类质同像同质多像多型

晶体与矿物认知教育部职业教育宝玉石鉴定与加工专业教学资源库GemsandJadeIdentificationandProcessingTeachingResourceLibrary矿物的化学成分及化学性质—类质同像和同质多像及多型

一、类质同像

在一种晶体的内部结构中，本来完全可由某种离子或原子占据的位置，部分地由性质类似的他种离子或原子所占据，共同形成均匀的、单一相的混合晶体的现象。也称同晶型；旧称同形性。相应的晶体称为类质同像混晶。例如钨铁矿FeWO4晶体结构中一部分Fe的结构位置可以被Mn替代、占据，由此形成的黑钨矿(Fe,Mn)WO4晶体就是一种类质同象混晶。式中圆括号内用逗号分开的元素，表示成类质同象替代关系的一组元素，书写顺序按所含原子百分数由高而低排列。分为完全类质同象和不完全类质同象。二、同质多像

1.同质多像概念

化学组成相同的物质,在不同的物理化学条件下,能结晶成两种或多种不同结构的晶体的现象。也称多晶型或同质异象，旧称多形性。同质多象只限于结晶物质的范畴，不包括非晶质和液体、气体中的异构现象。

矽线石红柱石蓝晶石

同质多像由于化学成分相同而晶体结构不同，所以同种物质的每一种变体都是一个独立的相，在矿物学中就是独立的矿物种,可赋予不同的名称,如：Al2SiO5的3种变体分别称为红柱石、蓝晶石和夕线石;也可在同一名称或化学式的基础上加希腊字母前缀或罗马数字后缀来加以区别，如α-石英和β-石英，冰Ⅰ、冰Ⅱ……，一种物质的各个变体，按其数目的不同而可称为同质二像、同质三像等，或一般地泛称为同质多像象。已知变体数目最多的物质是SiO2，达13种（见石英族矿物）。

同种物质的不同变体的化学组成虽然相同，但晶体结构不同，因而它们的晶形和物理性质，有时还有化学性质，也不相同。碳的两种同质多像变体──金刚石和石墨的上述差异，是最明显的一个实例。

2.注意

石墨和金刚石结构及物性对比

金刚石石墨晶系等轴晶系六方晶系配位数43原子间距0.154nm层内0.142nm,层间0.340nm键性共价键层内共价键，层间分子键形态八面体六方片状颜色无色或浅色黑色透明度透明不透明光泽金刚光泽金属光泽解理｛111｝中等｛0001｝完全硬度101相对密度3.552.23导电性不良导体良导体金刚石与石墨（同质多像）金刚石与石墨（同质多像）

3.研究意义

同质多像的形成与外界条件密切相关，因此同质多像的研究有助于确定晶体形成时的物理化学条件及所经历的变化。

如SiO2等物质的同质多象，被广泛用作所谓的地质温度计和地质压力计。根据具β－方石英的立方体副象的

α－石英，可推知其形成时的温度在1470℃以上；而斯石英在地表大陷坑中的出现，则可作为该地曾发生陨石超高压冲击陨落的有力证据。

又如HgS的两种变体辰砂和黑辰砂,分别形成于碱性和酸性介质中，它们的存在可说明成矿介质的酸碱性。

在工业上，用石墨制备人造金刚石；运用淬火、退火等手段控制加工件的某些物性；通过先升温至573℃以上,然后在严格控制的条件下降温，借以消除水晶中对工业利用有害的道芬双晶等，都是利用了同质多象转变的特性。

三、多型

化学成分相同或基本相同(即允许有少量的类质同像替代)的物质，能够结晶成两种或多种仅仅在层的堆垛顺序上有所不同的层状晶体结构的性质。这样一些不同结构的晶体，称为某种物质的多型(polytype)。迄今的研究表明，多型是层状结构晶体的一种固有特性。从现象上讲，多型性可被看作是一维的同质多像现象，但与一般的同质多像不同的是:同种物质的各个多型，均具有极