第四节矿物的化学成分预案.ppt

同一矿物中的结晶水与晶格联系的牢固程度也不同，水的溢出表现为分阶段的、跳跃式的，并有固定的温度与之适应。 如：胆矾中结晶水的析出 石膏(CaSO4.2H2O)→半水石膏(CaSO4.0.5H2O) →硬石膏CaSO4 120℃ 150 ℃ 注解： 随着结晶水的释出，晶体晶格被改造、重建，矿物一系列的性质均发生相应的变化。 含结晶水的矿物，其失水温度和某一温度间隔内的失水量是一定的。借此可帮助人们了解矿物的形成温度及作为鉴定矿物的标志之一。 3、结构水 又称化合水，是以(0H)-、H+、(H3O)+离子形式存在于矿物晶格的“水”，其中以(0H)-最为常见。 实例：高岭石Al4[Si4010](OH)3 ； 水云母(K,H3O)AI2[A1Si3010](OH)2中的水。 结构水在晶格中占有固定的位置，在组成上具有确定的含量。 结构水与其它质点有较强的联系，需要较高的温度(约在600-1000 ℃之间)才能溢出。 当结构水溢出后，结构完全破坏，晶体结构重新改组。 4、沸石水 存在于沸石族矿物中的中性水分子。 沸石（zeolite）是一种硅酸盐矿物，最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯提（Cronstedt）发现有一类天然硅铝酸盐矿物在灼烧时会产生沸腾现象，因此命名为“沸石”（瑞典文zeolit）。在希腊文中意为“沸腾”（zeo）的“石头”（lithos）。此后，人们对沸石的研究不断深入。 沸石结构中有大的空洞及孔道，水占据在这些空洞和孔道中，位置不十分固定。 沸石结构示意图 沸石中水的含量随温度和湿度而变化。加热至80---400 ℃范围内，水大量溢出，但不引起晶格的破坏，只引起物理性质(如密度、折射率、透明度等)的变化，随失水量的增加而降低。 脱水后的沸石仍能重新吸水，恢复原有的物理性质。 沸石水具有一定的吸附水的性质，但其存在与结构有关，含量变化有一定的上限和下限。 5、层间水 存在于某些层状结构硅酸盐矿物结构层之间的中性水分子。 如蒙脱石中，在结构层的表面有过剩的负电荷，过剩的负电荷能吸附其它金属阳离子（Na+、Ca2+等）；这些阳离子又能吸附水分子。 水的含量受交换阳离子的种类和环境、温度、湿度的控制。 1）加热至110℃，层间水大量逸出后，结构层间距相应缩小，晶胞轴长C0减小，矿物的相对密度和折射率增高； 2）在潮湿环境中层状结构硅酸盐矿物又可重新吸水，层间水也具有一定的吸附水性质。 交换阳离子 硅氧四面体 硅氧四面体 铝氧八面体 蒙脱石的晶体结构 四、矿物的化学式及其计算 矿物的化学式是以单矿物的化学全分析所得的相对百分含量为基础计算出来的。 一）矿物化学式的表示方法 1、实验式法 实验式只表示矿物化学成分中各种组分数量比而不反映原子在矿物中相互结合的关系。 如黄铜矿：CuFeS2 ，绿柱石Be3Al2Si6O18, 对于含氧盐矿物，也可用氧化物的组合形式来表示，如绿柱石可以写成3BeO.Al2O3.6SiO2 1）矿物实验式的计算方法 先用单矿物化学全分析所得到的各组分质量分数除以各相应组分的原子量（分子量），将所得的商化为简单的整数比，最后用这些整数标定各相应组分的相对含量。 2）该方法的特点 计算简单，书写方便，便于记忆。 3）该方法的缺陷 实验式不能反映出矿物中各组分之间的相互结合关系，特别对于成分复杂的矿物，还可能引起误解。 如绿柱石Be3Al2Si6O18, 当用氧化物(3BeO.Al2O3.6SiO2)表示时容易引起误解（其中并不含有氧化物）。因此矿物学中普遍采用的是结构式。 2、结构式法 目前在矿物学中普遍采用“晶体化学式”(或称结构式)。晶体化学式既表明矿物中各组分化学计量比，又能反映矿物中各原子间的结合情况，书写方法如下： 1）对于单质矿物 用元素符号表示；若有类质同象代替，则按照数量由多到少排列，并用圆括号括起来，用逗号分开。 2)对于金属互化物 按照金属性递减的顺序从左到右排列，如砷铂矿---PtAs。 3)对于离子化合物 书写的基本原则是阳离子在前，阴离子在后。 阳离子写在化学式前面，复盐中的阳离子按碱性的强弱顺序排列； 当阳离子为同一元素而具有不同价态时，则按照电价由低到高排列。 阴离子或络阴离子写在阳离子的后面；络阴离子用方括号[ ]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。 如磷灰石。 互为类质同象代替的离子用圆括号（）括起，之间用逗号分开，含量较多的元素写在前面，少者在后。 4）矿物中水的书写方式 结构水 写在矿物化学式的最后面，如高岭石Al4[Si4O10](OH)8 结晶水 写在与之相联系的阳离子后面，并