礦物的化學成分

1、結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程第四節(jié)第四節(jié) 礦物的化學成分礦物的化學成分 前言前言 任何礦物均具有一定的化學組成。它不但是任何礦物均具有一定的化學組成。它不但是區(qū)別區(qū)別不同礦不同礦物的重要標志，而且也是人們利用礦物作為物的重要標志，而且也是人們利用礦物作為工業(yè)原料工業(yè)原料的一的一個重要方面。個重要方面。此外，由于礦物是巖石的構(gòu)成單位，其化學性質(zhì)在一定程此外，由于礦物是巖石的構(gòu)成單位，其化學性質(zhì)在一定程度上常是控制巖石強度及其抗風比能力等的重要因素，所度上常是控制巖石強度及其抗風比能力等的重要因素，所以它也是對各種工程建

2、筑發(fā)生影響的一個不可忽視的條件。以它也是對各種工程建筑發(fā)生影響的一個不可忽視的條件。因此，礦物的化學成分和化學性質(zhì)在理淪和實踐上都是礦因此，礦物的化學成分和化學性質(zhì)在理淪和實踐上都是礦物學研究的重要課題之一。物學研究的重要課題之一。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程重點講解內(nèi)容重點講解內(nèi)容1.礦物的化學成分類型礦物的化學成分類型2.膠體礦物化學組成特征膠體礦物化學組成特征3.礦物中水的類型劃分礦物中水的類型劃分4.礦物化學式的書寫和計算礦物化學式的書寫和計算結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用

3、專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程一、礦物的化學成分類型一、礦物的化學成分類型1 1、根據(jù)礦物的、根據(jù)礦物的化學組成特點化學組成特點分為分為兩種兩種類型：類型： 一類是由同種元素的原子自相結(jié)合組成的單一類是由同種元素的原子自相結(jié)合組成的單質(zhì)，如金剛石（質(zhì)，如金剛石（C C），自然金（），自然金（AuAu）等。）等。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程金剛石（金剛石（C）自然金（自然金（Au）結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程第二類第二類: :由由兩

4、種或兩種以上不同的化學元素或絡陰離子兩種或兩種以上不同的化學元素或絡陰離子組成的化合物組成的化合物, , 石英石英(Si0(Si02 2) )，剛玉，剛玉(Al(Al2 2O O3 3) )。石英石英(Si02)剛玉剛玉(Al2O3)結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程具體可分為：具體可分為：q簡單化合物簡單化合物 由由一種陽離子和一種陰離子一種陽離子和一種陰離子組成的化合物。組成的化合物。q絡合物絡合物 由由一種陽離子和一種絡陰離子一種陽離子和一種絡陰離子（酸根）組成的化（酸根）組成的化合物，這種類型的礦物類型最多。合物，

5、這種類型的礦物類型最多。q復化合物復化合物 由由兩種或兩種以上的陽離子和陰離子或絡陰離子兩種或兩種以上的陽離子和陰離子或絡陰離子（酸根）組成的化合物。（酸根）組成的化合物。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程二、膠體礦物的化學成分特征二、膠體礦物的化學成分特征1 1、膠體概念、膠體概念 一種物質(zhì)的顆粒（顆粒直徑一種物質(zhì)的顆粒（顆粒直徑1 1100nm)100nm)）分散于另一種）分散于另一種物質(zhì)中所形成的物質(zhì)中所形成的均勻的細分散系均勻的細分散系。前者稱為。前者稱為分散相分散相（或（或分散質(zhì)），后者稱為分散質(zhì)），后者稱為分散

6、媒分散媒（或分散介質(zhì)）。（或分散介質(zhì)）。注解：關于膠體礦物注解：關于膠體礦物1 1）在膠體中，若分散媒遠大于分散相，形成的膠體稱為）在膠體中，若分散媒遠大于分散相，形成的膠體稱為膠溶體膠溶體，分散相質(zhì)點，分散相質(zhì)點呈呈懸浮狀態(tài)懸浮狀態(tài)存在于分散媒中；存在于分散媒中； 2) 2) 當分散相遠大于分散媒時稱為當分散相遠大于分散媒時稱為膠凝體膠凝體，整個膠體呈，整個膠體呈凝固狀。凝固狀。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程2 2、膠體礦物的分類、膠體礦物的分類q水膠凝體礦物水膠凝體礦物 由由水膠溶體凝結(jié)而成水膠溶體凝結(jié)而成，分散媒

7、是水，分散相是固態(tài)的，分散媒是水，分散相是固態(tài)的顆粒，如蛋白石顆粒，如蛋白石(SiO(SiO2 2.nH.nH2 2O)O)和許多黏土礦物。和許多黏土礦物。q結(jié)晶膠溶體礦物結(jié)晶膠溶體礦物 結(jié)晶膠溶體實際上含有結(jié)晶膠溶體實際上含有機械混入物包裹體機械混入物包裹體的晶體，其的晶體，其分散媒是分散媒是固態(tài)晶質(zhì)固態(tài)晶質(zhì)，分散相是，分散相是氣體、液體或固體氣體、液體或固體。實例：乳石英（含氣體分散相）；紅色方解石（其中含實例：乳石英（含氣體分散相）；紅色方解石（其中含F(xiàn)eFe2 2O O3 3分散相分散相) )注意：礦物學中的膠體礦物指的是注意：礦物學中的膠體礦物指的是水膠凝體礦物水膠凝體礦物。結(jié)晶學與

8、礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程3 3、膠體礦物性質(zhì)、膠體礦物性質(zhì)q膠體礦物中質(zhì)點的排列和分布膠體礦物中質(zhì)點的排列和分布不規(guī)則和不均勻不規(guī)則和不均勻，外形外形上不能自發(fā)的形成規(guī)則的幾何多面體形狀上不能自發(fā)的形成規(guī)則的幾何多面體形狀，一般呈鐘乳，一般呈鐘乳狀、葡萄狀等。狀、葡萄狀等。q膠體礦物在性質(zhì)上膠體礦物在性質(zhì)上類似非晶質(zhì)礦物類似非晶質(zhì)礦物，但顆粒本身是結(jié)但顆粒本身是結(jié)晶的晶的，但顆粒較細，是一種，但顆粒較細，是一種超顯微的晶質(zhì)礦物超顯微的晶質(zhì)礦物（黏土礦（黏土礦物）。物）。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物

