地球化學(xué)中元素地球化學(xué)親和性舉例類比講解初探

黃鑫 曹瀚升 黃超 蒲曉強(qiáng)

[摘 要] 通過舉例類比的方法來講解地球化學(xué)親和性的內(nèi)容，促使學(xué)生更好地理解和學(xué)習(xí)地球化學(xué)親和性的內(nèi)容和本質(zhì)，為學(xué)生學(xué)習(xí)好本內(nèi)容提供一個有趣且容易理解的方法，也為之后地球化學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞] 地球化學(xué);親和性;舉例類比

地球化學(xué)是研究地球及其子系統(tǒng)（含部分宇宙體）的化學(xué)組成、化學(xué)機(jī)制和化學(xué)演化的科學(xué)[1，2]。地球化學(xué)課程是地質(zhì)類學(xué)科本科教育的基礎(chǔ)核心課程[3-5]，元素地球化學(xué)親和性是地球化學(xué)課程中最為重要的章節(jié)之一，地球化學(xué)親和性章節(jié)是地球化學(xué)之后地球化學(xué)元素遷移、微量元素地球化學(xué)以及同位素地球化學(xué)等章節(jié)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。地球化學(xué)親和性的學(xué)習(xí)，對于地球化學(xué)課程學(xué)習(xí)有著至關(guān)重要的作用。

一、地球化學(xué)親和性的主要內(nèi)容

1.地球化學(xué)親和性概念。元素地球化學(xué)親和性指陽離子在自然體系中有選擇的與某種陰離子化合的傾向性[1，2]。從概念里可以看出，地球化學(xué)親和性是陽離子所擁有的性質(zhì)，陽離子是地球化學(xué)親和性這個性質(zhì)的擁有者，陰離子是這個性質(zhì)作用的對象。

2.地球化學(xué)親和性分類。地球化學(xué)親和性可以分為三類：親氧性、親硫性和親鐵性[1，2]。親氧性是指自然界中陽離子傾向于與氧結(jié)合形成高度離子鍵的一種傾向性[1，2]。這類陽離子一般具有易失去最外層電子、與氧形成高度離子鍵的特點(diǎn)，以Li、Na、K等堿金屬和堿土金屬為代表。親硫性是指自然界中陽離子傾向于與硫結(jié)合形成高度共價(jià)鍵的一種傾向性[1，2]。這類陽離子一般具有18或18+2的外電子層結(jié)構(gòu)，電負(fù)性較高，常與硫形成高度共價(jià)鍵的特點(diǎn)，以Cu、Pb、Zn等過渡族元素為代表。親鐵性是元素在自然界以金屬狀態(tài)產(chǎn)出的一種傾向性[1，2]。在自然體系中，特別是在氧和硫豐度低的情況下，一些金屬元素不能形成陽離子，只能以自然金屬形式存在，它們常常與金屬鐵共生，因此稱之為親鐵性，這類元素往往不容易失去價(jià)電子，不易于陰離子結(jié)合，以Au、Ag、Cu等貴金屬為代表。

自然界元素的親和性不是絕對的，存在著雙重性和過渡性的特點(diǎn)[1，2]。在周圍環(huán)境變化的情況下，很多元素的地球化學(xué)親和性會隨之變化。如Au、Ag、Cu等金屬元素，常以單質(zhì)存在，具有較強(qiáng)的親鐵性，但是在硫元素含量很高的還原環(huán)境下，這些金屬元素常與硫結(jié)合形成硫化物，顯示出親硫性。

二、地球化學(xué)親和性舉例類比講解

1.地球化學(xué)親和性概念的舉例類比講解。我們將具有地球化學(xué)親和性的陽離子類比為“女性”，將陽離子傾向于與某種陰離子化合的傾向類比為“女性有選擇的與某位男性結(jié)婚的傾向”。簡單地將陽離子的地球化學(xué)親和性類比為“女性找對象的傾向性”。

2.地球化學(xué)親和性分類類比講解。筆者簡單地把地球化學(xué)親和性三類親氧性、親硫性和親鐵性，類比為“女同胞”“找農(nóng)村男性結(jié)婚傾向”“找城市男性結(jié)婚傾向”和“保持單身傾向”三類。親氧性比作為“女性找農(nóng)村男性的傾向”。氧元素具有較強(qiáng)的電負(fù)性，這就決定了它與陽離子結(jié)合時(shí)，容易將結(jié)合的陽離子的最外層電子全部吸引過來，全部或者大部分占有陽離子的最外層電子，形成高度離子鍵的情況。這里將氧比作“農(nóng)村男性”。農(nóng)村男性往往思想較為保守，這類女性嫁過來后，往往多以夫家為主，有些地方甚至需要隨夫姓，像姓氏這樣的“最外層電子”也會被農(nóng)村夫婿這樣的“氧”所完全奪走。親硫性比作為“女性找城市男性的傾向”。硫元素電負(fù)性低于氧，在與陽離子結(jié)合時(shí)，常與陽離子共用電子，形成共價(jià)鍵。這里將硫比作“城市男性”。城市男性思想往往較為開放，在與這類男性結(jié)婚后，夫妻雙方大多比較平等，像財(cái)產(chǎn)等這樣的“共用電子對”大多是共用的。親鐵性比作“女性保持單身的傾向”。在有些情況下，尤其是在“氧和硫”等男性缺少的地方，很多“金屬元素”這樣的女性無法找到合適的對象，只能保持單身，常多與“鐵”這樣的閨蜜在一起“共生”。這類女性往往比較保守，不喜歡與異性交往，現(xiàn)今社會在高學(xué)歷、高收入的女性人群中這種單身女性越來越多，常稱這類“貴金屬”為單身貴族。

女性是否愿意找對象、愿意找哪種對象的意愿和傾向也會因?yàn)橹車h(huán)境的變化而變化。比如高學(xué)歷、高收入的單身貴族，眼界高，一般愿意保持單身，多與閨蜜一起工作和生活，表現(xiàn)出“親鐵性”。但是當(dāng)他們身邊有十分出色的比較開放的城市男性時(shí)，他們有時(shí)也會愿意和這些城市男性結(jié)婚，表現(xiàn)出“親硫性”。

3.化學(xué)反應(yīng)制動原理舉例類比講解?；瘜W(xué)反應(yīng)制動原理是指當(dāng)陰離子不足時(shí)，在自然體系中各陽離子將按親和性強(qiáng)弱與陰離子反應(yīng)，親和性強(qiáng)的陽離子將抑制親和性弱的陽離子的化學(xué)反應(yīng)[1，2]。這是自然界的競爭機(jī)制。在男性這種“陰離子”不足時(shí)，哪些“陽離子”能與這些“陰離子”結(jié)合呢？將按照女性自身的找對象的傾向性的強(qiáng)弱來排序，找對象傾向性強(qiáng)的女性將優(yōu)先找到對象，這便是競爭機(jī)制的選擇。

三、結(jié)語

本次舉例類比講解中，將陽離子類比為“女性”，將陰離子類比為“男性”，同時(shí)將元素地球化學(xué)親和性類比為“女性找對象的傾向性”。這大大加深了學(xué)生對于地球化學(xué)親和性的理解和記憶，使學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)和應(yīng)用過程中更加熟練地掌握和運(yùn)用地球化學(xué)親和性的相關(guān)內(nèi)容，達(dá)到了很好的講授效果。本次舉例類比中所用的例子僅為更好理解講授內(nèi)容，無任何感情色彩，特此聲明。

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