第六章 礦物化學(xué)成分2007

1、第六章第六章 礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分類型礦物的化學(xué)成分類型膠體礦物及其特征膠體礦物及其特征礦物的化學(xué)式礦物的化學(xué)式水在礦物中的存在形式水在礦物中的存在形式元素的離子類型元素的離子類型地殼的化學(xué)成分地殼的化學(xué)成分 豐度：各種元素在地殼中的平均含量 質(zhì)量克拉克值：地殼中化學(xué)元素平均含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)稱為克拉克值或質(zhì)量克拉克值。 原子克拉克值：各種元素的原子在地殼中所有元素的總原子數(shù)種所占百分?jǐn)?shù)。 1.惰性氣體型離子 2. 銅型離子 3. 過渡型離子三、三、 礦物的化學(xué)成分類型礦物的化學(xué)成分類型mineral chemistry component type化學(xué)化學(xué)組成組成特點(diǎn)特點(diǎn)

2、單質(zhì)單質(zhì)化合物化合物簡單化合物由一種陽離子和一種陰離子組成復(fù)化合物由兩種以上的陽離子和同種陰離子或絡(luò)陰離子組成單鹽化合物由一種陽離子和一種絡(luò)陰離子（酸根）組成復(fù)化合物由兩種以上的陽離子和同種絡(luò)陰離子組成由一種元素的原由一種元素的原子組成的礦物子組成的礦物化學(xué)化學(xué)組成組成變化變化化學(xué)組成化學(xué)組成基本固定的礦物基本固定的礦物非化學(xué)非化學(xué)計(jì)量礦物計(jì)量礦物化學(xué)組成化學(xué)組成不固定的礦物不固定的礦物類質(zhì)同象礦物含層間水和沸石水礦物膠體礦物四、四、膠體礦物及其特征膠體礦物及其特征 colloid mineral and its characters膠膠體體細(xì)細(xì)分分散散系系非晶質(zhì)非晶質(zhì)無規(guī)則幾何外形無規(guī)則幾何

3、外形可變性和復(fù)雜性可變性和復(fù)雜性極大比表面積極大比表面積帶電荷帶電荷選擇性吸附選擇性吸附膠體的特點(diǎn)膠體礦物的特點(diǎn)膠體膠體礦物形成膠體礦物形成 海濱地帶和巖石風(fēng)化殼中海濱地帶和巖石風(fēng)化殼中 膠體及膠體礦物的特點(diǎn)膠體及膠體礦物的特點(diǎn)礦物礦物/巖石巖石風(fēng)化風(fēng)化膠體溶液膠體溶液凝聚凝聚蒸發(fā)蒸發(fā)/中和中和膠體礦物膠體礦物五、五、 水在礦物中的存在形式水在礦物中的存在形式existence form of aquifer in mineral根據(jù)水是否參加礦物晶格而把水分為三類根據(jù)水是否參加礦物晶格而把水分為三類不參加礦物晶格的水：不參加礦物晶格的水：吸附水吸附水參加礦物晶格的水：參加礦物晶格的水：結(jié)晶水

4、和結(jié)構(gòu)水結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水過渡類型的水：過渡類型的水：層間水和沸石水層間水和沸石水中性水，不帶電荷，不進(jìn)入礦物晶體結(jié)構(gòu)，存在于礦物的表面、裂隙中，失水溫度很低（0-110之間）。含量不固定，隨環(huán)境溫度和濕度而變，不計(jì)入化學(xué)式(膠體水除外) 。吸附水的 存 在 不 影 響 礦 物 的 結(jié) 構(gòu) 吸附水吸附水以中性水分子的形式存在于晶體結(jié)構(gòu)中，有固定的位置和配位數(shù)，有固定的含量，失水溫度高（110-230），失水后不再獲得，并影響礦物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。結(jié)晶水多出現(xiàn)于具有大半徑絡(luò)陰離子的含氧鹽礦物中，有一個或幾個固定的脫水溫度 ，Cu(H2O)5SO4Cu(H2O)3SO4Cu(H2O)SO4CuSO4膽礬(

