第7章氧化物(礦物原料與基礎(chǔ))

1、第七章第七章 氧化物氧化物 及氫氧化物大類及氫氧化物大類 主要教學(xué)內(nèi)容：主要教學(xué)內(nèi)容： 石英、剛玉、尖晶石、鈣鈦礦石英、剛玉、尖晶石、鈣鈦礦; ; 重點及難點是晶體結(jié)構(gòu)、性能，重點及難點是晶體結(jié)構(gòu)、性能， 目的要求：目的要求： 掌握石英、剛玉及尖晶石、鈣鈦礦的成掌握石英、剛玉及尖晶石、鈣鈦礦的成 分，晶體結(jié)構(gòu)、性能；分，晶體結(jié)構(gòu)、性能； 了解他們的用途。了解他們的用途。 思考題：為什么只有思考題：為什么只有a-a-石英在地表最穩(wěn)石英在地表最穩(wěn) 定？定？ 潘兆櫓，結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)（上、下）。潘兆櫓，結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)（上、下）。 地質(zhì)學(xué)出版社。地質(zhì)學(xué)出版社。1993.1993. 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述

2、 氧化物和氫氧化物礦物是一系列氧化物和氫氧化物礦物是一系列金屬陽金屬陽 離子與離子與O O2- 2-及 及OHOH- -相結(jié)合相結(jié)合的化合物。這類礦的化合物。這類礦 物的種數(shù)約在物的種數(shù)約在260260種左右。它們占地殼總種左右。它們占地殼總 重量的重量的17%17%左右，其中左右，其中石英族石英族礦物就占了礦物就占了 12.6%12.6%，而，而鐵鐵的氧化物和氫氧化物占了的氧化物和氫氧化物占了 3.9%3.9%。 1.1.化學(xué)成分化學(xué)成分 陽離子主要是陽離子主要是 惰性氣體型惰性氣體型離子離子( (如如SiSi、AlAl等等) )； 過渡型離子過渡型離子( (如如FeFe、MnMn、TiTi

3、、CrCr等等) ) ； 少量少量銅型離子銅型離子( (如如CuCu、SbSb、BiBi等等) ) 。 在少數(shù)氧化物中還含有附加陰離子及在少數(shù)氧化物中還含有附加陰離子及水水 分子分子。如燒綠石。如燒綠石。 2. 晶體化學(xué)特征晶體化學(xué)特征 氧化物氧化物中以離子鍵為主，隨著中以離子鍵為主，隨著陽離子陽離子電電 價的增加，共價鍵的成分趨向增多。價的增加，共價鍵的成分趨向增多。 另一方面另一方面, , 從惰性氣體型、過渡型離子向從惰性氣體型、過渡型離子向 銅型離子改變時，共價鍵性則趨向增強。銅型離子改變時，共價鍵性則趨向增強。 氫氧化物氫氧化物的晶體結(jié)構(gòu)中，由的晶體結(jié)構(gòu)中，由(OH)(OH)- - 或

4、或(OH)(OH)- - 和和O O2- 2-共同形成緊密堆積，晶體結(jié)構(gòu)主要 共同形成緊密堆積，晶體結(jié)構(gòu)主要 是是層狀或鏈狀層狀或鏈狀，除，除離子鍵外，還往往存離子鍵外，還往往存 在氫鍵在氫鍵。 與氧化物比較，其比重和硬度都趨向減小。與氧化物比較，其比重和硬度都趨向減小。 如方鎂石的硬度為如方鎂石的硬度為6 6，而水鎂石僅為，而水鎂石僅為2.52.5。 方鎂石的比重為方鎂石的比重為3.63.6，水鎂石為，水鎂石為2.352.35， 3.形態(tài)形態(tài) 氧化物氧化物常可形成完好的晶形?？尚纬赏旰玫木?，亦常見呈粒，亦常見呈粒 狀、致密塊狀及其他集合體形態(tài)；狀、致密塊狀及其他集合體形態(tài)； 氫氧化物則氫氧