9、的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程4 4、膠體的吸附作用、膠體的吸附作用1 1）膠體具有吸附性的原因）膠體具有吸附性的原因q膠體中膠體中質(zhì)點顆粒小質(zhì)點顆粒小，比表面積大，具有很大的表面能；，比表面積大，具有很大的表面能；q膠體分散質(zhì)點的膠體分散質(zhì)點的表面電性不飽和表面電性不飽和，能夠吸附介質(zhì)中的，能夠吸附介質(zhì)中的異異價離子價離子，形成膠團或膠體粒子形成膠團或膠體粒子。注解：注解： 1.1.根據(jù)膠體微粒帶電性質(zhì)不同，膠體分為根據(jù)膠體微粒帶電性質(zhì)不同，膠體分為正膠體和負膠正膠體和負膠體體。 2.2.在自然界中在自然界中負膠體負膠體（某些離子（某些離子AsAs、SbSb、CuCu

10、、PbPb的的硫硫化物化物以及高嶺石等黏土質(zhì)點和腐殖質(zhì)等以及高嶺石等黏土質(zhì)點和腐殖質(zhì)等) ) 比正膠體比正膠體( (某些某些金屬離子金屬離子ZrZr、TiTi、CdCd、CrCr、AlAl、FeFe的的氫氧化物氫氧化物）分布廣。）分布廣。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 3. 3.膠體中膠團成因膠體中膠團成因 膠核優(yōu)先吸附與自身組膠核優(yōu)先吸附與自身組成相同的（或相似）的離成相同的（或相似）的離子，在膠核外面形成一個子，在膠核外面形成一個吸附層吸附層，構(gòu)成，構(gòu)成帶一定電荷帶一定電荷的膠粒的膠粒。 為了平衡吸附層的電荷，為了

11、平衡吸附層的電荷，帶電的膠粒吸附介質(zhì)中的帶電的膠粒吸附介質(zhì)中的其他陰離子構(gòu)成膠團其他陰離子構(gòu)成膠團。 這些陰離子被吸附的較松這些陰離子被吸附的較松弛，在介質(zhì)中能自由移動，弛，在介質(zhì)中能自由移動，形成一個形成一個擴散層擴散層。膠團膠團結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程5 5、膠體的吸附特點、膠體的吸附特點q對離子的吸附具有選擇性對離子的吸附具有選擇性 膠體粒子在不同溶液中只能吸附某些膠體粒子在不同溶液中只能吸附某些與自身電荷相反與自身電荷相反的離子，對其它物質(zhì)吸附很少或根本不吸附（對某些的離子，對其它物質(zhì)吸附很少或根本不吸附

12、（對某些有用有用元素的富集元素的富集具有重要意義）。具有重要意義）。q膠體中被吸附的離子間可膠體中被吸附的離子間可相互置換相互置換，一般電價越高，吸一般電價越高，吸附性越強，一旦吸附，很難置換。電價相同時，半徑越大，附性越強，一旦吸附，很難置換。電價相同時，半徑越大，置換能力越強置換能力越強。 霍夫蔓斯特順序霍夫蔓斯特順序：H H+ +AlAl3+3+BaBa2+2+SrSr2+2+CaCa2+2+MgMg2+2+NHNH4 4+ +K K+ +NaNa+ +LiLi+ +結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程6 6、膠體礦物

13、的形成原因、膠體礦物的形成原因1 1）少數(shù)膠體礦物形成于）少數(shù)膠體礦物形成于熱液作用和火山作用熱液作用和火山作用。2 2）大多數(shù)膠體礦物）大多數(shù)膠體礦物主要由表生作用生成主要由表生作用生成，大體上經(jīng)歷兩，大體上經(jīng)歷兩個階段：個階段：q形成膠體溶液形成膠體溶液 地表的礦物或礦物集合體在地表的礦物或礦物集合體在物理、生物、化學風化作物理、生物、化學風化作用等各種風化作用下用等各種風化作用下，原生礦物被，原生礦物被磨蝕加工磨蝕加工成膠粒大小的成膠粒大小的質(zhì)點，分布在水中即成為膠體溶液，為膠體形成準備了質(zhì)點，分布在水中即成為膠體溶液，為膠體形成準備了物物質(zhì)基礎（質(zhì)基礎（分散質(zhì)分散質(zhì)）。結(jié)晶學與礦物學結(jié)

14、晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程q膠體溶液的凝聚和膠體礦物的形成膠體溶液的凝聚和膠體礦物的形成 膠體溶液在遷移過程中或匯聚于盆地后，與具有相反電膠體溶液在遷移過程中或匯聚于盆地后，與具有相反電荷的質(zhì)點發(fā)生電性中和而沉淀，或因為水分蒸發(fā)凝聚形成荷的質(zhì)點發(fā)生電性中和而沉淀，或因為水分蒸發(fā)凝聚形成各種膠體礦物。各種膠體礦物。實例：實例：濱海地帶形成的濱海地帶形成的赤鐵礦、硬錳礦、鋁土礦、燧石赤鐵礦、硬錳礦、鋁土礦、燧石等等都是膠體作用的產(chǎn)物。都是膠體作用的產(chǎn)物。3 3）膠體的老化）膠體的老化 膠體礦物膠體礦物隨著時間的推移和熱力學條件的改變隨

15、著時間的推移和熱力學條件的改變，發(fā)生，發(fā)生晶晶化作用化作用形成晶質(zhì)礦物稱為形成晶質(zhì)礦物稱為變膠體礦物變膠體礦物。 如蛋白石如蛋白石SiOSiO2 2.nH.nH2 2O O變?yōu)槭琛⑹⒆優(yōu)槭?、石英SiOSiO2 2等。等。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程三、礦物中的水三、礦物中的水 水是某些礦物的一種重要組成部分，礦物的許多性質(zhì)都水是某些礦物的一種重要組成部分，礦物的許多性質(zhì)都與其含水有關。與其含水有關。一）水的分類一）水的分類 根據(jù)礦物中根據(jù)礦物中水的存在形式以及在晶體結(jié)構(gòu)中的作用水的存在形式以及在晶體結(jié)構(gòu)中的作用

