结晶学与矿物学chap10.ppt

Chap.10 氧化物 和 氢氧化物矿物大类 §1 概 述 氧化物和氧化物矿物： 金属阳离子和某些非金属阳离子 (如Si等)与O2-或(OH)-化合而成的 矿物。 地壳中分布广泛，仅次于含氧盐 矿物大类。已知的矿物超过200种， 占地壳总重量的17%±：石英族 矿物分布最广，占12.6%，最常见 的石英是主要的造岩矿物；Fe的 氧化物和氢氧化物占3.9%；次有 Al、Mn、Ti、Cr 的氧化物和氢氧 化物。 意义： 1）许多矿物为重要的造岩矿物； 2）许多为提取黑色金属和有色金属 （Fe、Mn、Cr、Al、Sn等）、稀有金属 （Ti、Nb、Ta等）、放射性金属（U、 Th、Y、TR等）及非金属的 矿物原料 以及耐火材料等。 3）为仪表轴承或研磨材料、无线电 工业原料、工艺美术原料及宝石的重要 来源。 一、化学组成化学组成 阴离子： 主要为O2-、(OH)- 阳离子： 40种左右。 主要为惰性气体型（ Si、Al、 Mg、U等）和过渡型（ Fe、Mn、Ti、 Cr、V、Nb、Ta等）离子； 铜型离子 极少见（ Sn、Cu、 Pb、Zn、Sb、Bi等）。 少数氧化物中附加阴离子（F-、Cl-） 和水分子。 1）铜型离子往往见于由硫化物氧化 而成的次生矿物中，且含量很少。 2）变价元素Fe、Mn、U等在氧化物中 往往呈 高价态。 3）氧化物中类质同像（尤其是异价 类质同像）替代较硫化物广泛，完全 类质同像替代在成分复杂的氧化物中 较常见。氢氧化物中类质同像替代少见， 而吸附作用使其化学组成复杂化。 二、晶体化学特点 1．氧化物氧化物 氧化物中O2-常作立方或六方最紧密 堆积或近似最紧密堆积，阳离子充填 四面体或八面体空隙。键性以离子键 为主，且以低价惰性气体型离子的 氧化物中为最强，如方镁石MgO。 由于阳离子具不同程度的极化性质， 刚玉（Al2O3）、石英（SiO2）等的 键性趋于向共价键过渡；而磁铁矿 （FeFe2O4）、软锰矿（MnO2）等 则有向金属键过渡的趋势。 1）阳离子电价增高，其共价键 的成分趋于增多，如： Na+ →Mg2+→Al3+ →Si4+ 离子键 → → 共价键 2）键性因阳离子的类型而异： 惰性气体型→过渡型→铜型离子， 共价键性趋于增强，CN趋向减小。 2．氢氧化物 (OH)- 或 (OH)- 和 O2- 共同 形成紧密堆积，后者中 (OH)-与O2- 通常成互层分布。 多数矿物为层状结构，层内为 离子键，层间以分子键或氢键联结； 部分矿物为链状结构，链内为离子键， 沿链的方向联结力较强，链间为氢键。 三、形态 氧化物常具完好的晶形。集合体常成 粒状和致密块状。 氢氧化物多属三方、六方、斜方或单斜晶系。具层状结构者常呈板状、片状、鳞片状；具链状结构者多呈柱状、针状、纤维状。但更常见成细分散胶态混合物，呈鲕状、豆状、肾状、葡萄状、钟乳状多孔状、土状、致密块状等。 四、物理、化学性质 1．光学性质 主要取决于阳离子类型 （1）惰性气体型离子（Mg、Al、Si等） 的氧化物和氢氧化物：通常为无色、 白色或浅色的颜色及条痕，玻璃光泽 为主，透明～半透明。 （2）过渡型离子（Fe、Mn、Cr、Ti等） 和铜型离子（Sn、Cu等）的氧化物 和氢氧化物： 深色或暗色，常呈 各种彩色或钢灰色～铁黑色，条痕 深色(黄、褐、黑色)，半金属或金刚 光泽，半透明～不透明。 2．力学性质及其他性质 决定于其晶体结构