【精品课件】矿物和化学成分

1、Chap.2矿物的化学成分，研究意义：矿物的化学成分是区分不同矿物的重要基础；矿物化学成分的变化特征通常用作反映矿物形成条件的标志；矿物的化学成分是人类利用矿产资源的重要方面。第一，克拉克：地壳中各种化学元素的平均含量(即地壳中元素的存在量)百分比。1地壳化学元素丰度：质量百分比质量克拉克值原子克拉克值，2，地壳化学元素分布特征1)元素分布极不均匀丰度最大值：O 46.6%丰度最小值：Rn 710，前8种元素最丰富，底部总重量的99%以上是地壳中各种岩石的基本成分。硅酸盐矿物分布最广，占总矿物种类的24%，占总贝壳重量的3/4。氧化物矿物占矿物种类总数的14%，占底壳总重量的17%。地壳分布最

2、广的8种元素，3)元素及分散元素矿物的形成取决于元素的丰富程度；元素的地球化学性质，聚合元素：丰富度少，但集中力差，倾向于形成独立的矿物种类，甚至是丰富的集成矿床。Sb、Bi、Hg、Ag、Au等。分散元素：比凝聚元素高得多，但倾向于分散，很少形成独立的矿物种类，经常在由其他元素组成的矿物中保存为微量类之类的物质。Rb、Cs、Ga、In、Sc等。第一，矿物的化学成分类型1元素：同一元素的原子自行组合而成的矿物。像自然元素矿物一样。2矿物的化学成分，2化合物：由两种或多种元素组成的矿物。氧盐、氧化物和氢氧化物、卤化物、硫化物和类似的化合物矿物。第二，矿物的化学量和非化学量1概念1)矿物的化学量少数

3、矿物的化学成分相当固定，其化学成分遵循理化分配规律的整顿规律和配比规律，各组之间有严格的化学比例，其化学成分可以用理想的化学表达式表示。像水晶(SiO2)。天然矿物不是理想的化学纯物质。由于环境的复杂性，大部分矿物由于相同的图像大体，其化学成分在一定范围内发生变化，但在每个晶格位置，相同质量的总和遵循一定比例的规律。橄榄石(Mg，Fe)2SiO4等。化学量矿物：具有严格化学比例的矿物，在每个晶格位置的组成部分之间遵循一定比例的规律。2)矿物的化学未定量化的化学量矿物：一些含有价元素的矿物在形成过程中，往往根据不同的氧化还原条件，其价态发生变化。由于化合物的电气中立性，其内部有一定的晶格缺陷，其

4、化学组成偏离了理想的化合比，不再遵循维修定律。注意：有些矿物，特别是在高温下，允许有较多的空位。FeS化合物在高温下暴露在真空或高硫蒸气压力下容易发生化学变化，黄铁矿的成分(Fe1-xS)，在高温下x=00.125，阳离子空位随机分布(Putnis，a .1992)。2研究意义矿物总是用组成非化学数量表示其标准特性。偏离含金硫化物化学量的元素比是标准型的。，ii，矿物化学成分变化的主要原因1)类相同图像替换2)非化学性，2其他因素1)阳离子的可交换性2)胶体吸附3)矿物的含水量变化(包括沸石水或层间水)4)以微包裹体形式存在的机械混合物等，一，胶体矿物概念1前者称为分散剂，后者称为分散剂。3胶

5、体矿物及其化学成分特性，注意：1)粘合剂系统两相或多相物质的混合物。2)扩散相和扩散介质是固体、液体或气体。3)胶体：胶：分散介质比分散相胶凝体要少；胶体粒子的特性：分散相对分散体的数量不固定；大比表面积和高表面能；表面电荷达不到饱和，具有很强的吸附性。(能吸附与电荷相反的其他离子)，2胶体矿物是以水为分散剂，分离固相而制成的水性粘合剂制成的非晶或超细隐式矿物。严格地说，那只是吸水的准矿物。蛋白石，大部分粘土矿物。胶体矿物的特征：大部分是由表生作用形成的，热液或火山的原因是少数。主要形成Fe，Mn，Al，Si，p质量等矿物。变质或非晶质的情况下，有金枪鱼、肾脏、物种类型、葡萄等特殊形态。形成过

6、程中胶体的吸附导致成分发生很大变化。胶体矿物的化学成分不是固定的，而是复杂的。第二，胶体的老化胶体矿物不稳定，倾向于吸附其他物质，自发转化为结晶。胶体的老化：胶体矿物形成后，随着时间的推移或热力学影响的增加，果冻颗粒会自动凝聚，产生更多的脱水效果，颗粒会逐渐变大，变成暂定，最终变成悬浮晶体矿物。可变胶体矿物：胶体矿物老化形成的隐晶质或悬晶矿物，往往能保持原始胶体矿物的外观。蛋白石衰老成玉髓。一、水的存在形式H2O、(OH)、h和(H3O)、4矿物的水，二、“水”的类型主要取决于“水”在矿物中的存在形式及其在晶体结构中的作用，有三种基本类型：吸附水、结晶水和结构水、层间水和沸石水，水在矿物中的作

7、用，1吸附水机械吸附在矿物颗粒表面和裂纹上，或渗透到矿物集合体的中性水分子(H2O)。不参与晶格，矿物的化学组成。注：1)吸附水的含量不固定，取决于温度和湿度。在大气压下，温度增加到100110，如果将水吸入矿物，就没有晶格损伤，全部消失。(2)蛋白石：一种特殊类型的吸附水，这是一种胶体矿物的固有特性，包含矿物的化学式，例如SiO2nH2O。胶体数的失水温度一般为100250。2结晶水由H2O的形成而存在于矿物晶格内特定位置的水是矿物的固有成分之一，水的含量无疑与其他成分的含量有简单的比例关系。注：1)结晶水出现在大半径含阴离子的氧盐矿物中。2)结晶水的作用：以一定的配位形式包围小半径的阳离子

