11-矿物的化学成分和分类(结晶学与矿物学)
结晶学及矿物学 教学大纲
教学大纲一、课程的基本内容结晶学主要以晶体的对称——晶体定向与结晶学符号——单形和聚形为线索讲授晶体的对称理论，简介晶体内部结构对称和晶体化学的基本知识和基本理论。
矿物学主要讲授矿物的化学成分、结构、形态、物理性质和成因产状的基本概念和基本理论，以及按矿物的晶体化学分类体系介绍五十、六十种常见矿物的性质与成因。
二、课程的基本要求课程要求学生掌握有关晶体对称的基础理论，学会从晶体的宏观形态分析晶体的对称及晶体定向、单形名称及符号；掌握矿物成分、结构、形态、物性、成因的基础知识及其它们之间的相互联系，掌握五十、六十种常见矿物的鉴定特征及成因类型；了解一些矿物的主要用途。
三、教学安排本课程讲课与实习比例为1：1。
教学分两个单元进行。
第一单元结晶学（第一章~第十章）（40学时）第一章晶体及结晶学（讲课2学时）深入理解晶体的定义，掌握从晶体结构中画出空间格子的方法，理解空间格子要素及其性质。
了解晶质、非晶质和准晶态的区别。
理解晶体的基本性质。
第二章晶体的测量与投影（讲课2学时，实习2学时）理解面角守恒定律及其意义，了解晶体测量的方法。
学会使用接触测角仪。
理解极射赤平投影的空间过程，学会利用吴氏网进行晶体投影，能绘制主要对称型的对称要素和单形代表晶面的目估投影。
第三章晶体的宏观对称（讲课4学时，实习4学时）理解晶体对称的特点。
熟练掌握对称面、对称轴、对称中心和旋转反伸轴，理解对称定律及对称要素的组合定律，掌握常见的对称型，要求学生能熟练地在晶体模型上找出对称型，并能运用对称要素组合定律判断对称型对否。
熟练掌握晶体对称分类体系。
第四章晶体定向与结晶符号（讲课2学时，实习2学时）熟练掌握晶体定向的原则、各晶系晶体定向方法和晶体常数特点；要求学生能熟练地从晶体模型上确定对称型、晶系后进行晶体定向。
熟悉对称型的国际符号及其与对称型的一般符号（全面符号）的转换。
掌握晶面符号、晶棱符号的书写方法，理解整数定律的含义，了解晶带定律。
《结晶学与矿物学》课程笔记
《结晶学与矿物学》课程笔记第一章：晶体及结晶学一、引言1. 晶体的定义- 晶体是一种固体物质，其内部原子、离子或分子在三维空间内按照一定的规律周期性重复排列，形成具有长程有序结构的物质。
- 晶体的特点是在宏观上表现出明确的几何外形和物理性质的各向异性。
2. 结晶学的定义- 结晶学是研究晶体的形态、结构、性质、生长和应用的科学。
- 它是固体物理学、化学和材料科学的一个重要分支。
3. 晶体与非晶体的区别- 晶体：具有规则的内部结构和外部几何形态，物理性质各向异性。
- 非晶体（如玻璃）：内部结构无规则，没有长程有序，物理性质各向同性。
二、晶体的基本特征1. 几何外形- 晶体通常具有规则的几何外形，如立方体、六方柱、四方锥等。
- 几何外形是由晶体的内部结构决定的。
2. 晶面、晶棱和晶角- 晶面：晶体上平滑的平面，由晶体内部的原子平面构成。
- 晶棱：晶面的交线，由晶体内部的原子线构成。
- 晶角：晶棱之间的夹角，由晶体内部的原子角构成。
3. 晶面指数、晶棱指数和晶角指数- 晶面指数：用来表示晶面在晶体中的位置和方向的符号。
- 晶棱指数：用来表示晶棱在晶体中的位置和方向的符号。
- 晶角指数：用来表示晶角的大小和方向的符号。
4. 物理性质各向异性- 晶体的物理性质（如电导率、热导率、折射率等）随方向的不同而变化。
- 这是因为晶体内部原子的排列在不同方向上有所不同。
三、晶体的分类1. 天然晶体与人工晶体- 天然晶体：在自然界中形成的晶体，如矿物、岩石等。
- 人工晶体：通过人工方法在实验室或工业生产中制备的晶体。
2. 单晶体与多晶体- 单晶体：整个晶体内部原子排列规则一致，具有单一的晶格结构。
- 多晶体：由许多小晶体（晶粒）组成的晶体，晶粒之间排列无序。
3. 完整晶体与缺陷晶体- 完整晶体：内部结构完美，没有缺陷的晶体。
- 缺陷晶体：内部存在点缺陷、线缺陷、面缺陷等结构缺陷的晶体。
四、晶体的生长1. 晶体生长的基本过程- 成核：晶体生长的起始阶段，形成晶体的核。
地质学基础---矿物分类与主要类别
6
第四章
地壳的无机组成
第五节 5.宝玉石矿物 宝玉石矿物（另述） 5.宝玉石矿物 三、罕见矿物图片鉴赏
19
插图14 插图14 孔雀石
20
插图13 插图13 蓝铜矿
21
插图14 插图14 闪锌矿
方铅矿
22
插图15 插图15 黑钨矿 辉钼矿
辰 砂
辉锑矿
23
插图16 插图16
黄铁矿
重晶石
