合成镁橄榄石的矿物学研究_范建良
镁在建筑陶瓷坯体釉料以及微晶玻璃中的作用与影响
镁在建筑陶瓷坯体\釉料以及微晶玻璃中的作⽤与影响2019-07-11摘要:本⽂叙述了镁的基本物理化学性质,以及其在⾃然界存在的主要形式如菱镁矿、⽩云⽯和滑⽯等的性能,并就其在建筑陶瓷坯体、釉料以及微晶玻璃中的作⽤进⾏了详细阐述。
关键词:镁;陶瓷坯体;釉料;微晶玻璃1 镁的基本物理化学性质镁(Mg)的核外电⼦构型为3s2。
由于Mg2+离⼦半径⼩于Ca2+,所以镁的离⼦化能要⾼于钙,也就是说,Mg-O键的共价键性强于Ca-O键,⽽离⼦键性弱于Ca-O键。
在Mg-O键中,Mg对O将产⽣较⼤的极化作⽤。
根据Mg的核外电⼦产⽣杂化轨道的特点,(即它的sp3杂化远少于sp3d2杂化),它的配位数通常为6,极少为4;与在元素表中周围相邻的元素相⽐,镁更相似于锂,这就是所谓的周期表中的对⾓线规则。
镁和锂的相似性表现在以下⽅⾯:(1) Mg2+的离⼦半径(66pm)与Li+的离⼦的半径(68pm)相近;(2) 单质在过量的氧⽓中燃烧时,只⽣成普通氧化物,不会⽣成过氧化物;(3) 它们的氢氧化物均为中强碱,⽽且在⽔中的溶解度都不⼤;(4) 它们的氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶;(5) 它们的氯化物均能溶于有机溶剂(如⼄酸)中;(6) 锂的铝硅酸盐(锂霞⽯、锂辉⽯)与镁的铝硅酸盐(堇青⽯)都有较低的热膨胀系数,抗热冲击性能均较好;(7) 它们都在玻璃中易于析晶,常常可以⽣成微晶玻璃,如锂霞⽯质微晶玻璃、锂辉⽯质微晶玻璃、堇青⽯质微晶玻璃、顽⽕辉⽯质微晶玻璃、透辉⽯质微晶玻璃、镁铝尖晶⽯质微晶玻璃等等;(8) 在某些玻璃中,Li+与Mg2+有互相置换的可能性。
Mg2+与Ca2+虽处于同⼀主族元素,但它的离⼦半径⽐Ca2+⼩1/3;Mg2+的离⼦势是Ca2+离⼦势的1.5倍,这就导致Mg2+对玻璃⽹络的增强作⽤较强,对热膨胀系数减⼩的作⽤也较强。
⾦属镁为六⽅晶系,为银⽩⾊⾦属,也属于轻⾦属的范畴。
它的熔点为648.5℃,沸点1107℃,⽐重为1.74g/cm3。
21925065_榴辉岩中单斜辉石-石榴子石镁同位素地质温度计评述
１０００ ０５６９／２０２０／０３６（０６） １７０５ １８ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 岩石学报ｄｏｉ：１０ １８６５４／１０００ ０５６９／２０２０ ０６ ０４榴辉岩中单斜辉石 石榴子石镁同位素地质温度计评述黄宏炜１ 杜瑾雪１ 柯珊２ＨＵＡＮＧＨｏｎｇＷｅｉ１，ＤＵＪｉｎＸｕｅ１ ａｎｄＫＥＳｈａｎ２１ 中国地质大学地球科学与资源学院，北京 １０００８３２ 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 １０００８３１ ＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ２ ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ２０１９ １１ １４收稿，２０２０ ０４ ０８改回ＨｕａｎｇＨＷ，ＤｕＪＸａｎｄＫｅＳ ２０２０ Ｒｅｖｉｅｗｏｎｔｈｅｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ ｇａｒｎｅｔｍａｇｎｅｓｉｕｍｉｓｏｔｏｐｅｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓｆｏｒｅｃｌｏｇｉｔｅｓ ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，３６（６）：１７０５－１７１８，ｄｏｉ：１０ １８６５４／１０００ ０５６９／２０２０ ０６ ０４Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅｒｅｍａｒｋａｂｌｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｍａｇｎｅｓｉｕｍｉｓｏｔｏｐｅｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅａｎｄｇａｒｎｅｔｏｂｓｅｒｖｅｄｉｎｅｃｌｏｇｉｔｅｓｍａｋｅｓｉｔａｐｏｔｅｎｔｉａｌｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｅｌｅｃｔｓ６４ｐａｉｒｓｏｆｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ ｇａｒｎｅｔｍａｇｎｅｓｉｕｍｉｓｏｔｏｐｅｄａｔａｏｆｅｃｌｏｇｉｔｅｓｉｎｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎＴｉａｎｓｈａｎｏｒｏｇｅｎ，ｉｎｔｈｅＤａｂｉｅ ＳｕｌｕｏｒｏｇｅｎａｎｄｉｎｔｈｅＫａａｐｖａａｌｃｒａｔｏｎｉｎｔｈｅＳｏｕｔｈＡｆｒｉｃａｆｒｏｍｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓ Ｔｈｅｎ，ｗｅｓｃｒｅｅｎｅｄ５０ｐａｉｒｓｏｆｄａｔａｔｈａｔｒｅａｃｈｔｈｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｍａｇｎｅｓｉｕｍｉｓｏｔｏｐｅｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎｂｙｔｈｅδ２６ＭｇＣｐｘ δ２６ＭｇＧｒｔｄｉａｇｒａｍ Ｕｓｉｎｇｔｈｅｓｅｍａｇｎｅｓｉｕｍｉｓｏｔｏｐｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎｄａｔａ，ｗｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｐｅａｋｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｏｆｅｃｌｏｇｉｔｅｓｂｙｍａｇｎｅｓｉｕｍｉｓｏｔｏｐｅｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓｏｆＨｕａｎｇｅｔａｌ （２０１３）ｔｈｒｏｕｇｈｆｉｒｓｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄＷａｎｇｅｔａｌ （２０１２）ａｎｄＬｉｅｔａｌ （２０１６）ｔｈｒｏｕｇｈｅｍｐｉｒｉｃａｌｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｍｗｉｔｈｔｈｅｐｅａｋｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｇｉｖｅｎｂｙｏｔｈｅｒｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓ Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｆｏｒｏｒｏｇｅｎｉｃｅｃｌｏｇｉｔｅｓ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｏｆＨｕａｎｇｅｔａｌ （２０１３）ａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｏｓｅｐｒｅｖｉｏｕｓｌｙｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓａｎｄｐｈａｓｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉａｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓｏｆＷａｎｇｅｔａｌ （２０１２）ａｎｄＬｉｅｔａｌ （２０１６）ａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｏｗｅｒ Ｆｏｒｔｈｅｃｒａｔｏｎｅｃｌｏｇｉｔｅｓ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆａｌｌｔｈｅｔｈｒｅｅｍａｇｎｅｓｉｕｍｉｓｏｔｏｐｅｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓｂｙｍｏｒｅｔｈａｎ５０℃，ｗｈｉｃｈｉｓｍｏｓｔｐｒｏｂａｂｌｙｃａｕｓｅｄｂｙｒｅ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍｉｓｏｔｏｐｅｄｕｒｉｎｇｅａｒｌｙｒｅｔｒｏｇｒａｄｅｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ Ｔｈｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｓｅｔｈｒｅｅｍａｇｎｅｓｉｕｍｉｓｏｔｏｐｅｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓａｒｅｎｏｔａｐｐｌｉｃａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｃｒａｔｏｎｅｃｌｏｇｉｔｅｓ Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｂｏｖｅｄａｔａ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｅｍｐｉｒｉｃａｌｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｉｓｕｓｅｄｔｏｃａｌｉｂｒａｔｅａｎｅｗｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ ｇａｒｎｅｔｍａｇｎｅｓｉｕｍｉｓｏｔｏｐｅｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓΔ２６ＭｇＣｐｘ Ｇｒｔ＝１ １１×１０６／［Ｔ（Ｋ）］２（Ｒ２＝０ ９２）．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｌｓｏｂｒｉｅｆｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｔｈｅｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ ｇａｒｎｅｔｍａｇｎｅｓｉｕｍｉｓｏｔｏｐｅｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｔｈａｔｓｈｏｕｌｄｂｅｐａｉｄａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｄｕｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｅｃｌｏｇｉｔｅｓ；Ｉｓｏｔｏｐｅｇｅｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ；Ｍａｇｎｅｓｉｕｍｉｓｏｔｏｐｅ；Ｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ ｇａｒｎｅｔ摘 要 榴辉岩中单斜辉石和石榴子石之间显著的镁同位素平衡分馏，使其成为一种具有潜力的高精度地质温度计。
不同镁硅摩尔比下水化硅酸镁凝胶的微观结构
第24卷第6期2021年12月建筑材料学报JOURNAL OF BUILDING MATERIALSVol.24，No.6Dec.，2021不同镁硅摩尔比下水化硅酸镁凝胶的微观结构肖建敏，胡亚茹（西安建筑科技大学材料科学与工程学院，陕西西安710055）摘要：利用X射线衍射技术（XRD）和29Si固体核磁共振（29Si SSNMR）技术，对不同镁硅摩尔比下氧化镁/硅灰（MgO/SF）试样的水化产物进行了微观结构和形成机理研究.结果表明：生成的水化硅酸镁凝胶（M⁃S⁃H）聚合度较高，结构复杂，M⁃S⁃H的形成离不开氢氧化镁（MH）的形成和解离，二者在Mg2+的争夺方面存在竞争关系；MgO/SF试样水化反应早期主要生成MH，后期主要生成M⁃S⁃H凝胶，龄期的延长有助于M⁃S⁃H的聚合，长龄期养护有利于Q1向Q2、Q2向Q3的转化；富镁条件促进了M⁃S⁃H的生成，长龄期下Mg2+起拆网作用，支链硅氧四面体含量增多；贫镁条件下试样中剩余大量SF未参与反应，长龄期下Mg2+起补网作用，用于构建层状硅酸盐骨架；M⁃S⁃H凝胶是以层状硅氧四面体为主体、包含端链和支链硅氧四面体的复杂非晶相无序结构.