5、化物則常見為細分散膠態(tài)混合物常見為細分散膠態(tài)混合物，結(jié)，結(jié) 晶好時，晶體呈板狀、細小鱗片狀或針晶好時，晶體呈板狀、細小鱗片狀或針 狀狀。 4.4.物理性質(zhì)物理性質(zhì) 光學(xué)性質(zhì)方面，光學(xué)性質(zhì)方面，MgMg、AlAl等等惰性氣體型離子惰性氣體型離子 組成的氧化物和氫氧化物，通常組成的氧化物和氫氧化物，通常淺色或無淺色或無 色色，半透明至透明，以玻璃光澤為主。，半透明至透明，以玻璃光澤為主。 而而FeFe、MnMn、CrCr等等過渡型離子過渡型離子則呈則呈深色或暗深色或暗 色色，不透明至微透明，半金屬光澤，不透明至微透明，半金屬光澤。 解理：解理：氧化物類礦物中僅少數(shù)可發(fā)育解氧化物類礦物中僅少數(shù)可發(fā)育

6、解 理，一般解理級別為中等不完全。理，一般解理級別為中等不完全。 氫氧化物類因鍵力較弱，往往發(fā)育一組氫氧化物類因鍵力較弱，往往發(fā)育一組 完全極完全解理。完全極完全解理。 氧化物氧化物： 簡單氧化物簡單氧化物 復(fù)雜氧化物復(fù)雜氧化物 氫氧化物氫氧化物 5.分類分類 第二節(jié)第二節(jié) 剛玉剛玉 Al2O3 (Corundum) 1 1 化學(xué)組成化學(xué)組成 AlAl2 2O O3 3。 。常含微量雜質(zhì)，主要混入物有 常含微量雜質(zhì)，主要混入物有CrCr、 FeFe、TiTi、MnMn、V V以類質(zhì)同像的形式代替，以類質(zhì)同像的形式代替， 金紅石、赤鐵礦、鈦鐵礦是剛玉中的常金紅石、赤鐵礦、鈦鐵礦是剛玉中的常 見包

7、裹體。見包裹體。 AlAl2 2O O3 3有多種變體，穩(wěn)定的天然有多種變體，穩(wěn)定的天然- Al- Al2 2O O3 3 變體，稱為剛玉。變體，稱為剛玉。 2 2 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu) 三方晶系，陰離子作六方緊密堆積，陽三方晶系，陰離子作六方緊密堆積，陽 離子充填了陰離子形成的離子充填了陰離子形成的2/32/3的八面體空的八面體空 隙，隙，AlOAlO6 6 八面體在平行（八面體在平行（00010001）方向）方向 上共棱成層；在平行上共棱成層；在平行C C軸方向，八面體以軸方向，八面體以 共面或共角頂?shù)姆绞竭B結(jié)。共面或共角頂?shù)姆绞竭B結(jié)。 AlO6八面體層沿八面體層沿C軸方向共面相軸方向共面相

8、聯(lián)聯(lián) (0001)方向方向 AlO6八面體共棱成層八面體共棱成層 3 3 形態(tài)形態(tài) 晶形常呈完好的六晶形常呈完好的六 方柱狀或桶狀，柱方柱狀或桶狀，柱 面上常有斜條紋或面上常有斜條紋或 橫紋；集合體呈粒橫紋；集合體呈粒 狀。狀。 剛玉剛玉 白寶石白寶石 山東昌樂山東昌樂 4 4 物理性質(zhì)物理性質(zhì) 純凈的純凈的AlAl2 2O O3 3是無色的，因含有雜質(zhì)而呈現(xiàn)不同是無色的，因含有雜質(zhì)而呈現(xiàn)不同 的顏色。含的顏色。含CrCr呈呈紅色紅色（紅寶石，（紅寶石，ruby ruby ），含），含 TiTi、FeFe2+ 2+時呈 時呈蘭色蘭色（藍寶石，（藍寶石， sapphire sapphire ），

