《结晶学与矿物学》复习要点.docx

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1、结晶学与矿物学复习要点结晶学一、基本概念 :1、晶体 (crystal) 的概念 :内部质点在三维空间周期性重复排列构成的固体物质。这种质点在三维空间周期性地重复排列称为格子构造,所以晶体就是具有格子构造的固体。2 对称型 (class of symmetry )晶体 宏观对称要素之组合 。 (点群 ,point group )3、空间群 :一个晶体结构 中 ,其全部对称要素的总与 。也称 费德洛夫群 或圣佛利斯群 。4、单形 (Simple form): 一个晶体中 ,彼此间能对称重复的一组晶面的组合。即能借助于对称型之全部对称要素的作用而相互联系起来的一组晶面的组合。5、双晶 :两个以上的

2、同种晶体,彼此间按一定的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。6、平行六面体:空间格子中按一定的原则划分出来的最小重复单位称为平行六面体。就是晶体内部空间格子 的最小重复单位,就是由六 个两两平行 且相等的面网 组成。7、晶胞 :能充分反映 整个晶体结构 特征的 最小结构单元 ,其形状大小 与对应的 单位平行六面体完全一致。8.类质同像 : 晶体结构 中某种质点 为性质相似 的她种质点 所替代 ,共同结晶成 均匀 的单一相的混合晶体 ,而能保持其 键性 与结构型式不变,仅晶格常数 与性质略有改变。9、同质多像 :化学成分相同的物质 ,在不同 的物理化学条件下 ,形成 结构不同 的若干种晶体 的

3、现象 。10、多型 :一种元素或化合物以两种或两种以上层状结构存在的现象。这些晶体结构的结构单元层基本上就是相同的 ,只就是它们的叠置次序有所不同。二、晶体的 6 个基本性质1、均一性 (homogeneity ): 同一晶体的 任一部位 的物理与化学性质性质都就是 相同的 。2、自限性(property of self-confinement):晶体在自由空间中生长时,能自发地形成封闭的凸几何多面体外形。3、 异向性 (各向异性 )异向性 (anisotropy):晶体的性质随方向的不同而有所差异。4、 对称性 (property of symmetry ): 晶体的 相同部分 (如外形上的

4、相同 晶面 、晶棱或角顶 , 内部结构中的相同 面网 、行列 或质点等 )或性质 ,能够在 不同 的方向 或位置 上有 规律地重复出现 。5、 最小内能性 :在相同的热力学条件 下,与同种化学成分 的非晶质体、 液体及气体相比 ,以晶体的内能 为最小。6、 稳定性 : 在相同的热力学条件其中以 结晶状态最为稳定 。下 ,对于 化学成分相同 的物质,以不同的物理状态存在时,三、晶体的对称特点及晶体的对称规律1、晶体 的对称具有以下 3 个特点 :p23一切晶体 都就是对称的。晶体的对称就是 有限 的。遵循 “晶体对称定律 ”。晶体的对称不仅包含着 几何意义 ,也包含着 物理意义 :不仅体现在 外

5、形 上 ,也体现在 性质上。2、 晶体对称定律( law of crystalsymmetry): 晶体中只可能出现轴次 为一次 、二次 、三次 、四次 与六次 的对称轴 ( L1 、 L2 、L3 、L4与 L6 ),而不可能 存在 五次 及高于六次 的对称轴。结晶学与矿物学复习要点四、晶体的对称分类 (晶族、晶系、晶类划分的依据)晶体的对称分类: 晶体就是根据其对称特点 进行合理的 科学分类 的。1)根据 高次轴 的有无 及个数 ,将晶体划分为3 个晶族 (crystal category ):低级晶族 (lower category ): 无高次轴 。中级晶族 ( intermediat

