2020年12第八章之四氧化物氢氧化物矿物大类参照模板可编辑

Th、Y、TR等）及非金属的 矿物原料 以及耐火材料等。
2）为仪表轴承或研磨材料、无线电 工业原料、工艺美术原料及宝石的重要 来源。
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一、化学组成化学组成
阴离子： 主要为O2-、(OH)阳离子： 40种左右。
主要为惰性气体型（ Si、Al、 Mg、U等）和过渡型（ Fe、Mn、Ti、 Cr、V、Nb、Ta等）离子；
三方晶系，对称型 32 结构中[SiO4]四面体以角顶相连，
∥c轴呈螺旋状排列，有左、右旋之分。
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鉴定特征鉴定特征：
常呈柱状晶体，六方柱面上具横纹， 为{10 10} 和 {10 1 1} 之聚形纹。常见 道芬双晶和巴西双晶。集合体呈粒状、 致密块状或晶簇状。
通常为无色、乳白色、灰白色，因含 杂质色心或细分散包裹体而呈各种颜色； 玻璃光泽，贝壳状断口油脂光泽；透明 — 半透明。无解理；H 7。G 2.65。具 压电性。
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异种： 主要有：
1）显晶质异种： 水晶簇水晶簇：纯净者无色透明。 紫水晶紫水晶：微量Fe3+→Si4+产生色心
而致紫色。加热退色。
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烟水晶烟水晶：Al3+＋H+或Na+→Si4+，在
x射线或射线作用下，Al–O键电子对中 的一个电子离位产生空穴色心而成烟黄 ～暗褐色、黑色。加热至225℃开始缓慢 褪色，至400℃±烟色渐消失。
多数矿物为层状结构，层内为
离子键，层间以分子键或氢键联结； 部分矿物为链状结构，链内为离子键， 沿链的方向联结力较强，链间为氢键。
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三、形态
氧化物常具完好的晶形。集合体常成 粒状和致密块状。
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氢氧化物多属三方、六方、斜方 或单斜晶系。具层状结构者常呈板 状、片状、鳞片状；具链状结构者 多呈柱状、针状、纤维状。但更常 见成细分散胶态混合物，呈鲕状、 豆状、肾状、葡萄状、钟乳状多孔 状、土状、致密块状等。
注： 黑色透明者称墨晶；茶褐色者 称茶晶。
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黄水晶：黄色透明者，可能为Fe2+ 所致。
蔷薇石英蔷薇石英（芙蓉石）：蔷薇红色或 粉红色，可能由Ti、Mn造成。通常 呈致密块状。加热至575℃褪色； 日光下长期暴晒颜色变浅。
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乳石英：乳白色半透明的块体，
含大量细分散的气、液包裹体及微裂隙。
蓝石英：蓝色。含Ti较高，次有Al、
或红棕色，金属～半金属光泽，或 土状光泽。H 5.5～6，土状者显著降低。 无解理。无磁性，性脆。 注意：
镜铁矿常因含磁铁矿微细包裹体 而具较强的磁性。
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用途：
提炼铁的矿物原料之一； 纯净的粉末状赤铁矿是天然的 矿物颜料；
制备陶瓷刚玉磨料时用做晶核剂。
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金红石： TiO2 晶体结构晶体结构：
四方晶系，对称型 4/mmm 。
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晶体结构：
三方晶系，对称型 3 m
刚玉型结构刚玉型结构：O2-呈六方最紧 密堆积构成氧离子层，Al3+在两层 O2之间，充填2/3的八面体空隙。
CN 2 O
=
4Biblioteka Baidu
，
CN 3 Al
=
6。
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鉴定特征鉴定特征：
晶体常呈完好的腰鼓状、桶状或 短柱状。常依(10 1 1)呈聚片双晶。 晶面上常见相交的几组条纹。
石英 573c 石英 870c 鳞石英 1470c 方石英 1728c熔融体
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1）尤以-石英最常见。
2）石英应为-石英和-石英之总称，
但一般指低温石英（即-石英）。 3）将含水的SiO2矿物 — 蛋白石， 也列入本族内。
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-石英-石英（低温石英， -quartz）：
SiO2
晶体结构：
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鉴定特征：
常成各种集合体形态： 镜铁矿镜铁矿：具金属光泽的片状集合体； 云母赤铁矿云母赤铁矿：具金属光泽的细小鳞 片状集合体；
铁赭石：红色土状(粉末状)集合体； 鲕状、豆状、肾状赤铁矿鲕状、豆状、肾状赤铁矿： 鲕状、豆状、肾状的集合体。
尚有致密块状集合体。
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显晶质者呈钢灰～铁黑色；隐晶质及 胶态者呈暗红色、红褐色。条痕樱红色
铜型离子 极少见（ Sn、Cu、 Pb、Zn、Sb、Bi等）。
少数氧化物中附加阴离子（F-、Cl-） 和水分子。
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1）铜型离子往往见于由硫化物氧化 而成的次生矿物中，且含量很少。
2）变价元素Fe、Mn、U等在氧化物中 往往呈 高价态。
