大类氧化物及氢氧化物.pptVIP

1,第七讲：第十章 第三大类：氧化物和氢氧化物（2学时） 第一类：氧化物,一 前言 1 化学成分：氧化物的阴离子主要是O，在少数氧化物中还少量的F、Cl等附加阴离子及水分子；可与氧结合的阳离子计有38种，主要为隋性气体型和过渡型离子，铜型离子极为少见。,2,2 晶体化学特征：,氧化物主中主要以离子键为主，这在氧与惰性气体离子化合物中最为明显。但由于阳离子性质不同，可能部分出现共价键、分子键等到其它的键。如石英中共价键占50%，而在方锑矿、砷华、Sb4O6、As4O6分子间则以分子键相联结。 在离子键氧化物中，由于氧离子的半径远大于一般的阳离子，因此，在许多氧化物中，可以看成氧作最紧密堆积，而阳离子充填于其八面体、四面体和其它类型的空隙中。 在部分氧化物中，也可以氧和大离子阳离子共同形成最紧密堆积，由较小的离子充填于空隙中。 总之，在离子键为主的氧化物中，阳离子的配位数主要取决于阳、阴离子的半径比值。,3,3 矿物形态：,氧化物常形成完好的晶形，也常见致密块状、粒状、或其他集合体状。,4,4 矿物的性质：,当阳离子为惰性气体离子时，则为离子键晶体，多表现为无色或浅色，透明或半透明，以玻璃光泽为主；当阳离子为过渡性离子或铜型离子，则矿自色加深，为半透明至不透明，金刚光泽、半金属光泽至金属光泽。 硬度一般大于5.5，即大于小刀。密度变化大，但化学性质稳定，熔点高。,5,二 主要矿物介绍,1 刚玉：主要成分是三氧化二铝，主要混入物有铬、钛、铁、锰、钒、硅、镓等。它们或以类质同象或机械混入物形式存在于刚玉之中。 三方晶系，D3d。氧作六方最紧密堆积，堆积层垂直C轴，铝充填于氧形成的2/3的八面体空隙中。,6,2、石英,7,一石英(低温石英),石英应为石英和石英的总称。通常未加特别说明的“石英”一词，即指石英。 化学组成 化学成分较纯，Si02通常接近于100。可含少量的Fe、Mg、Al、Ca、Li、Na、K、Ge、B等。此外， 石英中常含有固、液、气态包体。常见的呈固态包体形式存在的矿物有：方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、金红石、板钛矿、锐钛矿、磁铁矿、赤铁矿、针铁矿、菱铁矿、方解石、白钨矿、黑钨矿、阳起石、钠长石等。 对石英化学成分的研究可帮助推断形成条件及对矿床的评价等。,8,晶体结构,三方晶系，D34P3121或 P3221 。SiO4四面体以角顶相联，在C轴方向上呈螺旋状排列；并有左、右旋之分，即C轴为31或32。,9,物理性质,常呈无色透明(称水晶)、乳白色、灰白色等。颜色变化很大，因含杂质不同或存在色心可形成各种色调的异种。玻璃光泽，断口油脂光泽。无解理，贝完状断口。硬度7，相对密度2.65。常压下温度每升高1度，相对密度约减小0.0001。有压电性和焦电性。除氢氟酸外，不溶于其他酸。加热至573度，立即发生位移或转变，两个Si04联结角度由150度转变为137度，而成石英。,10,石英常见有双晶,11,12,3、 尖晶石：,化学式为AB2O4，其中A 为二价的镁 、铁、锰、镍、锌、钴、铜等，而B主要为三价或少量的四价的铝、铬、铁、钒 、钛等，A和B的类质同象非常普遍，造成矿物成分复杂化。,13,尖晶石结构,是尖晶石族矿物的代表性结构，为等轴晶系，Fd3m，a=0.8080.853nm，Z=8，表明单位晶胞中有32个O，8个A，16 个B，32个氧成立方最紧密堆积，形成32 个八面体空隙和64个四面体空隙，8个A离子以四次配位充填于1/8的四面体空隙中，而16个B离子则以六次配位充填于1/2的八面体空隙中。四面体和八面体的混层纯八面体层的互层沿着（111）方向排列。四面体与上下纯八面体层中的八面体以角顶相联。,14,由于尖晶石型结构中的单位晶胞中的每一个角顶同时为一个四面体和三个八面体所共同占有，且共角顶方式变化大，较易调整和适应各种不同的半径离子，或结构发生畸变，以适应不同的离子，因此具有尖晶石型的结构的矿物有上百种之多。