6、e category ):只有 1 个高次轴 。高级晶族 (higher category):有多个高次轴 。2)各晶族中 ,根据 其对称特点 (Ln 或 Lin 的轴次 的高低及其 个数 )划分为 七大晶系 (crystalsystem):三斜晶系 (triclinic system ):无 L2 ,无 P。单斜晶系 (monclinic system):L2 或 P 不多于1 个 。斜方晶系 (orthorhombic system )(正交晶系 ):L2 或 P 多于 1 个 。三方晶系 ( trigonal system): 唯一的高次轴 为 L3 。四方晶系 ( tetragonal

7、 system )(正方晶系 ):L4或 Li4 只有 1 个 。六方晶系 (hexagonal system ):L6 或 Li6 只有 1 个 。等轴晶系 ( isometric system)( 立方晶系 , cubic system ):有 4L3 。3) 属于同一对称型 的所有晶体归为一类,称为晶类 (crystal class )(晶组 )。晶体共分为32 个晶类 。 晶类的名称 由单形的 一般形 的名称确定。五、单晶的相聚原则及常见的13 种单形(平行双面斜方双锥斜方柱四方柱四方双锥六方柱六方双锥三方双锥菱面体四面体八面体立方体菱形十二面体五角十二面体)单形相聚的条件(根本原则

8、)单形相聚 ,必须遵循对 称性一致 的原则 ,即只有属于同一对称型的单形才能相聚。1)单面 、平行双面 可以在 低级与中级晶族 的各晶系 的晶体上出现;2)三方柱、六方柱、三方双锥、六方双锥、复三方柱、复六方柱、六方单锥可出现在三方与六方晶系的晶体上;3)斜方柱 可出现在 斜方 与单斜晶系 中六、面角守恒定律、层生长理论、螺旋生长理论、布拉维法则七、晶体内部对称要素类型,理解空间群的符号见 P111空间群的符号空间群 的国际符号 (海曼 摩根符号 ) 的构成 与含义 基本上与 对称型 的国际符号 类同 ,具体包括两个组成部分 :(1) 前半部分 : 空间格子类型 (以结晶学与矿物学复习要点大写

9、英文字母表示 )(2) 后半部分 : 内部 构 称要素 之 与 的符号如: 金 石 的空 群 为 Fd3m , 属 m3m 称型 。八、对称要素及双晶要素的概念及类型 称要素 (symmetry element ):在 行 称操作 所凭借的一些假想 的几何要素 点、 线 、面。晶体外形上 可能存在的 称要素主要有 : P 、 Ln、 C 、 Lin、 Lsn 。1. 称面 :就是一假想平面 ,也称 面 , 相 的 称操作 此平面的反映 ,它将 形分 互 像的两个相等部分。2. 称 :就是一假想直 ,相 的 称操作 此直 的旋 ,物体按 直 旋 一定角度后 ,可使相同部分重复 ,旋 一周重复的次

10、数 次 n,重复 旋 的最小角度称基 角。3. 称中心 (center of symmetry)( C ) 位于晶体几何中心的一假想点) 称操作 :反伸 (倒反 ) 此点作任意直 , 在此直 上距C 等距离的两端必定会出 晶体上2 个相同部分( 晶面、晶棱、角 )。4. 旋 反伸 (rotoinversion axis)( Lin )(倒 ) 晶体几何中心的一假想直 ,物体按 直 旋 一定角度后 ,在 直 上一点 行反伸 ,可使相同部分重复 ,即 旋 与反伸的复合的 称操作。5.旋 反映 (rotoreflection axis)( Lsn )(映 ) 晶体几何中心的一假想直 , 旋 与反映的

11、复合 称要素,晶体 此直 旋 一定的角度后,并 与之垂直的一个平面 行反映 ,可使晶体的相同部分重合。九、几种结晶学符号:点群符号 ,晶面符号、晶带符号、单形符号、空间群国际符号 。十、最紧密堆积原理(内容 ,适应对象 ,空隙类型及数目 ,基本堆积方式 )最 密堆 原理 :在晶体 构中 , 点之 于尽可能的相互靠近 , 以达到内能最小 ,晶体才 于最 定的状 。适 象 :具有离子 与金属 的晶体。等大球体的最 密堆 1)六方最 密堆 (HCP ):等大球体 按 ABABAB 的 序 , 每两 重复一次的 律重复堆 下去 , 其 果球体在空 的分布与空 格子中六方格子 一致。2)立方最 密堆 (