磷灰石
毒 砂
24
插图13 插图13
雌黄 雌黄
雄黄
石 膏 红柱石
25
插图14 插图14 萤石
26
钼铅矿 插图 15自然硫 15
第四章
地壳的无机组成
第五节 矿物的分类 2）白云母：单斜晶系，板状或片状。 3）正长石：单斜晶系，短柱状或厚板状。 见图 4）斜长石：三斜晶系，板状或短柱状。 2.岩浆岩矿物 2.岩浆岩矿物 岩浆岩矿物是指主要由岩浆作用形成的矿物，部分矿物在 变质岩中也较常见，由于形成环境的温度、压力较高，故在沉 积岩中较为少见，主要有以下几种： 3.沉积岩矿物 3.沉积岩矿物 沉积岩矿物通常在表生条件下较稳定，主要有以下几种： 1.橄榄石， 2.黑云母， 3.普通辉石，4.普通角闪石等。
1.方解石， 2.白云石， 3.粘土矿物等。
4
第四章
地壳的无机组成
第五节
矿物的分类
4.变质岩矿物 4.变质岩矿物 主要在变质岩中常见的矿物，常见的有以下几种：
结晶学与矿物学通用课件
农业等领域。
03
盐
盐是一种非金属矿物，主要由氯化钠组成。它呈白色，具有晶体光泽。
盐是人类生活和工业生产的必需品，用于制造氯碱、纯碱、金属钠等化
学品，也用作调味品和防腐剂。
05
结晶学与矿物学的应用
结晶学在材料科学中的应用
晶体结构与性能关系
结晶学研究晶体的结构及其与性能的关系，为材料科学提供了晶 体设计、合成和优化的理论基础。
矿物加工技术 矿物学原理在矿物加工技术中得到应用，如浮选、 磁选、重选等选矿方法，以及矿石的破碎、磨矿、 筛分等工艺流程。
尾矿与废弃物资源化 矿物学研究有助于尾矿和废弃物中有用矿物的回 收和资源化利用，提高资源利用效率，减少环境 污染。
结晶学与矿物学在环境保护中的意义
环境矿物材料 结晶学与矿物学指导环境矿物材料的研制与应用，如吸附 剂、催化剂、环保陶瓷等，用于环境治理与保护。
结晶学与矿物学通用课件
CONTENTS
• 结晶学基础 • 晶体的结构与对称性 • 矿物学概述 • 常见矿物及其性质 • 结晶学与矿物学的应用 • 实验与实习指导
01
结晶学基础
结晶学定义与研究内容
定义
结晶学是研究晶体生成、结构及 其性质的科学。
研究内容
结晶学的研究内容包括晶体的生 成机理、晶体的内部结构、晶体 的物理和化学性质以及晶体的应 用等方面。
化学性质
包括与酸的反应、导电性、磁性等。
矿物的分类与命名
分类
按化学成分可分为元素矿物、硫化物矿物、氧化物和氢氧化 物矿物、卤化物矿物等；按晶体结构可分为离子晶体矿物、 原子晶体矿物、分子晶体矿物等。
命名
一般采用成分+性质/颜色/产地等方式进行命名，例如石英、 方解石、金刚石等。
结晶学与矿物学-矿物的化学成分
§3 胶体矿物及其化学成分特点
一、胶体矿物的概念
1．胶体(colloid)
一种或多种物质的微粒(粒径一般1～100nm)
分散在另一种物质之中而形成的不均匀的细分散系。
前者称分散相(分散质)，后者称分散媒(分散剂)。
注意： 1）胶体系2相或多相物质的混合物。 2）分散相和分散媒均可是固体、液体或气体。 3）胶体： ➊ 胶溶体：分散媒远多于分散相 ➋ 胶凝体：分散媒远少于分散相
独立的矿物种，而常常作为微量的类质同像混入物
赋存于主要由其他元素所组成的矿物中。
三、离子类型
1．惰性气体型离子
(inert-gas type ions)
2．铜型离子
(chalcophile type ions)
3．过渡型离子
(siderophile type ions)
§2 矿物的化学成分
一、矿物的化学成分类型
Chap.11
矿物的化学成分
研究意义：
➊ 矿物的化学成分是区别不同矿物 的重要依据；
➋ 矿物化学成分的变化特点常作为 反映矿物形成条件的标志；
➌ 矿物化学成分是人类利用矿物资源 的一个重要方面。
§1 地壳中化学元素的丰度
一、元素克拉克值
克拉克值(clarke)：各种化学元素在地壳中的
平均含量(即元素在地壳中的丰度)之百分数。
非化学计量矿物(nonstoichiometric minerals)：
某些含变价元素的矿物，因形成过程中常处于
不同的氧化还原条件下，其价态会发生变化。 由于受化合物电中性的制约，其内部必然存在
某种晶格缺陷，致使其化学组成偏离理想化合比，
不再遵循定比定律。
矿物的化学成分讲解
3、矿物学与其他学科的关系
岩 石 学 胶 体 化 学
矿材
环
床料
境
学科
科
学
学
结晶学与矿物学
地 球 化 学
环 境 工 程
物
地普
理
学通
化
原化
学
理学
矿物的化学组成
二、矿物化学成分的变化
