11-矿物的化学成分和分类(结晶学与矿物学)

第十三章.矿物的化学成分
13-2. 矿物化学组成的变化及其计量特性
胶体矿物的化学成分特点
1、胶体（colloid）与胶体矿物 一种或多种粒径介于1－100nm之间的物质微粒（分散相） 分散在另一种物质（分散媒）中形成的不均匀细分散体系，称 为胶体。分散媒多于分散相的胶体称胶溶体；反之称胶凝体。 胶体矿物一般是以水为分散媒、以固相为分散相的水胶凝 体，属非晶质或隐晶质矿物。如蛋白石（SiO2 . nH2O）。 2、胶体矿物的特殊性质 （1）分散相和分散媒的量比不固定；随时间脱水陈化； （2）较大的比表面积和表面能； （3）易吸附其他物质，表面带电。
(1) 阳离子在前；阴离子或络阴离子在后，并且用方括号或 者大括号括起来。
如：石英SiO2、方解石Ca［CO3］、 白云母K｛Al2［(Si3Al)O10］(OH)2｝
(2) 对复化合物，阳离子按碱性由强至弱、价态从低到高的 顺序排列。
如：白云石 CaMg［CO3］2、 普通辉石 Ca (Mg, Fe2+, Fe3+,Ti,Al)[(Si,Al)2O6]
非金属元素
硅酸盐
硼酸盐 磷酸盐、砷酸盐、 钒酸盐 钨酸盐、钼酸盐 铬酸盐
硫盐
第七大类 有机矿物及 准矿物大类
有机酸盐
碳氢化合物 有机准矿物
第六大类
硫酸盐
第五大类 卤化物 碳酸盐 硝酸盐
金属互化物
硅化物 碳化物
第十三章.矿物的化学成分
13-1 地壳元素丰度 元素的离子类型
（1）惰性气体型离子（inert－gas type ion）： 最外层具有8个电子（ns2np6）或2个电子的离子。易与氧元 素结合形成氧化物和含氧盐等造岩矿物，也叫亲石或亲氧元素。 （2）铜型离子（chalcophile type ion）： 外层具有18个电子（ns2np6nd10）或（18＋2）个电子 （ ns2np6nd10（n＋1）s2）的离子。易与硫元素形成金属硫化物 矿物，也称造矿元素、亲硫或亲铜元素。 （3）过渡型离子（siderophile type ion）： 指外层具有9－17电子（ns2np6nd1－9）的不稳定电子构型的 离子。
结晶学与矿物学通论
第十三、四章.矿物的化学成分和分类命名
Chemical Composition and classification of Minerals
13-1. 地壳中元素丰度及其矿物学意义
13-2. 矿物化学组成的变化及其计量特性 13-3. 矿物中水的赋存状态 13-4. 矿物的化学式 14-1. 矿物的分类
第十三章.矿物的化学成分
13-3. 矿物中水的赋存状态
水是矿物中的重要组成部分，矿物的许多性质都与水有
关。可分为如下几种：
1、吸附水 不参加到晶格中，是渗入在矿物集合体中， 为矿物颗粒或裂隙表面机械吸附的中性的水分子。不 写入化学式。常压下，在100—110 ℃时，吸附水就会 全部从矿物中逸出而不破坏晶格。吸附水可以呈气态、
第十三章.矿物的化学成分
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不同方式命名矿物举例
第十四章.矿物的分类命名
14. 矿物的命名与分类
矿物的分类体系:
矿物种是基本单元, 分类体系的级序是:
大类－类－(亚类)－族－(亚族)－种－(亚种) 矿物的分类方案:
化学成分的分类: Dana的分类, Strunz的分类
晶体化学的分类: 目前普遍采用的分类 地球化学的分类: 前苏联
第十三章.矿物的化学成分
元素的离子类型
第十三章.矿物的化学成分
13-2. 矿物化学组成的变化及其计量特性
定比定律： 在理想物理化学环境中形成的矿物，其组成元素的质量 都有一定的比例关系，这一规律称为定比定律，或称倍 比定律。
1. 化学计量矿物 (stoichiometric mineral)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 称为化学计量矿物。 例：水晶SiO2、铁闪锌矿(Zn, Fe)S、橄榄石 (Mg, Fe)2［SiO4］。
(3) 附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后。
如：白云母K｛Al2［(Si3Al)O10］(OH)2｝、
氟磷灰石Ca5［PO4］3 F
第十三章.矿物的化学成分
13-4. 矿物化学式 （二）晶体化学式的书写规则
(4) 水分子写在化学式的最末尾，并用圆点将其与其他组分隔 开。 如石膏Ca[SO4]· 2H2O、蛋白石SiO2· nH2O (5) 类质同像替代的离子，用圆括号括起来，并按含量由多到 少的顺序排列，中间逗号隔开。 如铁闪锌矿(Zn,Fe)S、黄玉Al2［SiO4］(F,OH)2
液态或固态。
第十三章.矿物的化学成分
13-3. 矿物中水的赋存状态