12、CCP ):等大球体 按 ABCABCABC 的 序 ,每三 重复一次的 律 堆 下去 , 球体在空 的分布与空 格子中的立方面心格子一致。按照 空隙周 球体 的分布情况 ,可将空隙 分 两种 型 :1) 四面体空隙 : 由 4 个球体 成的空隙 ,此 4 个球体中心 之 恰好 成一个 四面体 的形状。2) 八面体空隙 :由 6 个球体 成的空隙 ,此 6 个球体中心 之 成一个 八面体 的形状。结晶学与矿物学复习要点注意 :八面体空隙 比四面体空隙 要大。不论何种最紧密堆积,每一个 球体 的周围 都总共有6 个八面体空隙与 8 个四面体空隙。当有 n 个等大球体 作最紧密堆积 时 ,即必定共

13、有n 个八面体空隙与 2n 个四面体空隙。十一、元素的离子类型、晶格类型离子类型晶格类型 :依据晶体中 占主导地位 的化学键 的类型 ,晶体结构 可分为 4 种晶格类型 。1.离子晶格晶体结构 的基本单元 为失去电子的 阳离子 与得到电子的 阴离子 。质点 的结合主要靠 阴、阳离子间 的静电引力 相互联系起来 ,从而形成 离子键 。离子键无方向性 与饱与性 。晶格中 离子间 的具体 配置方式 ,取决于 阴、阳离子 的电价及其离子半径 的比值 等因素。主要由 离子键 形成的晶体属于 离子晶格 。如 :石盐 、萤石等。离子晶格晶体的特点 :结构较紧密 ,具较高的 CN 。 透明 半透明 ,非金属光

14、泽 ,、折射率 与反射率 均低 ;具较高的硬度 与相当高 的熔点 ;一般不导电 ,但熔融后 可导电 。易溶于极性溶剂。鲍林法则 :围绕每一 阳离子 形成一个 阴离子配位多面体,阴、阳离子 的间距 决定于它们的半径之与 ,阳离子 的 CN 取决于它们的半径之比 。阳离子 的电价 为其周围的 阴离子 的电价所平衡 ,即静电价原理 。当两个 配位多面体 以共棱 , 特别就是 共面 形式存在时 ,会降低晶体结构的稳定性 。对电价高 而 CN 小的阳离子 ,此效应很显著 ;而当阳、阴离子 的半径比值 (rc/ra )接近于该配位多面体稳定 的下限值 时 ,则此 效应尤为显著 。 在含有 不同阳离子 的晶

15、体结构 中 ,电价高 、半径小 、 CN 低的阳离子 的配位多面体 趋向于 尽量不直接相连 ,即配位多面体不会共面 、共棱或共角顶 。而就是中间由 其她阳离子的配位多面体 予以 隔开 ,彼此 尽可能 地相距远些 它们 ;至多 只可能相互 共角顶 。 在一个晶体中 , 本质不同 的结构组元 的种类 ,倾向于 为数最小 , 即在一个 晶体结构 中 , 晶体化学性质相似 的不同离子 将尽可能 采取 相同 的配位方式 ,此法则称 “ 节省原理 ”。2.原子晶格晶体结构单元 为原子 。原子间 的结合 就是通过共价键。 共价键 具有 方向性 与饱与性 。晶格中 原子间 的排列方式 主要受 键的取向 所控制

