元素结合规律与赋存状态4
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煤中微量元素的赋存状态煤中微量元素是一类具有重要环境和生物学意义的组分。
在这些微量元素的赋存状态上,存在着关键的化学、物理和生物学影响,这种影响可能会影响煤的质量、热值、可燃性和毒性。
为了提高煤资源的经济价值,必须准确地测定煤中微量元素的赋存状态,以便合理地利用煤资源,保护环境并实现煤的可持续利用。
煤是一种自然的有机质材料,它的组成有很多种元素,其中微量元素包括碳(C),氢(H),氧(O),硫(S),氮(N),氟(F),磷(P),硒(Se),锰(Mn),铁(Fe),锌(Zn)和铜(Cu)等。
这些微量元素在煤体中的赋存状态有三种:元素,元素的混合物或元素的有机化合物,形成了多层次、复杂的赋存状态。
元素赋存状态是指元素自身在煤体中的存在形式,它主要有晶体和液体两种形式,这两种形式的元素具有不同的耐受性和迁移性,会影响煤的性质。
晶体元素,如铁、锰和锌,除了处于原子状态外,很容易形成氧化物,水解物或沉淀物,对其他元素有较大的分解、改变和稳定作用;液体元素,如氢、氧和氮,它们在煤体中一般少有极大的变化,但它们在煤体中具有迁移性,会影响煤体中其他元素的形成和运动。
元素混合物赋存状态是指元素形成包裹体,其中宿主支撑了元素的主要活性,从而形成特定的化学和物理组合。
这种混合物的存在,可以赋予煤体一定的比表面积和活性,体现出煤的性质,如热值、着火温度、煤气峰值等。
例如,燃烧过程中释放氮气,归因于煤体中FeN和SiN混合物;另外,锰、铁、锌和硫的混合物也能够影响煤的热值。
元素有机化合物的赋存状态指的是元素被有机物所包裹,形成特定的有机化合物,这些有机物可能是有机磷酸盐、羧酸盐、酰胺类化合物、含氮有机物等。
它们的存在会影响煤的可燃性和毒性,在煤的燃烧过程中,这些有机化合物也会形成有害的物质,如硫氧化物、氮氧化物等,从而对环境造成污染。
综上所述,煤中微量元素的赋存状态对煤的质量、热值、可燃性和毒性具有重要影响。
因此,为了更加合理地利用煤资源,保护环境并实现煤的可持续性利用,必须准确地测定煤中微量元素的赋存状态,以期提高煤资源的经济价值。
绪论:1. 地球化学:地球化学是研究地球及其子系统(含部分宇宙)的化学组成、化学作用和化学演化的科学.2. 地球化学研究的基本问题:①元素(同位素)在地球及各子系统中的组成②元素的共生组合和存在形式③研究元素的迁移④研究元素(同位素)的行为⑤元素的地球化学演化3. 地球化学的研究思路:"见微而知著"。
通过观察原子、研究元素(同位素),以求认识地球和地质作用地球化学现象。
4. 简述地球化学的研究方法:A. 野外工作方法:①宏观地质调研②运用地球化学思维观察、认识地质现象③在地质地球化学观察的基础上,根据目标任务采集各种地球化学样品B.室内研究方法:④量的测定,应用精密灵敏的分析测试方法,以取得元素在各种地质体中的含量值⑤质的研究,也就是元素结合形态和赋存状态的研究⑥动的研究,地球化学作用过程物理化学条件的测定和计算。
包括测定和计算两大类。
⑦模拟地球化学过程,进行模拟实验。
⑧测试数据的多元统计处理和计算。
第一章:基本概念1. 地球化学体系:我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系,每个地球化学体系都有一定的时间连续,具有一定的空间,都处于特定的物理化学状态(T、P 等)2. 丰度:一般指的是元素在这个体系中的相对含量(平均含量)。
3. 分布:元素的分布指的是元素在一个化学体系中(太阳、陨石、地球、地壳、某地区)整体的总的含量特征。
4. 分配:元素的分配指的是元素在各地球化学体系内各个区域、各个区段中的含量。
5. 研究元素丰度的意义:①元素丰度是每一个地球化学体系的基本数据以在同一体系中或不同体系中用元素的含量值来进行比较,通过纵向(时间)、横向(空间)上的比较,了解元素基本特征和动态情况,从而建立起元素集中、分散、迁移等系列的地球化学概念。
是研究地球、研究矿产的重要手段之一。
②研究元素丰度是研究地球化学基础理论问题的重要素材之一。
宇宙天体是怎样起源的?地球又是如何形成的?地壳中主要元素为什么与地幔中的主要元素不一样?生命是怎么产生和演化的?这些研究都离不开地球化学体系中元素丰度分布特征和分布规律。
元素赋存状态
元素赋存状态是指元素在其地球化学迁移历史的某个阶段所处的物理化学状态及与共生元素的结合特征。
包括该元素所处的物态、形成化合物的种类和形式、价态、键态、配位位置等多方面的物理化学特征。
元素赋存状态是化学反应的结果,与作用条件有关。
已观测到的元素在自然固结相中的赋存状态,大多能反映其形成的物理化学条件。
因此,元素赋存状态有地质成因意义。
元素的主要赋存状态有:①元素的集中状态。
元素形成独立矿物的能力与其丰度有关。
常量元素在地壳中主要以独立矿物形式存在。
②类质同象状态。
元素以离子或原子置换形式进入其他元素的晶格,构成固溶体。
是元素的分散状态。
③超显微包体。
元素呈极细小颗粒(粒径小于0.001毫米)的独立化合物或其原子和分子存在。
又称超显微非结构混入物。
主要特征是不进入主要矿物晶格,但又不形成可以进行矿物学研究的颗粒化合物。
④吸附状态。
元素以离子或化合物分子形式被胶体颗粒表面、矿物晶面、解理面所吸附,是一种非独立化合物形式。
⑤与有机质结合的形式。
主要有金属有机化合物、金属有机络合物或螯合物、以及有机胶体吸附态离子等。
以上为元素在凝固相中的赋存状态。
当元素处于流体相迁移时,其活动形式有气体状态、溶解状态、熔融状态、各种胶体态、悬浮态等。