16、，分，分為兩類：為兩類：q吸附水吸附水：不參與組成礦物晶格，與礦物的晶體結(jié)構(gòu)無關。：不參與組成礦物晶格，與礦物的晶體結(jié)構(gòu)無關。q結(jié)晶水、結(jié)構(gòu)水、沸石水、層間水結(jié)晶水、結(jié)構(gòu)水、沸石水、層間水： 參與礦物晶格或與礦物晶體結(jié)構(gòu)密切相關。參與礦物晶格或與礦物晶體結(jié)構(gòu)密切相關。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程1 1、吸附水、吸附水 滲入在礦物集合體中，被礦物顆粒或裂隙滲入在礦物集合體中，被礦物顆粒或裂隙表面機械表面機械吸附吸附的中性的中性H H2 2O O分子，不參與晶格結(jié)構(gòu)。分子，不參與晶格結(jié)構(gòu)。吸附水可以呈氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)。吸

17、附水可以呈氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)。吸附水不屬于礦物的化學成分，吸附水不屬于礦物的化學成分，不寫入化學式不寫入化學式。吸附水在礦物中的含量不定，隨吸附水在礦物中的含量不定，隨溫度和濕度溫度和濕度而不同。而不同。含在水膠凝體中的含在水膠凝體中的膠體水膠體水，作為分散媒被微弱的聯(lián)結(jié)力，作為分散媒被微弱的聯(lián)結(jié)力固著在膠體的分散相的表面，固著在膠體的分散相的表面，是吸附水的一種特殊類型是吸附水的一種特殊類型。膠體水是膠體礦物固有的特征，膠體水是膠體礦物固有的特征，應計入礦物的化學組成應計入礦物的化學組成，其含量變化很大，如蛋白石其含量變化很大，如蛋白石SiOSiO2 2n Hn H2 20(n0(n表示表示H

18、 H2 2O O分子含量分子含量不固定）。不固定）。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 2 2、結(jié)晶水、結(jié)晶水 以以中性水分子中性水分子存在于礦物中，在晶格中具有固定的位存在于礦物中，在晶格中具有固定的位置，置，是礦物化學組成的一部分是礦物化學組成的一部分。水分子的數(shù)量與礦物的其。水分子的數(shù)量與礦物的其它成分之間成簡單比例。它成分之間成簡單比例。 結(jié)晶水往往出現(xiàn)于結(jié)晶水往往出現(xiàn)于具有大半徑絡陰離子的含氧鹽礦物具有大半徑絡陰離子的含氧鹽礦物中中，如石膏（，如石膏（CaSOCaSO4 4.2H.2H2 2O O， 膽礬膽礬Cu

19、SOCuSO4 4.5H.5H2 2O O等。等。某些礦物中的結(jié)晶水以一定的某些礦物中的結(jié)晶水以一定的配位形式配位形式圍繞著陽離子。圍繞著陽離子。 實例：實例：六水硫鎳礦六水硫鎳礦NiSONiSO4 4 6H6H2 2O O中中，因，因NiNi2+2+的離子半徑的離子半徑(0.77nm)(0.77nm)很小，與很小，與SOSO4 4 2-2-的半徑相差很大，不能形成穩(wěn)的半徑相差很大，不能形成穩(wěn)定的晶格，需要借助定的晶格，需要借助6 6個水分子包圍個水分子包圍NiNi2+2+個，形成水化陽個，形成水化陽離子離子Ni(HNi(H2 20)0)6 6 2+2+, ,以增大半徑，再與以增大半徑，再與S

20、0S04 4) )2+2+形成穩(wěn)定的晶形成穩(wěn)定的晶格。格。 結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程不同礦物中，不同礦物中，結(jié)晶水與礦物晶格聯(lián)系的牢固程度不同結(jié)晶水與礦物晶格聯(lián)系的牢固程度不同，其釋出溫度也有所不同。其釋出溫度也有所不同。 結(jié)晶水從礦物中析出溫度結(jié)晶水從礦物中析出溫度一般不超過一般不超過600600。當結(jié)晶水失去時，晶體的結(jié)構(gòu)遭到破壞，形成新的結(jié)構(gòu)。當結(jié)晶水失去時，晶體的結(jié)構(gòu)遭到破壞，形成新的結(jié)構(gòu)。實例：實例： 芒硝芒硝NaNa2 2SOSO4 4 10H10H2 20 0在在33 33 以上時，結(jié)晶水全部溢出以

21、上時，結(jié)晶水全部溢出而變成無水芒硝而變成無水芒硝NaNa2 2SOSO4 4 。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程同一礦物中的結(jié)晶水與晶格聯(lián)系的牢固程度也不同同一礦物中的結(jié)晶水與晶格聯(lián)系的牢固程度也不同，水的溢出表現(xiàn)為水的溢出表現(xiàn)為分階段的、跳躍式的分階段的、跳躍式的，并有固定的溫度，并有固定的溫度與之適應。與之適應。如：膽礬中結(jié)晶水的析出如：膽礬中結(jié)晶水的析出石膏石膏(CaSO4.2H2O)半水石膏半水石膏(CaSO

22、4.0.5H2O) 硬石膏硬石膏CaSO4120150 結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程注解：注解：隨著結(jié)晶水的釋出，晶體晶格被隨著結(jié)晶水的釋出，晶體晶格被改造、重建改造、重建，礦，礦物一系列的性質(zhì)均發(fā)生相應的變化。物一系列的性質(zhì)均發(fā)生相應的變化。含結(jié)晶水的礦物，其失水溫度和某一溫度間隔內(nèi)含結(jié)晶水的礦物，其失水溫度和某一溫度間隔內(nèi)的失水量是一定的。借此可幫助人們了解礦物的的失水量是一定的。借此可幫助人們了解礦物的形成溫度及作為鑒定礦物形成溫度及作為鑒定礦物的標志之一。的標志之一。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化

