地球化学中元素地球化学亲和性举例类比讲解初探

黄鑫 曹瀚升 黄超 蒲晓强

[摘 要] 通过举例类比的方法来讲解地球化学亲和性的内容，促使学生更好地理解和学习地球化学亲和性的内容和本质，为学生学习好本内容提供一个有趣且容易理解的方法，也为之后地球化学内容的学习打下良好的基础。

[关键词] 地球化学;亲和性;举例类比

地球化学是研究地球及其子系统（含部分宇宙体）的化学组成、化学机制和化学演化的科学[1，2]。地球化学课程是地质类学科本科教育的基础核心课程[3-5]，元素地球化学亲和性是地球化学课程中最为重要的章节之一，地球化学亲和性章节是地球化学之后地球化学元素迁移、微量元素地球化学以及同位素地球化学等章节学习的基础。地球化学亲和性的学习，对于地球化学课程学习有着至关重要的作用。

一、地球化学亲和性的主要内容

1.地球化学亲和性概念。元素地球化学亲和性指阳离子在自然体系中有选择的与某种阴离子化合的倾向性[1，2]。从概念里可以看出，地球化学亲和性是阳离子所拥有的性质，阳离子是地球化学亲和性这个性质的拥有者，阴离子是这个性质作用的对象。

2.地球化学亲和性分类。地球化学亲和性可以分为三类：亲氧性、亲硫性和亲铁性[1，2]。亲氧性是指自然界中阳离子倾向于与氧结合形成高度离子键的一种倾向性[1，2]。这类阳离子一般具有易失去最外层电子、与氧形成高度离子键的特点，以Li、Na、K等碱金属和碱土金属为代表。亲硫性是指自然界中阳离子倾向于与硫结合形成高度共价键的一种倾向性[1，2]。这类阳离子一般具有18或18+2的外电子層结构，电负性较高，常与硫形成高度共价键的特点，以Cu、Pb、Zn等过渡族元素为代表。亲铁性是元素在自然界以金属状态产出的一种倾向性[1，2]。在自然体系中，特别是在氧和硫丰度低的情况下，一些金属元素不能形成阳离子，只能以自然金属形式存在，它们常常与金属铁共生，因此称之为亲铁性，这类元素往往不容易失去价电子，不易于阴离子结合，以Au、Ag、Cu等贵金属为代表。

自然界元素的亲和性不是绝对的，存在着双重性和过渡性的特点[1，2]。在周围环境变化的情况下，很多元素的地球化学亲和性会随之变化。如Au、Ag、Cu等金属元素，常以单质存在，具有较强的亲铁性，但是在硫元素含量很高的还原环境下，这些金属元素常与硫结合形成硫化物，显示出亲硫性。

二、地球化学亲和性举例类比讲解

1.地球化学亲和性概念的举例类比讲解。我们将具有地球化学亲和性的阳离子类比为“女性”，将阳离子倾向于与某种阴离子化合的倾向类比为“女性有选择的与某位男性结婚的倾向”。简单地将阳离子的地球化学亲和性类比为“女性找对象的倾向性”。

2.地球化学亲和性分类类比讲解。笔者简单地把地球化学亲和性三类亲氧性、亲硫性和亲铁性，类比为“女同胞”“找农村男性结婚倾向”“找城市男性结婚倾向”和“保持单身倾向”三类。亲氧性比作为“女性找农村男性的倾向”。氧元素具有较强的电负性，这就决定了它与阳离子结合时，容易将结合的阳离子的最外层电子全部吸引过来，全部或者大部分占有阳离子的最外层电子，形成高度离子键的情况。这里将氧比作“农村男性”。农村男性往往思想较为保守，这类女性嫁过来后，往往多以夫家为主，有些地方甚至需要随夫姓，像姓氏这样的“最外层电子”也会被农村夫婿这样的“氧”所完全夺走。亲硫性比作为“女性找城市男性的倾向”。硫元素电负性低于氧，在与阳离子结合时，常与阳离子共用电子，形成共价键。这里将硫比作“城市男性”。城市男性思想往往较为开放，在与这类男性结婚后，夫妻双方大多比较平等，像财产等这样的“共用电子对”大多是共用的。亲铁性比作“女性保持单身的倾向”。在有些情况下，尤其是在“氧和硫”等男性缺少的地方，很多“金属元素”这样的女性无法找到合适的对象，只能保持单身，常多与“铁”这样的闺蜜在一起“共生”。这类女性往往比较保守，不喜欢与异性交往，现今社会在高学历、高收入的女性人群中这种单身女性越来越多，常称这类“贵金属”为单身贵族。

女性是否愿意找对象、愿意找哪种对象的意愿和倾向也会因为周围环境的变化而变化。比如高学历、高收入的单身贵族，眼界高，一般愿意保持单身，多与闺蜜一起工作和生活，表现出“亲铁性”。但是当他们身边有十分出色的比较开放的城市男性时，他们有时也会愿意和这些城市男性结婚，表现出“亲硫性”。

3.化学反应制动原理举例类比讲解。化学反应制动原理是指当阴离子不足时，在自然体系中各阳离子将按亲和性强弱与阴离子反应，亲和性强的阳离子将抑制亲和性弱的阳离子的化学反应[1，2]。这是自然界的竞争机制。在男性这种“阴离子”不足时，哪些“阳离子”能与这些“阴离子”结合呢？将按照女性自身的找对象的倾向性的强弱来排序，找对象倾向性强的女性将优先找到对象，这便是竞争机制的选择。

三、结语

本次举例类比讲解中，将阳离子类比为“女性”，将阴离子类比为“男性”，同时将元素地球化学亲和性类比为“女性找对象的倾向性”。这大大加深了学生对于地球化学亲和性的理解和记忆，使学生在今后的学习和应用过程中更加熟练地掌握和运用地球化学亲和性的相关内容，达到了很好的讲授效果。本次举例类比中所用的例子仅为更好理解讲授内容，无任何感情色彩，特此声明。

参考文献

[1]韩吟文，马振东.地球化学[M].北京：地质出版社，2003.

[2]张宏飞，高山.地球化学[M].北京：地质出版社，2012.

[3]张德会，叶荣，龚庆杰.“地球化学”课程教学改革的实践[J].中国地质教育，2005（3）：60-62.

[4]蔡宏明，木合塔尔·扎日，德勒恰提，刘桂萍.地球化学课程教学改革探索[J].大学教育，2016（7）：130-131.

[5]李静，陆丽娜，司志森.地球化学课程教学改革与实践[J].科技风，2015（10）：194.