非金属矿分类

二、按化学组成分类
按化学组成分类 根据晶体化学分类 根据地球化学分类
1、卤素化合物
组成：卤素化合物的阳离子主要是属于惰性气体型的钾、钠、钙、镁、铝等元素。 还有部分是属于铜型离子的银、铜、铅、汞等元素组成的卤素化合物，它们在自 然界中则极为少见。
最 主 要 的 矿 物 ： 萤 石 、 冰 晶 石 （ Na3AlF6 ） 、 食 盐 、 钾 盐 、 光 卤 石 (KMgCl3•6H2O). 问题：冰晶石的主要用途是什么？
用途等方面有何区别？
3、硝酸盐
硝酸盐 自然界中以硝酸盐矿物成矿的很少，钾硝石 K[NO3]、钠硝石Na[NO3] 、钙硝石Ca[NO3]2·4H2O、 毛青铜矿Cu19[NO3]2(OH)32Cl ·3H2O。
问题：为什么自然界中的硝酸盐矿物很少？
4、碳酸盐
碳酸盐 碳酸盐是金属阳离子和碳酸根化合而成的盐类矿物。碳酸盐 类矿物约有95种，方解石和白云石最为常见。
（2）环状络阴离子
包括三个、四个或六个硅氧四面体所组成的封闭的环，分别称 为三方环、四方环和六方环。环内每一四面体均以两个角顶分 别与相邻的两个四面体相连，而环与环之间则依靠其他金属阳 离子来连接。可用[Si3O9]6－、[Si4O12]8－和[Si6O18]12－表示，蓝 锥石BaTi[Si3O9]、斧石(Ca,Mn,Fe)3Al2[Si4O12](BO3)(OH)和绿柱石 Be3Al2[Si6O18]中的络阴离子即分别为三方环、四方环和六方环。 整柱石Ca2AlBe2[Si12O30]晶体结构中还有一种由12个硅氧四面体 构成的环状络阴离子，是由两个六方环上下相连而成的双层六 方环。
2、氧化物与氢氧化物
物理性质：在本大类矿物的物理性质中，以硬度最为突出，一般在5.5 以上，而石英、尖晶石、刚玉则一次为7、8、9，达到了仅次于金刚石 的各级硬度。从成分类似的的氧化铝和氢氧化铝矿物来看，不难看出， OH-的参加导致晶体结构的改变，从而引起硬度的变化。
2、氧化物与氢氧化物
主要矿物: 刚玉（Al2O3)、 金红石（TiO2） 板钛矿（TiO2） 、锐钛矿(TiO2) 石英(SiO2)、尖晶石(MgAl2O4) 水镁石(Mg(OH)2)、三水铝石（Al2O3·3H2O) 一水铝石(Al2O3·H2O)。 作业：金红石、锐钛矿、板钛矿组成、结构、性能、
矿。
一、按用途分类
（5）主要用作机电工业的非金属矿物：石棉、石墨、云母、金刚石、刚玉。 （6）主要用作粉体填料和工业助剂的非金属矿物：滑石、沸石、膨润土、硅藻
土。 （7）宝石：宝石、玉石、彩石通常指色彩绚丽、光泽灿烂、坚固耐磨、质地细
腻或具有某些特殊的结构构造和色彩的矿物或岩石。钻石、蓝宝石、红宝石、 祖母绿。
5、硫酸盐
晶体化学特征： 硫酸盐晶体结构中的基本单元是络阴离子[SO4]2－，[SO4]2－是 由四个O2－围绕S6－而形成的四面体，空间具有等轴性，也就是三向等长的。无水 硫酸盐的晶体习性之所以常呈等轴状、厚板状或短柱状出现，与此有一定关系。 同时在晶体光学上它与碳酸盐和硝酸盐也表现出明显的差别，后二者折射率很高， 而硫酸盐就相当低。
芒硝
化学成分Na2SO4·10H2O.单斜晶系.单晶体呈 柱状、粒状、针状或皮壳状。无色透明，有时 带有黄或绿色，玻璃光泽，味苦。产于盐湖中。 用于制造玻璃或者苏打。中医学上称其粗制品 为皮硝，精制品为芒硝。如与萝卜同煮，过滤 放冷，再结晶而得者，称为玄明粉或元明粉； 置空气中或高温干燥失去结晶状态者称为风化 硝。三者效用基本相同，主治胃肠实热积滞， 大便燥结、痰热壅积等症；外用治疗肠痈、乳 痈初起、痔疮等。
2、氧化物与氢氧化物
在晶体结构中它们一般按六方最紧密堆积，而阳离子则充填于四面体和 八面体空隙中，因此阳离子的配位数主要是4和6。但是由于氧化物在成 分上和结构上的复杂化所引起的配位数的变化，也并非罕见。如赤铜矿 中铜离子的配位数是2。钙钛矿中钙离子的配位数为12。至于氧化物和氢 氧化物的键型，一般以离子键为主。如刚玉、方镁石等。但方锑矿 （Sb2O3; ）属于共价键，而水镁石层内为离子键，层间为共价键。