2、层间水 是存在于某些层状结构硅酸盐的结构层之间的中性 水分子。加热至110 ℃左右，层间水大量逸出，结构层间距 相应缩小，晶胞轴长C值减小，在潮湿环境中又可重新吸水。 虽然层间水不是固定组成，但影响矿物的结构参数，故写入 晶体化学式。 3、沸石水 是存在于沸石族矿物中的中性水分子。沸石的结构 中有大的空洞及孔道，水就在这些空洞和孔道中，位置不十 分固定，水的含量随温度和湿度而变化。在80－400℃范围 内，水即大量逸出，但不引起晶格的破坏，可引起物理性质 的变化。脱水后的沸石还可以重新吸水，并恢复原有的物理 性质。沸石水具有一定的吸附水的性质，但其存在与结构有 关，且含量有一定的上限和下限范围，性质是介于结晶水与 吸附水之间的一种过渡类型，可写入晶体化学式。
第十三章.矿物的化学成分
14. 矿物的命名与分类 14-1. 矿物的命名
1.命名的依据
矿物本身的特征，如化学成分、形态、物理性质等， 以发现该矿物的地点、人、研究者的名字而命名。
2.某些矿物命名的习惯——我国古代命名习惯
A. 呈金属光泽或主要用于提炼金属的矿物称为××矿，如方铅矿、 菱铁矿等； B. 具非金属光泽者称为××石，如方解石、孔雀石等； C. 宝玉石类矿物常称为×玉，如刚玉、黄玉、硬玉等； D. 呈透明晶体者称×晶，如水晶、黄晶等； E. 常以细小颗粒产出的矿物称×砂，如辰砂、毒砂等； F. 地表次生的并呈松散状的矿物称×华，如钴华、钼华等； G. 易溶于水的硫酸盐矿物常称之为×矾，如胆矾、明矾等。
第十三章.矿物的化学成分
13-3. 矿Biblioteka 中水的赋存状态4、结晶水 以中性水分子存在于矿物中，在晶格中具有固 定的位置，是矿物成分的一部分。水分子数量与矿物 的其它成分之间常成简单比例。在 200 － 600℃范围内， 水即大量逸出，引起晶格的破坏和物理性质的变化, 写
入晶体化学式。
5、结构水 又称化合水。是以（OH-）、H＋、（H3O＋）离 子形式参加矿物晶格的“水”。结构水在晶格中占有 一定位置，在组成上具有确定的含量比。由于与其它 质点有较强的键力联系，需要较高的温度（大约在600 － 1000℃）才能逸出。当其逸出后，结构完全破坏， 晶体结构重新改组, 写入晶体化学式。
第十四章.矿物的分类命名
14-2 矿物的分类
采用晶体化学分类，划分体系
链状硅酸盐矿物
第十四章.矿物的分类命名
矿物种
矿物种—矿物分类的基本单位，具有一定的晶体结构 和一定的化学成分的矿物，成为一个矿物种。
化学成分不同即为不同矿物种 化学成分相同，晶体结构不同，亦为不同矿物种
类质同象：端员矿物为独立矿物种，中间作为亚种处理
14-2. 矿物的命名
第十三章.矿物的化学成分
13-1 地壳元素丰度 1、丰度及克拉克值
丰度——元素在地壳中的平均含量。 克拉克值——地壳中化学元素平均含量的质量百分数。 O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg占地壳总质量的98.59％。
2、地壳中元素丰度的矿物学意义
（1）丰度值高的元素，形成的矿物种类较多；上述8种元素形 成的硅酸盐矿物占总种数24％，地壳质量75％。 （2）元素化学性质也重要，有些属于聚集元素，易形成矿 物，如Sb、Bi、Hg、Ag、Au等；有些属于分散元素， 不易形成矿物，如Cs、Ga、In、Se等。
多形：同一矿物的不同多形作为一个矿物种 混杂矿物（混合矿物），不是独立矿物种（如褐铁矿、
铝土矿）
第十四章.矿物的分类命名
第一大类 自然元素 金属元素
矿物的晶体化学分类
第二大类 硫化物及类似 化合物 简单硫化物 复硫化物 第三大类 氧化物和 氢氧化物 氧化物 氢氧化物 第四大类 含氧盐矿物
半金属元素
矿物成因的分类: 前苏联
矿物结构的分类: 王濮的“系统矿物学”
第十四章.矿物的分类命名
推荐使用的分类
以晶体化学分类为基础，既考虑矿物的化学组成特点，也考虑晶体结构的 特点。首先根据化学组成的基本类型，分为五个大类。大类以下，根据阴 离子(包括络阴离子)的种类分为类，有时在类以下再分为亚类，如硅酸盐。 类以及亚类以下，一般即为族。具体为: 第一大类 自然元素矿物 （金属元素，半金属元素，非金属元素） 第二大类 硫化物及其类似化合物 (单硫化物, 双硫化物, 硫盐) 第三大类 卤素化合物 (氟化物, 氯化物) 第四大类 氧化物和氢氧化物 (简单氧化物, 复杂氧化物, 氢氧化物) 第五大类 含氧盐 1. 硅酸盐类矿物（岛状, 环状, 链状, 层状, 架状结构硅酸盐） 2. 其他含氧盐类矿物 (硝酸盐, 碳酸盐, 硫酸盐, 铬酸盐, 钨酸盐, 钼酸盐, 磷酸盐, 砷酸盐, 钒酸盐, 硼酸盐)
不反映矿物中各组分的相互关系，只表示组分种类和数量 比——表示有什么。 2. 结构式 (structural formula)——晶体化学式 如: 白云母 ——K｛Al2［(Si3Al)O10］(OH)2｝ 可以表示：种类＋数量比＋晶格中相互关系＋存在形式。
第十三章.矿物的化学成分
13-4. 矿物化学式 （二）晶体化学式的书写规则
第十二章.矿物的化学成分和分类命名