9、）， 含含CoCo、NiNi、V V時呈時呈綠色綠色（綠寶石），含（綠寶石），含NiNi時呈時呈 黃色黃色，含全，含全FeFe時呈黑色，金剛光澤，透明時呈黑色，金剛光澤，透明- -半半 透明；常因聚片雙晶或細微包體產(chǎn)生透明；常因聚片雙晶或細微包體產(chǎn)生(0001)(0001)或或 (1011)(1011)裂理裂理 比重比重4.0164.016，H=9H=9，耐磨性好。耐高溫，導(dǎo)熱系，耐磨性好。耐高溫，導(dǎo)熱系 數(shù)大；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；紅寶石發(fā)螢光。數(shù)大；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；紅寶石發(fā)螢光。 5 5 應(yīng)用應(yīng)用 主要作高級磨料主要作高級磨料( (砂布、砂輪）；砂布、砂輪）； 制作各種精密儀表及耐磨部件；制作各種精

10、密儀表及耐磨部件； 作激光材料（作激光材料（紅寶石用作激光發(fā)射物質(zhì)）紅寶石用作激光發(fā)射物質(zhì)） 白寶石對紅外線透過率特別大，可以用作太陽白寶石對紅外線透過率特別大，可以用作太陽 電池、導(dǎo)彈等的窗口材料電池、導(dǎo)彈等的窗口材料 寶石行業(yè)（緬甸紅寶石、印度藍寶石）寶石行業(yè)（緬甸紅寶石、印度藍寶石） -Al-Al2 2O O3 3是高絕緣無線電陶瓷和高溫耐火材料是高絕緣無線電陶瓷和高溫耐火材料 中的主要礦物。中的主要礦物。 自然界產(chǎn)出的剛玉較少，質(zhì)量好的自然界產(chǎn)出的剛玉較少，質(zhì)量好的 就更少。就更少。19021902年法國科學(xué)家首次以年法國科學(xué)家首次以 a-Aia-Ai2 2O O3 3為原料合成剛玉。

11、為原料合成剛玉。 合成方法有焰熔法及水熱法。反應(yīng)合成方法有焰熔法及水熱法。反應(yīng) 溫度為溫度為950 950 。 燃燒室燃燒室 第三節(jié)第三節(jié) 石英族石英族 SiOSiO2 2在自然界儲量很大，以多種礦物的形在自然界儲量很大，以多種礦物的形 態(tài)出現(xiàn)。如石英、水晶、瑪瑙、玉髓、態(tài)出現(xiàn)。如石英、水晶、瑪瑙、玉髓、 蛋白石等。蛋白石等。 自然界中發(fā)現(xiàn)的已有自然界中發(fā)現(xiàn)的已有1010種種。常見。常見7 7種的相種的相 變化圖。變化圖。 石英石英 同同 級級 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 變變(慢慢) 鱗石英鱗石英方石英方石英熔融石英熔融石英 同同 類類 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 變變 (快) 石英石英 870 1723 1470 573163 11

12、7 鱗石英鱗石英 鱗石英鱗石英 180270 方石英方石英石英玻璃石英玻璃 急冷急冷 SiO2同質(zhì)多相變體的相互轉(zhuǎn)化同質(zhì)多相變體的相互轉(zhuǎn)化 一、一、石英石英 1、化學(xué)組成化學(xué)組成 SiOSiO2 2, , 包括包括-石英和石英和-石英石英 未加說明一般指未加說明一般指-石英。石英。 常含不同數(shù)量的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)的常含不同數(shù)量的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)的 機械混入物。機械混入物。 2 2、晶體結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu) 基本單元基本單元SiOSiO4 4 四面體，四面體共頂角聯(lián)結(jié)成四面體，四面體共頂角聯(lián)結(jié)成 架狀結(jié)構(gòu)。（決定力學(xué)性質(zhì)）架狀結(jié)構(gòu)。（決定力學(xué)性質(zhì)） SiOSiO2 2結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)中Si-OSi-