16、。一般不能形成最紧密堆积。原子晶格晶体的特点 :原子堆积 的紧密程度 远比 离子晶格 为低 ,CN 也较低 。晶体呈 透明 半透明 ,金刚光泽 玻璃光泽 ; 一般具 较高 的硬度 与熔点 ;不导电 。化学性质 比较稳定 。3.金属晶格 :晶体结构单元 就是 失去了价电子 的金属阳离子 与一部分 中性 的金属原子 。它们彼此之间借助于 自由电子 而相互联系 ,形成 金属键 。 金属键无方向性 与饱与性 。主要由金属键 形成的晶体属 金属晶格 ,其结构通常可视为 等大球体 的最紧密堆积 。金属晶格晶体的特点 :结构紧密 ,CN 高 。不透明 ,金属光泽 ;硬度 一般较小 ;强延展性 ,良好 的导电

17、性 与导热性 。4.分子晶格 :分子晶格 与其她晶格 的根本区别在于 :其结构中 存在着 真实的中性分子 。 分子内部 的原子之间 通常以 共价键 相结合 ,而分子 与分子之间 则为 相当弱 的分子间力 所联系。结晶学与矿物学复习要点分子键无方向性与饱与性 。分子相互间 的空间配置方式主要取决于 分子本身的 几何特征 。主要由 分子键 形成的晶体属分子晶格 。分子晶格晶体的特点 :分子之间 有可能作 非球体最紧密堆积,其形式 极其复杂多样。 多数晶体 透明 ,非金属光泽 ; 一般 硬度小 、熔点低 ;不导电 ,可压缩性 与热膨胀率大 , 导热率小 。不溶于水 ,溶于有机溶剂。十二、类质同像1、

18、类质同像 :晶体结构 中某种质点 为性质相似 的她种质点 所替代 ,共同结晶成 均匀 的单一相的混合晶体 ,而能保持其 键性 与结构型式不变 ,仅晶格常数 与性质略有改变 。2、类质同像的类型1.据质点间所能替代的比例范围 ,分:(1) 完全类质同像 :性质相似 的两种质点 可以 任意比例相互替代 。如: Mg2SiO4 (Mg,Fe)2SiO4 (Fe,Mg)2SiO4 Fe2SiO4镁橄榄石含铁镁橄榄石含镁铁橄榄石铁橄榄石端员组分 : 完全类质同像系列中两端 的纯组分 。端员矿物 :由完全类质同像系列中端员组分 组成的 矿物 。(2) 不完全类质同像 :性质相似 的两种质点 只能在 确定的

19、某个有限范围内替代 。2.据相互替代质点的电价相同与否,分 :(1) 等价类质同像 :相互替代 的离子为 同价离子 。(2) 异价类质同像 :彼此替代 的离子 的电价不相同 。 异价类质同像替代 的对角线法则 : 在元素周期表 中,从左上方右下方 的对角线方向 上 ,任意两个 相邻元素 ,其离子半径相近 ; 一般 右下方高价阳离子易 于替代 其左上方 的低价阳离子 。3、类质同像的影响因素(一 )内因1.原子或离子的半径相互替代的原子 或离子 的半径必须尽可能 相近 。若 r1 与 r2 分别为相互替代的原子或离子的半径,则一般地 :30%时, 难发生类质同像, 高温下也只能形成不完全类质同像

20、2.离子类型与键性: 相互替代 的质点 的离子类型 与成键性质 应相同或相似 。离子结合时 的键性 与离子的外层电子构型有密切关系。一般地:惰性气体型离子以离子键 结合 ,易形成 氧化物 、含氧盐 、卤化物 矿物 ;铜型离子 主要以 共价键 易与 硫结合形成 硫化物及其类似化合物;过渡型离子 则具双重性 ,在不同的介质条件 下 ,会显示出 不同 的价态 、不同 的离子类型与成键性质 。结晶学与矿物学复习要点如 :Hg2+ 与 Ca2+ 的离子半径相似,但离子类型不同,故不能 产生类质同像 。3.电价 :类质同像替代前后总电价应保持 平衡 。(二 )外因1.温度 : 温度 的增高 一般可使 固溶

