氧化物与氢氧化物大类
第20章 氧化物及氢氧化物大类(10.25)
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2.晶体化学特点
键性：1）氧化物 氧化物中O2-作立方或六方最紧密堆积，阳离子充填 四面体或八面体空隙。键性以离子键为主，以低价惰性 气体型离子的氧化物中最强，如方镁石MgO。 因阳离子具不同程度的极化性质，刚玉(Al2O3)、石英 (SiO2)等键性向共价键过渡；磁铁矿(FeFe2O4)、软锰矿 （MnO2）等有向金属键过渡的趋势。 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。
[物理性质] 通常呈蓝灰、黄灰色，含杂质可呈各种颜色。玻璃 -金刚光泽。透明-半透明。某些红(蓝)宝石{0001}面上含定向分 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。H9。无解理；常因聚片双晶或微细包裹体而产生{0001}或 { 10 1 1 }的裂开。 [成因产状] 各种成因。多形成高温、富Al贫Si条件。 [用途] 作研磨材料；宝石；单晶可作激光材料。
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金红石族（金红石、锡石、软锰矿） 金红石 TiO2
[化学组成]含Fe2+,Fe3+,Nb5+,Ta5+,Cr3+,Sn4+等。 金红石成分标型性：碱性岩中富Nb；基性岩和岩浆成因碳酸 岩中含V；伟晶岩及热液矿床中常富Sn；月岩中富 Nb 和 Cr。 [晶体结构]四方晶系。金红石型结构。 [形态] 四方短柱状、长柱状或针状。柱面有纵纹。集合体成 致密块状。 [物理性质]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}中等解理；H6～6.5。 G4.2～4.3。性脆。 [成因产状] 高温成因。产于伟晶岩和区域变质岩系石英脉中 以及砂矿床中。 [用途] 提炼Ti；钛合金 广泛用于化工、军事和空间技术中。
第十六讲氧化物与氢氧化物介绍
如最常见的石英；有的是工业上提取特种金属和稀有金属
的主要矿物原料；有些矿物的晶体可直接为工业所利用， 如因硬度高而作仪表轴承或研磨材料的刚玉，以及因具压 电性而用于无线电工业的石英晶体—水晶。
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（二）化学成分特点
阳离子主要是惰性气体型离子(如Si、Al等)和靠近惰
性气体型离子一边的过渡型离子(如Fe、Mn、Ti、Cr等), 及 少量铜型离子(如Cu、Sb、Bi、Sn等) 。此外，在少数氧化物 中还含有水分子。 本大类按阴离子可分为两类：氧化物类和氢氧化物类
；
本大类矿物成分中的类质同象替代现象比较广泛，在 成分复杂的铌钽氧化物中类质同象尤为发育，化学性质相近 的元素经常成组出现于同一矿物中。这一特点，对稀有、放 射性元素的综合利用具有重大意义。