关键词：镁硅摩尔比；水化硅酸镁凝胶；微观结构；形成机理中图分类号：TQ172.79文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1007⁃9629.2021.06.002Microstructure of Magnesium Silicate Hydrates in DifferentMg/Si Molar RatiosXIAO Jianmin，HU Yaru（College of Materials Science and Engineering，Xi’an University of Architecture and Technology，Xi’an710055，China）Abstract:The microstructure and formation mechanism of hydration products of magnesia/silica fume（MgO/ SF）pastes in different Mg/Si molar ratios were investigated by X⁃ray diffraction（XRD）and29Si solid state nu‑clear magnetic resonance（29Si SSNMR）respectively.The results reveals that the formed magnesium silicate hy‑drates（M⁃S⁃H）is a complex structure with a high degree of polymerization，and the formation of M⁃S⁃H is relat‑ed to the formation and decomposition of magnesium hydroxide（MH）.It is inevitable that M⁃S⁃H and MH com‑petes for the acquisition of Mg2+.MH is mainly formed in the early hydration age of MgO/SF pastes while M⁃S⁃H is mainly formed in the late hydration age.The prolongation of hydration time is conductive to polymer‑ization of M⁃S⁃H，and the long curing age is good for the conversion of Q1to Q2and Q2to Q3.The MgO/SF paste with higher Mg/Si molar ratio promotes the formation of M⁃S⁃H，and Mg2+plays the role of dismantling network in long curing age，as the result，the content of chain tetrahedra increases.A large amount of unreacted SF remains in the MgO/SF pastes with lower Mg/Si molar ratio，and Mg2+plays the role of network supple‑mentation in long curing age，which is used to construct layered silicate skeleton of M⁃S⁃H.M⁃S⁃H is a complex amorphous structure with mainly layered tetrahedra and chain tetrahedra and branching chain tetrahedra.Key words:Mg/Si molar ratio；magnesium silicate hydrates（M⁃S⁃H）；microstructure；formation mechanism 水化硅酸镁（M‑S‑H）凝胶最早发现于海水侵蚀混凝土中［1］，后在包含硫酸镁的地下水与混凝土接触的表文章编号：1007⁃9629（2021）06⁃1131⁃08收稿日期：2020⁃08⁃10；修订日期：2020⁃10⁃15基金项目：陕西省自然科学基金基础研究计划项目（2021JQ⁃500）；国家重点研发计划课题（2017YFB0309903⁃03）；陕西省教育厅重点科学研究计划（20JS079）；陕西省教育厅一般专项科学研究计划（20JK0727）第一作者：肖建敏（1988—），女，陕西安康人，西安建筑科技大学工程师，硕士.E⁃mail：*******************建筑材料学报第24卷面或含镁黏土与水泥基材料接触的过渡区域被发现［2‑5］.M‑S‑H一度被认为是胶凝组分遭受硫酸盐侵蚀形成的二次水化产物［5‑7］.最新研究表明，M‑S‑H作为一种潜在的低pH值胶凝材料广泛应用于核废料包裹领域，其良好的表面光泽、抗冲击性以及优良的力学性能使其成为非常有前景的新型胶凝材料和墙体保温材料［8‑10］.近年来，研究学者利用含结晶水的硅酸镁矿物典型代表（蛇纹石［11］、海泡石［12］和滑石［13］）来类比研究M‑S‑H分子结构，发现M‑S‑H分子结构与天然硅酸镁相T‑O型（硅氧四面体-镁氧八面体）和T‑O‑T型（硅氧四面体-镁氧八面体-硅氧四面体）结构类似［14‑16］，是以硅氧四面体和镁氧八面体数量2∶1或1∶1为典型代表的层状硅酸盐结构.X射线衍射（XRD）图谱显示，M‑S‑H在5.0°、10.0°、19.7°、26.7°、35.0°、59.9°处呈现较宽的弥散峰［15，17‑18］.鉴于M‑S‑H凝胶为无定型相，其较宽的衍射峰易被混杂的晶体结构掩盖，故需要借助固体核磁共振、傅里叶变换红外光谱等可进行无序结构测定的表征仪器对其进行微观结构分析.关于M‑S‑H的形成机理，多数学者［8‑9，19］认为活性MgO遇水后溶解反应生成Mg（OH）2，即MH，SiO2遇水解离为SiO2-4，SiO2-4与MH形成M‑S‑H凝胶，MH为中间产物；而李兆恒［20］认为MH和M‑S‑H 同时生成，二者在Mg2+的争夺方面存在竞争关系.本文在上述研究成果的基础上，制备了一系列不同镁硅摩尔比n（Mg）/n（Si）的活性氧化镁/硅灰（MgO/SF）试样，并利用XRD、29Si固体核磁共振（29Si SSNMR）技术对凝胶微观结构进行深入分析，进一步探讨M‑S‑H形成机理，为新型镁质胶凝材料的研发和推广奠定理论基础和技术支撑，从而实现富镁矿产资源的高效利用.1试验1.1试验原料碱式碳酸镁，分析纯，分子式（MgCO3）4·Mg（OH）2·5H2O，相对分子质量485.80，天津市福晨化学试剂厂生产.