整門課的大架構

這頁在回答：七講看起來各講各的，從宇宙起源跳到熱力學，再跳到碳循環。它們其實在回答同一個問題的不同部分。先看懂這張地圖，再讀每一講，會知道自己現在在拼哪一塊。

核心問題：元素在哪裡？為什麼在那裡？

地球化學只問兩件事（L1 p.3）：What is there? 地球和我們碰得到的空間由什麼組成？Why is it there? 控制元素分布的規律是什麼？七講就是從這兩個問題一路展開的。

七講怎麼接起來

第一段：元素從哪來（L1）。大霹靂只做出 H 和 He，其他元素都是恆星做的：恆星把輕元素融合到 Fe 就停，因為 Fe 的結合能最大；比 Fe 重的元素要靠捕獲中子。這些過程的特性全都留在今天的太陽系元素豐度裡。太陽星雲冷卻時，離太陽越遠越冷，能凝結的東西越多，所以內行星是岩石、外行星是冰和氣體。這一講交出來的是「地球的原料清單」。

第二段：原料怎麼分到地核、地函、地殼（L2）。地球一開始大致均勻，後來分層。元素要去哪一層，取決於它的化學性質：喜歡跟金屬鐵走的進了地核，喜歡跟硫走的形成硫化物，喜歡氧的留在矽酸鹽裡。在矽酸鹽裡還要再分一次：塞得進地函礦物晶格的（相容，D > 1）留在地函，塞不進去的（不相容，D < 1）在部分熔融時跑進熔體，最後累積在地殼。L2 用的「分配係數 D」，其實就是 L4 平衡常數的一種。

第三段：判斷的工具（L3、L4）。「元素會跟誰走」「哪個礦物穩定」說穿了都是同一個問題：反應會不會發生。L3 建立判準：要同時看能量（H）和亂度（S），合成 G = H − TS，ΔG < 0 就會發生；兩相 G 相等的地方是相界。L4 把它延伸到溶液：ΔG° = −RT ln K，平衡常數 K 告訴你反應停在哪裡，K 隨溫度壓力變，所以礦物組合能當溫度計、壓力計；動力學則告訴你反應多快，解釋了為什麼地表的鑽石沒有變回石墨。這兩講是後面所有計算的基礎。

第四段：工具用在地表（L5、L6、L7）。地表的元素大多在水裡移動。水溶液有兩個主控變數：L5 的 pH（幾乎所有反應都有 H⁺ 參與）和 L7 的氧化還原狀態 pε。L5 用平衡常數解碳酸系統、算雨水 pH、定義鹼度、判斷溶解度和風化產物；L7 用 ΔG = −nFE 把電位和熱力學接起來，畫出各物種的穩定區，再用生物控制的 redox ladder 解釋沉積物裡一層一層的變化。L6 把 L5 的碳酸系統放到全球尺度：人類排放的 CO₂ 被三種機制一個比一個慢地吸收，真正卡住的是海洋環流。

這份筆記怎麼讀

每一講的結構都一樣，順序是照學習研究的結果排的：

1. 這講在回答、先認識的名詞：先知道零件的名字，再學整個機制，理解會比較好。
2. 邏輯地圖：核心問題往下拆成子問題，連線上標關係。可以按「考自己」蓋住答案，先自己想再點開。
3. 正文：推導和邏輯用完整的段落寫，不跳步。互動圖前面有一題「先預測」，先猜再拉。
4. 例題：先看「完整解」，再做「換你算」（換了數字，只給提示）。
5. 自我檢測：每一節最後 2–4 題，答案摺疊。
6. 容易混淆、章末綜合題：最後把整講串起來。

研究上效果最好的讀書方法是考自己和分散複習，重讀和畫重點的效果反而最差。所以讀完一節後，先做自我檢測，不要急著往下讀；考前幾天，每天花一點時間做〈每日複習〉的題目，比考前一晚重讀整本筆記有效。