元素在物质中的存在形式有哪些特点

Question

如题所述

Answer 1

元素在固相中的存在形式对理解地球化学过程至关重要。研究这一形式有助于揭示地质作用的历史和元素的迁移演化特征。根据韩吟文（2002）的分类，元素在固相中的存在形式主要包括独立矿物、类质同象、超显微混入物、吸附和与有机质结合的五种方式。
独立矿物形式是指元素以肉眼可见或可在显微镜下观察到的矿物形态存在，其粒径大于0.001毫米。例如，石英、长石等矿物是硅酸盐地球中Si、Al、O、K、Na、Ca等造岩元素的重要载体。而黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等则是Fe、Cu、Pb、Zn等元素的常见矿物。
类质同象形式涉及元素以不同质点占据相同晶格结点位置，晶格类型和晶格常数不发生明显变化。这种现象在自然界中普遍存在，许多微量元素以此形式存在。例如，稀土元素之间在矿物中可产生类质同象，甚至在橄榄石中，Fe和Mg可以形成不同程度类质同象（Mg，Fe）2SiO4。类质同象不仅决定矿物形成的可能性和成分复杂性，也影响微量元素的分散与富集。
超显微混入物形式指那些被包裹在其他矿物中、粒径小于0.01毫米的物质。这些物质虽不占据主矿物的晶格位置，但仍是独立矿物。例如，在岩浆岩中的Au、Ag、Pb、Bi、Hg等元素，常以超细硫化物形式存在于其他矿物中。
吸附形式是指元素在胶体、晶体表面或解理面上由于电荷不平衡而吸附异性离子的现象。这种形式是一种结合力较弱、易被交换和分离的存在方式。例如，粘土矿物表面由于表面张力也容易形成对离子的吸附。
与有机质结合的形式指元素加入到有机物中，如血液中的Fe、骨骼中的Ca和脑细胞中的P都完全进入到有机质中。此外，微量元素常与有机物结合形成金属有机化合物或金属有机络合物。
同种元素在同一类地质体中可以有多种存在形式。例如，Nb等微量元素在花岗岩中主要以类质同象形式存在，但当其含量较高时也可以与Nb的独立矿物共存。元素的存在形式不是固定不变的，以Pb为例，其在不同地质过程中可呈现不同的形态。
元素的存在形式对其化学活动性有重要影响，进而影响矿产资源的可利用性。如镍在超基性岩中含量可能较高，但如果镍以硫化物形式存在，就具有良好的利用价值。