矿物按化学成分可分成两种类型： 单 质－是由同种元素的原子自相结合组 成的，
如金刚石，自然金等； 化合物－是由两种或两种以上不同的化学元素的原子
组成的。又可分为： 简单化合物：由一种阳离子和一种阴离子组成。
NaCl、PbS 单盐化合物：由一种阳离子和一种络阴离子组成。
Ca[CO3]、Mg[SiO4] 复化合物（复盐）：由两种以上阳离子与同种
氢氧化铁胶体颗粒的结构示意图
（2） 胶体对介质中离子的吸附具有选择性 是指胶粒在不同溶液中仅能吸附一定的与
胶粒电荷相反的离子，而对其它物质则不吸附 或吸附程度很小。
胶体对离子的选择性，还表现在对一些离 子吸附的难易程度不同，进而表现为被吸附离 子之间的交换。通常，阳离子电价越高，置换 能力越强，一旦被胶体吸附，就难被置换；在 电价相等时，置换能力随离子半径增大而增强。
胶体及胶体矿物的特点
细 胶分 体散
系
胶体
极大比表面积 带电荷 选择性吸附
胶体的特点
非晶质 无规则几何外形 可变性和复杂性
胶体矿物的特点
胶体矿物形成 ——海滨地带和岩石风化壳 中
矿物/岩石中的水
矿物学基础课件
✓同一矿物中的结晶水与晶格联系的牢固程度也不同，水的溢出 表现为分阶段的、跳跃式的，并有固定的温度与之适应。
如：胆矾中结晶水的析出
120℃
150 ℃
石膏(CaSO4.2H2O)→半水石膏(CaSO4.0.5H2O) →硬石膏
CaSO4
③ 结构水
又称化合水，是以OH－、H+、H3O+ 离子形式存在于矿 物晶格中的一定配位位置上，并有确定含量比的“水”。
结构水在晶格中与其它离子联结得非常牢固，需要较高 的温度（大约在600～1000℃）才能逸出。当其逸出后， 结构完全破坏，晶体结构重新改组
孔雀石 Cu[CO3]（OH）2
黄玉 Al2[SiO4]（F，OH）2
④ 层间水
存在于某些层状结构硅酸盐矿物的结构层间的中性水分子。
如蒙脱石中，在结构层的表面有过剩的负电荷，能吸附其它金属阳
吸附水不参与晶格的形成，不属于矿物的化学组成。 吸附水含量不定，常压下在温度达100～110℃时将逸
出，但不破坏矿物晶格。
吸附水的特殊类型——胶体水： 作为胶体矿物中分散媒被微弱的联结力固着在胶体
的分散相的表面
如：蛋白石 （欧泊） SiO2 ·nH2O 作为矿物的固有成分而加入化学组成之中，但其含
2.2 矿物规则连生体形态
天然矿物晶体，除以单体存在外，还常常规 则地连生在一起，形成各种所谓的连生体。
多个晶体连在一起生长，可分为不规则连生 和规则连生。
前者的晶体相互处于偶然的位置，彼此间没 有严格的规律。规则连生分为平行连生、双 晶和浮生。
规则连生
平行连晶 双晶
同种晶体
连生
浮生和交生 异种晶体
② 二向延伸：晶体在空间沿两个方向特别发育，常形 成板状，片状。如硅灰石的板状晶体（图2-2）
3矿物的化学成分
二、胶体矿物的化学成分特征
1、胶体概念 一种物质的颗粒（颗粒直径称为分散相（或 分散质），后者称为分散媒（或分散介质）。 注解：关于胶体矿物 1）在胶体中，若分散媒远大于分散相，形成的胶体称为 胶溶体，分散相质点呈悬浮状态存在于分散媒中；
适用专业：矿物加工工程
3、结构水
又称化合水，是以(0H)-、H+、(H3O)+离子形式存在于矿 物晶格的“水”，其中以(0H)-最为常见。
实例：高岭石Al4[Si4010](OH)3 ； 水云母 (K,H3O)AI2[A1Si3010](OH)2中的水。
结构水在晶格中占有固定的位置，在组成上具有确定的 含量。 结构水与其它质点有较强的联系，需要较高的温度(约 在600-1000 ℃之间)才能溢出。当其溢出后，结构完全破 坏，晶体结构重新改组。
对于含氧盐矿物，也可以用氧化物的组合形式来表示， 如绿柱石可以写成3BeO.Al2O3.6SiO2
结晶学与矿物学 4矿物的化学成分 适用专业：矿物加工工程
1）矿物实验式的计算方法
先用单矿物化学全分析所得到的各组分质量分数除以 各相应组分的原子量（分子量），将所得的商化为简单的 整数比，最后用这些整数标定各相应组分的相对含量。
结晶学与矿物学
4矿物的化学成分
适用专业：矿物加工工程
结晶学与矿物学
4矿物的化学成分
适用专业：矿物加工工程
同一矿物中的结晶水与晶格联系的牢固程度也不同，
水的溢出表现为分阶段的、跳跃式的，并有固定的温度 与之适应。 如：胆矾中结晶水的析出
石膏(CaSO4.2H2O)→半水石膏(CaSO4.0.5H2O) →硬石膏 CaSO4
结晶学与矿物学
4矿物的化学成分
适用专业：矿物加工工程
