chap矿物的化学成分和内部结构.ppt

注意：在一些矿物中，只存在某种单一的键力，如自然金的金属键，金刚石的共价键等。这样的晶体被称为单键型晶体。对有过渡型键的晶体，两种键性融合在一起不能明显分开的，从键本身来说仍然只是单一的一种过渡型键，也属于单键型晶体。其晶格的归属，依占主导地位的键为准。如金红石中，Ti－O间的键性是以离子键为主，向共价键过渡的过渡型键，便归属于离子晶格。 还有一些晶体，如方解石的结构中，在C－O之间存在着以共价键为主的键性，而Ca－O之间则为离子键，这两种键性在结构中是明显分开的，这类晶体属于多键型晶体。它们的晶格类型归属，以晶体的主要性质取决于哪种键性为划分依据。 典型结构 许多晶体的结构是等型的，例如：石盐（NaCl）、方铅矿(PbS)、方镁石 (MgO)….，它们具有相同的结构构型，只是改变了阴、阳离子。我们将这类结构称典型结构，并以其中之一的晶体名称来命名，即这种结构统称“NaCl型结构”。 此外, 有些晶体结构是在典型结构的基础上稍加变形, 这类结构就称为该典型结构的衍生结构, 如黄铁矿(FeS2)的结构为NaCl型结构的衍生结构, 因为结构形式是一样的, 但用哑铃状的[S2]代替了Cl. 五、同质多象 同种化学成分的物质，在不同的物理化学条件下，形成不同结构的晶体的现象，称为同质多象。这样一些物质成分相同而结构不同的晶体，则称为同质多像变体。 同质多象个变体之间的转变温度是较为固定的，所以某种矿物变体的存在或转化过程，可以帮助我们推测该矿物所存在的地质体的形成温度，因此，称之为“地质温度计”。 下面要介绍的是晶体成分、结构发生变化的一些现象。 例如：金刚石与石墨， ?-石英和?-石英 。 SiO2同质多像变体相图 同种物质的同质多象变体，依它们的形成温度从低到高，在其名称前冠以α－、β－、γ－ 。 同质多象的转变分为可逆的和不可逆的两种类型。 α－石英 β－石英 方解石 文石 一种变体继承了另一种变体之晶形的现象，称为副象 。 例如: ?-石英(六方双锥) 转变为?-石英 后,依然保留六方双锥形状. 六、? 类质同象 1. 类质同象的概念 晶体结构中某种质点被它种类似的质点所代替，仅使晶格常数发生不大的变化，而结构型式不变，这种现象称为类质同象。 例如镁橄榄石Mg2[SiO4]晶体，其晶格中Mg2+可以被Fe2+所替代占据，由此形成的橄榄石 (Mg, Fe)2[SiO4]晶体。 并且 Mg2+被Fe2+替代可以任意比例，形成一个系列： Mg2[SiO4]----------------------------------- Fe2[SiO4] 镁橄榄石 橄榄石混晶或固溶体 铁橄榄石 这种情况称完全类质同像系列。 但是，在闪锌矿ZnS中，部分的Zn2+可被Fe2+类质同象替代，其替代量最大只达到原子数的30.8% ，如果代替量大于30.8% ，闪锌矿的结构将被破坏。 ZnS-------- - - - - - FeS这种情况称不完全类质同像系列。 在类质同像系列的中间产物称类质同像混晶，它是一种固溶体. 所谓固溶体, 是指在固态状态下一种组分溶于另一组分中, 分两种： （1）填隙固溶体 （2）替位固溶体----类质同像混晶 下面两种情况不能称为类质同像： 1、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] 2、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。 类质同象的类型： 完全类质同象系列 -----不完全类质同象系列 (前面已经介绍) 等价类质同象--------异价类质同象 例如：霓辉石（Na, Ca）(Fe3+,Fe2+)[Si2O6] 存在两种取代: Na+-----Ca2+ Fe3+------Fe2+ 取代后总电价平衡 2. 类质同象代替的条件 1) 原子或离子半径 形成类质同象的容积条件。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象 20－25% 在高温时形成完全类质同象，当温度 下降时，固熔体就发生离溶。 25－40% 在高温下也