21、体 的溶解度增大 ,有利于类质同像 的发生 ;而温度的降低 , 则将 限制类质同像 的范围 ,并促使 固溶体 的离溶 (出溶 )。固溶体离溶 :由单一结晶相 的均匀固溶体分离 成两种成分不同 的结晶相 的作用 。温度 的降低 ,压力 的增大 ,以及氧化电位增高 ,均可促使 类质同像 的分解 而发生 离溶 。2. 压力 : 压力 的增大 将促使晶格 趋于 紧密 ,会降低类质同像替代 的能力 ,并促使 其离溶 。3.组分浓度 : 矿物结晶过程 中 ,若介质中某种组分 的浓度不足 ,则将有 利于 与其 性质相似 的组分 以类质同像混入物 的形式 进入晶格 ,以弥补 该主要组分数量 的不足 。矿物学一

22、、 主要概念1、矿物 (mineral):就是由地质作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化学成分与内部结构、在一定的物理化学条件下相对稳定的天然结晶态的单质或化合物 , 它们就是岩石与矿石的基本组成单位。2、 化学计量矿物 : 在各晶格位置上的组分之间遵守定比定律、具严格化合比的矿物。如水晶(SiO2) 。如橄榄石 (Mg, Fe)2SiO4 等。闪锌矿3、 非化学计量矿物 : 某些含变价元素的矿物, 因形成过程中常处于不同的氧化还原条件下,其价态会发生变化。 由于受化合物电中性的制约, 其内部必然存在某种晶格缺陷, 致使其化学组成偏离理想化合比, 不再遵循定比定律。磁黄铁矿。4、晶体习性 (c

23、rystal habit,也称结晶习性或晶习 ) 就是指矿物晶体在一定的外界条件下,常常趋向于形成某种特定的习见形态。其含义主要强调矿物总体外貌特征, 即主要考虑晶体在三维空间相对发育的情况与形态; 有时也具体指该晶体常见的单形的种类。5、自色 (idiochromaticcolor):由矿物本身固有的化学成分与内部结构所决定的颜色, 就是由于组成矿物的原子或离子在可见光的激发下, 发生电子跃迁或转移所造成的。6、 她色 (allochromatic color):矿物因含外来带色的杂质、气液包裹体等所引起的颜色。7、 假色 (pseudochromatic color):由物理光学效应所引起

24、的颜色, 就是自然光照射在矿物表面或进入到矿物内部所产生的干涉、衍射、散射等而引起的颜色。8、条痕 : 指矿物粉末的颜色, 通常就是以矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的粉末的颜色。矿物的条痕能消除假色、 减弱她色、 突出自色 , 比矿物颗粒的颜色更为稳定 , 更有鉴定意义。结晶学与矿物学复习要点9、解理 ( cleavage): 矿物晶体受应力作用而超过弹性限度时, 沿一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面。这些光滑的平面称解理面。10. 裂开 : 指某些矿物晶体在应力作用下 , 有时可沿着晶格内一定的结晶方向破裂成平面。裂开的平面称裂开面。11、 矿物的标型特征 :能反映矿物的 形式形成条件 与稳

25、定条件 的矿物学特征称为 矿物的标型特征 ( typomorphic features ) ,通常简称为 矿物标型 ,具体地划分为化学标型、 结构标型、 形态标型与物理性质标型。(举例 )p230金刚石 ,黄铁矿 ,萤石例如 ,萤石的晶体形态具有标型特征,它随着介质的PH 值离浓度的变化而变化。在碱性溶液中结晶时 ,F-离子起主导作用,而发育F-离子面网密度大的100 晶面成立方体 ; 在中性溶液中结晶时 ,Ca2+与 F-作用相当 ,而发育Ca2+、 F-组成面网密度最大的110 晶面成菱形十二面体在酸性介质中 ,Ca2+起主导作用而发育Ca2+面网密度最大的111 晶面而形成八面体。又如金

