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(2)晶体场稳定能：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“晶体场稳定能”。 (3)电子的高自旋状态和低自旋状态 (4)八面体择位能
II.晶体场理论对过渡金属行为的控制
(1)阐明金属离子在岩浆结晶演化过程中的地球化学行为 (2)过渡金属离子的物理、化学性质
①当过渡金属离子的d电子数为4?7时，同一金属离子有两个半径值，高自旋状态比低自旋状态的离子半径大。
②金属离子在水中主要以水化物形式存在。
③过渡金属离子都有颜色和具有磁性，但被氧化的难易程度不同。 12.元素结合规律的微观控制因素 I.决定元素结合的基本参数
(1)衡量原子得失电子的能力参数：
①电离能(I)：气态原子（离子）丢失一个电子所需能量。 ②电负性(X)：X=I+E(电子亲和能） (2)原子间结合方式—化学键类型：
① 离子键:不同元素的原子经得、失电子呈离子状态，离子间的结合力主要为静电引力，称为离子键。
② 共价键:原子间的相互作用为电子云的相互重叠 或穿透，称为共价键。
③金属键:金属物质中没一个原子都失去一些电子，这些电子在金属物质中可以自由流动，所以金属有良好的导电性和导热性。
④分子键:分子内部是离子键或共价键，分子间依靠偶极间作用力相互结合，称为分子键。 (3)元素的成键规律—电负性控制：
判断化学键的法则：P=1.6ⅹ∣XA-XB∣+3.5 ⅹ∣XA+XB∣（P是化学键中离子键成分百分数）
①周期表右上角X ≥ 2.1,为强、中电负性元素，以阴离子族为主 ②X=1.8~2.2,弱电负性，形成金属键或金属键-共价键化合物，难溶。
③X ≤1.4,正电性元素，相互之间形成金属键化合物，但在自然界不能独立存在。 元素负电性的周期变化：
1.金属元素的负电性低，非金属元素负电性高； 2.在周期表中负电性从左到右增高；
3.在周期表中同一族元素的负电性从上到下降低。 (4)原子的大小和离子半径
周期表中元素半径的总体变化规律：
①同一周期元素，随原子序数增大离子半径减小；
②同一族元素，从上向下随原子电子层增加，离子半径增大； ③周期表中左上方到右下方的对角线，离子半径相近或相等；
④镧系元素（希图元素）的离子半径从La 3+的0.103nm到Lu 3+ 的0.086nm逐渐缩小； ⑤同一元素阳离子的离子半径小于原子半径，高正电荷的离子半径较小，阴离子的半径大于原子半径，负电荷增加离子半径增大，因此同一元素阴离子的半径远大于阳离子的半径。 (5)原子和离子的其它性质 ①配位数:
②极化:在外电场的作用下，原子或离子的电子云的大小、形状发生变化的现象称为极化。
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③离子电位：等于电荷与半径之比。?=Z/r
④晶格能:相互远离的离子结合生成离子晶体时释放的能量称为晶格能。 (6)离子的性质
①离子体系的电中性原理
②价键规则：阴阳离子的总电荷相等。在类质同象置换中表现为电价补偿法则。
第四章 水-岩作用与水介质中元素的迁移
1.化学作用类型:
根据发生作用和生成物质的相态进行分类 (1)水-岩反应和水介质中的化学作用 (2)熔-岩反应
(3)水-气化学作用 (地表水和大气中氧、二氧化碳等相互作用等) (4)岩—岩反应(如球外物质撞击地球表面岩石等);
(5)有机化学作用(地球表层生物参与风化作用、在地球一定深度形成石油和天然气等) 2.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 定义：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”。 元素地球化学迁移包括三个过程：
①元素从原来的固定（稳定的结合）状态转化为活动（非稳定结合）状态，并进入迁移介质 ②元素在水介质中发生空间位移（不发生形成稳定固相的化学反应）； ③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，即沉淀或结晶出新的矿物。
即:活化—转移—沉淀 (3)元素迁移的标志
①矿物组合的变化：如蚀变矿物组合;
②岩石中元素含量的系统测定和计算：a.等体积计算法；b.等阴离子计算法
③物理化学界面: 如氧化还原界面、压力释放带、温度界面、pH界面、水位线等等。 (4)元素在水介质中迁移能力的影响因素 ①迁移前元素的存在形式：
②晶体化学键类型：离子键化合物—易迁移，共价键和金属键化合物—难迁移 ③元素的地球化学性质：
④体系中相伴组分类型和浓度、体系中物理化学强度参数（浓度差、压力差、温度差等）以及环境的pH和Eh值的变化等。 3.水-岩化学作用的物理化学条件 (1)低温水-岩化学作用的物理化学环境
①过量水的体系：地球表面水和岩体积比：水总量>岩石总量。
②水-岩间长期化学作用导致水体系中含有大量作用剂（O2、CO2、H+、OH-) ③ 有生物和有机质参与。
④地表富氧(?O2= 0.213 x 105Pa)和富CO2 (? CO2 =3.04 x 10 Pa)。 ⑤地表温度低（-75～+200℃）：控制水岩作用速率。 ⑥一般处于低压状态（ 1～200) x 105 Pa (2)高温水-岩化学作用的物理化学环境
