矿物的化学成分变化类型(矿物的化学成分特点) 矿物的化学成分:& nbsp& nbsp矿物的化学成分是矿物的物质基础，是决定矿物性质的最基本因素之一。 同时，对于很多有用的矿物质，人们只是利用了其中的一些化学成分。 比如从黄铜矿CuFeS2中提取铜，从朱砂HgS中提取汞等等。 因此，在研究矿物时，要充分了解矿物的化学成分类型，矿物成分变化的原因——类质同象、胶体吸附、矿物中水的存在、矿物化学式的书写等。，介绍如下。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp1.矿物化学成分的种类:& nbsp& nbsp& nbsp自然界中的矿物，就其化学成分而言，可分为两类:单质和化合物。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp1.1.简单物质:& nbsp& nbsp& nbsp由同一元素的原子相互结合而成的矿物称为元素矿物，即天然元素矿物，如自然金Au、自然铜Cu、金刚石C等。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp1.2.化合物:& nbsp& nbsp& nbsp由两种或两种以上不同元素的离子或络合阴离子组成的矿物称为复合矿物。化合物可以分为:& nbsp& nbsp& nbsp(1)简单化合物:由一个阳离子和一个阴离子组成，如方铅矿PbS、NaCl、磁铁矿Fe3O4等。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(2)络合物:由一个阳离子和一个络合阴离子(酸根)组成的化合物。这种矿物是最常见的。 各种含氧盐一般都是络合物，如方解石Ca[CO3]，重晶石Ba[SO4]，钠长石Na [ALI3O8]。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(3)化合物化合物:由两种或两种以上阳离子和阴离子或络合阴离子组成的化合物。 如黄铜矿CuFeS2、白云石CaMg[CO3]、绿柱石BeAl[Si6O18]等。 [ ] 2。同构:& nbsp& nbsp& nbsp2.1.同构的概念:& nbsp& nbsp& nbsp在晶体结构中，一个粒子(原子、离子或分子)被其他类似的粒子取代，只是使晶格常数变化不大，但结构类型不变。这种现象叫做同构。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp比如菱镁矿Mg[CO3]和菱铁矿Fe[CO3]之间，由于Mg2+和Fe2+具有相似的性质，可以相互替代，从而形成一系列镁铁含量不同的类质同象混晶:菱镁矿Mg[CO3]-铁菱镁矿(Mg，Fe)[CO3]-菱镁矿(Fe 在这个系列中，矿物的结构是一样的，只是晶格常数略有变化。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp又如闪锌矿ZnS中的锌可以部分(不超过26%)被铁取代，形成类质同象混合物——铁闪锌矿(Zn，Fe) S。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp在上述混晶中，其他元素代替一种元素称为类质同象混合物，如铁菱镁矿中的铁和铁闪锌矿中的铁。 含有类质同象混合物的晶体称为混晶，或简称“混晶”。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp同晶混合物是固溶体。 所谓固溶体，是指一种组分在固态下溶解在另一种组分中形成的均匀固体。 即由均匀溶解在固体溶剂的晶格中的固体溶质组成的晶体。 它可以将溶剂晶格中的相应粒子部分替换为溶质的粒子并占据其配位位置，形成“代替固液”(即类质同象混晶)；也有可能通过溶质粒子侵入溶剂粒子的晶格空间隙形成“侵入固液”(如各种合金)。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp2.2.同构的类型:& nbsp& nbsp& nbsp对于同构，可以从不同的角度分为不同的类型。 经常涉及的有两种:& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp答& nbsp根据粒子替代程度:& nbsp& nbsp& nbsp在同构的混晶中，如果两种粒子能以任意比例互相替换，则称为完全同构。 它们可以形成连续的类质同象系列，如前面提到的菱镁矿-菱铁矿系列中镁和铁的替代；如果两种质点的相互替代被限制在有限的范围内，则称为不完全同构，它们不能形成连续的数列。例如，在上述闪锌矿(ZnS)中，铁对锌的替代只能限制在一定范围内。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbspB& nbsp；根据粒子的电价是否相等:& nbsp& nbsp& nbsp在同构的混晶中，当相互替代的粒子的电价相等时，称为等价同构。 例如上面提到的Mg2+和Fe2+、Fe2+和Zn2+之间的取代；当互相替代的两种粒子的电价不相等时，称为异价同构。比如钠长石Na [ALI3O8]和钙长石Ca[Al2Si2O8]系列中，Na1+与Ca2+的取代，Si4+与Al3+的取代都是异价，但取代前后总电价是平衡的。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp在不同价态物种同构取代的情况下，为了保持晶格中的电价平衡，被取代离子的总电荷必须相等。 实现费用平衡的常见方法有:& nbsp；& nbsp& nbsp(1)两对价离子同时被取代 比如上面的钠长石和钙长石系列，在Ca2+→Na1+的同时还有Al3+→Si4+，即替换Ca2++ Al3+≒Na1++ Si4+总电价相等 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(2)电价较高的离子被大量低价离子替代。 比如绿柱石Be3Al2[Si6O18]中的Be2+可以被Li1+和Cs1+取代，即总电荷可以被Li1++ Cs1+→Be2+平衡 随着取代后离子数量的增加，多余的阳离子被填充到硅氧四面体环的巨大空间隙中。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(3)当高价阳离子替换低价阳离子时，高价阴离子替换低价阴离子后，多余的正电荷被多余的负电荷所补偿。 比如在磷灰石中，Ce3+→Ca2+伴随着O2-→F1-，即Ce3++O2-→Ca2++F1- & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp2.3.