13、O鍵的強度很高，鍵力分別在三鍵的強度很高，鍵力分別在三 維空間比較均勻，維空間比較均勻，因此因此SiOSiO2 2晶體的熔點高、硬晶體的熔點高、硬 度大、化學(xué)穩(wěn)定性好，無明顯解理度大、化學(xué)穩(wěn)定性好，無明顯解理。 -石英屬三方晶系。石英屬三方晶系。-石英屬六方晶系石英屬六方晶系 3 3 、形態(tài)、形態(tài) -石英的單晶體通常呈六方柱石英的單晶體通常呈六方柱10101010和和 菱面體菱面體10111011等單形所成之聚形。柱面等單形所成之聚形。柱面 上常具橫紋。石英常呈它形粒狀、致密上常具橫紋。石英常呈它形粒狀、致密 塊狀及晶簇狀、晶腺狀等。塊狀及晶簇狀、晶腺狀等。 隱晶質(zhì)隱晶質(zhì)的石英稱石髓的石英稱石

14、髓( (玉髓玉髓chalcedony), chalcedony), 具有不同顏色條帶的或花紋相間分布的石具有不同顏色條帶的或花紋相間分布的石 髓稱為髓稱為瑪瑙瑪瑙(agate)(agate)。 4 4 、物理性質(zhì)、物理性質(zhì) 純凈的石英無色透明，有時因雜質(zhì)元素純凈的石英無色透明，有時因雜質(zhì)元素 及包裹體的存在而呈現(xiàn)各種顏色，條痕及包裹體的存在而呈現(xiàn)各種顏色，條痕 白色，玻璃光澤，透明；白色，玻璃光澤，透明；貝殼狀斷口，貝殼狀斷口， 斷口油脂光澤，硬度斷口油脂光澤，硬度7 7，比重中等。比重中等。 二、石英的亞種：二、石英的亞種： 水晶水晶：無色透明的大型石英晶體。（狹：無色透明的大型石英晶體。（

15、狹 義）義） 紫水晶紫水晶 黃水晶黃水晶 煙水晶。煙水晶。 Location: Colorado, USA 晶洞中的石英晶簇晶洞中的石英晶簇 Quartz Location: Mexico Quartz. Location: Arkansas, USA 含釬鐵礦包裹體的紫水晶含釬鐵礦包裹體的紫水晶 Location: Namibia 瑪瑙瑪瑙(agate)(agate) 綠玉髓 Opal Location: Australia 蛋白石 5 5 用途用途 水晶：有水晶：有壓電水晶壓電水晶、光學(xué)水晶光學(xué)水晶、熔煉水晶（用于、熔煉水晶（用于 生產(chǎn)特種透明的石英玻璃、生產(chǎn)人造水晶）、工生產(chǎn)特種透明的石

16、英玻璃、生產(chǎn)人造水晶）、工 藝水晶（珠寶首飾）；藝水晶（珠寶首飾）； 硅質(zhì)原料：硅質(zhì)原料：（河砂、砂巖）：玻璃、陶瓷行業(yè)、（河砂、砂巖）：玻璃、陶瓷行業(yè)、 耐火材料、鑄造行業(yè)、化工行業(yè)（硫酸塔的填充耐火材料、鑄造行業(yè)、化工行業(yè)（硫酸塔的填充 物）、磨料。物）、磨料。 用于提取用于提取單晶硅單晶硅以生產(chǎn)太陽能電池以生產(chǎn)太陽能電池 水熱合成水晶高壓釜示意圖水熱合成水晶高壓釜示意圖 第四節(jié)第四節(jié) 金紅石族金紅石族 本族化合物屬族化合物屬AXAX2 2型，主要包括金紅石、錫石和型，主要包括金紅石、錫石和 軟錳礦。它們的晶體結(jié)構(gòu)均屬金紅石型。軟錳礦。它們的晶體結(jié)構(gòu)均屬金紅石型。 包括包括TiOTiO2

