第六章 矿物的化学成分2007

1、第六章第六章 矿物的化学成分矿物的化学成分矿物的化学成分类型矿物的化学成分类型胶体矿物及其特征胶体矿物及其特征矿物的化学式矿物的化学式水在矿物中的存在形式水在矿物中的存在形式元素的离子类型元素的离子类型地壳的化学成分地壳的化学成分 丰度：各种元素在地壳中的平均含量 质量克拉克值：地壳中化学元素平均含量的质量百分数称为克拉克值或质量克拉克值。 原子克拉克值：各种元素的原子在地壳中所有元素的总原子数种所占百分数。 1.惰性气体型离子 2. 铜型离子 3. 过渡型离子三、三、 矿物的化学成分类型矿物的化学成分类型mineral chemistry component type化学化学组成组成特点特点

2、单质单质化合物化合物简单化合物由一种阳离子和一种阴离子组成复化合物由两种以上的阳离子和同种阴离子或络阴离子组成单盐化合物由一种阳离子和一种络阴离子（酸根）组成复化合物由两种以上的阳离子和同种络阴离子组成由一种元素的原由一种元素的原子组成的矿物子组成的矿物化学化学组成组成变化变化化学组成化学组成基本固定的矿物基本固定的矿物非化学非化学计量矿物计量矿物化学组成化学组成不固定的矿物不固定的矿物类质同象矿物含层间水和沸石水矿物胶体矿物四、四、胶体矿物及其特征胶体矿物及其特征 colloid mineral and its characters胶胶体体细细分分散散系系非晶质非晶质无规则几何外形无规则几何

3、外形可变性和复杂性可变性和复杂性极大比表面积极大比表面积带电荷带电荷选择性吸附选择性吸附胶体的特点胶体矿物的特点胶体胶体矿物形成胶体矿物形成 海滨地带和岩石风化壳中海滨地带和岩石风化壳中 胶体及胶体矿物的特点胶体及胶体矿物的特点矿物矿物/岩石岩石风化风化胶体溶液胶体溶液凝聚凝聚蒸发蒸发/中和中和胶体矿物胶体矿物五、五、 水在矿物中的存在形式水在矿物中的存在形式existence form of aquifer in mineral根据水是否参加矿物晶格而把水分为三类根据水是否参加矿物晶格而把水分为三类不参加矿物晶格的水：不参加矿物晶格的水：吸附水吸附水参加矿物晶格的水：参加矿物晶格的水：结晶水

4、和结构水结晶水和结构水过渡类型的水：过渡类型的水：层间水和沸石水层间水和沸石水中性水，不带电荷，不进入矿物晶体结构，存在于矿物的表面、裂隙中，失水温度很低（0-110之间）。含量不固定，随环境温度和湿度而变，不计入化学式(胶体水除外) 。吸附水的 存 在 不 影 响 矿 物 的 结 构 吸附水吸附水以中性水分子的形式存在于晶体结构中，有固定的位置和配位数，有固定的含量，失水温度高（110-230），失水后不再获得，并影响矿物的结构和性质。结晶水多出现于具有大半径络阴离子的含氧盐矿物中，有一个或几个固定的脱水温度 ，Cu(H2O)5SO4Cu(H2O)3SO4Cu(H2O)SO4CuSO4胆矾(

5、三斜) 三水胆矾(单斜) 泼水胆矾(单斜) 铜锭石（斜方）30 C100 C400 C结晶水结晶水结构水结构水以H+, H3O+, (OH)-形式存在于晶体结构中。有固定的位置和确定的含量比 ，失水温度高（500,600-1200），失水后，很难重新得到。失水后，离子发生重新排列，变为另一种矿物，矿物中结构水的作用（1）平衡晶体中多余的电荷（2）充填结构空隙 高岭石 Al4Si4O10(OH)8 层间水和沸石水层间水和沸石水以中性水分子的形式存在于层状硅酸盐结构单元层之间（层间水）或架状结构硅酸盐沸石族矿物结构的孔隙和空洞中（沸石水）。参与晶格但含量与吸附阳离子的种类以及环境的温度和湿度有关，