23、學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 3 3、結(jié)構(gòu)水、結(jié)構(gòu)水 又稱又稱化合水化合水，是以，是以(0H)(0H)- -、H H+ +、(H(H3 3O)O)+ +離子形式存在于礦離子形式存在于礦物晶格的物晶格的“水水”，其中以，其中以(0H)(0H)- -最為常見。最為常見。實例：高嶺石實例：高嶺石AlAl4 4SiSi4 40 01010 (OH)(OH)3 3 ； 水云母水云母(K,H(K,H3 3O)AIO)AI2 2A1SiA1Si3 30 01010 (OH)(OH)2 2中的水。中的水。結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水在晶格中占有固定的位置，在組成上具有確定的在晶格中占有固定

24、的位置，在組成上具有確定的含量含量。結(jié)構(gòu)水與其它質(zhì)點有較強的聯(lián)系結(jié)構(gòu)水與其它質(zhì)點有較強的聯(lián)系，需要較高的溫度，需要較高的溫度( (約約在在600-1000600-1000 之間之間) )才能溢出。當其溢出后，結(jié)構(gòu)完全破才能溢出。當其溢出后，結(jié)構(gòu)完全破壞，晶體結(jié)構(gòu)重新改組。壞，晶體結(jié)構(gòu)重新改組。 結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程4 4、沸石水、沸石水 存在于沸石族礦物中的存在于沸石族礦物中的中性水分子中性水分子。 沸石結(jié)構(gòu)中有大的空洞及孔道，水占據(jù)在這些空洞和沸石結(jié)構(gòu)中有大的空洞及孔道，水占據(jù)在這些空洞和孔道中，位置不十分

25、固定。孔道中，位置不十分固定。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程沸石結(jié)構(gòu)示意圖沸石結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程沸石中水的含量隨沸石中水的含量隨溫度和濕度溫度和濕度而變化。加熱至而變化。加熱至80-400 80-400 范圍內(nèi)，水大量溢出，但范圍內(nèi)，水大量溢出，但不引起晶格的破壞不引起晶格的破壞，只引起，只引起物物理性質(zhì)理性質(zhì)( (如密度、折射率、透明度等如密度、折射率、透明度等) )的變化，隨失水量的的變化，隨失水量的增加而降低。增加而

26、降低。脫水后的沸石仍能重新吸水，恢復原有的物理性質(zhì)。脫水后的沸石仍能重新吸水，恢復原有的物理性質(zhì)。沸石水具有一定的沸石水具有一定的吸附水吸附水的性質(zhì)，但其存在與結(jié)構(gòu)有關，的性質(zhì)，但其存在與結(jié)構(gòu)有關，含量變化含量變化有一定的上限和下限有一定的上限和下限。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程5 5、層間水、層間水 存在于某些存在于某些層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物結(jié)構(gòu)層之間的結(jié)構(gòu)層之間的中性水分子中性水分子。如如蒙脫石中蒙脫石中，在結(jié)構(gòu)層的表面有過剩的負電荷，過剩的負，在結(jié)構(gòu)層的表面有過剩的負電荷，過剩的負電荷能吸附其它金

27、屬陽離子（電荷能吸附其它金屬陽離子（NaNa+ +、CaCa2+2+等）；這些陽離子等）；這些陽離子又能吸附水分子。又能吸附水分子。水的含量受水的含量受交換陽離子的種類和環(huán)境、溫度、濕度交換陽離子的種類和環(huán)境、溫度、濕度的控的控制。制。 1 1）加熱至）加熱至110110，層間水大量逸出后，結(jié)構(gòu)層間距相應，層間水大量逸出后，結(jié)構(gòu)層間距相應縮小，晶胞軸長縮小，晶胞軸長C C0 0減小，減小，礦物的相對密度和折射率增高礦物的相對密度和折射率增高； 2 2）層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物在潮濕環(huán)境中又可重新吸水，在潮濕環(huán)境中又可重新吸水，層間水也具有一定的吸附水性質(zhì)。層間水也具有一定的吸附水性

28、質(zhì)。 結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程交換陽離子硅氧四面體硅氧四面體鋁氧八面體蒙脫石的晶體結(jié)構(gòu)蒙脫石的晶體結(jié)構(gòu)結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程四、礦物的化學式及其計算四、礦物的化學式及其計算 礦物的化學礦物的化學式是以是以單礦物的化學全分析單礦物的化學全分析所得的相對百所得的相對百分含量為基礎計算出來的。分含量為基礎計算出來的。一）礦物化學式的

29、表示方法一）礦物化學式的表示方法1 1、實驗式法、實驗式法 實驗式只表示礦物化學成分中各種組分數(shù)量比而不反實驗式只表示礦物化學成分中各種組分數(shù)量比而不反映原子在礦物中相互結(jié)合的關系。映原子在礦物中相互結(jié)合的關系。 如黃銅礦：如黃銅礦：CuFeSCuFeS2 2 ，綠柱石綠柱石BeBe3 3AlAl2 2SiSi6 6O O18,18, 對于含氧鹽礦物，也可以用對于含氧鹽礦物，也可以用氧化物的組合形式氧化物的組合形式來表示，來表示，如綠柱石可以寫成如綠柱石可以寫成3 3BeOBeO.Al.Al2 2O O3 3.6SiO.6SiO2 2結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成

30、分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程1 1）礦物實驗式的計算方法）礦物實驗式的計算方法 先用先用單礦物單礦物化學全分析所得到的各組分質(zhì)量分數(shù)除以化學全分析所得到的各組分質(zhì)量分數(shù)除以各相應組分的原子量（分子量），將所得的商化為簡單的各相應組分的原子量（分子量），將所得的商化為簡單的整數(shù)比，最后用這些整數(shù)標定各相應組分的相對含量。整數(shù)比，最后用這些整數(shù)標定各相應組分的相對含量。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程2 2）該方法的特點）該方法的特點 計算簡單，書寫方便，便于記憶。計算簡單，書寫方便，便于記憶。3 3）該方