26、刚石、黄铁矿、磷灰石等矿物的形态均具标型意义(wt508dp) 。;黄铁矿 ( 理想化学式为FeS2) 的 Fe/(S+As) 非化学计量具标型意义: 若 Fe/(S+As) 值明显大于 0、500, 指示其属浅部形成 , 而当 Fe/(S+As) 值小于或略大于 0、500 时 , 则反映它属深部产物。据此可判断其所在地质体的剥蚀情况。必须指出 ,并非所有的矿物都具有标型特征。仅某些矿物的某些性质才具标型意义。而且就是全球性标型较少 , 而地区性标型相对较多。12、 标型矿物 ( typomorphic mineral ) 与标型矿物共生组合( typomorphic mineral ass

27、emblage ) :只在某种特定的地质作用中形成与稳定的矿物与特定性矿物组合。的单成因性 ,其本身即就是成因上的标志。( 举例 ) 例如斯石英专属于高压冲击变质成因, 产于陨石冲击坑它们强调矿物或矿物组合 ; 辰砂、辉锑矿则为低温热液矿床的典型矿物 ; 含金刚石的金伯利岩的原生矿物组合为镁铁橄榄石、金云母、铬镁铝榴石、铬透辉石、顽火辉石、镁钛铁矿、铬尖晶石、金刚石、金红石及含铌、钽的锐钛矿。13、假像 : 当交代强烈时 , 原矿物可全部为新形成的矿物所替代 , 但仍保持原矿物的晶形 , 这种晶形称为假像 ( pseudomorph) 。如褐铁矿呈现黄铁矿假像 , 称假像褐铁矿。14、副像 :

28、 矿物发生同质多像相变时 , 其晶体结构及物理性质均发生明显的变化 , 但原变体的晶形却为新变体所继承下来 , 此种晶形称为 副像 ( paramorph ) 。例如 , 常见 - 石英呈现石英的六方双锥晶形。 石英的副像 : 高温石英 ( - 石英 ) 在低于 573时自动迅速转换成低温石英 ( - 石英 ), 但仍保留 - 石英六方双锥的外形。15.矿物种 :指具有确定的晶体结构与相对固定的化学成分的矿物。16.亚种 :类质同像系列的中间成分者可作为矿物种之下的亚种。17. 变种或异种 :同一矿物种中 ,由于矿物在次要化学成分或物理性质、 形态上呈现出较明显的差异 ,故往往称之为变种或异种

29、。18. 铝硅酸盐铝的硅酸盐铝的铝硅酸盐19. 四面体片 (T): 每个 SiO 4 4- 均以 3 个角顶分别与相邻的 3 个 SiO 4 4- 相联结而成的二维延展的网层 ( 最常见六边形网 ), 称四面体片 ,以字母 T 表示。结晶学与矿物学复习要点在四面体片中 , 每一个四面体有一个只与一个Si 相联结的 O 称为活性氧 , 活性 O 常指向同一方向 , 从而形成一个也按六方网格排列的顶O 平面 , 羟基 OH 位于六方网格中心, 与顶 O 处于同一平面上。 20 、八面体片 (O): 上下四面体片以顶O 相对 ,并以最紧密堆积的位置错开叠置 , 在其中形成了八面体孔隙, 其中被 Mg

30、 2+ 、Fe 2+ 、Al 3+ 、Fe 3+ 、Li + 、 Cr 3+ 等阳离子充填 ,CN=6,配位八面体共棱联结形成了八面体片, 以字母O 表示。有时八面体片系由四面体片的活性O( 及 OH) 与另一层OH 组成21、 结构单元层 : 由八面体片与硅氧四面体片通过共用活性氧相互连结而组成的层状硅酸盐矿物中的最小重复单位。结构单元层彼此堆垛相连构成矿物的晶体结构。22 、粘土矿物 : 产于粘土与粘土岩中的、结晶极细 ( 一般 2 m) 的、以 Al 、 Mg 、Fe等为主的 含水层状结构硅酸盐矿物。具良好的 吸附性、 可塑性、 膨胀性及离子交换等特殊性能, 广泛用作陶瓷、耐火材料, 应