8、，形成水合阳离子，在不改变电价的情况下增加阳离子的体积，形成大负离子和稳定的化合物，如石膏：CaSO42H2O。3)晶体数的失水温度一般为200500，每个最高为600。(4)失去水后，矿物的晶格被完全破坏，变成新的结构。3结构水(化学物)以(OH)、h或(H3O)离子的形式存在于矿物晶格的特定位置，具有晶体含量比的“水”。注：1)特别是艾(奥)，主要见于氢氧化物或层状硅酸盐等矿物中。(。布鲁网站mg(o)2、高岭石高岭石al 4点4 o 10(o)8、天然碱Na3HCO32H2O、云母(k，h3o)al 2 als i3 o 10(o)2等。2)结构数失水温度一般约为6001000。失去水后

9、，结构完全被破坏了。四层间水主要存在于层间阳离子和水合离子结合的特定层间结构硅酸盐(如粘土矿物)晶格内的结构层间结构中。1)结构层表面有能吸附其他金属阳离子的过剩负电荷，后者再次吸附H2O，在相邻结构层之间形成水分子层，即层间水。其含量可以根据吸附的阳离子种类、环境的温度和湿度发生相当大的变化，并具有一定的上限。很多高岭石al 4点4 o 10 (oh) 84h2o等。2)失水温度一般为100250。一般加热到几十度就会开始脱水，从大气压降到110度，就会产生大量的水。3)失去水，晶格不破坏，结构层之间的距离只缩短，细胞参数c0减少，矿物比重和折射率增加；可以在潮湿的环境中重新吸收水。蒙脱土蒙

10、脱土(na，ca) 0.33 (al，mg) 2 (si，al) 4o 10 (oh) 2nh2o具有明显的吸收膨胀特性。蛭石蛭石(mg，ca) 0.5 (mg，Fe，al) 3 (si，al) 4o 10 (oh) 24h2o表示明显的热膨胀性。5沸石的数量主要存在于沸石族矿物晶格内的宽腔和通道的H2O中，并结合其中的阳离子和水合离子。丝光沸石结构照片，注意：1)水的含量取决于温度和湿度，上限与其他成分含量有简单的比率关系。(2)失误一般从80开始，到400为止，都会失去。3)沸石水容易失去或分解，其好处不破坏晶格。只是矿物的晶格常数和某些物理特性发生了轻微的变化。失去水的沸石能重新吸收水，

11、然后恢复到原来的水分极限，再现原来的物理特性。像钠沸石Na2(Al2Si3O102H2O)。需要说明：1)在单一矿物的化学完整分析资料中，H2O称为负水，一般不参与晶格吸附水，意味着样品干燥到110为止全部撤离。整数H2O是指参与晶格的结构或结晶水，其水分损失温度通常高于110。2)参与晶格的部分层间水、沸石数和部分结晶水即使小于110，也可以逸出晶格外，因此分析时必须以特殊方法处理样品中的水。第一，矿物的化学式1概念矿物的化学式：由构成矿物的化学元素符号以一定的原理表示矿物的化学成分。这是根据从单个矿物的化学整体分析中得到的相对质量的100%计算出来的。5矿物的化学表达式及其计算，2表示方法

12、1)实验表达式：仅表示矿物各成分的种类和数量比。白云母H2KAl3Si3O12或K2O3Al2O36SiO22H2O，2)结构：晶体化学方程式。在矿物中，可以表示各组的种类和数量比，反映晶格内的相互关系及其存在形式。矿物晶体结构法，例如云母卡利2(si3al)o10(oh)2，是正离子在前，负离子或负离子在后的基本原则。负离子要用方括号括起来。石英SiO2，像方解石CaCO3。在复合化合物的情况下，阳离子根据碱度，强弱，原子价状态，在低高度排列。白云石凸轮gco 32，磁铁矿FeFe2O4 (Fe2 Fe3 2O4)，附加负离子通常写在负离子或负离子之后，例如氟磷灰石Ca5PO43F，白云石母

13、KAl2(Si3Al)O10(OH)2如果水分含量不固定，通常使用nH2O或aq，例如石膏CaSO42H2O、蛋白石SiO2nH2O或SiO2aq。替代关系离子等类质量，用大括号括起来，按内容多少，用逗号分隔。铁sphalerite (Zn，Fe)S，托帕油al 2 SiO 4(f，oh) 2。，注意：在计算矿物中每个元素的离子数后，在写晶体化学表达式时习惯性地在每个元素符号的右下角写上特定的值，在相同的相似替代关系中的每个元素之间不加逗号，在圆括号后列出每个元素离子数的总和。1.000(mg 0.820 Fe 2 0.060 Fe3 0.050 al 0.030 Mn 0.020 ti 0.020)1.000(si 1.920 al 0.080)2.000 o6，2，矿物晶体化学方程式计算(a)将单一矿物的化学完整分析资料晶体化学理论和晶体结构知识，对矿物各要素的存在形态进行合理判断，根据电价平衡原则分配到适当的晶格位置；建构线结构分析资料。注意：单个矿物的化学整体分析结果，一般容差为1%，即矿物中每个元素或氧化物的质量百分比含量(WB