6、介于结晶水和吸附水之间。 有一定的配位数，失水后，矿物结构基本不变，只是矿物的物理化学性质发生一些变化，失水温度低，失水后可以重新获得 矿物中水的存在形式矿物中水的存在形式与晶格与晶格的关系的关系主要类型主要类型存在形式存在形式 水的种类水的种类逸出温度逸出温度其它其它不参加不参加晶格晶格吸附水吸附水中性中性H H2 2O O 分子分子汽态水汽态水薄膜水薄膜水毛细管水毛细管水胶体水胶体水100100110110110110250250( (胶体水胶体水) )含量不固定，随含量不固定，随环境温度和湿度环境温度和湿度而变，不计入化而变，不计入化学式学式( (胶体水除外胶体水除外) )结晶水结晶水中

7、性中性H H2 2O O 分子分子结晶结晶水化物水化物200-500200-500个别个别 600600多出现于具有大半多出现于具有大半径络阴离子的含氧径络阴离子的含氧盐矿物中，有一个盐矿物中，有一个或几个固定的脱水或几个固定的脱水温度温度参加参加晶格晶格结构水结构水离子离子 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确定的含量比确定的含量比过渡过渡状态状态介于结晶水介于结晶水与结构水之与结构水之间的一种特间的一种特殊类型殊类型中性中性H H2 2O O 分子分子沸石水沸石水层间水层间水808040040011

8、0110参与晶格但含量参与晶格但含量可变可变( (与吸附阳离与吸附阳离子的种类有关子的种类有关),),随温度和湿度而随温度和湿度而变，介于结晶水变，介于结晶水和吸附水之间。和吸附水之间。六、矿物的化学式六、矿物的化学式1 1、矿物化学式的表示方法矿物化学式的表示方法实验式实验式：表示组成矿物的元素种类及其原子数之比表示组成矿物的元素种类及其原子数之比 仅表示出组成矿物的元素种类及其原子数之比仅表示出组成矿物的元素种类及其原子数之比 忽略了矿物中的次要组分忽略了矿物中的次要组分 不能反映原子在矿物结合中的关系不能反映原子在矿物结合中的关系。 晶体化学式晶体化学式: : 表明矿物中各组分的种类及数

9、量比及表明矿物中各组分的种类及数量比及 其在矿物结构中的占位其在矿物结构中的占位黄铁矿黄铁矿 FeS2 绿柱石绿柱石 Be3Al2Si6O18或或3BeO Al2O3 6SiO2石膏石膏 CaSO42H2O 绿柱石绿柱石 Be3Al2Si6O18矿物的晶体化学式可以反映出成分与结构的关系矿物的晶体化学式可以反映出成分与结构的关系 2 2、晶体化学式的写法晶体化学式的写法 阳离子写在化学式的开始，在复盐中的阳离子要用碱性阳离子写在化学式的开始，在复盐中的阳离子要用碱性 的强弱顺序排列的强弱顺序排列 CaMgCaMgCOCO3 3；当阳离子为同一种元素而；当阳离子为同一种元素而 具有不同价态或不同

10、配位体时，要将低价的离子置于高具有不同价态或不同配位体时，要将低价的离子置于高 价的离子之前写价的离子之前写Fe2+Fe3+2O4 阴离子接着写在阳离子的后边，络阴离子则要用括起来阴离子接着写在阳离子的后边，络阴离子则要用括起来 附加阴离子通常写在主要阴离子或络阴离子的后面附加阴离子通常写在主要阴离子或络阴离子的后面 含水化合物的水分子写在化学式的最后面，并用含水化合物的水分子写在化学式的最后面，并用“”把它把它 与矿物中的其它组份分开。当含水量不定时，常用与矿物中的其它组份分开。当含水量不定时，常用nH2O 或或aq表示，如蛋白石表示，如蛋白石SiO2 nH2O 互为类质同象的离子用互为类质

11、同象的离子用( )( )括起来，并按其含量由多到少括起来，并按其含量由多到少 的顺序排列，中间用逗号隔开的顺序排列，中间用逗号隔开3 3、晶体化学式的计算晶体化学式的计算实验式实验式首先用单矿物化学全分析所得的各组分重量首先用单矿物化学全分析所得的各组分重量百分数除以各相应组分的原子量（或分子量）百分数除以各相应组分的原子量（或分子量）将所得商数化为简单整数比，最后用这些整将所得商数化为简单整数比，最后用这些整数标定各相应组分的相对含量数标定各相应组分的相对含量成分成分含量百分含量百分数数原子数原子数原子数原子数比比化学化学式式换算换算（原子量）（原子量）结果结果Co34.434.4/63.5