31、用于石油、建筑、纺织、造纸、油漆等工业。矿物中水水的主要类型不参与晶格吸附水 (中性的 H 2O 分子 )结晶水 (中性的 H 2O 分子 )参与晶格结构水 (离子 OH -、 H+ 、H 3 O+)矿物和矿物集合体中水的种类结晶水化物的水沸石水层间水的类型并注意书中举出的相应例子1) 吸附水 (hydroscopic water):被机械地吸附于矿物颗粒的表面与裂隙中, 或渗入矿物集合体中的中性水分子(H 2 O) 。它不参加晶格,不属于矿物的化学组成。注意 :(1) 吸附水含量不定 , 随温度与湿度而异。常压下 ,温度增至 100 110 时 , 矿物中吸附水即全部失去而不破坏晶格。(2)

32、 吸附水的一种特殊类型 胶体水 , 就是胶体矿物本身的固有特征, 应列入矿物的化学式, 如蛋白石 :SiO 2 nH 2 O 。胶体水的失水温度一般100 250 。2) 结晶水 (crystallization water)结晶学与矿物学复习要点以 HO 的形成存在于矿物晶格中一定位置上的水,就是矿物固有组分之一, 水含量一定 , 其数2目与其她组分的含量成简单的比例关系。注意 :(1) 结晶水出现于大半径络阴离子的含氧盐矿物中。(2) 结晶水的作用: 通过以一定的配位形式环绕小半径的阳离子形成水化阳离子; 以增大阳离 子 的 体 积 而 不 改 变 其 电 价 , 从 而 与 大 的 络

33、阴 离 子 组 成 稳 定 的 化 合 物 , 如 石膏 :CaSO4 2H 2 O, 胆矾 CuSO4、 5H2O。3) 结构水 (constitution water)、化合水 (combined water)以 (OH) 、 H + 或 (H 3 O) + 离子形式存在于矿物晶格中一定位置上, 并有确定的含量比的 “水 ”。注意 : (1) 尤以 (OH) 最常见 , 主要存在于氢氧化物与层状硅酸盐等矿物中。如 : 水镁石 Mg(OH)2 , 高岭石 Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 , 天然碱 Na 3 HCO 3 2H 2 O, 水云母 (K,H 3 O)Al2 AlSi

34、3 O 10 (OH) 2 等。(2) 结构水的失水温度一般约在600 1000 。失水后结构完全被破坏。4) 层间水 (interlayer water)存在于某些层状结构硅酸盐( 如粘土矿物 ) 晶格中结构层之间的H2 O, 其主要与层阳离子结合成水合离子。注意 :(1) 结构层表面存在过剩的负电荷 , 可吸附其她金属阳离子 , 后者再吸附 H 2 O, 从而在相邻结构层之间形成水分子层,即层间水。其含量随所吸附的阳离子的种类、环境的温度与湿度而 异 , 可 在 相 当 大 的 范 围 内 变 化 , 并 可 有 确 定 的 上 限 值 。 如 多 水 高 岭 石Al 4 Si 4 O 1

35、0 4H 2 O 等。(2) 失水温度一般100 250 。通常加热至几十度即开始脱水, 常压下至110 则大量失水。(3) 失水后 , 晶格并不被破坏 , 仅结构层之间距离缩短 , 晶胞参数 Co 减小 , 矿物的比重与折射率增大 ; 且在潮湿的环境中又可重新吸水。如蒙脱石 (Na,Ca)0 、33 (Al,Mg) 2 (Si,Al) 4 O 10 (OH)2 nH 2 O 具明显的吸水膨胀的特性;而蛭石 (Mg,Ca) 0 、 5 (Mg,Fe + ,Al)3 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2 4H 2 O则表示出显著的热膨胀性。5) 沸石水 (zeolitic water)结晶

