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矿物的化学成分和晶体结构
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矿物的化学成分和晶体结构

作者:佚名 文章来源:网络 点击数: 更新时间:2012/5/3 14:34:59
        化学组成和晶体结构是每种矿物的基本特征,是决定矿物形态和物理性质以及成因的根本因素,也是矿物分类的依据﹐矿物的利用也与它们密不可分。
矿物与地壳的化学组成
  化学元素是组成矿物的物质基础。人们对地壳中产出的矿物研究较为充分。地壳中各种元素的平均含量(克拉克值)不同。氧﹑硅﹑铝﹑铁﹑钙﹑钠﹑钾﹑镁八种元素就占了地壳总重量的97%,其中氧约占地壳总重量的一半(49%),硅占地壳总重的1/4以上(26%)。故地壳中上述元素的氧化物和氧盐(特别是硅酸盐)矿物分布最广,它们构成了地壳中各种岩石的主要组成矿物。其余元素相对而言虽微不足道,但由于它们的地球化学性质不同,有些趋向聚集,有的趋向分散。某些元素如锑﹑铋﹑金﹑银﹑汞等克拉克值甚低,均在千万分之二以下,但仍聚集形成独立的矿物种,有时并可富集成矿床;而某些元素如铷﹑镓等的克拉克值虽远高于上述元素,但趋于分散,不易形成独立矿物种,一般仅以混入物形式分散于某些矿物成分之中。
原子与配位数
  共价键的矿物(如自然金属﹑卤化物及氧化物矿物等)晶体结构中,原子常呈最紧密堆积(见晶体),配位数即原子或离子周围最邻近的原子或异号离子数,取决于阴阳离子半径的比值。当共价键为主时(如硫化物矿物),配位数和配位型式取决于原子外层电子的构型,即共价键的方向性和饱和性。对于同一种元素而言,其原子或离子的配位数还受到矿物形成时的物理化学条件的影响。温度增高,配位数减小,压力增大,配位数增大。矿物晶体结构可以看成是配位多面体(把围绕中心原子,并与之成配位关系的原子用直线联结起来获得的几何多面体)共角顶﹑共棱或共面联结而成。
成分和结构
  一定的化学成分和一定的晶体结构构成一个矿物种。但化学成分可在一定范围内变化。矿物成分变化的原因,除那些不参加晶格的机械混入物﹑胶体吸附物质的存在外,最主要的是晶格中质点的替代,即类质同象替代,它是矿物中普遍存在的现象。可相互取代,在晶体结构中占据等同位置的两种质点,彼此可以呈有序或无序的分布(见有序-无序)。   
黄铁矿
矿物的晶体结构不仅取决于化学成分,还受到外界条件的影响。同种成分的物质,在不同的物理化学条件(温度﹑压力﹑介质)下可以形成结构各异的不同矿物种,这一现象称为同质多象。如金刚石和石墨的成分同样是碳单质,但晶体结构不同,性质上也有很大差异,它们被称为碳的不同的同质多象变体。如果化学成分相同或基本相同,结构单元层也相同或基本相同,只是层的叠置层序有所差异时,则称它们为不同的多型。如石墨2H 多型(两层一个重复周期,六方晶系)和3R 多型(三层一个重复周期,三方晶系)。不同多型仍看作同一个矿物种。
矿物的晶体化学式
  矿物的化学成分一般采用晶体化学式表达。它既表明矿物中各种化学组分的种类﹑数量,又反映了原子结合的情况。如铁白云石Ca(Mg﹐Fe﹐Mn)[CO3]2,圆括号内按含量多少依次列出相互成类质同象替代的元素,彼此以逗号分开;方括号内为络阴离子团。当有水分子存在时,常把它写在化学式的最后,并以圆点与其他组分隔开,如石膏Ca[SO4]?2 H2O。

 

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(少儿画苑编辑整理  )

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