17、2同質(zhì)多象變體同質(zhì)多象變體 銳鈦礦銳鈦礦 板鈦礦板鈦礦 金紅石金紅石 金紅石金紅石 TiOTiO2 2 ( Rutile( Rutile) ) 1 1 化學(xué)組成：化學(xué)組成： TiOTiO2 2， ，常含 常含F(xiàn)eFe、NbNb、TaTa、CrCr、SnSn等等 2 2 晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)： 四方晶系四方晶系 陰離子作六方緊密堆積，陽離子位于八陰離子作六方緊密堆積，陽離子位于八 面體空隙中，配位數(shù)為面體空隙中，配位數(shù)為6 6；結(jié)構(gòu)中；結(jié)構(gòu)中TiOTiO6 6 八面體八面體共棱聯(lián)結(jié)形成平行于共棱聯(lián)結(jié)形成平行于C C軸軸無限延伸無限延伸 的八面體鏈，鏈間共角頂連接。的八面體鏈，鏈間共角頂連接。 3

18、3 形態(tài)：雙錐狀、短柱狀（偉晶期），形態(tài)：雙錐狀、短柱狀（偉晶期）， 長柱狀、針狀（巖脈中）。長柱狀、針狀（巖脈中）。 4 4 性質(zhì)：常見暗紅色、褐色，含鐵多時性質(zhì)：常見暗紅色、褐色，含鐵多時 黑色，條痕淺黃黑色，條痕淺黃- -淺褐色，淺褐色，金剛光澤金剛光澤；平；平 行（行（110110）一組完全解理，平行（）一組完全解理，平行（100100） 中等，硬度中等，硬度6-6.56-6.5。 5 5 應(yīng)用：應(yīng)用： 主要用于生產(chǎn)鈦白粉，它在白色顏料中主要用于生產(chǎn)鈦白粉，它在白色顏料中 占占90%90%，用于涂料及造紙、橡膠中占，用于涂料及造紙、橡膠中占85%85%； 提取金屬鈦。強度大，密度小，耐

19、熱，提取金屬鈦。強度大，密度小，耐熱， 熱膨脹系數(shù)小，用于航空航天業(yè)；熱膨脹系數(shù)小，用于航空航天業(yè)； 寶石；寶石； 半導(dǎo)體檢波器。半導(dǎo)體檢波器。 TiOTiO2 2具有很高的折射率（具有很高的折射率（2.762.76），），成為成為 制備光學(xué)玻璃的原料，制備光學(xué)玻璃的原料，也是無線電陶瓷也是無線電陶瓷 中常用的晶相。中常用的晶相。 金紅石結(jié)構(gòu)的氧化物金紅石結(jié)構(gòu)的氧化物有有SnOSnO2 2，MnOMnO2 2，CeOCeO2 2， PbOPbO2 2，VOVO2 2，NbONbO2 2，TiOTiO2 2等可以做等可以做光催化光催化 劑劑。 TiOTiO2 2 摻加摻加PtPt光催化材料光催化

20、材料 光催化劑光催化劑-在光子的激發(fā)下能夠起到催在光子的激發(fā)下能夠起到催 化作用的物質(zhì)的統(tǒng)稱?；饔玫奈镔|(zhì)的統(tǒng)稱。 第五節(jié)第五節(jié) 鈣鈦礦鈣鈦礦CaTiOCaTiO3 3 (Perovskite) (Perovskite) 本族化合物屬本族化合物屬ABXABX3 3型。型。 A A代表大陽離子代表大陽離子, B, B代表小陽離子代表小陽離子, , 類質(zhì)同類質(zhì)同 象十分發(fā)育。象十分發(fā)育。 化學(xué)組成化學(xué)組成: CaTiO: CaTiO3 3 CaTiOCaTiO3 3 有四種同質(zhì)多相變體。 有四種同質(zhì)多相變體。 三方相（三方相（-90-90） 斜方相斜方相（5 5 ）四四 方相方相（120120）立