31、法的缺陷）該方法的缺陷 實驗式不能反映出礦物中各組分之間的相互結(jié)合關實驗式不能反映出礦物中各組分之間的相互結(jié)合關系，特別對于成分復雜的礦物，還可能引起誤解。系，特別對于成分復雜的礦物，還可能引起誤解。 如綠柱石如綠柱石Be3Al2Si6O18, 當用當用氧化物氧化物(3BeO.Al2O3.6SiO2)表示時容易引起誤解（其中并不含表示時容易引起誤解（其中并不含有氧化物）有氧化物）。因此礦物學中普遍采用的是結(jié)構(gòu)式。因此礦物學中普遍采用的是結(jié)構(gòu)式。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 2 2、結(jié)構(gòu)式法、結(jié)構(gòu)式法 目前在礦物學中普

32、遍采用目前在礦物學中普遍采用“晶體化學式晶體化學式”(或稱結(jié)構(gòu)或稱結(jié)構(gòu)式式)。晶體化學式。晶體化學式既表明礦物中各組分的種類，又能反映既表明礦物中各組分的種類，又能反映礦物中各原子間的結(jié)合情況礦物中各原子間的結(jié)合情況，書寫方法如下：，書寫方法如下：1）對于單質(zhì)礦物）對于單質(zhì)礦物 用用元素符號表示元素符號表示；若有類質(zhì)同象代替，則；若有類質(zhì)同象代替，則按照按照數(shù)量由數(shù)量由多到少排列多到少排列，并用圓括號括起來，用逗號分開。，并用圓括號括起來，用逗號分開。2)對于金屬互化物對于金屬互化物按照按照金屬性遞減的順序金屬性遞減的順序從左到右從左到右排列，如砷鉑礦排列，如砷鉑礦-PtAs。結(jié)晶學與礦物學結(jié)

33、晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程3)對于離子化合物對于離子化合物 書寫的基本原則是書寫的基本原則是陽離子在前，陰離子在后陽離子在前，陰離子在后。 陽離子寫在化學式前面，復鹽中的陽離子陽離子寫在化學式前面，復鹽中的陽離子按堿性的強按堿性的強弱順序排列弱順序排列；當陽離子為同一元素而具有不同價態(tài)時，；當陽離子為同一元素而具有不同價態(tài)時，則按照電價則按照電價由低到高排列由低到高排列。 陰離子或絡陰離子寫在陽離子的后面；絡陰離子用方陰離子或絡陰離子寫在陽離子的后面；絡陰離子用方括號括號 括起來。括起來。附加陰離子通常寫在主要陰離子或絡陰離子的后

34、面。附加陰離子通常寫在主要陰離子或絡陰離子的后面。如磷灰石。如磷灰石。 互為類質(zhì)同象代替的離子用互為類質(zhì)同象代替的離子用圓括號圓括號（）（）括起，之間用括起，之間用逗號分開逗號分開，含量較多的元素寫在前面，少者在后。含量較多的元素寫在前面，少者在后。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程4 4）礦物中水的書寫方式）礦物中水的書寫方式q結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水寫在礦物化學式的最后面，如高嶺石寫在礦物化學式的最后面，如高嶺石Al4Si4O10(OH)8q結(jié)晶水結(jié)晶水寫在與之相聯(lián)系的陽離子后面，并用圓括號括起來。如寫在與之相聯(lián)系的陽離子后面，并

35、用圓括號括起來。如Ni(H2O)6SO4q沸石水沸石水寫在化學式的寫在化學式的最后面最后面，用圓點分開，其含量以其上限為準。，用圓點分開，其含量以其上限為準。 如鈉沸石：如鈉沸石：Na2Ai2Si3O10.2H2O結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程q層間水層間水用圓括號括起來用圓括號括起來,寫在可交換的陽離子后面，寫在可交換的陽離子后面， 如鈉蒙脫石：如鈉蒙脫石：Na0.33(H2O)4(Al1.67Mg0.33)Si4O10(OH)2q 吸附水吸附水在化學式中不用表示。其中膠體水因為含量不定，以在化學式中不用表示。其中膠

36、體水因為含量不定，以nH2O或或aq表示，寫在最后，也用表示，寫在最后，也用圓點圓點分開，如蛋白石分開，如蛋白石SiO2.nH2O。二、結(jié)構(gòu)式的計算方法二、結(jié)構(gòu)式的計算方法結(jié)構(gòu)式的計算最常用的方法是以結(jié)構(gòu)式的計算最常用的方法是以氧原子數(shù)為基準的氧原氧原子數(shù)為基準的氧原子計算法子計算法，其計算方法如下：其計算方法如下：結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程1)將礦物化學全分析結(jié)果各組分以將礦物化學全分析結(jié)果各組分以氧化物質(zhì)量百分數(shù)表氧化物質(zhì)量百分數(shù)表示示，并在總量中扣除不純物質(zhì)和燒失量，并在總量中扣除不純物質(zhì)和燒失量(b項項)；

37、2)以總量為以總量為100換算出的各組分相應的質(zhì)量百分數(shù)換算出的各組分相應的質(zhì)量百分數(shù)(c項項)；3)求出各組分的分子量求出各組分的分子量(d項項)；4)將各組分的質(zhì)量百分含量除以分子量求出各組分的分將各組分的質(zhì)量百分含量除以分子量求出各組分的分子數(shù)子數(shù)(cd)(e項項)；5)用每個組分的分子數(shù)乘上該組分中的用每個組分的分子數(shù)乘上該組分中的氧原子系數(shù)，求氧原子系數(shù)，求出每個組分的氧原子數(shù)出每個組分的氧原子數(shù) (f項項)；結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程6)用每個組分的分子數(shù)乘上該組分的陽離子數(shù)，求出每用每個組分的分子數(shù)乘

38、上該組分的陽離子數(shù)，求出每個組分中的陽離子數(shù)個組分中的陽離子數(shù)(g項項)；7) 統(tǒng)計氧原子數(shù)總和。統(tǒng)計氧原子數(shù)總和。8）已知鈉長石的晶體化學式）已知鈉長石的晶體化學式Na(AISi3O8中氧原子數(shù)為中氧原子數(shù)為8，用氧原子總和除以，用氧原子總和除以8則得則得公約數(shù)公約數(shù)，再以此值分別去除，再以此值分別去除各陽離子元素的原子數(shù)各陽離子元素的原子數(shù)(g項項)，求出氧原子為，求出氧原子為8時各陽離時各陽離子元素的原子數(shù)比子元素的原子數(shù)比(i項項)。 9)參照鈉長石通式并分析參照鈉長石通式并分析類質(zhì)同象代替關系類質(zhì)同象代替關系寫出該鈉長寫出該鈉長石的晶體化學式為：石的晶體化學式為： (Na 0.958