结晶矿物学(北京大学) 矿物和矿物学_OK
的差异
9
结晶学与矿物学
矿物的分类
以晶体化学分类为基础，既考虑矿物的化学组成的特点，也考虑晶 体结构的特点。首先根据化学组成的基本类型，分为五个大类。大 类以下，根据阴离子(包括络阴离子)的种类分为类，有时在类以下 再分为亚类，如硅酸盐。类以及亚类以下，一般即为族。具体为:
• 第一大类 自然元素矿物
形态与成分 方铅矿（PbS、立方体晶形及解理） 形态与物性 绿柱石（绿色、柱状晶体）
地名
香花石（发现于我国香花岭），高岭石（我国江西高岭地方产
者最著名）
7
人名
章氏硼镁石（或鸿钊石，hungchsaoite）（为纪念我国地质学 家章鸿钊而命名） 志忠石（纪念我国矿物学家彭志忠）
结晶学与矿物学
矿物的分类
钨酸盐、钼酸盐 铬酸盐 硫酸盐 碳酸盐 硝酸盐
11
• 硅酸盐类矿物
• 岛状, 环状, 链状, 层状, 架状结构硅酸盐
10
第一大类 自然元素
矿物的 晶体化学分类
金属元素
第三大类
半金属元素
氧化物和
非金属元素
氢氧化物
氧化物
第二大类
氢氧化物
硫化物及类似 化合物
简单硫化物
复硫化物 硫盐
第五大类 卤化物
第四大类 含氧盐 硅酸盐 硼酸盐
磷酸盐、砷酸盐、 钒酸盐
矿物学的分支：
列举若干。。。
4
结晶学与矿物学
矿物种及其命名
矿物种 是指具有相同的化学组成和晶体结构的一种矿物。人们给予 每一种矿物的名称，就是矿物的种名。
矿物亚种(亦称变种或异种)是指同属于一个种的矿物，但在化学组成、 物理性质等方面有一定程度的变异者。国际和国内均有相应机构－ “新矿物及矿物命名委员会”来规范矿物种名。
矿物的成分性质分类
颜色（Color）
矿物对入射的白色可见光（390～ 770nm）中不同波长的光波吸收后，透 射和反射的各种波长可见光的混合色。 是鉴定矿物时最直观的感性认识。
方铅矿和石英晶体
2） 半金属光泽： 反光较强，似未 经磨光的金属表面的反光。矿物呈金 属色，条痕为棕色、褐色等深彩色， 不透明～半透明。
3） 金刚光泽： 反光较强，似金刚石般 明亮耀眼的反光。颜色和条痕均呈浅色 （如浅黄、桔红、浅绿等）、白色或无 色，半透明～透明。
金刚石晶体
光线在金刚石晶体中传播示意
（据B.Mason,1966） 元 素 质量克拉克 值（％） 46.6 27.72 8.13 5.00 3.63 2.83 2.59 2.09 原子克拉克 值（％） 62.55 21.22 6.47 1.92 1.94 2.64 1.42 1.84
O Si Al Fe Ca Na K Mg
地壳中以O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg 等元素组成 的含氧盐和氧化物矿物分布最广。 其中硅酸盐矿物占矿物总种数的24％，占地壳总 重量的3/4。如：橄榄石((Mg, Fe)2[SiO4]) 、透辉 石(CaMg[Si2O6])等七大造岩矿物皆为硅酸盐矿物； 氧化物矿物，占矿物总种数的14 ％，占地壳总重 量的17％。如石英（SiO2） ，刚玉(Al2O3)等。 矿物的化学成分： （1）单质：金刚石，自然金 （2）化合物：橄榄石，斜长石等
注意：
1）当矿物对各色光同等程度地 均匀吸收时，其所呈颜色取决 于吸收程度；
结晶学与矿物学重点
结晶学第一讲：绪论及晶体的形成结晶学：是以晶体为研究对象，以晶体的生成和变化、晶体外部形态的几何性质、晶体的内部结构、化学组成和物理性质及其相互关系为研究内容的一门自然学科。
1) 晶体、格子构造、空间格子、相当点；它们之间的关系。
晶体：定义：晶体是具有格子构造内部，质点在三维空间作平移周期重复（本质）的固体。
准晶体：排列是有规律的重复，但不具有周期性和格子构造。
空间格子是表示这种重复规律的几何图形。
首先在晶体结构中找出相当点，再将相当点按照一定的规律连接起来就形成了空间格子。
相当点（两个条件：1、性质相同，2、周围环境相同。
）平行六面体是三维空间内空间格子可以划出一个最小重复单位，由六个两两平行而且相等的面织成。
2) 结点、行列、面网、平行六面体; 结点间距、面网间距与面网密度的关系. 结点是空间格子中的点，它们代表晶体结构中的相当点。
它们只有几何意义，为几何点。
行列：由结点在直线上的排列构成。
行列中相邻结点间的距离称为该行列的结点间距。
结点在平面上的分布即构成面网。
面网上单位面积内结点的密度称为网面密度，与面网间距成正比。
实际晶体结构中所划分出的这样的相应的单位，称为晶胞(晶胞参数：a, b, c; α,β,γ ,也称为轴长与轴角）。