5、三斜) 三水膽礬(單斜) 潑水膽礬(單斜) 銅錠石（斜方）30 C100 C400 C結(jié)晶水結(jié)晶水結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水以H+, H3O+, (OH)-形式存在于晶體結(jié)構(gòu)中。有固定的位置和確定的含量比 ，失水溫度高（500,600-1200），失水后，很難重新得到。失水后，離子發(fā)生重新排列，變?yōu)榱硪环N礦物，礦物中結(jié)構(gòu)水的作用（1）平衡晶體中多余的電荷（2）充填結(jié)構(gòu)空隙 高嶺石 Al4Si4O10(OH)8 層間水和沸石水層間水和沸石水以中性水分子的形式存在于層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)單元層之間（層間水）或架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽沸石族礦物結(jié)構(gòu)的孔隙和空洞中（沸石水）。參與晶格但含量與吸附陽離子的種類以及環(huán)境的溫度和濕度有關(guān)，

6、介于結(jié)晶水和吸附水之間。 有一定的配位數(shù)，失水后，礦物結(jié)構(gòu)基本不變，只是礦物的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生一些變化，失水溫度低，失水后可以重新獲得 礦物中水的存在形式礦物中水的存在形式與晶格與晶格的關(guān)系的關(guān)系主要類型主要類型存在形式存在形式 水的種類水的種類逸出溫度逸出溫度其它其它不參加不參加晶格晶格吸附水吸附水中性中性H H2 2O O 分子分子汽態(tài)水汽態(tài)水薄膜水薄膜水毛細(xì)管水毛細(xì)管水膠體水膠體水100100110110110110250250( (膠體水膠體水) )含量不固定，隨含量不固定，隨環(huán)境溫度和濕度環(huán)境溫度和濕度而變，不計(jì)入化而變，不計(jì)入化學(xué)式學(xué)式( (膠體水除外膠體水除外) )結(jié)晶水結(jié)晶水中

7、性中性H H2 2O O 分子分子結(jié)晶結(jié)晶水化物水化物200-500200-500個別個別 600600多出現(xiàn)于具有大半多出現(xiàn)于具有大半徑絡(luò)陰離子的含氧徑絡(luò)陰離子的含氧鹽礦物中，有一個鹽礦物中，有一個或幾個固定的脫水或幾個固定的脫水溫度溫度參加參加晶格晶格結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水離子離子 OHOH- -, ,H H+ +，H H3 3O O+ +化合水化合水60060010001000有固定的位置和有固定的位置和確定的含量比確定的含量比過渡過渡狀態(tài)狀態(tài)介于結(jié)晶水介于結(jié)晶水與結(jié)構(gòu)水之與結(jié)構(gòu)水之間的一種特間的一種特殊類型殊類型中性中性H H2 2O O 分子分子沸石水沸石水層間水層間水808040040011

8、0110參與晶格但含量參與晶格但含量可變可變( (與吸附陽離與吸附陽離子的種類有關(guān)子的種類有關(guān)),),隨溫度和濕度而隨溫度和濕度而變，介于結(jié)晶水變，介于結(jié)晶水和吸附水之間。和吸附水之間。六、礦物的化學(xué)式六、礦物的化學(xué)式1 1、礦物化學(xué)式的表示方法礦物化學(xué)式的表示方法實(shí)驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)式：表示組成礦物的元素種類及其原子數(shù)之比表示組成礦物的元素種類及其原子數(shù)之比 僅表示出組成礦物的元素種類及其原子數(shù)之比僅表示出組成礦物的元素種類及其原子數(shù)之比 忽略了礦物中的次要組分忽略了礦物中的次要組分 不能反映原子在礦物結(jié)合中的關(guān)系不能反映原子在礦物結(jié)合中的關(guān)系。 晶體化學(xué)式晶體化學(xué)式: : 表明礦物中各組分的種類及數(shù)