3）氧化物中类质同像（尤其是异价 类质同像）替代较硫化物广泛，完全 类质同像替代在成分复杂的氧化物中 较常见。氢氧化物中类质同像替代少见， 而吸附作用使其化学组成复杂化。
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四、物理、化学性质
1．光学性质
主要取决于阳离子类型
（1）惰性气体型离子（Mg、Al、Si等） 的氧化物和氢氧化物：通常为无色、 白色或浅色的颜色及条痕，玻璃光泽 为主，透明～半透明。
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（2）过渡型离子（Fe、Mn、Cr、Ti等）
和铜型离子（Sn、Cu等）的氧化物 和氢氧化物： 深色或暗色，常呈 各种彩色或钢灰色～铁黑色，条痕 深色(黄、褐、黑色)，半金属或金刚
六方晶系，对称型 622
鉴定特征：
呈特征的六方双锥晶形(六方柱 发育差)。颗粒较小，晶体几乎总呈
浑圆状，表面粗糙。灰白色，乳白色，
玻璃光泽，断口油脂光泽。
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蛋白石蛋白石（欧泊）： SiO2•nH2O
非晶质，但扫描电子显微镜研究发现其内部 存在SiO2小球体堆积。
鉴定特征：
无定形，通常呈肉冻状致密块体或葡萄状、 钟乳状、皮壳状、多孔状、结核状。
颜色不定，通常为蛋白色、无色，含杂质 可呈各种颜色；微透明；玻璃光泽或蜡状光泽， 具美丽的变彩。H5～5.5。比重较小(1.9～2.3)。
金红石型结构：O2-近似成六方最紧密
堆积，Ti4+ 位于变形八面体空隙中，
CN 4 Ti
=6。O2-位于以Ti4+为角顶所组成
的平面三角形之中心，
CN 2 O
=
3
。
[TiO6]彼此上、下共棱联结成∥c轴的链， 链间由[TiO6]共角顶相连。
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鉴定特征鉴定特征：
晶体呈短柱状、长柱状或针状， 柱面有纵纹。双晶依 (101) 成膝状双晶、 三连晶或环状双晶。致密块状集合体。
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地壳中分布广泛，仅次于含氧盐 矿物大类。已知的矿物超过200种， 占地壳总重量的17%±：石英族 矿物分布最广，占12.6%，最常见 的石英是主要的造岩矿物；Fe的 氧化物和氢氧化物占3.9%；次有 Al、Mn、Ti、Cr 的氧化物和氢氧 化物。
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意义：
1）许多为提取黑色金属和有色金属 （Fe、Mn、Cr、Al、Sn等）、稀有金属 （Ti、Nb、Ta等）、放射性金属（U、
色泽美丽透明的晶体可作宝石； 合成红宝石单晶可作激光材料。
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赤铁矿： Fe2O3
化学组成：
常含Ti、Al、Mn、Fe2+、Mg、Ca 和少量的 Ga、Co等类质同像混入物， 以及 金红石、钛铁矿等显微包裹体。 致密块体常含SiO2、Al2O3、粘土等 机械混入物。
晶体结构：
三方晶系，对称型L333L23PC 刚玉型结构。
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碧玉：含氧化铁 (可＞20%)的致密
块状石英。可呈暗红、紫红、褐色～黄色、 蓝色、青绿色等。
燧石：暗色(浅灰～褐黑等色)无光泽， 呈结核状、瘤状、透镜状、条带状、
似层状的坚韧极致密的隐晶质石英。
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用途：
纯净的一般石英大量用作玻璃、 陶瓷、混凝土、冶炼硅钢的原料， 以及硅质耐火材料、建筑材料、
研磨材料、瓷器配料等。还可用于 提取单晶硅以制造太阳能电池。
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2）氢氧化物
层状结构者的硬度和比重均较相应
的氧化物稍低或低得多，常具一组 极完全～完全解理；链状结构者的 硬度和比重皆相对稍大些，其解理 中等。
氢氧化物因产于地表，常为 胶态或隐晶质，解理的意义不大。
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五、分类
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§2 主要矿物 返回目录
一、氧化物矿物
刚玉： Al2O3 化学组成：
一般含微量Cr3+、Fe2+、Ti4+、Mn2+、 V5+、Ga3+等，常见赤铁矿、钛铁矿、 金红石、尖晶石、石榴子石等包裹体。
Mn。加热至300～400℃，褪色或变为 紫色。
发晶发晶：细小针状金红石、电气石或
角闪石等包裹体呈发状、纤维状。
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猫眼石、虎睛石、鹰眼石：由于石英 交代并胶结石棉纤维而具丝绢光泽的 黄褐、棕黄、棕红、深蓝或蓝灰色的 致密块体。
砂金石(东陵石) ：含鳞片状金云母、
赤铁矿等包裹体且分布均匀的次生
石英岩或水晶晶体，琢磨后呈闪烁的
光泽，半透明～不透明。
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2．力学性质及其他性质 决定于其晶体结构
1）氧化物
大部分矿物为离子键向共价键 过渡，结构的紧密程度高。
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通常具较高的硬度（一般＞5.5， 最高达9）；较大的比重（多数＞4.0，
仅架状结构的石英族较低，为2.65）；
解理不发育；含铁矿物具强弱不等 的磁性；含放射性元素者具放射性； 熔点高；溶解度低。