39、7K0.0184Ca0.0111)0.9889Al1.0333Si2.974908結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程例例1 我國某鈉長石的化學全分析和晶體化學式的計算我國某鈉長石的化學全分析和晶體化學式的計算結(jié)構(gòu)式為結(jié)構(gòu)式為 (Na 0.9587K0.0184Ca0.0118)0.9889Al1.0333Si2.974908結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程例例2 某黃鐵礦結(jié)構(gòu)式計算某黃鐵礦結(jié)構(gòu)式計算1)將黃鐵礦化學全分析結(jié)果按將黃鐵礦化學全分析結(jié)果按

40、100進行修正；進行修正；2)以修正后的各元素質(zhì)量百分比除以原子量求得原子數(shù)；以修正后的各元素質(zhì)量百分比除以原子量求得原子數(shù)；3)根據(jù)黃鐵礦的一般化學式根據(jù)黃鐵礦的一般化學式FeS2，設，設S的原子數(shù)為的原子數(shù)為2，相應地求出其，相應地求出其它元素的原子數(shù)比率它元素的原子數(shù)比率(如如Co=（0.00041.6734）20.0005)。4)根據(jù)元素的晶體化學性質(zhì)判斷根據(jù)元素的晶體化學性質(zhì)判斷Co、Ni與與Fe為類質(zhì)同象關系，其化為類質(zhì)同象關系，其化學式為：學式為：(Fe0.9914Co0.0005Ni0.0002)0.9921S2結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用

41、專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程五、地殼的化學成分及元素的地球化學特征五、地殼的化學成分及元素的地球化學特征一）地殼的化學成分一）地殼的化學成分 礦物是地殼中各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物，是地殼中各礦物是地殼中各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物，是地殼中各種化學成分種化學成分分散、聚集、遷移、結(jié)合分散、聚集、遷移、結(jié)合的結(jié)果。的結(jié)果。 地殼的化學成分是形成各種礦物的物質(zhì)前提，礦地殼的化學成分是形成各種礦物的物質(zhì)前提，礦物的化學成分是地殼中化學成分的一種體現(xiàn)。物的化學成分是地殼中化學成分的一種體現(xiàn)。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 1 1地

42、殼中化學元素的豐度（地殼中化學元素的豐度（page205)page205) 周期表中的絕大多數(shù)元素在地殼中都可以找到，但周期表中的絕大多數(shù)元素在地殼中都可以找到，但是各種元素在地殼中的含量卻有很大的差異。是各種元素在地殼中的含量卻有很大的差異。 美國學者美國學者克拉克克拉克(FWclark)從從1882年起，對地年起，對地殼中主要的、分布最廣的元素進行了系統(tǒng)的計算。他與殼中主要的、分布最廣的元素進行了系統(tǒng)的計算。他與華盛頓華盛頓(HSwashington)于于1924年最先提出了地殼中年最先提出了地殼中50余余種化學元素的平均含量表。種化學元素的平均含量表。 結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4

43、礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 隨后許多研究者根據(jù)自己的研究成果對其作了進一隨后許多研究者根據(jù)自己的研究成果對其作了進一步的補充和更正，或者另行編制了地球化學元素豐度表。步的補充和更正，或者另行編制了地球化學元素豐度表。但就地殼中分布最廣泛、豐度較大的元素來說，其相對但就地殼中分布最廣泛、豐度較大的元素來說，其相對差別是不大的。差別是不大的。 q克拉克值克拉克值: 為了紀念克拉克的功績，蘇聯(lián)學者費爾斯曼為了紀念克拉克的功績，蘇聯(lián)學者費爾斯曼提議，把地殼中化學元索提議，把地殼中化學元索平均含量的質(zhì)量百分數(shù)平均含量的質(zhì)量百分數(shù)稱為稱為“克拉克值克拉克值”，

44、或稱，或稱“質(zhì)量克拉克值質(zhì)量克拉克值”。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程q原子克拉克值原子克拉克值 由于各元素的由于各元素的原子量不同原子量不同，質(zhì)量克拉克值的概念還，質(zhì)量克拉克值的概念還不能如實反映地殼中元素的相對多少，而元素參加化學反不能如實反映地殼中元素的相對多少，而元素參加化學反應時，原子數(shù)目起著決定性的作用。應時，原子數(shù)目起著決定性的作用。 1911年年前蘇聯(lián)科學家學院院士、地球化學家、礦物學前蘇聯(lián)科學家學院院士、地球化學家、礦物學家家 AE費爾斯曼進行了元素的原子克拉克值的換算，費爾斯曼進行了元素的原子克拉克

45、值的換算，用各元素的原子數(shù)在地殼中所有元素的總原子數(shù)中所占的用各元素的原子數(shù)在地殼中所有元素的總原子數(shù)中所占的百分數(shù)來表示。百分數(shù)來表示。 將每一元素的質(zhì)量克拉克值除以該元素的原將每一元素的質(zhì)量克拉克值除以該元素的原子量得出元素的原子因數(shù)，然后將各種元素的原子量得出元素的原子因數(shù)，然后將各種元素的原子因數(shù)化為百分數(shù)即為該元素的原子克拉克值子因數(shù)化為百分數(shù)即為該元素的原子克拉克值。 結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程注解：注解：各種元素在地殼中的豐度相差很大，豐度最大的元素各種元素在地殼中的豐度相差很大，豐度最大的元素(O4

46、6.6)和已知豐度最小的元素和已知豐度最小的元素(Rn7l0-16)在質(zhì)在質(zhì)量上相差達量上相差達1017倍倍之多。之多。O、Si 、A1、Fe、Ca、Na、K、Mg八種元素占了地殼八種元素占了地殼總質(zhì)量的總質(zhì)量的98.59，其中，其中O 幾乎占了地殼質(zhì)量的一半幾乎占了地殼質(zhì)量的一半（46.6），），Si占了四分之一多（占了四分之一多（26.7）。將質(zhì)量百分）。將質(zhì)量百分比換算為原子百分比，考慮到元素離子半徑的差異，再比換算為原子百分比，考慮到元素離子半徑的差異，再換算為體積百分比時，還可看到更有意義的特征。見下?lián)Q算為體積百分比時，還可看到更有意義的特征。見下表。表。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學

