Transcript 1. Uvod

Kvantitativna i izotopna
geokemija
GEOKEMIJSKI
CIKLUS
Primarno raspršenje
(distribucija)
Sekundarno
raspršenje
Geokemijski alati (I)
 analitičke



metode
kemijski sastav (klasična kem. analiza, AAS,
elektronska mikroproba, ionska
kromatografija, SEM-EDX/WDS, XRF,…)
izotopni sastav (masena spektrometrija)
fazni sastav (XRD, Raman spektroskopija, IR
spektroskopija,…)
Geokemijski alati (II)
 interpretacija






podataka
termodinamika
kinetika
kemija vodenih otopina
geokemija elemenata u tragovima
organska geokemija
izotopna geokemija
Primjer 1: Primjena geokemije u petrologiji
Disten
Silimanit
Andaluzit
P-T dijagram distribucije Al2SiO5 vrsta
Primjer 2: Primjena geokemije u zaštiti okoliša
Iz kamiona koji prevozi kemikalije rasulo se oko 100 kg BaCl2. Kako sanirati
okoliš?
- Ba je toksičan element (opća slabost, zastoj rada srca, tremor, paraliza,
smrt)
- topljivost BaCl2 (35.8 g/100 mL pri 20 °C)
- LD50 = 1g/70kg
- topljivost BaSO4 (Kpt=1,1×10-10 pri 20 °C)
BaCl2 (s) ↔ Ba2+ + 2 ClBa2+ + SO42- ↔ BaSO4 (s)
Literatura
http://www.imwa.info/white-geochemistry.html
-glavni kavntni broj (n)
-orbitalni kvantni broj (l)
-magnetski kvantni broj (m)
-kvantni broj spina (s)
Aufbau princip (načelo izgradnje)
- energetski nivoi niže energije prije se popunjavaju
Z=8 (kisik)
Zadatak. Napiši elektronsku
konfiguraciju atoma fosfora (Z=15)
1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
Elektronska konfiguracija elemenata
5
5
5
5
5
r
Z – atomski broj (broj protona u jezgri)
N – broj neutrona u jezgri → izotopi
A – maseni broj
A=Z+N
Kemijske veze, ionski radijusi i kristali
-Elementi - elektron donori
(kationi)
- elektron akceptori
(anioni)
-Kemijske veze - ionska veza
- kovalentna veza primarne
veze
- metalna veza
-van der Waalsove veze
(sekundarne veze)
Mjera metalnog karaktera atoma
1. Prva ionizacijska energija elementa
2. Elektronegativnost
3. Standardni elektrodni potencijal
1. Prva ionizacijska energija elementa – minimalna energija koja je potrebna za odstranjivanje
elektrona iz neutralnog atoma u plinovitom stanju. Dakle to je energija potrebna za proces
X(g) → X+(g) + e-
Druga ionizacijska energija elementa – energija potrebna za odstranjivanje drugog elektrona
He
eV
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
2. Elektronegativnost - je mjera sposobnosti atoma jednog elementa u molekuli da
privuče elektrone.
4,0
0,7
3. Standardni elektrodni potencijal – je napon koji se generira kada se 1 mol elektrona
odstrani iz 1 mola atoma ili iona pri standardnim uvjetima
Elektronegativnost elemenata
Ionska veza
Kovalentna veza
Metalna veza
-ionski karakter veze javlja se pri
povezivanja dvaju atoma kod kojih je
razlika u elektronegativnosti veća od 2
Molekula vode
Energija
polarna molekula
Kisik spada u VIA skupinu periodnog sustava, Z= 8, a njegova
elektronska konfiguracija je 1s2 2s2 2p4. U valentnoj ljusci ima 6
elektrona od čega su dva sparena u 2s orbitali, dva su sparena u 2px
orbitali a u 2py i 2pz orbitalama nalazi se po jedan nespareni elektron.
Kut među p orbitalama u vodi iznosi 104,45° (a ne očekivanih 90°)
Eksperimentalno odredeni kut u molekuli H2O svojstven je sp3
hibridizaciji koja se za kisikove atomske orbitale može se shematski
pokazati na sljedeci način:
2p
Hibridizacija
2s
Energija
hibridizacija atomskih orbitala -matematički
postupak u kojem se linearnim kombiniranjem valnih
funkcija energijski bliskih orbitala (npr. 2s i 2p kod
Be) stvaraju dvije nove – hibridne – orbitale. Iz
jedne s i jedne p orbitale hibridizacijom nastaju dvije
sp hibridne orbitale, koje su položene pravocrtno,
tj. pod kutom od 180°, jer su tada elektronska
odbijanja najmanja.
2p
2p
Hibridizacija
2s
sp
sp3
NaCl ↔ Na+ + Cl-
CaCO3 ↔ Ca2+ + CO32
Ionski kristali
Ionski kristali izgrađeni su od pozitivnih (kationa) i negativnih (aniona) iona koji se
međusobno elektrostatski privlače.
e1  e2
F 2
r
F - jakost elektrostatske (ionske) veze
e1, e2 – poz. i neg. naboj
r – udaljenost među nabojima
Koordinacijski broj - broj aniona koji okružuju određeni kation
- određen je omjerom ionskih radijusa kationa i aniona (Rc/Ra)
KB
KB = 2
KB = 3
Rc/Ra = 0,155
Ionski potencijal = naboj / radijus
KB = 4
Rc/Ra = 0,414
Ionski radijusi
Fe
Silikati
Veza Si – O je oko 50% kovalentnog karaktera
(razlika u elektronegativnosti)
-Nezosilikati
-Sorosilikati
-Ciklosilikati
-Inosilikati
-Filosilikati
-Tektosilikati
Građa Zemlje
- jezgra
-unutarnja
-vanjska
- omotač (ultrabazične)
- kora
-oceanska (bazične)
-kontinentalna (kisele)
http://www.youtube.com/watch?v=0mWQs1_L3fA&feature=related
Goldschmidtova klasifikacija elemenata
Q - quartz
A - alkali feldspar
P - plagioclase