9、量比及表明礦物中各組分的種類及數(shù)量比及 其在礦物結(jié)構(gòu)中的占位其在礦物結(jié)構(gòu)中的占位黃鐵礦黃鐵礦 FeS2 綠柱石綠柱石 Be3Al2Si6O18或或3BeO Al2O3 6SiO2石膏石膏 CaSO42H2O 綠柱石綠柱石 Be3Al2Si6O18礦物的晶體化學(xué)式可以反映出成分與結(jié)構(gòu)的關(guān)系礦物的晶體化學(xué)式可以反映出成分與結(jié)構(gòu)的關(guān)系 2 2、晶體化學(xué)式的寫法晶體化學(xué)式的寫法 陽離子寫在化學(xué)式的開始，在復(fù)鹽中的陽離子要用堿性陽離子寫在化學(xué)式的開始，在復(fù)鹽中的陽離子要用堿性 的強(qiáng)弱順序排列的強(qiáng)弱順序排列 CaMgCaMgCOCO3 3；當(dāng)陽離子為同一種元素而；當(dāng)陽離子為同一種元素而 具有不同價(jià)態(tài)或不同

10、配位體時，要將低價(jià)的離子置于高具有不同價(jià)態(tài)或不同配位體時，要將低價(jià)的離子置于高 價(jià)的離子之前寫價(jià)的離子之前寫Fe2+Fe3+2O4 陰離子接著寫在陽離子的后邊，絡(luò)陰離子則要用括起來陰離子接著寫在陽離子的后邊，絡(luò)陰離子則要用括起來 附加陰離子通常寫在主要陰離子或絡(luò)陰離子的后面附加陰離子通常寫在主要陰離子或絡(luò)陰離子的后面 含水化合物的水分子寫在化學(xué)式的最后面，并用含水化合物的水分子寫在化學(xué)式的最后面，并用“”把它把它 與礦物中的其它組份分開。當(dāng)含水量不定時，常用與礦物中的其它組份分開。當(dāng)含水量不定時，常用nH2O 或或aq表示，如蛋白石表示，如蛋白石SiO2 nH2O 互為類質(zhì)同象的離子用互為類質(zhì)

11、同象的離子用( )( )括起來，并按其含量由多到少括起來，并按其含量由多到少 的順序排列，中間用逗號隔開的順序排列，中間用逗號隔開3 3、晶體化學(xué)式的計(jì)算晶體化學(xué)式的計(jì)算實(shí)驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)式首先用單礦物化學(xué)全分析所得的各組分重量首先用單礦物化學(xué)全分析所得的各組分重量百分?jǐn)?shù)除以各相應(yīng)組分的原子量（或分子量）百分?jǐn)?shù)除以各相應(yīng)組分的原子量（或分子量）將所得商數(shù)化為簡單整數(shù)比，最后用這些整將所得商數(shù)化為簡單整數(shù)比，最后用這些整數(shù)標(biāo)定各相應(yīng)組分的相對含量數(shù)標(biāo)定各相應(yīng)組分的相對含量成分成分含量百分含量百分?jǐn)?shù)數(shù)原子數(shù)原子數(shù)原子數(shù)原子數(shù)比比化學(xué)化學(xué)式式換算換算（原子量）（原子量）結(jié)果結(jié)果Co34.434.4/63.5

12、0.5411CuFeS2Fe30.4730.47/56.00.5441S35.8735.87/32.01.1202合計(jì)合計(jì)100.74 黃銅礦試驗(yàn)式的計(jì)算過程黃銅礦試驗(yàn)式的計(jì)算過程晶體化學(xué)式晶體化學(xué)式1、將各組分重量百分?jǐn)?shù)除以其分子量得出各組分的分子數(shù)、將各組分重量百分?jǐn)?shù)除以其分子量得出各組分的分子數(shù)2、用每個組分的分子數(shù)乘上述該組分中的氧原子系數(shù)，求、用每個組分的分子數(shù)乘上述該組分中的氧原子系數(shù)，求 出每個組分的氧原子數(shù)出每個組分的氧原子數(shù)3、用每個組分的分子數(shù)乘上述該組分中的陽離子系數(shù)，求、用每個組分的分子數(shù)乘上述該組分中的陽離子系數(shù)，求 出每個組分的陽離子的原子數(shù)出每個組分的陽離子的原子