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• 氧化物矿物中类质同象代替广泛，阳离子的主 要类质同象如下：等价类质同象系列有：（1） Ca、Sr、Ba；（2）Mg、Fe、Mn；（3）Al、Cr、 V、Fe2+、Mn3+； （4）La、Ce、Y；（5）Zr、 Hf；（6）Ce、Th；（7）Th、U；（8）Mo、W， 其中，Mg、Fe、Mn；La、Ce；Nb、Ta可形成完 全类质同象。导价类质同象系列有：（1）Na+、 Ca2+、Y3+、Ce3+；（2）Li*、Al；（3）Fe2+、 Sc3+；（4）Ca、Ce3+；（5）Fe2+、Ti4+； （6）Fe3+、Ti4+；（7）Fe3+、Nb5+；（8） Ti4+、Nb5+；（9）Sn4+、Nb5+。 •
相联系，如一水软铝石，其中以三水铝
石Al(OH)3构造比较典型（如图）：
煤中的矿物质(硫化物,氧化物,氢氧化物)
晶体化学式：Fe2O3 化学组成：含 Fe 69.94。有时含 TiO2、 SiO2、A12O3 等混入物。 晶体结构：三方晶系。对称型 L33L23PC。a0＝0.5029nm，c0＝1.373nm。 晶体结构属刚玉型。 形态：单晶体呈板状习性的菱面体。 在{0001}面上常出现由{101l}双晶条纹 组成的三角形条纹。集合体呈各种形态：常见者有片状集合体，鳞片状集合体， 鲕状集合体，具放射状构造的肾状集 合体，块状或粉末状集合体。 物理性质：结晶质的赤铁矿呈铁 黑至钢灰色，隐晶质的鲕状或肾状者 呈暗红色，块状或粉末状者呈褐黄色。 条痕樱红色。金属光泽至半金属光泽， 或土状光泽。不透明。硬度 5.5～6， 土状者显著降低。性脆。无解理。比
主要鉴定特征:主要以褐色，形态和硬度为鉴定特征。 成因产状:含铁矿物经地表风化作用的产物。
2. 针铁矿
针铁矿是氧化物及氢氧化物大类氢氧化物类矿物。 晶体化学式：α—Fe00H 化学组成：针铁矿因不同 成因其混入成分不同，热液成因 的成分较纯，外生成因的可含 Al2O3、SiO2、MnO2、CaO 等。 晶体结构：斜方晶系 形态：单个晶体少见，常见 针状、鳞片状、肾状、钟乳状、 结核状、土状集合体。本样品为 针状集合体。 物理性质：颜色为褐黄—褐红色，本样品为黑红色。条痕色浅于颜色，为褐 黄色；半金属光泽，结核状、土状者光泽暗淡。解理平行{010}完全；断口参差 状；硬度 5—5.5.相对密度 4.28，土状者可低至 3.3。性脆。 主要鉴定特征：以褐黄色条痕及胶体特有的形态为鉴定特征。 成因产状：分布广，是褐铁矿的主要成分，并常于纤铁矿共生。含铁的矿物 经过风化作用形成褐铁矿鉄冒，是寻找 铁的原生矿床最可靠的找矿标志。。
主要鉴定特征：樱红色条痕是鉴定赤铁矿的最主要特征。此外，菱面体的晶 形可与磁铁矿，钛铁矿相区别。
个论--氧化物和氢氧化物类
刚玉常产于超基性岩内的伟晶岩中、接触交代变质岩 和高铝低硅的变质岩中，并常见于冲积砂矿中。
鉴定特征：晶形，晶面条纹，高硬度、无解理。 用途：可作为研磨材料及制造精密仪器的轴承，颜色世界著名产地有俄罗斯的乌拉尔山脉、南非的德 兰士瓦、加拿大的安大略、土耳其的士麦那、希腊的纳克 索斯。
宝石级的砂矿刚玉主要产于缅甸、斯里兰卡、泰国、坦 桑尼亚、美国蒙大拿州。
结晶学与矿物学 矿物个论－氧化物和氢氧化物 矿物加工工程专业