晶胞的形状与大小，则取决于它的三个披此相交的棱的长度。
3）晶体的基本性质：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能、稳定性，并解释为什么。
均一性与异向性有矛盾吗：没有。
均一性是晶体格子整体的性质，异向性是格子构造中不同行列各结点排列的性质。
4) 晶体的生长途径及生长理论（层生长理论、螺旋生长理论）。
生长途径：1由液相转变为固相(1)从熔体中结晶(2)从溶液中结晶2由气相转变为固相3由固相再结晶为固相(1)同质多象转变(2)原矿物晶粒逐渐变大(3)固溶体分解(4)变晶(5)由固态非晶质结晶生长理论：层生长理论在理想情况下在晶核基础上生长时，应先生长一条行列，然后生长相邻的行列，在长满一层面网后再开始生长第二层面网，这样晶面一层一层地逐渐向外平行推移，最外层的面网便发育成晶体的晶面。
《结晶学与矿物学》复习要点
《结晶学与矿物学》复习要点结晶学一、基本概念：1.晶体（crystal）的概念：内部质点在三维空间周期性重复排列构成的固体物质。
这种质点在三维空间周期性地重复排列称为格子构造，所以晶体是具有格子构造的固体。
2对称型（class of symmetry）晶体宏观对称要素之组合。
（点群，point group）3.空间群：一个晶体结构中，其全部对称要素的总和。
也称费德洛夫群或圣佛利斯群。
4.单形（Simple form）：一个晶体中，彼此间能对称重复的一组晶面的组合。
即能借助于对称型之全部对称要素的作用而相互联系起来的一组晶面的组合。
5.双晶：两个以上的同种晶体，彼此间按一定的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。
6.平行六面体：空间格子中按一定的原则划分出来的最小重复单位称为平行六面体。
是晶体内部空间格子的最小重复单位，是由六个两两平行且相等的面网组成。
7.晶胞：能充分反映整个晶体结构特征的最小结构单元，其形状大小与对应的单位平行六面体完全一致。
8．类质同像：晶体结构中某种质点为性质相似的他种质点所替代，共同结晶成均匀的单一相的混合晶体，而能保持其键性和结构型式不变，仅晶格常数和性质略有改变。
9.同质多像：化学成分相同的物质，在不同的物理化学条件下，形成结构不同的若干种晶体的现象。
10.多型：一种元素或化合物以两种或两种以上层状结构存在的现象。
这些晶体结构的结构单元层基本上是相同的，只是它们的叠置次序有所不同。
二、晶体的6个基本性质1、均一性（homogeneity）：同一晶体的任一部位的物理和化学性质性质都是相同的。
2、自限性（property of self-confinement）：晶体在自由空间中生长时，能自发地形成封闭的凸几何多面体外形。
3. 异向性（各向异性）异向性(anisotropy)：晶体的性质随方向的不同而有所差异。
4. 对称性（property of symmetry）：晶体的相同部分（如外形上的相同晶面、晶棱或角顶，内部结构中的相同面网、行列或质点等）或性质，能够在不同的方向或位置上有规律地重复出现。
结晶学与矿物学课件-绪论与矿物化学成分
一 地殼的化學成分 1 豐度：地質體中的化學元素含量即為豐度。 2 克拉克值：地殼中化學元素的含量即為克
拉克值。 3 地殼中分布最廣的八種元素:詳見後一頁
的表格，前八種元素總量占99%，因此可以 說地殼主要是由這八種元素所組成。但人們 常要開採的重要礦產資源如：銅、鉛、鋅、 金、銀、鈾、鎢等礦產資源都不在此八元素 之列。
2 晶體化學式的書寫原則：
晶體化學式是最常用的，晶體化學式的書寫原則為： （1）陽離子在前，（絡）陰離子在後，絡陰離子用方括號，如石英SiO2、
方解石Ca[CO3] （2）對複化合物，陽離子按其鹼性由強到弱、價態由低到高排列，如白雲
石CaMg[CO3]2、磁鐵礦FeFe2O4（即Fe2+Fe3+2O4）。 （3）附加陰離子寫在陰離子和絡陰離子之後，如白雲母KAl2[（Si3Al）O10]
3 具有雙重性質的水：沸石水和層間水
4 吸附水：是指被機械地吸附於礦物顆粒表面及裂隙中，或滲 入到礦物集合體中的中性水分子。其不參與晶格中，不屬於 礦物的化學組成。礦物中的吸附水含量是不固定的，是隨環 境的溫度和濕度而變化，常壓下，在溫度為100~110℃條件下， 吸附水全部從礦物中逸出而不破壞礦物的結構。