据此又分为三种主要类型：,15,（1）正尖晶石型AB2O4，8个A离子进入四面体空隙，而16个B离子进入八面体空隙中。 （2）反尖晶石型BABO4，8个A离子进入八面体空隙，而16个B离子一半进入到四面体空隙中，而另一半则进入到八面体空隙中去。 (3) 混合型 ：A1-xBAxB2-xO4。,16,17,18,形态,六八面体晶类，Oh。常呈八面体晶形，有时与菱形十二面体和立方体成聚形。常依(111)为双晶面相接合面构成双晶，这种双晶律称为尖晶石律。,19,物理性质,颜色为无色、红、蓝、黄、绿、粉红等。一些研究表明：红色系含Cr，蓝色系含Fe2+，草绿色系含少量Fe 3+，褐色系含Fe3+，Cr2+和Fe2+的综合作用产生红褐色或紫色，含Zn时也常至蓝色，合Co呈天蓝色；玻璃光泽。111解理不完全。硬度8。相对密度3.55。,20,鉴定特征,八面体形态，硬度大，尖晶石律双晶，吹管火焰不熔为特征。与相似矿物比较：锆石相对密度较大；刚玉有较之更大的硬度；石榴子石硬度比尖晶石小，吹管火焰可熔。,21,4、磁铁矿,鉴定特征 八面体晶形，铁黑色，黑色条痕；无解理；强磁性。以前述特点可与相似的铬铁矿、黑钨矿、黑锰矿等区别。,22,第二类 氢氧化物,一 前言 1 化学成分；阴离子为要为（OH）和O；阳离子为镁 、铁、锰、铝、以及少量的钙；成分中有时还有少量的中性水分子。由于氢氧化物的吸附作用使化学成分变得复杂。 2 晶体化学特征：由于氢氧根的离子半径远大于其阳离子，固可以把氢氧化物的晶体结构看成以氢氧根为最紧密堆积，其他阳离子充填于空隙中。 3 矿物形态：多为三方、六方、斜方、单斜晶系，晶体呈板状、细小鳞片状、或针状等到，更多是呈为细分散胶态混合物。 4 矿物的性质,23,二 主要矿物介绍,1 铝土矿：是一种以铝的氢氧化物为矿物主的、含水的氧化铁、含水的的铝硅酸盐（如高岭土）、赤铁矿、蛋白石等到矿物所胶结，称之为铝 土矿。其中，最主在的矿物为铝的含水矿物硬水铝石、一水铝石、三水铝石。,24,铝土矿通常具有215mm的鲕状或豆状构造，豆体常具同心圆状，有的成致密块状，外表与石灰岩、碧玉相似。由于胶结物不同，颜色变化很大，灰白、灰白、棕红、黑灰色等。在新鲜面上，用口呵气后有强烈的土臭味，或将小块服成粉末，用水湿润无可塑性，硬度、相对密度较页岩为大，由此可与页岩及粘土相区别。 由于铝土矿呈细分散机械混合物，用一般方法难以区分硬水铝石、一水软铝石(勃姆石)、三水铝石，必须用差热分析、X射线结构分析和化学分析、光学显微镜的综合研究相配合，才能精确鉴定。,25,2 褐铁矿：,是指以含水的氧化铁为主的矿物、铝的氢氧化物、泥质混合物、同时还需含有铜、铅、镍、钴、金等到的颗粒很小的混合物。这些细小矿物颗粒难于区分，故统称褐铁矿。铁帽即主要是由褐铁矿组成。这些含水的氧化铁矿物主要有针铁矿、水针铁矿、纤铁矿、水纤铁矿等。,26,鉴定特征：,褐铁矿与赤铁矿、磁铁矿类似。但褐铁矿的颜色、条痕均为黄褐色，在闭密中加热生水，而赤铁矿的条痕为红色、棕红色，闭管中加热无水。磁铁矿颜色及条痕均 为黑色，晶形完好并具强磁性。由此可以区别它们。,27,3 硬锰矿（与软锰矿之区别）：,狭义的硬锰矿为一矿物种，它有自己的独特的成分、结构和物理件质它在自然界的分布并不很广泛。 但是通常所谓的广义硬锰矿不是一个矿物种，而是一种细分散多矿物集合体，在成分上主要为含有多种元素的锰的氧化物和氢氧化物，化学式一般以，mMnO. MnO2. nH2O表示。在形态和成因上往往具有胶态形成的葡萄状、钟乳状、肾状等特点。,28,形态 晶体少见，通常呈葡萄状、肾状、皮壳状、钟乳状或土状，此外有致密块状和树枝状。 物理性质 黑色至暗钢灰色；条痕褐色至黑色；半金属光泽，土状者呈土状光泽。不透明。硬度46。相对密度4.7。 成因及产状 硬锰矿是一个典型的表生矿物，常由锰的碳酸盐或硅酸盐经风化作用而来。与软锰矿共生。亦可在海相湖相沉积层中呈团块式结核存在。 鉴定特征 胶体形态，黑色，硬度较大。溶于盐酸放出氯，闭管中析出水和氧。加H2O2剧烈起泡放出大量氧气。以此可与类似的黑色矿物相区别。珠球试验氧化焰中呈紫色反应。,29,软锰矿,形