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第三章 晶体化学基础 晶体化学是研究晶体的化学组成、晶体结构之间的关系，从而进一步阐明晶体的形态、性质及其成因的科学。任何矿物晶体都是化学组成、晶体结构、外形以及理化性质的统一体。晶体化学是矿物学岩石学及地球化学等学科的基础，矿物在外形和理化性质等方面所具有的特点，以及元素在地球上分布、迁移、聚集和分散的规律等都可以通过晶体化学理论来加以解释。 第三章 晶体化学基础 第一节 最紧密堆积 第二节 配位数和配位多面体 第三节 化学键和晶格类型 第四节 类质同像 第五节 同质多像 第六节 有序-无序转变 第四节 类质同像 一、类质同像的概念 晶体结构中某种质点(原子、离子或分子)为被其它类似的质点所代替，仅使晶格常数发生不大的变化，而结构型式并不改变，这种现象称为类质同像(isomorphism)。 例如在菱镁矿Mg［CO3］和菱铁矿Fe［CO3］之间，由于镁和铁可以互相代替，可以形成各种Mg、Fe含量不同的类质同像混合物(混晶)，从而可以构成一个镁、铁成各种比值的连续的类质同像系列，如： 在这个系列中矿物的结构型相同，只是晶格常数略有变化。 类质同像混合物是一种固溶体。所谓固溶体实指在固态条件下，一种组分溶于另一种组分之中，而形成均匀的固体。它可以通过质点的代替而形成“代替固熔体”；也可以通过某种质点侵入质点的晶格空隙而形成“侵入固熔体”。 二、类质同像的分类 根据组分在晶格中所能取代的范围，可以将其分为完全类质同像和不完全类质同像两种类型： ?? 在类质同像混晶中，若A、B两种质点可以任意比例相互取代，它们可以形成一个连续的类质同像系列，则称为完全类质同像系列。如上述菱镁矿—菱铁矿系列中镁、铁之间的代替； 若A、B两种质点的相互代替局限在一个有限的范围内，它们不能形成连续的系列，则称为不完全类质同像系列，如上述闪锌矿((Zn，Fe)S)中，铁取代锌局限在一定的范围之内。 根据晶格中相互取代的离子电价是否相等，可分为等价类质同像和异价类质同像。 等价类质同像：如上述的Mg2+与Fe2+之间的代替； 异价类质同像：如在钠长石Na［AlSi3O6］与钙长石Ca［Al2Si2O6］系列中，Na+和Ca2+之间的代替以及Si4+和Al3+之间的代替都是异价的，但由于这两种代替同时进行，代替前后总电价是平衡的。 在书写类质同像混晶的化学式时，凡相互间成类质同像替代关系的一组元素均写在同一圆括号内，彼此间用逗号隔开，按所含原子百分数由高而低的顺序排列。例如橄榄石(Mg,Fe)2［SiO4］、铁闪锌矿(Zn,Fe)S以及普通辉石(Ca,Na)(Mg,Fe2+,Fe3+,Al,Ti)［(Si,Al)2O6］等等。 下面两种情况不能称为类质同像： 例如，在白云石CaMg[CO3]，其Ca∶Mg的原子数之比必须是1:1，不能写为 （Ca，Mg）[CO3] 例如，金红石TiO2与锡石SnO2结构相同，但Ti与Sn之间并没有代替关系。 三、类质同像的影响因素 1. 相似的原子或离子半径 形成类质同像的容积条件。当两种质点的半径差不超过较小质点的半径之15%时，就可以在晶体结构中互相代替。 10－15% 一般形成完全类质同像 20－25% 在高温时形成完全类质同像， 当温度下降时，固溶体就发生离溶。 25－40% 在高温下也只能形成不完全类质同像， 在低温时更不能形成类质同像。 2.总电价平衡在类质同像的代替中，必须保持总电价的平衡。替代前后电价应平衡, 这是先决条件; 如果发生异价替代, 则要求同时发生多个替代来达到总电价平衡。 3. 离子类型和化学键类型和键型应相同。 4. 温度 高温易发生,低温不易发生,而且还会发生固溶体离溶。 5.压力 高压不易发生。 6.组分浓度 周围环境的某离子浓度越高越容易替代进入晶格。 四、类质同像混晶的分解（固溶体离溶） 温度的下降和压力的增大可以促使类质同像的分解而产生离溶。所谓固溶体离溶，是指原来成类质同像代替的多种组分，发生分解，形成不同组分的多个物相。 通常不同组分的多个物相会形成条带状相间定向排列。如条纹长石，是由碱性长石（钾、钠长石混晶）出溶成钾长石与钠长石条带定向排列形成的。 氧化还原电位的变化也是使类质同像分解的一个因素。 五、研究类质同像的意义 矿物晶体成分变化的主要原因 地壳中有许多元素本身很少或根本不形成独立矿物，而主要是以类质同像混入物的形式贮存于一定的矿物的晶格中。例如Re经常赋存于辉钼矿中，