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1）阳离子电价增高，其共价键 的成分趋于增多，如：
Na+ →Mg2+→Al3+ →Si4+ 离子键 → → 共价键
2）键性因阳离子的类型而异： 惰性气体型→过渡型→铜型离子， 共价键性趋于增强，CN趋向减小。
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2．氢氧化物
(OH)- 或 (OH)- 和 O2- 共同 形成紧密堆积，后者中 (OH)-与O2通常成互层分布。
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二、晶体化学特点
1．氧化物氧化物
氧化物中O2-常作立方或六方最紧密 堆积或近似最紧密堆积，阳离子充填 四面体或八面体空隙。键性以离子键 为主，且以低价惰性气体型离子的 氧化物中为最强，如方镁石MgO。
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由于阳离子具不同程度的极化性质，
刚玉（Al2O3）、石英（SiO2）等的 键性趋于向共价键过渡；而磁铁矿 （FeFe2O4）、软锰矿（MnO2）等 则有向金属键过渡的趋势。
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通常呈 蓝灰、黄灰色，含杂质可呈 各种颜色：
红宝石：含Cr，红色； 蓝宝石：含Ti 和Fe2+，蓝色； 黑星石：含Fe2+、Fe3+， 黑色、透明； 白宝石：纯净无色透明的晶体； 含Co、V、Ni呈绿色； 含Ni呈黄色； 含Fe3+、Mn2+呈玫瑰红色。
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玻璃光泽～金刚光泽。透明～半透明。
在某些红(蓝)宝石的{0001}面上 可见因含有定向分布的针状金红石 包裹体而呈现的六射星光，称为 星光红(蓝)宝石星光红(蓝)宝石。
通常为褐红、暗红或褐色，富Fe者黑色；
条痕浅褐色～黄褐色；金刚光泽；微透明。
{110}完全解理；H6～6.5。G4.2～4.3。
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用途：
提炼Ti的主要原料：Ti 具密度小、
强度高、耐腐蚀、抗高温等优良性能； 钛合金 广泛应用于化工、军事和空间 技术中（用于喷气发动机、飞机机体、 导弹火箭 等及碱工业等用的反应塔、 蒸馏塔、热交换器、阀门等设备和 部件上）。
金黄色、褐黄色、粉红色或绿色。
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2）隐晶质异种：
玉髓（石髓）：呈钟乳状、肾状、
葡萄状、皮壳状等外貌，具蜡状光泽 半透明的纤维状异种，常呈乳白、黄、 褐、深蓝等色，尚有红褐色(光玉髓)、 苹果绿（绿玉髓）、绿色中夹有红色 碧玉小斑点(血玉髓，血滴石，鸡血石)。
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玛瑙： 不同颜色的玉髓条带或 同心环状相间分布。 有缠丝玛瑙、 苔纹玛瑙、缟玛瑙、 截子玛瑙等。
H 9。无解理；常因聚片双晶或微细 包裹体而产生{0001}或1{0 1 1 }的裂开。
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成因产状：
各种成因。多形成于高温、 富Al贫Si的条件下。
有岩浆结晶作用形成；产于碱性 伟晶岩中；形成于岩浆岩与石灰岩的 接触带；可产于粘土质岩经区域变质 而成的结晶片岩中；也见于砂岩中。
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用途：
作研磨材料及精密仪器、仪表 和钟表的轴承；
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钛白粉可作高级白色油漆、涂料、
人造丝的减光剂、白色橡胶和高级纸张 的填料。
金红石可作半导体检波器。 人造金红石可 制作优质电焊条。
微晶玻璃晶核剂
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锐钛矿、板钛矿 纳米锐钛矿具有光催化活性， 能净化污染物和微生物，是一 种光催化抗菌净化功能材料。
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石英族
包括SiO2的一系列同质多像变体， 常见的有：
氧化物和氢氧化
物
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教学目标
1、简单氧化物：刚玉、金红石、石英 2、复杂氧化物：钙钛矿、尖晶石 3、氢氧化物：水镁石、三水铝石、一水软铝石
记住以上矿物的化学式和主要晶体结构特 点及物理性质特点，还有简单的应用。
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目录
1、 概 述 2、主要矿物
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§1 概 述
氧化物和氧化物矿物：
金属阳离子和某些非金属阳离子 (如Si等)与O2-或(OH)-化合而成的 矿物。
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无裂隙、双晶和包裹体等缺陷的 无色透明晶体（≮6×6×6mm3）作 压电材料用于无线电工业中振荡器 元件及光学仪器材料（用以制光谱 棱镜、透镜等）、耐酸耐高温的器材。
颜色美丽者可作工艺品及宝石原料。 色泽差的玛瑙和玉髓可作研磨器具。 熔炼水晶是电子工业和技术的矿物 材料。
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- 石英 - 石英（高温石英，-quartz ）： SiO2