将其置于中温炉内在900℃下煅烧1h，制得活性MgO［20］，其MgO含量1）为98.72%，XRD图谱如图1所示.由图1可见，碱式碳酸镁煅烧完全形成MgO，无其他产物生成.硅灰（SF）取自宁夏某硅铁厂，其化学组成见表1.1.2试样制备与测试方法按照不同镁硅摩尔比制备MgO/SF试样，试样总质量为5g，具体配合比见表2.称取不同质量的MgO和SF粉末，利用手动搅拌机对粉体进行混合，为了加快反应进程，保证MgO/SF试样能够完全反应，并实时监控孔溶液pH值变化，将水灰比确定为10［21‑22］.先将称取好的蒸馏水加入到100mL聚乙烯广口瓶中，然后将混合粉体逐渐加入到蒸馏水中，并搅拌均匀.将加水混合均匀后的试样密封，常温养护至3、7、28、180d.到达规定龄期后，将试样倒入10mL 离心管并置于离心机中进行离心操作，转速设定为1000r/min，离心时间30min，离心后的液体与固体分别标记备用.固体试样浸泡于无水乙醇中24h，终止水化，然后倾倒乙醇，将固体试样放置于蒸发皿中，在40℃真空干燥箱中烘干至恒重.将液体样品置于上海精科公司的雷磁pH计上进行测量，pH值测量范围为0~14.00，温度补偿范围为0~ 60.0℃.将固体试样磨成粉末状，进行XRD和29Si SSNMR分析.XRD分析采用日本理学Rigaku型X射线1）文中涉及的含量、组成和水灰比等除特别说明外均为质量分数或质量比.图1活性MgO的XRD图谱Fig.1XRD spectra of active MgO表1硅灰的化学组成Table1Chemical composition of silica fumew/%CaO 0.08SiO290.72Al2O30.42MgO0.85F2O30.12SO30.66IL2.28Total95.13表2MgO/SF试样配合比Table2Mix proportion of MgO/SF samplesn(Mg)/n(Si)0.60.81.01.21.52.0m(MgO)/g1.451.752.002.202.502.85m(SF)/g3.553.253.002.802.502.151132第6期肖建敏，等：不同镁硅摩尔比下水化硅酸镁凝胶的微观结构衍射仪，Cu靶Kα线，管电压为40kV，管电流为40mA，扫描范围为5°~80°，扫描速率为10（°）/min，步宽为0.02（°）/步.29Si SSNMR试验使用瑞士Bruker公司AVANCE400（SB）全数字化核磁共振谱仪，配合4mm/15kHz固体15N~31P探头.谱仪磁场强度为9.40T，固体功放300W.魔角调试用KBr标样完成.29Si的共振频率为79.49MHz.29Si SSNMR采用单脉冲序列采样，90°对应的脉冲宽度为4.1μs，脉冲能量为19.54dB，对应的弛豫时间t1为10s，延迟时间t2=5t1=50s。
三元相图五套题
试题一一. 图1是Na2O的理想晶胞结构示用意，试回答：1．晶胞分子数是多少；2．结构中何种离子做何种密堆积；何种离子填充何种空隙，所占比例是多少；3．结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；4．计算说明O2-的电价是不是饱和；5．画出Na2O结构在（001）面上的投影图。
二. 图2是高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)结构示用意，试回答：1．请以结构式写法写出高岭石的化学式；2．高岭石属于哪种硅酸盐结构类型；3．分析层的构成和层的堆积方向；4．分析结构中的作用力；5．根据其结构特点推测高岭石具有什么性质。
三. 简答题：1.晶体中的结构缺陷按几何尺寸可分为哪几类？2.什么是负扩散？3．烧结初期的特征是什么？4.硅酸盐晶体的分类原则是什么？5.烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移？6.相变的含义是什么？从热力学角度来划分，相变可以分为哪几类？四. 出下列缺陷反应式：形成肖特基缺陷；形成弗仑克尔缺陷（Ag+进入间隙）；掺入到Nb2O3中，请写出二个合理的方程，并判定可能成立的方程是哪一种？再写出每一个方程的固溶体的化学式。
溶入CaCl2中形成空位型固溶体五. 表面力的存在使固体表面处于高能量状态，然而，能量愈高系统愈不稳定，那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。
六.粒径为1μ的球状Al2O3由过量的MgO微粒包围，观看尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的Al2O3起了反映，计算完全反映的时刻：⑴用杨德方程计算；⑵用金斯特林格方程计算。
七.请分析熔体结构中负离子团的堆积方式、聚合度及对称性等与玻璃形成之关系。
八.试从结构和能量的观点解释为什么D晶界>D晶内？九.试分析二次再结晶过程对材料性能有何影响？工艺上如何防止或延缓二次再结晶的发生？十.图3是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：1．写出点P，R，S的成分；2．设有2kgP，问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。
镁合金薄壁件压铸成形的工艺及数值模拟
镁合金薄壁件压铸成形的工艺及数值模拟祁明凡;康永林;朱国明;李扬德;李卫荣【摘要】The mold filling and solidification process of high pressure die-casting (HPDC) AZ91D magnesium alloy thin-wall phone bracket parts were simulated by Procast software. The effects of the different process parameters on the surface quality, density, microstructure and mechanical properties of thin-wall parts were studied by combining the simulationwith experiment. The results show that the type and location of defects are identical