21、方相。立方相。 通式通式A A2+ 2+B B4+4+O O3. 3.A A為可以容納二價陽離子， 為可以容納二價陽離子， B B位可以容納四價陽離子。位可以容納四價陽離子。 為調(diào)整材料的組分，修改材料的性質(zhì)提供為調(diào)整材料的組分，修改材料的性質(zhì)提供 了基礎(chǔ)。了基礎(chǔ)。 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點: : 高溫變體為等軸晶系（重點）。高溫變體為等軸晶系（重點）。 在高溫變體結(jié)構(gòu)中，鈣離子位于立方晶胞在高溫變體結(jié)構(gòu)中，鈣離子位于立方晶胞 的中心，的中心，為為1212個氧離子包圍成配位立方個氧離子包圍成配位立方 八面體，八面體，配位數(shù)為配位數(shù)為1212；鈦離子位于立方；鈦離子位于立方 晶胞的角頂，配位數(shù)為晶胞的角

22、頂，配位數(shù)為6 6。 TiOTiO6 6 八面八面 體共角頂相連。體共角頂相連。 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點: 高溫變體為等軸晶系（重點）高溫變體為等軸晶系（重點） 鈣鈦礦鈣鈦礦 CaTiO3 BaTiOBaTiO3 3屬屬鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，是典型的鐵電，是典型的鐵電 材料，在居里溫度以下表現(xiàn)出良好的鐵材料，在居里溫度以下表現(xiàn)出良好的鐵 電性能。電性能。 鐵電晶體：指鐵電晶體：指壓電晶體壓電晶體中具有中具有自發(fā)自發(fā)式極式極 化且自發(fā)極化方向能隨外施電場方向的化且自發(fā)極化方向能隨外施電場方向的 改變而轉(zhuǎn)向的一類晶體。改變而轉(zhuǎn)向的一類晶體。 壓電晶體壓電晶體 熱電晶體熱電晶體 鐵電晶體鐵電晶體 鈣鈦

23、礦型結(jié)構(gòu)與鐵電效應(yīng)鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)與鐵電效應(yīng)成因。成因。 結(jié)構(gòu)中某一離子結(jié)構(gòu)中某一離子偏離偏離其多面體的中心位其多面體的中心位 置，從而造成極化。置，從而造成極化。 鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)與新鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)與新(鐵電）材料鐵電）材料 離子上移電荷中心發(fā)生偏移，八面離子上移電荷中心發(fā)生偏移，八面 體發(fā)生極化形成偶極矩體發(fā)生極化形成偶極矩極化過程。極化過程。 晶胞沿極化方向伸長，垂直方向收晶胞沿極化方向伸長，垂直方向收 縮。引發(fā)周圍的鈦離子沿同一方向縮。引發(fā)周圍的鈦離子沿同一方向 極化，形成電疇。極化，形成電疇。 PbZr/TiO3 鐵電性能的出現(xiàn)與晶體內(nèi)的自發(fā)極化有鐵電性能的出現(xiàn)與晶體內(nèi)的自發(fā)極化有 關(guān)。關(guān)。

24、在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過組分上的在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過組分上的 類質(zhì)同像代替，已衍生出眾多性質(zhì)上得類質(zhì)同像代替，已衍生出眾多性質(zhì)上得 到改進的到改進的“新材料新材料”。 如如BaTiOBaTiO3 3、 PbTiOPbTiO3 3、 、SrTiO SrTiO3 3等，均是具有高溫超導(dǎo)特等，均是具有高溫超導(dǎo)特 性的氧化物。性的氧化物。 對于對于理想的單晶體而言理想的單晶體而言，如果不存在外電場時，如果不存在外電場時， 單位晶胞中的正負電荷中心不重合，具有一定單位晶胞中的正負電荷中心不重合，具有一定 的固有偶極矩，的固有偶極矩，稱為自發(fā)極化稱為自發(fā)極化。由于晶體的周。由于晶體的周 期性，單位