同构形成的条件:& nbsp& nbsp& nbsp能否进行同构替换主要取决于离子或原子的性质(半径、电价、离子类型等。都是内部因素)和物理化学条件(温度、压力和介质等。都是外因)在形成的时候。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp答& nbsp内因& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp答& nbsp或者离子原子的半径:& nbsp& nbsp& nbsp或者说离子原子半径的相对大小是决定晶体结构的重要因素。 为了使同构替换不会导致晶格类型的显著变化，从几何角度来看，需要相互替换的离子或原子的半径大小不应相差太多。 在电价和离子类型相同的情况下，离子在晶格中的类质同晶替代能力随着离子半径差的增大而降低。 如果r1和r2分别代表较大离子和较小离子的半径，那么:(1)当r1- r2小于10 ~ 15%时，一般形成完全同构。 r2 & nbsp(2)当r1- r2在15 ~ 25%范围内时，一般形成不完全类质同象，而r2在高温下可以形成完全类质同象。然而，当温度下降时，固体和液体将被去溶剂化。 & nbsp(3)当r1- r2大于25 ~ 40%时，即使在高温下，也只能形成不完全的r2类质同象，而在低温下，不能形成类质同象。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp在元素周期表中，从左上到右下的对角线方向上，元素的阳离子半径相近，一般右下的高价元素容易取代左上的低价元素，从而形成了异价物质同构替代的对角线规律(表1)。 & nbsp1 & nbsp异质化合价的同构替代对角定律& nbsp& nbsp& nbsp& nbspb & nbsp离子电价:& nbsp& nbsp& nbsp同构的替代必须遵循电价平衡原则，这样才能保持晶体结构稳定。 因此，电荷平衡在不同价态物种的同构取代中起主导作用，但可以允许离子半径的差异有较大的变化范围。 比如斜长石中如果用Al3+代替Si4+，两者半径相差高达46%，仍然可以形成类质同象。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbspc & nbsp类型& nbsp:& nbsp；& nbsp& nbsp颗粒类质同象取代时，晶体的键型不会改变。 离子或原子的键型与其最外层电子的构型有关。 一般来说，惰性气体离子在化合物中基本以离子键结合，而铜离子主要是共价键。 显然，不同的离子类型不容易互相替换。 例如Ca2+和Hg2+，半径分别为1.08埃；1.10 & Agrave这两者很接近，但不能互相替代。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbspB& nbsp；外因& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp答& nbsp温度& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp温度的升高有利于类质同象取代，温度的降低削弱类质同象取代，形成的类质同象混晶可以分解(固液分离)。 例如，在钾钠长石系列K [ALI3O8] Na [ALI3O8]中，由于K1+(1.33 & Agrave；)和Na1+(0.98 & Agrave；)的离子半径相差很大，只有在高温下(900℃以上)才能混溶，形成类质同象混晶。 当温度较低时，两种组分分解，形成条纹长石，钠长石在钾长石中呈条纹状排列。 金属氧化物和硫化物也有类似的情况。如赤铁矿Fe2O3和钛铁矿FeTiO3在675℃以上变成类质同象混晶，低于675℃时固溶体溶解。钛铁矿FeTiO3以晶体形式沿磁铁矿FeFe2O4的八面体解理分布，是固溶体脱溶的产物。斑岩铜Cu5FeS4和黄铜矿CuFeS2在温度高于475℃时形成固溶体，在温度低于475℃时固溶体溶解。闪锌矿ZnS和黄铜矿CuFeS2高温时形成固溶体，低温时立即溶解。 使黄铜矿以乳状液滴的形式分布在闪锌矿中(或闪锌矿分布在黄铜矿中)。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbspb & nbsp压力& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp压力的增加不仅可以限制类质同象置换的范围，还可以促进固溶体的溶解。 这个问题需要进一步研究。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbspc & nbsp作文& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp组分浓度对同构的影响可以用恒比定律和倍比定律来解释。 一种矿物的各种成分之间有一定的数量比。当一种矿物从溶液或熔体中结晶出来时，如果介质中某一组分的浓度达不到所需的数量比，就可以被介质中其他中性相近的组分“取代”，从而形成类质同象混晶。 这种同构被称为补偿同构。 比如磷灰石Ca5[PO4]3(F，Cl)形成时，如果介质中Ca2+不足部分以与Ca2+性质相似的Sr2+和Ce3+等类质同象形式进入晶格，以弥补Ca2+的不足。因此，相当数量的稀有分散元素可以聚集在磷灰石中。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp2.4.研究同构的意义:& nbsp& nbsp& nbsp类质同象是矿物中的普遍现象，是矿物化学成分变化的主要原因之一。 地壳中有许多元素本身很少或不形成杜鲁矿物，而主要以类质同象混合物的形式存在于由性质相似的常量元素组成的矿物晶格中。 如镉、铟等常存在于闪锌矿中，铪存在于锆石中，铼存在于辉钼矿中，等等。 因此，研究类质同象规律对于发现和偶然利用各种矿产资源具有重要意义。 同时，类质同象的形成与矿物的形成条件有关，因此对类质同象的研究也有助于了解成矿环境。 & nbsp 免责声明：本网部分内容来自互联网媒体、机构或其他网站的信息转载以及网友自行发布，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考，不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之，本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者，视为自愿接受本网站声明的约束。
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