47、4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程注解：注解：從原子堆積的角度來看，地殼基本上是由從原子堆積的角度來看，地殼基本上是由O O的陰離子堆積而的陰離子堆積而成，金屬離子成，金屬離子( (主要是主要是SiSi、AlAl、K K、NaNa、CaCa，MgMg等等) )充填在其充填在其空隙之中。空隙之中。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 2 2、地殼中元素豐度高低不同的原因分析、地殼中元素豐度高低不同的原因分析 造成地殼中元素豐度高低不同的根本原因在于造成地殼中元素豐度高低不同的根本原因

48、在于各元素各元素原子核的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性不同原子核的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性不同。 隨著原子序數(shù)隨著原子序數(shù)(z)(z)的增大，核內(nèi)質(zhì)子間的斥力的增加大的增大，核內(nèi)質(zhì)子間的斥力的增加大于核力的增加，核內(nèi)的結(jié)合能降低，原子核趨于不穩(wěn)定，于核力的增加，核內(nèi)的結(jié)合能降低，原子核趨于不穩(wěn)定，元素的豐度也降低。因此元素的豐度也降低。因此豐度高的元素分布于周期表的開豐度高的元素分布于周期表的開端部分端部分，自，自Co(zCo(z27)27)以后，元素豐度有顯著降低。以后，元素豐度有顯著降低。 結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程3研究地殼中化學元素豐度

49、的礦物學意義研究地殼中化學元素豐度的礦物學意義 地殼中元素的豐度反映的是地殼的地殼中元素的豐度反映的是地殼的平均化學成分平均化學成分，決定著地殼中各種地質(zhì)作用過程決定著地殼中各種地質(zhì)作用過程總的物質(zhì)背景總的物質(zhì)背景。元素的豐度大小在一定程度上影響著元素在成巖、元素的豐度大小在一定程度上影響著元素在成巖、成礦作用中的成礦作用中的濃度濃度，從而支配著新礦物種的生成。，從而支配著新礦物種的生成。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 在實驗室里可以，合成的化合物數(shù)以十萬計，而地質(zhì)在實驗室里可以，合成的化合物數(shù)以十萬計，而地質(zhì)作用中生

50、成的化合物作用中生成的化合物(礦物礦物)數(shù)目卻很有限，除因數(shù)目卻很有限，除因與礦物與礦物的形成和穩(wěn)定條件以及與元素在地殼中只出現(xiàn)有限的原的形成和穩(wěn)定條件以及與元素在地殼中只出現(xiàn)有限的原子價態(tài)有關外，也與地質(zhì)作用中各元素的濃度受豐度的子價態(tài)有關外，也與地質(zhì)作用中各元素的濃度受豐度的很大限制有關。很大限制有關。實例：實例： Na、K、Rb、Cs具有相似的化學性質(zhì)，由于具有相似的化學性質(zhì)，由于Na和和K在許多地質(zhì)作用中都可以有較大的濃度，可以形成許多在許多地質(zhì)作用中都可以有較大的濃度，可以形成許多獨立的礦物獨立的礦物;而而Rb和和Cs的豐度值低，總是難于達到飽和的豐度值低，總是難于達到飽和濃度，很難

51、形成自己的獨立礦物。濃度，很難形成自己的獨立礦物。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程從已知礦物種的數(shù)目來看，豐度值高的元素形成的礦從已知礦物種的數(shù)目來看，豐度值高的元素形成的礦物種也多。物種也多。 由前所列的八種元素是地殼中豐度最大的元素，它由前所列的八種元素是地殼中豐度最大的元素，它們構(gòu)成的礦物種數(shù)占已知礦物種數(shù)的絕大部分。這些礦們構(gòu)成的礦物種數(shù)占已知礦物種數(shù)的絕大部分。這些礦物的數(shù)量最多，分布也最廣，是構(gòu)成地殼各類巖石的主物的數(shù)量最多，分布也最廣，是構(gòu)成地殼各類巖石的主要礦物成分。要礦物成分。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物

52、學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程4 4、聚集元素與分散元素、聚集元素與分散元素1 1）聚集元素概念）聚集元素概念 礦物的形成不僅與礦物的形成不僅與元素在地殼中的相對數(shù)量元素在地殼中的相對數(shù)量有關，還有關，還決定于決定于元素的地球化學性質(zhì)元素的地球化學性質(zhì)。有些元素的豐度雖然很低，。有些元素的豐度雖然很低，但趨向于集中，可以形成獨立的礦物種，并可以富集成礦但趨向于集中，可以形成獨立的礦物種，并可以富集成礦床，這些元素稱為床，這些元素稱為聚集元素

53、聚集元素。2 2）分散元素概念）分散元素概念 有些元素的豐度雖然較高，但趨向于分散，不易聚集有些元素的豐度雖然較高，但趨向于分散，不易聚集成礦床，甚至很少能形成獨立的礦物種，而是常常作為微成礦床，甚至很少能形成獨立的礦物種，而是常常作為微量混入物賦存在主要由其它元素組成的礦物中，稱為量混入物賦存在主要由其它元素組成的礦物中，稱為分散分散元素元素。如。如Rb、Cs、Ga、In等。等。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程5 5、礦物化學成分變化的原因、礦物化學成分變化的原因 礦物的化學成分可以分為兩種類型： 單質(zhì)和化合物單質(zhì)和化

54、合物。 無論是單質(zhì)或化合物，其化學成分都不是絕對固定不變的，通常都是在一定的范圍內(nèi)有所變化，引起礦物化學引起礦物化學成分變化的原因主要有：成分變化的原因主要有：對晶質(zhì)礦物而言，主要是對晶質(zhì)礦物而言，主要是元素類質(zhì)同象代替元素類質(zhì)同象代替。對膠體礦物來說，則主要是對膠體礦物來說，則主要是膠體的吸附作用膠體的吸附作用。某種礦物成分中含有的混入物，除因類質(zhì)同象代替和吸某種礦物成分中含有的混入物，除因類質(zhì)同象代替和吸附而存在的成分外，還包括一些附而存在的成分外，還包括一些以顯微以顯微(及超顯微及超顯微)包裹體包裹體形式形式存在的機械混入物。存在的機械混入物。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學

