课件：赤铁矿的晶体化学特征.ppt

2、矿物表面的零电点及带电性,MO 矿物表面有：Mn+ AlO Al3+ + O2- （定位离子） SiO Si4+ Mn+吸引溶液中的配横离子如氢氧根离子，产生M(OH)mn-m,例如：铁铝石榴石 Fe3Al2 SiO4 3解离面存在Al 3+、Fe2+很少有Si 4+ ， 矿物表面对溶液中带电离子（H+、OH-等）不等量吸附，使矿物表面带过剩的电荷。,实例二、赤铁矿的晶体化学特征,化学组成： Fe 占69.94 %、O占30.06%； 化学式：Fe2O3 ，常含有Ti、Al、Mn、 Fe 2+、 Ca、 Mg等 类质同相混入物，有时也含有SiO2、Al2O3。 结点上粒子：Fe3+、O2- ；由于O2-变形性小，不用考虑离子极化现象。 粒子间作用力：离子键； 晶体结构：晶格中结点上大的粒子阴离子O2- （晶体半径1.4，离子体积11.53）做六方或立方最紧密堆积 晶体半径较小的Fe3+ （晶体半径0. 64，离子体积1.093 ）填充2/3的四面体或八面体空隙,第一层,第二层,12121212,123123123123,第三层,六方最紧密堆积单位晶胞 立方最紧密堆积单位晶胞,四面体空隙,八面体空隙,Fe3+-O2-阴阳离子间的静电引力计算,F = KZ+Z-e 2/ ( Rc + Ra) （单位：库伦） 式中F 阴离子与阳离子之间的静电引力，（C库伦）； Z+Z-阴阳离子的电价，ZFe3+=3 ；ZO2-=2 ； e 电子的电量，1.6 10 19 （C）； Rc 阳离子半径，Rc (Fe3+)=0.067nm=6. 710-11m ； Ra 阴离子半径，Ra (O2-)=0.132nm=1.3210-10 m； K 常数，9109Nm2/ C2； 求得 ： FFe-O = 6.94710-18 C,2019/8/23,11,可编辑,= 100 1 - ex p - ( X Fe - X O ) 2/ 4 式中化合物中离子键的百分数; X Fe 铁原子的电负性，1.8； XO 氧原子的电负性， 3.5。 求得 =51.4 %,Fe3+O2- 键离子键百分数的计算,= ( KWkWa / CNd 2) 式中阴阳离子的键合强度; K 键合强度系数, 大小取决于共价程度; Wk 正离子电价，+3; Wa 负离子电价，-2; CN 正离子配位数=6，R+/R-=0.67/1.32=0.507; d Fe3+-O2-离子间距，1.99nm; 键合弱化系数, = 0.71.0 。 相对键合强度越大,键越牢固,矿物解理时键就越难断裂。,Fe3+-O2-键的相对键合强度计算,Fe3+-O2-平均键价的计算,S = ( R/ R0) N 式中 S 键价； R 键长= R+R-=0.67+1.32=1.99 nm； R0为S=1时的R值，也称为单价键长； N为大于1的数值，N越大，S随R的变化就越敏感； R0 、N是与原子种类、价态有关的经验常数，查表求得； R0 （Fe3+）=1.78；N （Fe3+） =5.7 故 S = 0.529 每个原子所连各键的键价之和等于该原子的原子价。,F = Z/ CNrc 2 式中F 键力; Z 成键电子与核分开后, 原子核的电价数; CN 离子配位数; rc 离子共价半径, 其中rcX= d - ( r0X + r0M ) / 2 + r0X rcM = d - ( r0X +r0M) / 2 + r0M d 离子间距; r0 鲍林离子半径, r0O =0.132, r0Fe=0.067; 离子键极性计算公式 = ( FO - FFe) / ( FO + FFe) 式中FO 氧离子的键力; FFe 铁离子的键力; 键力的比值,越大,表示键的极性越大,所占的离子键成分越大。,Fe3+-O2-离子键极性的计算,赤铁矿的红外光谱,赤铁矿的zeta电位曲线,石英的zeta电位曲线,如何描述一种矿物的晶体化学特性,通过试验结果及检测手段、理论分析得到以下矿物的晶体化学特性 1. 结点上粒子的化学组成（化学式）； 2. 粒子的化学特征（大小、半径、电负性、极化性质）； 3. 粒子间作用力（键类型、键参数描述）； 4. 晶胞或晶格构型（不同粒子配位数、晶体结构、晶胞参数等）； 5. 矿物表面活性位点及其化学性质（氧化还原性、溶液化学性质