是在各種地質作用中形成的天然單質或 化合物；具有一定的化學成分和內部結 構，從而有一定的形態、物理性質和化 學性質；它們在一定的地質和物理化學 條件下穩定存在；是岩石和礦石的基本 組成單位。
3 理解礦物定義的幾個關鍵：
①是在各種地質作用下形成的而非人工合成或天外來客；
②具有一定的化學成分，這些化學成分是以一定的內部 結構規律排列，而非雜亂無章的混合；
8 沸石水：主要存在於沸石簇礦物晶格中的寬 大的空腔和通道中的中性水分子，與其中的陽 離子結合成水合陽離子，與層間水性質相近， 沸石水也兼有吸附水和結構水的性質。
【推荐文档】矿物的分类PPT
（变种或 异种）
化学组成或物性、形态等方面变异
钛质普通辉石 （钛辉石）
矿物的晶体化学分类
大类(5)
类
族（举例） 种（举例）
自然元素 矿物
硫化物及 其类似化 合物矿物
氧化物和 氢氧化物
矿物
自然金属元素类 自然非金属元素类 自然半金属元素类
简单硫化物类 复硫化物类
硫盐类
氧化物类 氢氧化物类
自然铜族 金刚石族 自然铋族
石英，紫色者，称之为紫水晶。
命名:是在种名前加修饰语，不
给予单独的名称（但沿用已久的仍予 保留）。
钛辉石/钛质普通辉石。
谢谢观看
矿物的分类
矿物的晶体化学分类体系
级序
划分依据
举例 （钛辉石）
大类
化合物类型
含氧盐大类
类
阴离子或络阴离子种类
硅酸盐类
（亚类）
络阴离子结构类型
链状硅酸盐亚类
族
晶体结构型和阳离子性质
辉石族
（亚族）
阳离子种类
单斜辉石亚族
种
一定的晶体结构和化学组成
普通辉石
（亚种）
在完全类质同像中, 根据其所含端元组分的比例划分
卤化物 矿物
萤石族 萤石
第一大类 自然元素矿物
第一类 自然金属元素矿物 第二类 自然非金属元素矿物 第三类 自然半金属元素矿物
第二大类 硫化物及其类似化合物矿物
第一类 单硫化物及其类似化合物矿物 第二类 对硫化物及其类似化合物矿物 第三类 硫盐矿物
第三大类 卤化物矿物
第一类 氟化物矿物 第二类 氯化物矿物
第二亚类 环状结构硅酸盐矿物
细小颗粒产出的矿物称为“×砂”：辰砂等 b 我国一些习惯命名
新大结晶学与矿物学课件02矿物的化学成分
• 分散元素(dispersedelement)：
• 另外一些元素的丰度虽然远比上述元 素丰度值高，但趋于分散，不易聚集 成矿床，甚至很少能形成独立的矿物 种，而是通常以类质同像形式出现， 称为分散元素。
• 具有巨大表面能量的胶体矿物，不具 有规则的几何多面体形态，通常呈肉 冻妆、钟乳状、葡萄状、肾状等形态。
3.胶体矿物的形成
• 地壳中的水胶凝体矿物，大部分形成 于表生作用中。表生作用中形成的胶 体矿物，大体上经历了两个阶段，即 形成胶体溶液和胶体溶液的凝聚。
• 如蛋白石（SiO2·nH2O）、大多数粘土 矿物。
2.地壳中化学元素丰度的矿物学意 义
• 地壳中化学元素的丰度反映了地壳的 平均化学成分，决定了地壳中各种地 质作用过程的总的物质背景。同时地 壳中化学元素的丰度在一定程度上影 响着元素在成岩成矿作用中的浓度， 从而支配着矿物的生成。
二、元素的离子类型
• 元素在矿物中的结合，主要取决于元素本 身与原子外电子层。根据离子的最外电子 层结构，可将离子分为以下三种基本类型
五、矿物中的水
• 水不仅是矿物的重要组成部分，而且在矿物中起 重要作用，同时决定矿物的多种特性。
• 根据矿物中水的存在形式以及是否参加矿物晶格， 可把水分为两类：一类是不参加晶格，与矿物晶 体结构无关的，称为吸附水（与外界条件如温度、 湿度有关）；另一类是参加晶格或与矿物晶体结 构密切相关的，包括结晶水（以水分子形式存 在）、沸石水、和结构水（以OH-、H+、H3O+ 离子形式存在）。
元 质量克拉克值 原子克拉克值 体积百分比
素
（%）
- 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)。
第十三章.矿物的化学成分
13-2. 矿物化学组成的变化及其计量特性
胶体矿物的化学成分特点
1、胶体（colloid）与胶体矿物 一种或多种粒径介于1－100nm之间的物质微粒（分散相） 分散在另一种物质（分散媒）中形成的不均匀细分散体系，称 为胶体。分散媒多于分散相的胶体称胶溶体；反之称胶凝体。 胶体矿物一般是以水为分散媒、以固相为分散相的水胶凝 体，属非晶质或隐晶质矿物。如蛋白石（SiO2 . nH2O）。 2、胶体矿物的特殊性质 （1）分散相和分散媒的量比不固定；随时间脱水陈化； （2）较大的比表面积和表面能； （3）易吸附其他物质，表面带电。