25、晶胞的固有偶極矩自發(fā)地在同一方期性，單位晶胞的固有偶極矩自發(fā)地在同一方 向上整齊排列，使晶體出現(xiàn)極性而處于自發(fā)極向上整齊排列，使晶體出現(xiàn)極性而處于自發(fā)極 化狀態(tài)?；癄顟B(tài)。 鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)自發(fā)極化的微觀機制鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)自發(fā)極化的微觀機制 BaTiO3 （a）和）和CaTiO3 （b）結(jié)構(gòu)的剖面圖）結(jié)構(gòu)的剖面圖 0.0045nm RTi4+RO2-=0.196nm 總結(jié)：總結(jié)： 氧八面體空隙越大，中心陽離子半徑越氧八面體空隙越大，中心陽離子半徑越 小，電價越高，晶體越容易產(chǎn)生自發(fā)極小，電價越高，晶體越容易產(chǎn)生自發(fā)極 化?；?。 鈣鈦礦型材料應(yīng)用：鈣鈦礦型材料應(yīng)用： 熱電防盜預(yù)警器。熱電防盜預(yù)警器。 聲

26、學(xué)系統(tǒng)的壓電換能器聲學(xué)系統(tǒng)的壓電換能器麥克風(fēng)及耳機；麥克風(fēng)及耳機； 麥克風(fēng)麥克風(fēng)聲波轉(zhuǎn)換成電信號；聲波轉(zhuǎn)換成電信號； 耳機耳機-電信號轉(zhuǎn)換成聲音。電信號轉(zhuǎn)換成聲音。 第六節(jié)第六節(jié) 尖晶石族尖晶石族 本族化合物屬本族化合物屬ABAB2 2X X4 4型。型。 A A代表二價的鎂、鐵、鋅、錳。；代表二價的鎂、鐵、鋅、錳。； B B代表三價的鐵、鋁、鉻。代表三價的鐵、鋁、鉻。 廣泛發(fā)育著完全和不完全的類質(zhì)同象置換廣泛發(fā)育著完全和不完全的類質(zhì)同象置換. . 結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)中O O2- 2-近似成立方最緊密堆積，陽離子充填其 近似成立方最緊密堆積，陽離子充填其 中的四面體空隙和八面體空隙，配位四面體和中的四

27、面體空隙和八面體空隙，配位四面體和 配位八面體以共角頂聯(lián)結(jié)。配位八面體以共角頂聯(lián)結(jié)。 正尖晶石型結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)中，正尖晶石型結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)中，A A離子占據(jù)離子占據(jù) 四面體空隙，四面體空隙，B B離子占據(jù)八面體空隙。離子占據(jù)八面體空隙。 尖晶石尖晶石MgAlMgAl2 2O O4 4、鉻鐵礦、鉻鐵礦FeCrFeCr2 2O O4 4 反尖晶石型結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)中，半數(shù)的反尖晶石型結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)中，半數(shù)的B B離子占據(jù)離子占據(jù) 四面體空隙，四面體空隙，A A離子和另外半數(shù)的離子和另外半數(shù)的B B離子占據(jù)八離子占據(jù)八 面體空隙。面體空隙。 磁鐵礦磁鐵礦FeFe3 3O O4 4（FeFe2 2O O3 3.FeO)