13、數(shù)4、統(tǒng)計(jì)氧原子數(shù)的總和、統(tǒng)計(jì)氧原子數(shù)的總和5、用氧原子數(shù)的總和除以理論通式中的氧原子數(shù)，求出公、用氧原子數(shù)的總和除以理論通式中的氧原子數(shù)，求出公 約數(shù)約數(shù)6、用各組份陽離子原子數(shù)除以公約數(shù)，其商即為各組份的、用各組份陽離子原子數(shù)除以公約數(shù)，其商即為各組份的 陽離子原子系數(shù)陽離子原子系數(shù)7、參照通式并分析類質(zhì)同象代替關(guān)系即可寫出該礦物的晶、參照通式并分析類質(zhì)同象代替關(guān)系即可寫出該礦物的晶 體化學(xué)式體化學(xué)式第七章第七章 礦物的形態(tài)礦物的形態(tài)礦物單體的形態(tài)礦物單體的形態(tài) configuration of monocaseconfiguration of monocase礦物連生體的形態(tài)礦物連生體的

14、形態(tài) configuration of joined mineral礦物集合體的形態(tài)礦物集合體的形態(tài) configuration of aggregate礦礦物物形形態(tài)態(tài)集合體形態(tài)集合體形態(tài)不規(guī)則不規(guī)則晶面特征晶面特征結(jié)晶習(xí)性結(jié)晶習(xí)性規(guī)則規(guī)則單體形態(tài)單體形態(tài)不規(guī)則不規(guī)則規(guī)則規(guī)則雙晶雙晶平行連晶平行連晶粒狀粒狀柱狀柱狀片狀片狀結(jié)核體結(jié)核體晶面條紋晶面條紋蝕象蝕象顯晶質(zhì)顯晶質(zhì)隱晶質(zhì)隱晶質(zhì)分泌體分泌體鮞狀體鮞狀體鐘乳狀鐘乳狀理想形態(tài)理想形態(tài)一、礦物單體的形態(tài)一、礦物單體的形態(tài)1 1、晶體習(xí)性、晶體習(xí)性( (結(jié)晶習(xí)性結(jié)晶習(xí)性) )同種晶體所習(xí)見的單形同種晶體所習(xí)見的單形晶體在三維空間延伸的比例晶體在三

15、維空間延伸的比例晶體的實(shí)際形態(tài)取決于晶體結(jié)構(gòu)中不同面網(wǎng)的組成、面網(wǎng)密晶體的實(shí)際形態(tài)取決于晶體結(jié)構(gòu)中不同面網(wǎng)的組成、面網(wǎng)密度及結(jié)晶時的介質(zhì)條件度及結(jié)晶時的介質(zhì)條件三向等長 粒狀粒狀菱錳礦一向延長一向延長柱狀棒狀針狀柱狀棒狀針狀兩向延長兩向延長板狀片狀板狀片狀2 2、晶面特征晶面特征 晶面條紋晶面條紋 一種晶體生長現(xiàn)象，只見于晶面上，故又稱生長紋一種晶體生長現(xiàn)象，只見于晶面上，故又稱生長紋或聚形紋或聚形紋 晶體的晶面上一系列平行的或交叉的條紋，它們都是嚴(yán)格晶體的晶面上一系列平行的或交叉的條紋，它們都是嚴(yán)格的沿一定的結(jié)晶學(xué)方向排列的粗細(xì)寬窄不同的條紋。它往往是的沿一定的結(jié)晶學(xué)方向排列的粗細(xì)寬窄不同的條紋。它往往是兩種單形相互交替生長留下的痕跡。由于單形是晶體對稱性的兩種單形相互交替生長留下的痕跡。由于單形是晶體對稱性的一種表現(xiàn)，所以晶面條紋的分布也是服從晶體的對稱性的。一種表現(xiàn)，所以晶面條紋的分布也是服從晶體的對稱性的。二、礦物集合體的形態(tài)二、礦物集合體的形態(tài) 顯晶集合體形態(tài)顯晶集合體形態(tài)按單體的結(jié)晶習(xí)性及集合方式的不同可分為粒狀、片狀、板狀、針狀、柱狀、棒狀、放射狀、纖維狀、晶簇狀等集合體 粒狀集合體粒狀集合體片板狀集合體毛發(fā)狀集合體棒狀