响 110

4.4.4平衡移动原理 111

4.5.2外生作用 112

4.5地质过程中的化学平衡 112

4.5.1内生作用 112

4.5.3变质作用 113

第五章岩浆熔体中的多项平衡 114

5.1研究多相平衡的方法 114

5.1.1多项平衡 114

5.1.2热分析法 114

5.2二元共结系 116

5.2.1特征 116

5.2.2结晶温度的下降 116

5.2.3透辉石—钙长石共结系 117

5.2.4共结系的结晶顺序及其结构特征 119

5.2.5压力对结晶过程的影响 120

5.2.6共结系在岩石成因上的意义 122

5.3相律 123

5.4反应系 125

5.4.1特征及结晶过程 125

5.4.2冷却速度的影响 127

5.4.3分离结晶作用 127

5.4.4压力对结晶过程的影响 127

5.4.5反应系在岩石成因上的意义 127

5.5固溶体系 128

5.5.1完全互溶的固溶体（无限固溶体） 128

5.5.2杠杆规则 131

5.5.3固溶体的出溶作用 132

5.5.4固溶体系在矿物与岩石成因上的意义 134

5.6 三元体系 135

5.6.1三成分的浓度表示法 135

5.6.2三元低共结系 137

5.6.3二元系中有一个固溶体存在 141

5.6.4低共熔物与重熔作用 145

第六章溶液中的离子平衡 147

6.1电离平衡 147

6.1.1弱电解质的电离平衡 147

6.1.2水的电离 152

6.2.1中和与水解 154

6.2水解平衡 154

6.2.2水解平衡的移动 156

6.2.3水解平衡在矿物成因与岩石风化上的意义 158

6.2.4缓冲溶液 159

6.3沉淀—溶解平衡 161

6.3.1离子电位（离子势） 161

6.3.2溶度积 162

6.3.3同离子效应对溶解度的影响 165

6.3.4沉淀的生成 166

6.3.5沉淀的溶解 168

6.3.6沉淀的转化 170

6.4.2络合—离解平衡与沉淀—溶解平衡的关系 172

6.4络合—离解平衡 172

6.4.1不稳定常数 172

6.4.3热液成矿作用中元素的迁移沉淀 173

第七章氧化—还原平衡 175

7.1氧化与还原 175

7.1.1几个基本概念的阐述 175

7.1.2氧化数 176

7.1.3氧化还原方程式的配平 178

7.2氧化还原电位 179

7.2.1原电池 179

7.2.2标准单极电位（标准电极电位） 181

7.3.1浓度对单极电位的影响 183

7.3氧化还原平衡 183

7.3.2氧化还原平衡 184

7.4 pH对还原电位的影响 185

7.4.1氧化还原反应与氢离子浓度的关系 185

7.4.2 pH对E的影响 186

7.5自然界中的氧化与还原 189

7.5.1风化作用中的氧化反应 189

7.5.2硫的氧化与还原 190

7.5.3氧化性环境与还原性环境 191

7.5.4还原电位和元素的分离、富集的关系 191

7.6.1铁离子及其氢氧化物的Eh—pH图 194

7.6 Eh—pH图及其应用 194

7.6.2常见沉积铁矿物的稳定范围 196

第八章变质作用中的化学平衡 200

8.1影响化学平衡的因素 200

8.1.1温度 200

8.1.2压力 202

8.1.3流体压力 204

8.1.4溶液 205

8.2化学热力学概要（一）——焓与熵 206

8.2.1热力学第一定律和焓的概念 207

8.2.2热化学 208

8.2.3热力学第二定律和熵的概念 209

8.2.4热力学第三定律 213

8.3化学热力学概要（二）——自由能 214

8.3.1自由能 214

8.3.2自由能函数（G）的热力学推导 216

8.3.3自由能变化（△G）和化学反应进行的方向与限度的关系 217

8.3.4不同温度下自由能的变化 218

8.3.5压力对自由能变化的影响 220

8.3.6在有体积变化（△V＜0）的变质反应中温度和压力的关系 222

8.4自由能与化学平衡 223

8.4.1△G和Kp、Kc的关系 223

8.4.2△G和氧化—还原电位E的关系 225