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①相对少量水的体系：岩石总质量远远大于水。 ②水体系中含有大量作用剂和电解质盐类。 ③氧逸度相对低。
④温度主要在200~400℃，上限可达700℃；压力变化(2000~100) x 105 Pa。 ⑤pH变化3~9。
⑥可以有生物和有机质参加作用，但相对较少。 4.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 3.地球中天然水的类型 (1)地球中的流体
①各类硅酸盐岩浆(或硅酸盐熔融体) ②以H2O为主的流体
岩浆水\\变质水\\同生水\\海水\\卤水\\地表水\\地热水 ③以碳氢化合物为主的流体 (2)水流体的形成:
①沉积物的“去流体”作用 ②变质作用释放出流体 ③岩浆作用产生热液
(3)水溶液中元素的搬运形式:
①易溶盐类—氯化物和硫酸盐(真溶液) ② 碱土金属的碳酸盐(CaCO3、MgCO3)和SiO2等——碳酸盐主要以溶解的重碳酸盐HCO3- 搬运，SiO2以真溶液或悬浮物搬运。
③ Fe、Mn、P的化合物以及V、Cr、Ni、Co、Cu等：——溶解度小，除部分以真溶液搬运外，还以胶体搬运，如Fe(OH)3等。
④石英、硅酸盐和铝硅酸盐类: ——溶解度极小，以悬浮物和沿水流底部拖曳形式搬运。 4.体系组成对水-岩作用的影响 (1)活度积原理:
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极小，其浓度与活度相当，故溶度积与活度积均为常数，以Ksp表示 当溶液中某物质的离子积达到或超过该物质的活度积时，该物质即析出。 活度积原理可用来判断溶液中各元素的最大浓度和判断化合物的迁移能力： 当溶液中出现能形成活度积更低的其它离子时，导致活度积更低化合物的沉淀和已沉淀化合物的溶解，也就是通常所称的“交代作用”如：SrSO4（天青石）—— Ksp=2.8 x 10-7 SrCO3（菱锶矿） ——Ksp=1.6 x 10-9
若在SrSO4饱和溶液中（已有部分沉淀）加入足够量的CO32-,则会发生SrCO3的沉淀，同时已沉淀的部分SrSO4可能会重新溶解。 (2)共同离子效应:
当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容化合物时，原难溶化合物的溶解度将会降低，称为共同离子效应。
如果加入一种物质可使溶液中两种以上难溶盐从溶液中析出，当加入量不足以使两种盐
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同时析出时，则较难溶的盐类先析出，进一步加入这种物质，则较易溶的盐类才开始析出——“分级沉淀作用”。 (3)盐效应：
当溶液中存在易溶盐类（强电解质）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，称为“盐效应” (4)胶体作用：
大多数胶体带电（正电或负电），因此它们具有吸附异性离子的能力。
胶体优先吸附构晶离子，如Fe(OH)3胶核的溶液中含有Mn2+、Fe3+和OH- 、Al3+、F-、Cl-、SO42-时，Fe(OH)3优先吸附Fe3+
离子电价越高越易被吸附，如： Fe 3+ >Fe 2+; Al 3+ >Ca 2+; Ca 2+ >Na+ 同价离子，离子半径越大或水合离子半径越小越易被 吸附，如：
Cs+ > Rb+ > K+ > Na+ > Li+> Ba 2+ > Ca 2+ > Mg 2+ 影响胶体物质凝聚和沉淀的因素
①两种带不同电荷的胶体相遇时，电荷中和将导致凝聚与沉淀。
②电解质的作用：在胶体溶液中加入电解质能使胶体凝聚沉淀。所带电荷得到中和，胶粒间斥力减弱，使胶粒相互接近聚合而成胶凝体。由于胶凝作用而产生的胶体物质称凝胶。比如
硅胶溶体分散于H2O中（凝聚）→冻胶（缩水作用）→蛋白石SiO2.nH2O.（脱水）→隐晶质石髓SiO2（结晶）→显晶石英
③胶体溶液浓度增大时，可以促使胶体凝聚。比如强烈蒸发作用可增加溶液电解质浓度，从而加强胶凝作用。
④溶液的酸碱度对胶体的搬运与沉积也有很大影响。原因是溶液pH值大小会影响电解质对某些胶体的胶凝作用。，特别会对两性胶体产生影响。
因此，改变溶液pH值，可以改变溶液中Al(OH)2+ 和AlO2-的浓度，从而改变胶团所带电荷的量，直接影响胶体的凝聚。
2.体系物理化学环境对水-岩作用影响 (1)pH值
pH值对元素迁移的影响--具体表现在 ① pH值影响氢氧化合物是否自溶液中沉淀
② pH值影响影响元素的共生与分离，如Fe、Mg在内生条件下共生，表生条件下分离 鉄帽——酸性条件 Mn-鉄帽——碱性条件 ③ pH值影响两性元素的迁移形式
酸性环境—以简单离子或氢氧化物形式迁移 碱性环境—以酸根络合物形式迁移
④盐类的水解是低温水-岩作用中常见的一种化学反应—受pH值控制。 (2)氧化还原电位Eh的影响
氧化还原电位是度量氧化还原的标准，发生氧化还原反应时，还原态（正极）与氧化态（负极）之间有一电位差，电子自动从正极流向负极所做的功（以电子伏特为单位)称为氧化还原电位。
氧化还原电位Eh对元素迁移的影响
①氧化还原电位引起的元素化合价的变化，改变了化学元素及其化合物的溶解度。 ②介质的氧化还原电位对元素的共生有重要影响
③如果内生的岩石或矿物中有两种以上变价元素共生，在地表氧化时，由于它们的氧化还原电位不同就会发生分离。
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