集合体形态多样,单晶体常呈片状、鳞 片状；菱面体和板状；隐晶质及非晶质呈 粒状、鲕状、肾状、土状、致密块状等。 物理性质：显晶质呈铁黑至钢灰色；隐 晶质呈暗红色，条痕樱红色，金属光泽至 半金属光泽，摩氏硬度为5--6，无解理， 比重5.0-5.3。 呈铁黑色金属光泽的片状赤铁矿集合 体称为镜铁矿；呈灰色、金属光泽的鳞片 化学成分：Fe2O3， 状赤铁矿集合体称为云母赤铁矿；呈红褐 晶体属三方晶系,与等 色、光泽暗淡的称为赭石；呈鲕状或肾状 轴晶系的磁铁矿呈同 的赤铁矿称为鲕状或肾状赤铁矿。 质多象。 成因产状：多数赤铁矿矿床是变质成因 的，也有一些是热液形成的，或大型水盆 地中风化和胶体沉淀形成的。
在光学性质方面，阳离子类型起着明显的控制作用：由 Mg、Al、Si等惰性气体型离子组成的氧化物和氢氧化物， 通常都呈无色或浅色，透明至半透明，以玻璃光泽为主。 由一些过渡型离子如Fe、Mn、Cr、Ti等组成的氧化物， 则常是深色或暗色，半透明至不透明。半金属光泽，含铁 的矿物常具磁性。 氧化物的熔点高、溶解度低，硬度大，其硬度大都在 5.5以上,其物理化学性质较稳定。
结晶学与矿物学 矿物个论－氧化物和氢氧化物 矿物加工工程专业
工业价值：由Si、Al、Mg等阳离子组成的矿物，在适 宜的地质条件下，常形成重要的非金属矿产；由Fe、Mn 、 Cr、V、Nb等阳离子组成的矿物，常构成重要的金属矿产。
氧化物和氢氧化物
阳离子主要是惰性气体型离子（如Si4+、Al3+ 等）和过渡型离子（如Fe3+、Mn2+、Ti4+、 Cr3+等）； 阴离子为O2-和OH-
晶体化学特征：
氧化物类：以离子键为主，同时具共价键性；当阳 离子配位数为4和6时，可看成是O2-作紧密堆积， 阳离子充填在其八面体和四面体空隙中而构成。 氢氧化物类：由OH-或O2-和OH-共同形成紧密堆积， 在后一种情况下O2-和OH-通常呈互层分布。晶体 结构主要为层状或链状。在氢氧化物中除离子键外， 还存在氢键。由于氢键的存在，以及OH-的电价较 O2-为低，导致阳离子与阴离子间键力的减弱，因此， 与相应的氧化物比较，其相对密度和硬度都趋于减 小。
物理性质：
性质 硬度 解理 相对密度 光学性质 氧化物 高，5.5以上 中等或不完全 变化较大（阳离子有关） 氢氧化物 降低 完全至极完全 减小
随阳离子类型的不同而变化。惰性气体型 的矿物呈浅色或无色，半透明至透明，玻 璃光泽；过渡型离子矿物呈深色或暗色， 不透明至微透明，半金属光泽，磁性增强
航 空 航 天 领 域
日常生活应用
记 忆 弹 簧 记 忆 照 明 灯
眼 镜 架
临 床 医 疗 领 域
汽车尾气 传感器水 晶源自紫 晶烟 晶蔷 薇 石 英
黄 水 晶
乳 石 英
优异的光学性能 电学性能极佳 热稳定性能好
良好的耐酸性能
根据结构中A、B组阳离子分布的不同，尖晶石型结构可进 一步划分为3种类型： 1、正尖晶石型：A[B2]X4表示，即单位晶胞中8个A组2价阳 离子占据四面体位置，16个B组3价阳离子占据八面体位置， 如铬铁矿Fe[Cr2]O4; 2、反尖晶石型：B[AB]X4表示，即单位晶胞中1/2的B组3价 阳离子（8个）占据四面体空隙，剩余的1/2组3价阳离子（8 个）和全部的A组2价阳离子（8个）共同占据八面体位置， 如磁铁矿Fe3+[Fe3+Fe2+]O4 3、混合型：A1-xBx[AxB2-x]X4表示，如镁铁矿等。
个论--氧化物和氢氧化物类.