(1) 阳离子在前；阴离子或络阴离子在后，并且用方括号或 者大括号括起来。
如：石英SiO2、方解石Ca［CO3］、 白云母K｛Al2［(Si3Al)O10］(OH)2｝
(2) 对复化合物，阳离子按碱性由强至弱、价态从低到高的 顺序排列。
如：白云石 CaMg［CO3］2、 普通辉石 Ca (Mg, Fe2+, Fe3+,Ti,Al)[(Si,Al)2O6]
非金属元素
硅酸盐
硼酸盐 磷酸盐、砷酸盐、 钒酸盐 钨酸盐、钼酸盐 铬酸盐
硫盐
第七大类 有机矿物及 准矿物大类
有机酸盐
碳氢化合物 有机准矿物
第六大类
硫酸盐
第五大类 卤化物 碳酸盐 硝酸盐
金属互化物
硅化物 碳化物
第十三章.矿物的化学成分
13-1 地壳元素丰度 元素的离子类型
（1）惰性气体型离子（inert－gas type ion）： 最外层具有8个电子（ns2np6）或2个电子的离子。易与氧元 素结合形成氧化物和含氧盐等造岩矿物，也叫亲石或亲氧元素。 （2）铜型离子（chalcophile type ion）： 外层具有18个电子（ns2np6nd10）或（18＋2）个电子 （ ns2np6nd10（n＋1）s2）的离子。易与硫元素形成金属硫化物 矿物，也称造矿元素、亲硫或亲铜元素。 （3）过渡型离子（siderophile type ion）： 指外层具有9－17电子（ns2np6nd1－9）的不稳定电子构型的 离子。
结晶学与矿物学通论
第十三、四章.矿物的化学成分和分类命名
Chemical Composition and classification of Minerals
13-1. 地壳中元素丰度及其矿物学意义
13-2. 矿物化学组成的变化及其计量特性 13-3. 矿物中水的赋存状态 13-4. 矿物的化学式 14-1. 矿物的分类
第十三章.矿物的化学成分
13-3. 矿物中水的赋存状态
水是矿物中的重要组成部分，矿物的许多性质都与水有
关。可分为如下几种：
1、吸附水 不参加到晶格中，是渗入在矿物集合体中， 为矿物颗粒或裂隙表面机械吸附的中性的水分子。不 写入化学式。常压下，在100—110 ℃时，吸附水就会 全部从矿物中逸出而不破坏晶格。吸附水可以呈气态、
第十三章.矿物的化学成分
P147
不同方式命名矿物举例
第十四章.矿物的分类命名
14. 矿物的命名与分类
矿物的分类体系:
矿物种是基本单元, 分类体系的级序是:
大类－类－(亚类)－族－(亚族)－种－(亚种) 矿物的分类方案:
化学成分的分类: Dana的分类, Strunz的分类
晶体化学的分类: 目前普遍采用的分类 地球化学的分类: 前苏联
第十三章.矿物的化学成分
元素的离子类型
第十三章.矿物的化学成分
13-2. 矿物化学组成的变化及其计量特性
定比定律： 在理想物理化学环境中形成的矿物，其组成元素的质量 都有一定的比例关系，这一规律称为定比定律，或称倍 比定律。
1. 化学计量矿物 (stoichiometric mineral)在各晶格位置 上的组分之间遵守定比定律、具严格化合比的矿物 称为化学计量矿物。 例：水晶SiO2、铁闪锌矿(Zn, Fe)S、橄榄石 (Mg, Fe)2［SiO4］。
(3) 附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后。
如：白云母K｛Al2［(Si3Al)O10］(OH)2｝、
氟磷灰石Ca5［PO4］3 F
第十三章.矿物的化学成分
13-4. 矿物化学式 （二）晶体化学式的书写规则
(4) 水分子写在化学式的最末尾，并用圆点将其与其他组分隔 开。 如石膏Ca[SO4]· 2H2O、蛋白石SiO2· nH2O (5) 类质同像替代的离子，用圆括号括起来，并按含量由多到 少的顺序排列，中间逗号隔开。 如铁闪锌矿(Zn,Fe)S、黄玉Al2［SiO4］(F,OH)2
液态或固态。
第十三章.矿物的化学成分
13-3. 矿物中水的赋存状态
2、层间水 是存在于某些层状结构硅酸盐的结构层之间的中性 水分子。加热至110 ℃左右，层间水大量逸出，结构层间距 相应缩小，晶胞轴长C值减小，在潮湿环境中又可重新吸水。 虽然层间水不是固定组成，但影响矿物的结构参数，故写入 晶体化学式。 3、沸石水 是存在于沸石族矿物中的中性水分子。沸石的结构 中有大的空洞及孔道，水就在这些空洞和孔道中，位置不十 分固定，水的含量随温度和湿度而变化。在80－400℃范围 内，水即大量逸出，但不引起晶格的破坏，可引起物理性质 的变化。脱水后的沸石还可以重新吸水，并恢复原有的物理 性质。沸石水具有一定的吸附水的性质，但其存在与结构有 关，且含量有一定的上限和下限范围，性质是介于结晶水与 吸附水之间的一种过渡类型，可写入晶体化学式。