with the simulated results. The pouring temperature and fast injection speed have an important effect on HPDC thin-wall parts ofAZ91D magnesium alloy. Decreasing the pouring temperature or increasing the fast injection speed properly helps to improve surface quality, decrease casting defects and grain size and increase mechanical properties of parts. For HPDC thin-wall phone bracket parts of AZ91D alloy, suitable pouring temperature and fast injection speed are 670℃ and 2.3m/s, respectively. Under the process parameters, the thin-wall parts have good surface quality, the average size of the grains is only 5.6 μm and the porosity level of the parts is only 2.0%. Also, the mechanical performanceof the thin-wall parts is excellent, and the ultimate tensile strength, yield strength, elongation and hardness are 306 MPa,203 MPa,6.0% and 86 HV, respectively.%利用Procast模拟软件分析AZ91D镁合金薄壁手机支架件的充型过程与凝固过程;结合模拟与实验研究不同工艺参数对薄壁压铸件表面质量、密度、组织及力学性能的影响,并探索出合适的工艺参数.结果表明:薄壁支架件所产生的缺陷类型及位置与模拟结果相吻合;浇注温度和快压射速度对薄壁件的压铸成形具有重要影响,适当降低浇注温度或提高快压射速度均有利于改善铸件的表面质量,减少铸造缺陷、细化晶粒和提高力学性能.对于AZ91D镁合金薄壁手机支架件压铸,合适的浇注温度和快压射速度分别为670℃和2.3 m/s,在此工艺参数下生产的铸件表面质量良好,晶粒细小,其平均尺寸仅为5.1μm,铸件密度高,气孔率仅为2.0%,铸件力学性能优异,其抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别为306 MPa、203 MPa、6.0%和86 HV.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2017(027)003【总页数】11页(P448-458)【关键词】AZ91D镁合金;薄壁件;压铸成形;显微组织;力学性能;数值模拟【作者】祁明凡;康永林;朱国明;李扬德;李卫荣【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083;东莞宜安科技有限公司,东莞 523662;东莞宜安科技有限公司,东莞 523662【正文语种】中文【中图分类】TG146.2薄壁镁合金铸件具有密度小、比强度及比刚度高、阻尼性及切削加工性能好等优点，近年来广泛应用于“3C”产品外壳及内在支架等结构件，这类零件尺寸精度要求高、壁厚小且结构复杂，其充型问题成为此类零件成形的关键问题[1−3]。
高镁磷尾矿作为矿物掺合料应用于混凝土性能研究
高镁磷尾矿作为矿物掺合料应用于混凝土性能研究姜立龙;李剑秋;杨林;张庆刚【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2024(56)1【摘要】高镁磷尾矿是磷矿反浮选过程产生的固体废弃物,主要矿物相为白云石、少量氟磷灰石和石英。
将磷尾矿烘干粉磨后制成磷尾矿粉,分析了磷尾矿粉粒径分布、毒害性,参照GB/T51003—2014《矿物掺合料应用技术规范》测定了磷尾矿粉相关性能指标。
以水泥、磷尾矿粉、粉煤灰为凝胶材料,制备了不同强度等级C30、C40、C50及C60混凝土,测定了混凝土工作性能、力学性能,并分析了掺磷尾矿粉水泥浆不同水化龄期的矿物组成。
结果表明,经过烘干粉磨后,磷尾矿粒径D_(90)由133.1μm降至63.4μm,烧失量为39%、28d活性指数为70%、亚甲蓝值小于1.4、流动度比大于100%。
当磷尾矿粉占总凝胶材料10%时配制的C60混凝土,坍落度为230mm、28d强度为64.1MPa、90 d强度为78.6 MPa;在养护龄期为90 d时,磷尾矿粉水泥硬化体中出现新矿物相水滑石,有利于混凝土后期强度增长。
磷尾矿粉可作为矿物掺合料用于制备混凝土。
【总页数】6页(P90-95)【作者】姜立龙;李剑秋;杨林;张庆刚【作者单位】贵州大学化学与化工学院;贵州川恒化工股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】X754【相关文献】1.铁尾矿-磷渣基复合矿物掺合料的梯级粉磨制备与性能研究2.矿物掺合料对高阿利特水泥混凝土性能的影响研究3.铁尾矿粉-硅粉矿物掺合料对混凝土性能的影响4.铁尾矿粉-硅粉矿物掺合料对混凝土性能的影响5.铁尾矿-磷渣基复合矿物掺合料的梯级粉磨制备与性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高中化学碳和硅的知识点介绍
高中化学碳和硅的知识点介绍在高中的化学学习中，学生过会学习到很多的知识点，下面店铺的小编将为大家带来化学中关于碳和硅的知识点的介绍，希望能够帮助到大家。
高中化学碳和硅的知识点(一)碳族元素1、组成和结构特点(1)碳族元素包括碳、硅、锗、锡、铅五种元素，位于元素周期表的IVA族。
(2)碳族元素原子最外层有4个电子，在化学反应中不易得到或失去电子，易形成共价键。
主要化合价有+2和+4价，其中碳和硅有负价。
碳族元素在化合物中多以+4价稳定，而铅在化合物中则以+2价稳定。
碳族元素中碳元素形成的单质(金刚石)硬度最大;碳元素形成的化合物种类最多;在所有非金属形成的气态氢化物中，CH4中氢元素的质量分数最大;12C是元素相对原子质量的标准原子;硅在地壳中的含量仅次于氧，其单质晶体是一种良好的半导体材料。