55、成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程6 6、元素的地球化學分類、元素的地球化學分類 元素在礦物中的結(jié)合主要取決于兩種因素：元素在礦物中的結(jié)合主要取決于兩種因素：其一是元其一是元素本身的性質(zhì)素本身的性質(zhì)( (元素的原子結(jié)構(gòu)及其特性元素的原子結(jié)構(gòu)及其特性) )；其二是礦物結(jié)其二是礦物結(jié)晶時的物化環(huán)境條件（地質(zhì)環(huán)境、物理化學條件等）晶時的物化環(huán)境條件（地質(zhì)環(huán)境、物理化學條件等）。 元素的地球化學分類是元素的地球化學分類是在在元素周期表分類的基礎上，元素周期表分類的基礎上，結(jié)合其地球化學行為和元素在礦物中的組合特征結(jié)合其地球化學行為和元素在礦物中的組合特征進行分類進行分類。1

56、 1）惰性氣體族惰性氣體族 包括氦氖氬氪氙氡，具有穩(wěn)定的包括氦氖氬氪氙氡，具有穩(wěn)定的8 8（或（或2 2）電子外層結(jié)）電子外層結(jié)構(gòu)，一般作為氣體單質(zhì)存在于大氣中。構(gòu)，一般作為氣體單質(zhì)存在于大氣中。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程2）氫氫 在還原狀態(tài)下，為原子狀態(tài)的氣體，在氧化態(tài)下為在還原狀態(tài)下，為原子狀態(tài)的氣體，在氧化態(tài)下為OH-離子，成為某些離子，成為某些含氧鹽和氫氧化物含氧鹽和氫氧化物的組成部分；的組成部分；有時也以中性的水分子參與構(gòu)成晶格。有時也以中性的水分子參與構(gòu)成晶格。3）主要造鹽巖元素族）主要造鹽巖元素族 包

57、括鋰鈉鉀銣銫包括鋰鈉鉀銣銫 鈹鎂鈣鍶鋇鋁硅，這些元素可形成鈹鎂鈣鍶鋇鋁硅，這些元素可形成穩(wěn)定的穩(wěn)定的8電子惰性氣體型離子。電子惰性氣體型離子。具有較大的半徑，較弱具有較大的半徑，較弱的極化能力，容易以離子鍵與陰離子結(jié)合的極化能力，容易以離子鍵與陰離子結(jié)合。 通常通常與氧結(jié)合形成氧化物或含氧鹽與氧結(jié)合形成氧化物或含氧鹽（特別是硅酸（特別是硅酸鹽），組成大部分鹽），組成大部分造巖元素造巖元素，屬于親石元素，也叫造，屬于親石元素，也叫造巖元素或親氧元素。巖元素或親氧元素。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程硅與氧結(jié)合形成石英，并且

58、與鈉、鉀、鈣、鎂、鋁一硅與氧結(jié)合形成石英，并且與鈉、鉀、鈣、鎂、鋁一起形成硅酸鹽（如長石、云母、角閃石等）。起形成硅酸鹽（如長石、云母、角閃石等）。鈣與氧、碳一起形成碳酸鹽（方解石）構(gòu)成主要的造鈣與氧、碳一起形成碳酸鹽（方解石）構(gòu)成主要的造鹽巖礦物，這些礦物占地殼總重量的鹽巖礦物，這些礦物占地殼總重量的95%，另外也可以，另外也可以形成鹵化物礦物（如螢石）形成鹵化物礦物（如螢石）銣、銫、鍶、鋇的克拉克值較低，常呈現(xiàn)銣、銫、鍶、鋇的克拉克值較低，常呈現(xiàn)分散狀態(tài)分散狀態(tài)，在礦物中呈在礦物中呈類質(zhì)同象混入物類質(zhì)同象混入物存在。存在。鋰和鈹具有小的離子半徑，多見于鋰和鈹具有小的離子半徑，多見于偉晶作用

59、偉晶作用形成的礦形成的礦物中（如鋰云母、物中（如鋰云母、 綠柱石）。綠柱石）。結(jié)晶學與礦物學結(jié)晶學與礦物學4 4礦物的化學成分礦物的化學成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程4）礦化劑族）礦化劑族 硼、硼、碳、氧、碳、氧、氟、磷、氟、磷、硫硫、氯主要、氯主要形成簡單的陰離子形成簡單的陰離子或絡陰離子或絡陰離子，對各種鹽類礦物的形成起重要的作用。，對各種鹽類礦物的形成起重要的作用。 這些陰離子大部分可與陽離子形成比較易溶和容易揮這些陰離子大部分可與陽離子形成比較易溶和容易揮發(fā)的化合物，對巖漿期后形成的金屬礦床中所特有的許多發(fā)的化合物，對巖漿期后形成的金屬礦床中所特有的許多金屬的搬運和富

60、集起巨大的作用。金屬的搬運和富集起巨大的作用。硼、氟、硫、氯、碳與水相伴成氣體，可大量出現(xiàn)在火硼、氟、硫、氯、碳與水相伴成氣體，可大量出現(xiàn)在火山噴氣中，并相應的形成與火山噴氣有關的礦物，如自然山噴氣中，并相應的形成與火山噴氣有關的礦物，如自然硫、硫化物、鹵化物及碳酸鹽礦物等；硫、硫化物、鹵化物及碳酸鹽礦物等；在地殼相當深度的條件下，這些元素可與侵入體的圍巖在地殼相當深度的條件下，這些元素可與侵入體的圍巖發(fā)生強烈的變質(zhì)作用，形成接觸變質(zhì)礦物，在深度很大的發(fā)生強烈的變質(zhì)作用，形成接觸變質(zhì)礦物，在深度很大的巖漿體中，可促進偉晶巖礦物的形成；在外力作用過程中巖漿體中，可促進偉晶巖礦物的形成；在外力作用