28、.FeO) 混合尖晶石型結(jié)構(gòu)：介于正、反之間，混合尖晶石型結(jié)構(gòu)：介于正、反之間， 既有正尖晶石，又有反尖晶石，稱為混既有正尖晶石，又有反尖晶石，稱為混 合尖晶石。合尖晶石。 鎂鐵礦鎂鐵礦MgFeMgFe2 2O O4 4，錳鐵礦，錳鐵礦MnFeMnFe2 2O O4 4 磁鐵礦磁鐵礦 磁鐵礦：磁鐵礦： Fe3+Fe2+Fe3+O4 （magnetite） 化學(xué)組成化學(xué)組成: FeFe: FeFe2 2O O4 4, , 常含常含MgMg、MnMn、TiTi、 V V、CrCr等元素等元素 反尖晶石型結(jié)構(gòu)?？勺鳛榇判圆牧稀７醇饩徒Y(jié)構(gòu)?？勺鳛榇判圆牧?。 磁性材料具有以下兩個條件：磁性材料具有以

29、下兩個條件： 1)1)離子的外電子層具有未成對電子；離子的外電子層具有未成對電子； 2)2)一定的結(jié)構(gòu)（反尖晶石結(jié)構(gòu)）。一定的結(jié)構(gòu)（反尖晶石結(jié)構(gòu)）。 磁致伸縮磁致伸縮：鐵磁性材料受磁場作用時：鐵磁性材料受磁場作用時, ,它它 的的尺寸大小、形狀尺寸大小、形狀會發(fā)生會發(fā)生變化變化的效應(yīng)。的效應(yīng)。 磁鐵礦是正的磁致伸縮，其他（鎂、錳）磁鐵礦是正的磁致伸縮，其他（鎂、錳） 鐵氧體均為負的磁致伸縮。鐵氧體均為負的磁致伸縮。 可以制備磁致伸縮為零的磁性材料?？梢灾苽浯胖律炜s為零的磁性材料。 赤鐵礦：赤鐵礦：r-Fer-Fe2 2O O3 3。 。 （剛玉型）（剛玉型）正尖晶石型結(jié)構(gòu)正尖晶石型結(jié)構(gòu)。陽離子

30、比。陽離子比 正常尖晶石缺少正常尖晶石缺少1/31/3。晶體少見，常呈顯。晶體少見，常呈顯 晶質(zhì)的板狀、鱗片狀，隱晶質(zhì)的鮞狀、晶質(zhì)的板狀、鱗片狀，隱晶質(zhì)的鮞狀、 豆?fàn)?；顏色從鋼灰色豆?fàn)?；顏色從鋼灰? -鐵黑色，條痕櫻紅鐵黑色，條痕櫻紅 色，金屬色，金屬- -金剛光澤；硬度金剛光澤；硬度5-65-6。如云母、。如云母、 鮞狀赤鐵礦鮞狀赤鐵礦。 赤鐵礦可以作為赤鐵礦可以作為氣敏材料氣敏材料檢測液化石油檢測液化石油 氣的主要成分氣的主要成分丙烷。丙烷。 r-Fer-Fe2 2O O3 3對丙烷具有較高的靈敏度和較好對丙烷具有較高的靈敏度和較好 的選擇性的選擇性 氣體與材料表面發(fā)生電子交換，改變材氣體與材料表面發(fā)生電子交換，改變材 料的電導(dǎo)率，通過測量電導(dǎo)率達到檢測料的電導(dǎo)率，通過測量電導(dǎo)率達到檢測 氣體的目的氣體的目的。 軟錳礦（軟錳礦（MnO2)：常呈針狀、放射狀集：常呈針狀、放射狀集 合體、塊狀、粉末狀產(chǎn)出；黑色，金屬合體、塊狀、粉末狀產(chǎn)出；黑色，金屬 光澤，不透明；性脆，硬度小，污手。光澤，不透明；性脆，硬度小，污手。 第七節(jié)氫氧化物第七節(jié)氫氧化物 1.硬錳礦硬錳礦 （Psilomelane） 成分變化很大。成分變化很大。 晶體形態(tài)晶體形態(tài): : 通常成通常成葡萄狀、鐘乳狀葡萄狀、鐘乳狀、樹枝狀或、樹枝狀或