12、0.5411CuFeS2Fe30.4730.47/56.00.5441S35.8735.87/32.01.1202合计合计100.74 黄铜矿试验式的计算过程黄铜矿试验式的计算过程晶体化学式晶体化学式1、将各组分重量百分数除以其分子量得出各组分的分子数、将各组分重量百分数除以其分子量得出各组分的分子数2、用每个组分的分子数乘上述该组分中的氧原子系数，求、用每个组分的分子数乘上述该组分中的氧原子系数，求 出每个组分的氧原子数出每个组分的氧原子数3、用每个组分的分子数乘上述该组分中的阳离子系数，求、用每个组分的分子数乘上述该组分中的阳离子系数，求 出每个组分的阳离子的原子数出每个组分的阳离子的原子

13、数4、统计氧原子数的总和、统计氧原子数的总和5、用氧原子数的总和除以理论通式中的氧原子数，求出公、用氧原子数的总和除以理论通式中的氧原子数，求出公 约数约数6、用各组份阳离子原子数除以公约数，其商即为各组份的、用各组份阳离子原子数除以公约数，其商即为各组份的 阳离子原子系数阳离子原子系数7、参照通式并分析类质同象代替关系即可写出该矿物的晶、参照通式并分析类质同象代替关系即可写出该矿物的晶 体化学式体化学式第七章第七章 矿物的形态矿物的形态矿物单体的形态矿物单体的形态 configuration of monocaseconfiguration of monocase矿物连生体的形态矿物连生体的

14、形态 configuration of joined mineral矿物集合体的形态矿物集合体的形态 configuration of aggregate矿矿物物形形态态集合体形态集合体形态不规则不规则晶面特征晶面特征结晶习性结晶习性规则规则单体形态单体形态不规则不规则规则规则双晶双晶平行连晶平行连晶粒状粒状柱状柱状片状片状结核体结核体晶面条纹晶面条纹蚀象蚀象显晶质显晶质隐晶质隐晶质分泌体分泌体鲕状体鲕状体钟乳状钟乳状理想形态理想形态一、矿物单体的形态一、矿物单体的形态1 1、晶体习性、晶体习性( (结晶习性结晶习性) )同种晶体所习见的单形同种晶体所习见的单形晶体在三维空间延伸的比例晶体在三

15、维空间延伸的比例晶体的实际形态取决于晶体结构中不同面网的组成、面网密晶体的实际形态取决于晶体结构中不同面网的组成、面网密度及结晶时的介质条件度及结晶时的介质条件三向等长 粒状粒状菱锰矿一向延长一向延长柱状棒状针状柱状棒状针状两向延长两向延长板状片状板状片状2 2、晶面特征晶面特征 晶面条纹晶面条纹 一种晶体生长现象，只见于晶面上，故又称生长纹一种晶体生长现象，只见于晶面上，故又称生长纹或聚形纹或聚形纹 晶体的晶面上一系列平行的或交叉的条纹，它们都是严格晶体的晶面上一系列平行的或交叉的条纹，它们都是严格的沿一定的结晶学方向排列的粗细宽窄不同的条纹。它往往是的沿一定的结晶学方向排列的粗细宽窄不同的条纹。它往往是两种单形相互交替生长留下的痕迹。由于单形是晶体对称性的两种单形相互交替生长留下的痕迹。由于单形是晶体对称性的一种表现，所以晶面条纹的分布也是服从晶体的对称性的。一种表现，所以晶面条纹的分布也是服从晶体的对称性的。二、矿物集合体的形态二、矿物集合体的形态 显晶集合体形态显晶集合体形态按单体的结晶习性及集合方式的不同可分为粒状、片状、板状、针状、柱状、棒状、放射状、纤维状、晶簇状等集合体 粒状集合体粒状集合体片板状集合体毛发状集合体棒状