2、性质的递变规律随着原子序数的增大，碳族元素的原子半径依次增大，由非金属元素逐渐转变为金属元素，即金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱;最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强;气态氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强。
(二)碳及其化合物1、碳单质(1)碳的同素异形体(2)碳的化学性质常温下碳的性质稳定，在加热、高温或点燃时常表现出还原性，做还原剂，温度越高，还原性越强，高温时的氧化产物一般为一氧化碳。
溶解性不同：一般情况下，所有的钾盐、钠盐和铵盐是可溶的，所有的酸式盐是可溶的，正盐的溶解度小于酸式盐的溶解度，但碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠的溶解度。
热稳定性不同：一般情况下，难溶的正盐和酸式盐受热易分解，可溶性碳酸盐稳定不易分解。
与酸反应的剧烈程度不同：两者都能与强酸(H+)反应产生CO2，但反应的剧烈程度不同，根据反应的剧烈程度可鉴别两者。
可溶性盐的水解程度不同：相同浓度的正盐溶液的pH值大于酸式盐溶液的pH值。
与碱反应不同：弱酸的酸式盐可与碱反应生成正盐。
与盐反应不同：碳酸钠可与氯化钙或氯化钡反应生成难溶性碳酸盐，但碳酸氢钠不反应。
地表及海洋环境的镁同位素地球化学研究进展_范百龄
矿物岩石地球化学通报·综 述·Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌｏｇｙ，Ｐｅｔｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ ＧｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙＶｏｌ．３２Ｎｏ．１，Ｊａｎ．，２０１３收稿日期：２０１１－１２－０１收到，２０１２－０３－０５改回基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目（ＫＺＣＸ２－ＥＷ－１０２）；中国科学院地球化学研究所领域前沿项目第一作者简介：范百龄（１９８６－），男，博士研究生，主要从事同位素地球化学方面的研究．Ｅ－ｍａｉ：ｆｂｌ８６０７２６＠１２６．ｃｏｍ．通讯作者：赵志琦（１９７１－），博士，研究员，研究方向：水岩作用过程的硼、锂同位素地球化学研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏｚｈｉｑｉ＠ｖｉｐ．ｓｋｌｅｇ．ｃｎ．地表及海洋环境的镁同位素地球化学研究进展范百龄１，２，陶发祥１，赵志琦１１．中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室，贵阳５５０００２；２．中国科学院大学，北京１０００３９摘 要：镁（Ｍｇ）是主要造岩元素，其地球丰度仅次于铁和氧。
Ｍｇ几乎参与了地表所有圈层间的物理、化学和生物作用。
随着多接收器等离子质谱等分析方法的改进和完善，Ｍｇ同位素显示出更加广阔的应用前景。
同时，Ｍｇ独特的地球化学特征，使其在地表及海洋地球化学领域的应用日益广泛。
本文主要就近几十年来Ｍｇ同位素在地表及海洋地球化学领域的研究现状、存在的问题以及发展趋势进行系统的总结与探讨。
虽然，目前对Ｍｇ同位素的研究还处于早期阶段，但许多研究成果显示，Ｍｇ同位素具有很大潜力成为环境变化的新的指示工具。
关 键 词：进展；Ｍｇ同位素；地球化学；海洋和地表过程中图分类号：Ｐ５９５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－２８０２（２０１３）０１－０１１４－０７Ａｄｖａｎｃｅ ｏｆ Ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｉｓｏｔｏｐｅ ｉｎ Ｍａｒｉｎｅａｎｄ Ｅａｒｔｈ Ｓｕｒｆａｃｅ ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓＦＡＮ Ｂａｉ－ｌｉｎｇ１，２，ＴＡＯ Ｆａ－ｘｉａｎｇ１，ＺＨＡＯ Ｚｈｉ－ｑｉ １１．Ｓｔａｔｅ ｋｅｙ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｇｕｉｙａｎｇ５５０００２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ，ｗｈｏｓｅ Ｅａｒｔｈ ａｂｕｎｄａｎｃｅ ｉｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔｈｉｒｄ ｐｌａｃｅ ｏｎｌｙ ａｆｔｅｒ ｏｘｙｇｅｎ ａｎｄ ｉｒｏｎ，ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｊｏｒｒｏｃｋ－ｆｏｒｍｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｔａｋｅｓ ａ ｐａｒｔ ｉｎ，ａｌｍｏｓｔ，ａｌｌ ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ，ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐｈｅｒｅｓ．Ｇｉｖｅｎ ｒａｐｉｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｏｆ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ－ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ－ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ＭＣ－ＩＣＰＭＳ），Ｍｇ ｉｓｏｔｏｐｅ ｗｉｌｌ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ａ ｂｒｏａｄ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｎｅａｒｆｕｔｕｒｅ．Ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｓ ｄｉｓｔｉｎｃｔ ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，Ｍｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇ ｗｉｄｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ｉｎ Ｍａｒｉｎｅ ａｎｄ Ｅａｒｔｈ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｖｉｅｗｓ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｍｇ ｓｔａｂｌｅ ｉｓｏ－ｔｏｐｅ ｓｔｕｄｉｅｓ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ａｒｅ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｒｅｇａｒｄｌｅｓｓ ｏｆ ｉｔｓ ｅａｒｌｙｓｔａｇｅ，ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｒｅｃｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｈａｖｅ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ Ｍｇ ｉｓｏｔｏｐｅｓ ａｒｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃｈａｎｇｅｓ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｄｖａｎｃｅｓ；Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｉｓｏｔｏｐｅｓ；ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；Ｍａｒｉｎｅ ａｎｄ Ｅａｒｔｈ Ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ 作为生物营养元素的镁（Ｍｇ），是地球上的常量元素，其地球丰度（１．６×１０５ ｍｇ／ｋｇ）仅次于铁和氧，Ｍｇ的克拉克值在２．４×１０４ ｍｇ／ｋｇ（陆壳）～４．３×１０４ ｍｇ／ｋｇ（洋壳）之间［１］。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第36卷第6期 人 工 晶 体 学 报 Vol.36 No.6
2007年12月 JOURNALOFSYNTHETICCRYSTALS December,2007
合成镁橄榄石的矿物学研究范建良,郭守国,史凌云,刘学良(华东理工大学宝石检测中心,上海200237)
摘要:人工合成的镁橄榄石具有优越的物理化学性能,使其在诸多领域得到应用,其中蓝紫色合成镁橄榄石被用作坦桑石的替代品进入珠宝市场,引起了珠宝行内外的广泛关注。本文通过X射线荧光光谱的定量分析和紫外2可见光吸收光谱的颜色成因分析,得出人工合成的蓝紫色镁橄榄石的主要成分为MgO和SiO
2,
并添加了致色金属元
素钴和钒,组份相对简单,蓝紫色调的产生与钴离子有关;对合成橄榄石、天然橄榄石和坦桑石进行拉曼光谱(785nm)的定性分析,得到合成镁橄榄石与天然橄榄石都具有特征Si2O伸缩振动引起的拉曼位移
820cm
-1、
853cm-1和961cm-1,而坦桑石中存在特征Si2O伸缩振动引起的拉曼位移866cm-1、923cm-1和1148cm-1,可有效鉴定该三种矿物。关键词:镁橄榄石;坦桑石;橄榄石;X射线荧光光谱;紫外2可见光吸收光谱;拉曼光谱中图分类号:O766 文献标识码:A 文章编号:10002985X(2007)0621431204
StudyontheMineralogyofSyntheticForsteriteFANJian2liang,GUOShou2guo,SHILing2yun,LIUXue2liang(GemstoneTestingCenter,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,China)(Received29March2007)
Abstract:Syntheticforsteritesarewidelyusedinmanyfieldsbecauseofthesuperphysicalandchemicalproperty.Amongthemtheblueandpurpleoneswereusedassubstitutesforzoisitesinthegemstonemarket,whicharosethecommonattentionsinandaroundthegemstoneindustry.ThispaperwasbasedonquantitativeanalyzingtestedbyXRFandcolorationmechanismstudytestedbyUV2VISabsorptionspectrum,itwasfoundthatthemaincomponentsofsyntheticblueandpurpleforsteritewereMgOandSiO2,andcolorationelementCoandVwereaddedinit,thecomponentswerefewer;Theturn2upofblueandpurplecolorwasconnectingwithCoion;viaqualitativeanalysisonsyntheticforsterite,naturalperidotandzoisitetestedbyRamanspecter,itwasfoundthatRamanshifts820cm-1,853cm-1and961cm-1belongedtodiagnosticstretchingvibrationofbandSi2OexistedintheRamanspectraofsyntheticforsteriteandperidot,whereasRamanshifts866cm-1、923cm-1and1148cm-1belongedtodiagnosticstretchingvibrationofbandSi2OexistedintheRamanspectraofzoisite.Owingtoabovetestingmethods,syntheticforsteritecouldbeidentifiedeffectivelywithnaturalperidotandzoisite.Keywords:forsterite;zoisite;peridot;XRF;UV2VISabsorptionspectrum;Ramanspectrum
