化学元素类型

一、化学元素类型

化学元素是组成矿物的物质基础。元素的性质主要由元素的原子或离子的最外层电子排列特征所决定。

在自然界，少量元素可以单质形式出现，而大部分的元素都是以原子或离子或离子团或分子团的形式出现，它们之间相互结合形成天然化合物。而元素之间形成化合物的种类、性质和结合方式等主要由元素或元素形成离子后的外电子构型所影响。根据元素或元素形成离子的电子构型可分为四种基本类型：

（一）惰型气体型原子

惰型气体型原子，指原子的最外层具有8个或2个电子的原子。这类原子最外层的电子构型为1S²或nS²nP⁶，主要出现在元素周期表中的Ⅷ_A族的位置，一般形成独立矿物的几率特别低。

（二）惰型气体型离子

惰型气体型离子，指原子失去或得到电子后形成正离子或负离子，其最外层具有8个或2个电子的离子。这类离子最外层的电子构型为1S²或nS²nP⁶，主要出现在元素周期表中的Ⅰ_A、Ⅱ_A或Ⅲ_A、Ⅳ_A、Ⅴ_A、Ⅵ_A族上半部或Ⅶ_A主族的位置上，主要包括碱金属元素离子、碱土金属元素离子及一些非金属元素离子。这些离子在自然界主要形成卤化物矿物、氧化物矿物与含氧盐矿物。其中含氧盐矿物是构成地壳中各类岩石的最主要、最重要的造岩矿物，一般将这类离子的元素称为“亲氧元素”或“造岩元素”。

（三）铜型离子

铜型离子，指原子失去电子后形成正离子，其最外层具有18个电子的离子。这类离子最外层的电子构型为nS²nP⁶nd¹⁰，因最外层电子构型与Cu⁺相同而得名。主要出现在元素周期表中的Ⅰ_B、Ⅱ_B或Ⅲ_A、Ⅳ_A、Ⅴ_A、Ⅵ_A族下半部的位置上，主要包括元素周期表中多种有色金属元素离子、半金属元素离子。这类离子容易与硫结合，主要形成硫化物矿物。常构成金属硫化物矿床的最重要、最主要的矿石矿物。一般将这类离子的元素称为“亲硫元素”或“造矿元素”。

（四）过渡型离子

过渡型离子，指原子失去电子后形成正离子，其最外层具有9－17个电子的离子。这类离子最外层的电子构型为nS²nP⁶nd^1－9，主要出现在元素周期表中的Ⅲ_B、Ⅳ_B、Ⅴ_B、Ⅵ_BⅦ_B、Ⅷ_B族的位置上。按其离子属性，又分为亲氧性的过渡型离子和亲硫性的过渡型离子。前者包括了Ⅲ_B、Ⅳ_B、Ⅴ_B、Ⅵ_B族位置的元素离子，这些离子在自然界主要与氧结合形成氧化物矿物与含氧盐矿物；后者包括Ⅶ_B、Ⅷ_B族位置上的元素离子，这些离子在自然界主要与硫结合形成硫化物矿物。

这些离子中，有一些元素如铁、铜等元素，既可形成硫化物矿物，又可形成氧化物矿物与含氧盐矿物。但在形成环境与条件上的要求有所不同，主要表现在化学价上，如Fe元素在还原条件下往往以低价形式出现，形成硫化物，如黄铁矿的形成；在氧化条件下，往往以高价形式出现，形成氧化物或含氧盐，如赤铁矿及钙铁榴石的形成。