36、学与矿物学复习要点主要存在于沸石族矿物晶格中宽大的空腔与通道中的H2O, 与其中的阳离子结合成水合离子。注意 :(1) 水的含量随温度与湿度而异 , 上限值与其她组分含量具简单比例关系。(2) 失水一般从 80 开始 , 至 400 时沸石水可全部失去。(3) 沸石水易失去也易复得 , 其得失不会破坏晶格 , 只就是矿物的晶格常数与某些物理性质稍有变化。失水后的沸石可重新吸水, 并恢复到原来的含水限度 , 再现其原来的物理性质。如 钠沸石 Na 2 (Al2 Si 3 O 10 ) 2H 2 O 。三、解理产生的原因 解理严格受晶体结构因素 晶格类型 及化学键类型 、强度 与分布 的控制 ,

37、解理面常沿面网间化学键力最弱的面网产生。1) 在原子晶格中 , 各方向的化学键力均等 , 解理面一般平行于面网密度最大的面网。 因为从几何角度来瞧 , 面网密度在 , 面网间距也大 , 面网间的引力就小 , 故解理容易沿此方向产生。如金刚石中面网密度最大的为 方向的面网 , 相邻原子层的间距在面网方向为1、54?, 、 51 ? ; 为1、26 ?; 为 0 、89 ?。因此 , 金刚石沿方向发育中等解理。2) 在离子晶格中 , 因静电作用 , 解理沿由异号离子组成的、 且网面密度大的电性中与面网产生 ;如方铅矿的晶体对构中, 就是由Pb+与 s- 组成 , 且数量相等而达到电性中与,故方铅矿

38、沿 产生完全解理。或者解理面平行于相邻两层为同号离子的面网。因同号离子相斥 , 使相邻面网间连系力弱。如萤石沿方向有组成的两个相邻面网,其完全解理平行面产生。3)对多键型晶格 ,解理面平行于化学键力最强的方向。如石墨为层状结构, 层内键具共价键与金属键, 层间以分子键结合, 层内键力强 ,其解理沿 层方向产生。 又如具链状结构的角闪石, 链内 Si 与以强的共价键结合 , 链间主要以离子键相结合 , 因而角闪石具有两组平行于链延伸方向的完全解理。4) 至于金属晶格 , 由于失去了价电子的金属阳离子为弥漫于整个晶格内的自由电子所联系 , 当晶体受力时很容易发生晶格滑移而不致引起键的断裂 , 故金

39、属晶格晶体具强延展性而无解理。四、矿物的晶体化学分类体系晶体化学分类 :依据矿物的化学成分与晶体结构级序划分依据举例大类化合物类型含氧盐大类类阴离子或络阴离子种类硅酸盐类(亚类 )络阴离子结构链状硅酸盐亚类族晶体结构型与阳离子性质辉石族(亚族 )阳离子种类单斜辉石亚族结晶学与矿物学复习要点种一定的晶体结构与化学成分普通辉石在完全类质同像中根据其所含端元组分的比例(亚种 )划分(变种或异晶体结构相同,成分或物性、形态稍异钛质普通辉石(钛辉石 )种 )五、对比石墨与金刚石的形态与物理性质并用晶体化学性质解释造成差异的原因金刚石 :( 形态 ) 自然界金刚石以单晶产出, 常见圆粒状或碎粒。单形主要就

40、是八面体, 菱形十二面体及它们的聚形。( 物理性质 ) 无色透明 , 硬度高 , 光泽强 , 具 脆性 , 导热性良好 , 不导电。为原子晶格 : 晶格中质点以共价键联结。石墨为分子晶格层状结构 ,层内具 共价键, 层间为 分子键。物理性质 : 具明显的异向性。金属光泽。 0001 极完全解理 , 硬度低 。电的良导体。六、自然金的形态与物理性质并用晶体化学知识解释其物性特征形态 : 完好晶形少见,一般呈不规则粒状或 树枝状等集合体。物理性质 : 金黄色 颜色 及 条痕 , 强金属光泽。硬度 低 ( 2 3 ), 无解理 , 强延展性。相对密度大 (15 、 6 19、3) 。熔点高 (1062 ) 。