收稿日期:2007203229
作者简介:范建良(19812),男,江苏省人,博士研究生。E2mail:fanjianliang@mail.ecust.edu.cn
1 引 言人工合成的镁橄榄石具有优越的物理化学性能,且随着合成技术的不断进步,使其在诸多领域得到应1432
人工晶体学报 第36卷
用。镁橄榄石的人工合成一般以MgO、SiO2为主体原料,有时添加其它微量成份,并在高温高压下进行[1,2]。镁橄榄石具有较低的介电损耗,可被用作毫米波长的介电材料[3];其次,镁橄榄石陶瓷具有较强的抗弯曲强
度和较高的韧性,可用作生物陶瓷[2];另外,人工合成的蓝紫色镁橄榄石酷似坦桑石,常规仪器很难将其区
分,因此有些不法商人将其冒充价格昂贵的坦桑石销售给顾客,严重侵害了消费者的利益,因此受到行内外广泛的关注。本文对珠宝市场上存在的镁橄榄石进行矿物学分析,并将其与天然橄榄石和坦桑石进行对比分析,以便获取有效的鉴定信息。
2 样品与测试条件选取人工合成的镁橄榄石、天然坦桑石和天然橄榄石(见图1)作为测试样品,其中合成橄榄石重5.07ct,蓝紫色调;坦桑石重0.81ct,蓝紫色调;橄榄石重0.85ct,黄绿色调。
图1 测试样品(a)合成镁橄榄石;(b)天然坦桑石;(c)天然橄榄石Fig.1 Testingsamples:(a)syntheticforsterite;(b)naturalzoisite;(c)naturalperidot
采用XRF21800X射线荧光光谱仪(XRF)对合成镁橄榄石进行成份定量分析,测试条件为高压40kV,发射电流95mA,扫描速度8deg./min,75μm铍窗,Rh靶,管电流140mA。采用Cary500紫外2可见光分光光度计对合成镁橄榄石进行致色机理分析,仪器分辨率UV2VIS<0.05nm(λ:D2656.1nm),测试方向:入射光垂直于合成镁橄榄石的台面。使用BTR1112785MiniRam拉曼光谱仪对以上3个样品进行定性和对比分析,仪器的技术指标和测试条件为激发光源785nm,分辨率10cm
-1
,输出功率>300mW,光谱测定范围
200～2000cm-1;积分时间设置为合成橄榄石4000ms,坦桑石和橄榄石20000ms。表1 合成镁橄榄石的X射线荧光光谱分析Table1 ContentresultofsyntheticforsteritetestedbyXRFAnalyzeResult/wt%MgO54.6825SiO244.7906
Co2O30.4246
V2O50.0698
3 结果与分析由X射线荧光光谱对合成镁橄榄石的定量分析得到表1。从表1可以看出,合成镁橄榄石的主要成分为MgO和SiO
2,根据两者的含量可推算其主要成分的分子式为Mg2SiO4,与天然镁橄榄石相同;另外,
存在微
量金属氧化物Co2O3和V
2O5,含量分别为0.4246wt%和0.0698wt%,钴元素的存在使很多宝石呈现蓝色调,
而天然的橄榄石几乎不含钴元素,也未曾见天然蓝紫色橄榄石存在的介绍;其次,未能测得其它组分,成份较简单,而天然镁橄榄石一般存在伴生矿物,且类质同象作用较普遍。因此,从定量分析大致可确定该镁橄榄石由人工合成,且以MgO和SiO2为主要合成原料,并添加致色元素钴和钒,使其呈现蓝紫色调。采用紫外2可见光分光光度计对合成镁橄榄石的颜色进行成因分析,测得吸收光谱图2。在吸收光谱图中出现了以349nm、490nm和577nm为中心的吸收峰和600nm以上较强吸收,在以350nm为中心的紫光 第6期范建良等:合成镁橄榄石的矿物学研究1433
图2 合成镁橄榄石的紫外2可见光吸收光谱Fig.2 UV2VISabsorptionspectrumofsyntheticforsterite
区和以420nm为中心的蓝光区均具有较大的光透过性,致使从台面观察该镁橄榄石都能显示蓝紫色调。490nm和577nm的吸收峰为Co3+在晶体场作用下分
裂的能级间d电子跃迁吸收所致,电子跃迁吸收的能量分别为2.5eV和2.1eV。因此,通过紫外2可见光吸收光谱的测定,可解释镁橄榄石产生蓝紫色调的原因,
也对该样品的分析和鉴定具有重要意义。 合成镁橄榄石的拉曼光谱见图3,在其拉曼光谱图中存在两个强拉曼位移820cm-1、853cm-1和一个中等强度的拉曼位移961cm-1。图4为镁橄榄石的晶体结构图,沿着结晶轴Z轴,可以看出该晶体结构中存在Cs对称形的[SiO4]4+四面体和[MgO6]10-八面体,
且Mg原子以两种独立形式Mg1和Mg2存在。根据橄榄石中链的振动模式和产生的相对应拉曼位移,可归纳为Si2O伸缩振动模在819cm-1～989cm-1之间,而Si2O弯曲振动模在600cm-1附近,SiO4旋转模在183～432cm-1,而Mg2O平移振动模低于300cm-1[4]。因此,根据拉曼位移的指派,拉曼位移820cm-1、853cm-1分
别归属于橄榄石硅氧四面体[SiO4]4-中Si2O的对称性伸缩振动和反对称性伸缩振动[5],而拉曼位移
961cm-1也归属于Si2O的伸缩振动,这3个拉曼位移对橄榄石具有非常重要的鉴定意义。由于受到仪器精
度的限制,其它弱的拉曼位移在较短的积分时间内(4000ms)无法显示。
图3 合成镁橄榄石的拉曼光谱Fig.3 Ramanspectrumofsyntheticforsterite图4 镁橄榄石的晶体结构图Fig.4 Viewofcrystalstructureofforsterite
天然橄榄石和坦桑石的拉曼光谱分别见图5、图6。在天然橄榄石的拉曼光谱中具有鉴定意义的拉曼位移820cm-1、852cm-1和956cm-1,且拉曼位移820cm-1的强度略高于852cm
-1
,另外还存在弱2中等强度的拉
曼位移426cm-1、536cm-1和598cm
-1
,这些与合成镁橄榄石有所区别。天然橄榄石主要矿物的分子式为
(Mg,Fe)2SiO4,由于特征拉曼位移820cm
-1、852cm-1和956cm-1与合成镁橄榄石的相近,说明该橄榄石与镁
橄榄石的晶体结构相近,只是有一部分镁原子被铁原子类质同象替代,形成[FeO6]10-八面体结构,同时对[SiO4]4+四面体结构和链振动产生一定的影响。因此在较长的积分时间(20000ms)内,能清楚显示Si2O弯