第十三章.矿物的化学成分
14. 矿物的命名与分类 14-1. 矿物的命名
1.命名的依据
矿物本身的特征，如化学成分、形态、物理性质等， 以发现该矿物的地点、人、研究者的名字而命名。
2.某些矿物命名的习惯——我国古代命名习惯
A. 呈金属光泽或主要用于提炼金属的矿物称为××矿，如方铅矿、 菱铁矿等； B. 具非金属光泽者称为××石，如方解石、孔雀石等； C. 宝玉石类矿物常称为×玉，如刚玉、黄玉、硬玉等； D. 呈透明晶体者称×晶，如水晶、黄晶等； E. 常以细小颗粒产出的矿物称×砂，如辰砂、毒砂等； F. 地表次生的并呈松散状的矿物称×华，如钴华、钼华等； G. 易溶于水的硫酸盐矿物常称之为×矾，如胆矾、明矾等。
第十三章.矿物的化学成分
13-3. 矿Biblioteka 中水的赋存状态4、结晶水 以中性水分子存在于矿物中，在晶格中具有固 定的位置，是矿物成分的一部分。水分子数量与矿物 的其它成分之间常成简单比例。在 200 － 600℃范围内， 水即大量逸出，引起晶格的破坏和物理性质的变化, 写
入晶体化学式。
5、结构水 又称化合水。是以（OH-）、H＋、（H3O＋）离 子形式参加矿物晶格的“水”。结构水在晶格中占有 一定位置，在组成上具有确定的含量比。由于与其它 质点有较强的键力联系，需要较高的温度（大约在600 － 1000℃）才能逸出。当其逸出后，结构完全破坏， 晶体结构重新改组, 写入晶体化学式。
第十四章.矿物的分类命名
14-2 矿物的分类
采用晶体化学分类，划分体系
链状硅酸盐矿物
第十四章.矿物的分类命名
矿物种
矿物种—矿物分类的基本单位，具有一定的晶体结构 和一定的化学成分的矿物，成为一个矿物种。
化学成分不同即为不同矿物种 化学成分相同，晶体结构不同，亦为不同矿物种
类质同象：端员矿物为独立矿物种，中间作为亚种处理
14-2. 矿物的命名
第十三章.矿物的化学成分
13-1 地壳元素丰度 1、丰度及克拉克值
丰度——元素在地壳中的平均含量。 克拉克值——地壳中化学元素平均含量的质量百分数。 O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg占地壳总质量的98.59％。
2、地壳中元素丰度的矿物学意义
（1）丰度值高的元素，形成的矿物种类较多；上述8种元素形 成的硅酸盐矿物占总种数24％，地壳质量75％。 （2）元素化学性质也重要，有些属于聚集元素，易形成矿 物，如Sb、Bi、Hg、Ag、Au等；有些属于分散元素， 不易形成矿物，如Cs、Ga、In、Se等。
多形：同一矿物的不同多形作为一个矿物种 混杂矿物（混合矿物），不是独立矿物种（如褐铁矿、
铝土矿）
第十四章.矿物的分类命名
第一大类 自然元素 金属元素
矿物的晶体化学分类
第二大类 硫化物及类似 化合物 简单硫化物 复硫化物 第三大类 氧化物和 氢氧化物 氧化物 氢氧化物 第四大类 含氧盐矿物
半金属元素
矿物成因的分类: 前苏联
矿物结构的分类: 王濮的“系统矿物学”
第十四章.矿物的分类命名
推荐使用的分类
以晶体化学分类为基础，既考虑矿物的化学组成特点，也考虑晶体结构的 特点。首先根据化学组成的基本类型，分为五个大类。大类以下，根据阴 离子(包括络阴离子)的种类分为类，有时在类以下再分为亚类，如硅酸盐。 类以及亚类以下，一般即为族。具体为: 第一大类 自然元素矿物 （金属元素，半金属元素，非金属元素） 第二大类 硫化物及其类似化合物 (单硫化物, 双硫化物, 硫盐) 第三大类 卤素化合物 (氟化物, 氯化物) 第四大类 氧化物和氢氧化物 (简单氧化物, 复杂氧化物, 氢氧化物) 第五大类 含氧盐 1. 硅酸盐类矿物（岛状, 环状, 链状, 层状, 架状结构硅酸盐） 2. 其他含氧盐类矿物 (硝酸盐, 碳酸盐, 硫酸盐, 铬酸盐, 钨酸盐, 钼酸盐, 磷酸盐, 砷酸盐, 钒酸盐, 硼酸盐)
不反映矿物中各组分的相互关系，只表示组分种类和数量 比——表示有什么。 2. 结构式 (structural formula)——晶体化学式 如: 白云母 ——K｛Al2［(Si3Al)O10］(OH)2｝ 可以表示：种类＋数量比＋晶格中相互关系＋存在形式。
第十三章.矿物的化学成分
13-4. 矿物化学式 （二）晶体化学式的书写规则
第十二章.矿物的化学成分和分类命名