出现了由众多四面体聚合而成的巨大的群体负离子，
它们的结构也各不相同，如链状结构的(SiO3)，层状结 构的(Si2O5)，骨架状的(SiO2)n等。
硅氧复合四面体结构示意图 ●-硅原子；○-氧原子
（1）岛状结构络阴离子
这种络阴离子是以单个硅氧四面体[SiO4]4－或是每两个硅氧 四面体共顶组成双四面体[Si2O7]6－在结构中孤立存在，它们 彼此间靠金属阳离子来连接，自身并不连接，因而呈孤立的 岛状，例如镁橄榄石Mg2[SiO4]、钪钇石Sc2[Si2O7]中的络阴离 子即为实例。此外，孤立四面体和双四面体还可以同时存在 于同一晶体结构中，组成了两者的混合类型，例如绿帘石 Ca2(Al,Fe)3[SiO4][Si2O7]O(OH)。
依据O/Si比值不同，一个硅原子的剩余 电荷数也不同，则可形成复杂程度不同的硅 氧复合负离子。当O/Si比值为4时，此时一 个子Si4+与四个O2-形成四个负化合价的复合 负 离 子 (SiO4)4- ， (SiO4)4- 与 周 围 的 金 属 正 离 子（Ca2+、Fe2+、Mg2+等）结合形成一个单 独单元，四面体才可以单独存在，硅氧四面 体(SiO4)4-也是最简单的结构。随着O/Si比值 的减小，两个以上的硅氧四面体共用顶点 O2-，此时由数量不等的四面体形成的群体 硅氧复合负离子越来越庞大，越来越复杂。
E：含铀碳酸盐
4、主要的碳酸盐矿物
方解石：矿物名，化学组成为CaCO3。 大理岩：俗称大理石，变质岩之一，因盛产于我国云南大理而得名。是石灰岩或白
云岩受接触或区域变质作用而重结晶的产物。主要成分为方解石。 汉白玉：颜色洁白的细粒大理岩，质地坚硬，是高档建筑材料。 （变质岩：地壳中先成的火成岩或沉积岩受变质作用的影响而变成的岩石）
物理性质：卤素化合物的物理性质与它们的组成成分、晶体结构有密切的关系。 在惰性气体型离子所组成的典型的离子键的矿物中，所表现的物理性质，一般 为透明无色、玻璃光泽、密度小、导电性差。其中氯化物和溴化物、碘化物均 易溶于水。而在铜型离子所组成的、存在有共价键的矿物中，则一般为浅色， 透明度降低、金刚光泽、密度大、导电性增强，并具有延展性。
）、锆石等。
研究表明电荷数大而离子半径小的阳离子最容易与 阴离子结合成离子对，亦最容易与氧结合为复合离 子团。几种常见离子的离子半径见表1。
表1离子半径
离子 半径/pm
Si4+
Al3+
Mg2+
Fe2+
Mn2+
Ca2+
F-
O2-
S2-
41
50
65表1可知，Si4+是电荷数最多、半径最小的离子， Si4+与O2-的结合力也最大，因此表6.4中的离子之间 最易组成硅氧复合负离子：
二、氧化物与氢氧化物
这类矿物的种类约在200种左右。 l 化学成分：阴离子O2－和(OH)－，与阴离子化合的阳离子的元素则达40种 左右。最主要的有硅、铝、铁、锰、钛、铬、铌、钽、锡、铀等。 l 晶体化学特征 在本大类矿物的晶体结构中，阴离子O2－和(OH)－具有几乎 相同的离子半径，它们分别为1.32Å和1.33Å。
Si4+＋4O2-＝SiO44-
硅氧复合四面体结构示意图
(a)-氧离子的紧密堆积；(b)-四面体示意图；(c)-四面体侧面图；(d)-四面体平面投影
这种硅氧复合负离子(SiO4)4-俗称正硅酸离子，它是四面体结 构，按其结构特点又称硅氧复合四面体或硅氧四面体。四面 体的中心是Si4+，四面体的四个顶点是O2-。Si4+的四个正化 合价与其周围的四个O2-的四个负化合价结合，而每个O2-的 其余一个负化合价，或者与金属正离子（Ca2+、Fe2+、Mg2+ 等）结合，或者与其他的硅氧四面体共用成为完整的键。硅 氧四面体中Si-O之间的距离为140+41=182pm，O-O之间的距 离为140+140=280pm，因此硅氧四面体是硅酸盐中体积最大 的离子，所以硅氧四面体是构成硅酸盐结构的基本单元，而 其他的Ca2+、Mn2+、Fe2+、Mg2+等体积较小的正离子有序地 排列在四面体的周围。
