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