A：无附加阴离子的无水碳酸盐，主要阳离子为Ca2+、Mg2+、Fe2+、 Mn2+、Zn2+、Pb2+（白铅矿）。
B：具有附加阴离子的无水碳酸盐，主要有Cu2+、TR3+、Ca2+,其次为Bi3+、 Pb2+、Zn2+。而附加阴离子以(OH)-为主，形成所谓的基性盐，如孔 雀石Cu2(CO3)(OH)2，其次是F－、O2－、Cl－，如氟碳铈矿
非金属矿 的分类
一、按用途分类
（1）主要用作建筑材料的非金属矿 石灰石、 石膏、石英、花岗岩、白云 石。
（2）主要用作耐火材料的非金属矿物 三石（蓝晶石、红柱石、硅线石）、 菱镁矿、锆英石、铝矾土。
（3）主要用作陶瓷的非金属矿 高岭土、长石、透辉石、蛇纹石、滑石。 （4）主要用作化学工业原料的非金属矿物 萤石、明矾石、磷矿、钾矿、硫
6、硅酸盐
硅酸盐种类很多且分布极广，约占矿物种总数的四分之一，构成地壳总重量的
75％。它们是火成岩和变质岩的最主要的造岩矿物，并且在沉积岩中也起着显
著的作用。同时，它们当中有许多是极为重要的非金属矿产，如云母、石棉、
高岭石、硅灰石、蛇纹石、膨润土；同时又是一系列稀有元素的重要矿物原料，
元素？ 如绿柱石（
5、硫酸盐
物理性质： 硫酸盐矿物在物理性质中最特殊 的是硬度低，一般在2～3.5之间，还有不少只 有1.5，最高为4.5。硫酸盐的硬度之所以低， 与大多数硫酸盐含水有关。颜色一般为白色或 无色，含铁者为黄褐色或蓝绿色、含铜者为蓝 绿色、含锰或钴为红色。 主要矿物： 硬石膏 、石膏 、重晶石 、天青 石 、明矾石等。
4、主要的碳酸盐矿物
冰洲石：无色透明的方解石。 石灰岩：以方解石为主要成分的碳酸盐岩。 白 垩：白色疏松土状石灰岩。 菱镁矿：MgCO3 菱铁矿：FeCO3 菱锰矿：MnCO3 作业：石灰岩如何形成的，石灰岩的主要用途有哪些？
5、硫酸盐
硫酸盐是金属阳离子和硫酸根化合而成的盐类矿物。由于硫是一种变价元素， 并在自然界中以不同的价态形成不同的矿物。它既可以中性原子S0出现为自然 元素，又以阴离子形式S2－和S22－出现形成单硫化物和对硫化物，最后，它以最 高的价态与四个O2-结合成为硫酸根，再与金属阳离子化合为硫酸盐。硫酸盐类 矿物约有170余种。
当O/Si比值为3.5时，两个四面体结合在一起，便
形成了(Si2O7)6-，该硅氧复合离子呈双四面体结构；当 O/Si 比 值 为 3.0 时 ， 三 个 四 面 体 结 合 在 一 起 形 成 了
(Si3O9)6-，或者四个四面体结合在一起形成(Si4O12)8-， 或者六个四面体结合在一起形成(Si6O18)12-等，这些硅 氧复合离子呈环状结构。O/Si比值进一步降低时，就
5、硫酸盐
C：无附加阴离子的含水硫酸盐，主要阳离子为Mg2+、Ca2+、K+、Na+其次 为Fe2+、 以及Cu2+、Fe3+、Ni2+、Al3+等，如石膏。
D：具有附加阴离子的含水硫酸盐，主要阳离子为Al3+、Mg2+、其次为K+、 Fe3+、Fe2+、Na+等，附加阴离子有Cl－、OH－。如钾盐镁矾 KMg[SO4]Cl•3H2O
(Ce,La)[CO3]2F。
4、碳酸盐
C：无附加阴离子的含水碳酸盐，主要阳离子为Na+其次为 Ca2+，而其他阳离子所形成的矿物相当少。并且形成所 谓的酸性盐，如天然碱： Na3H[CO3] 2·2H2O 。
D：具有附加阴离子的含水碳酸盐，阳离子为Mg2+、其次 为Fe3+、Al3+、Ni2+、Cr3+。形成的碳酸盐几乎均为基 性盐，如翠镍矿Ni3[CO3](OH)4·4H2O。
5、硫酸盐
A：无附加阴离子的无水硫酸盐，主要阳离子为Ca2+、Ba2+、 Sr2+ 、Pb2+（铅矾）、Na+(无水芒硝Na2[SO4])。
B：具有附加阴离子的无水硫酸盐，主要有Cu2+、Fe3+、 Pb2+、Al3+以及K＋、Na+前四种阳离子往往形成不稳定硫 酸盐,易溶于水。K＋和Na＋与上述阳离子组成复盐或更复杂 的盐类，如明矾石KAl3[SO4]2(OH)6。附加阴离子以（OH） -为主，形成所谓的基性盐。