工艺矿物学Ⅰ
矿物个论－氧化物和氢氧化物
矿物加工工程专业
氧化物和氢氧化物矿物有200多种，占地壳总重量的17% 左右，其中石英族矿物占12.6%，铁的氧化物和氢氧化物 占3.9%,其次是Al Mn Ti Cr的氧化物或氢氧化物。 氧化物和氢氧化物矿物大多形成于氧化电位(Eh)较高 的条件下，因此，变价元素Fe、Mn等在这类矿物中一般都 以高价状态出现。
矿物加工工程专业
工艺矿物学Ⅰ
矿物个论－氧化物和氢氧化物
矿物加工工程专业
工艺矿物学Ⅰ
矿物个论－氧化物和氢氧化物
矿物加工工程专业
小知识之一：
蓝宝石的化学成分 为三氧化二铝 （Al2O3），因含微量 元素钛（Ti4+）或铁 （Fe2+）而呈蓝色。在 一定的条件下，可以 产生美丽的六射星光， 被称为“星光蓝宝 石”。
工艺矿物学Ⅰ 矿物个论－氧化物和氢氧化物 矿物加工工程专业
刚玉集合体呈粒状或致密块状。玻璃光泽至金刚光 泽，透明到不透明，无解理，摩氏硬度9，比重 3.95—4.10，密度随着Cr2O3的含量的增加而增加，
熔点可达到2050℃。
工艺矿物学Ⅰ
矿物个论－氧化物和氢氧化物
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成因产状：
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工业价值：由Si、Al、Mg等阳离子组成的矿物，在适 宜的地质条件下，常形成重要的非金属矿产；由Fe、Mn 、 Cr、V、Nb等阳离子组成的矿物，常构成重要的金属矿产。
分类
属于本大类的矿物，按其成分中的阴离子种类可分为：
第一类：氧化物，阴离子为O2-，如石英、赤铁矿等。 第二类：氢氧化物，阴离子为OH-，如三水铝石、针 铁矿等。
第十六讲氧化物与氢氧化物介绍
第十六讲氧化物与氢氧化物介绍第十六课，我们将学习氧化物和氢氧化物。
氧化物和氢氧化物是一类重要的无机化合物，广泛存在于我们的日常生活中。
它们在化学反应、工业生产和环境保护等方面发挥着重要的作用。
首先，我们来介绍氧化物。
氧化物是由氧元素和其他元素形成的化合物。
它们的化学式通常为Ox，其中x为其他元素的价态。
氧化物是广泛存在于自然界中的，包括空气中的氧化物、地壳中的氧化物和生物体中的氧化物等。
氧化物的种类非常多样，常见的有氧化铁、氧化铝、氧化镁、氧化钙等。
氧化物在化学反应中起着重要的作用。
它们可以作为氧化剂或还原剂参与化学反应。
例如，氧化铁和碳反应可以得到金属铁：Fe2O3+3C→2Fe+3CO这是我们常见的还原反应，氧化铁作为氧化剂，将碳还原为CO。
同时，氧化物还可以与酸反应生成盐和水。
这是一类常见的酸碱反应，也是中学化学中经常学到的反应类型。
例如，氧化铝与硫酸反应可以得到硫酸铝：Al2O3+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2O氧化物的化学性质和结构有着密切的关系。
常见的氧化物结构有两种类型，即离子晶体和分子晶体。
离子晶体中，氧化物由阴阳离子组成，具有高熔点和硬度。
分子晶体中，氧化物由共价键连接形成分子，具有较低的熔点和硬度。
接下来，我们来介绍氢氧化物。
氢氧化物是由氢元素和氧元素形成的化合物。
它们的化学式通常为MOH，其中M为金属元素。
氢氧化物在水溶液中存在，成为碱。
常见的氢氧化物有氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化铵等。
氢氧化物在化学反应中也起着重要的作用。
它们可以与酸反应生成盐和水。
例如，氢氧化钠与硝酸反应可以得到硝酸钠和水：NaOH+HNO3→NaNO3+H2O氢氧化物也可以与酸反应生成盐和水。
NaOH+HCl→NaCl+H2O氢氧化物的酸碱性质与其溶解度有关。
溶解度大的氢氧化物对应的溶液呈碱性，溶解度小的氢氧化物对应的溶液呈弱碱性。
除了在化学反应中的应用，氢氧化物还可以作为一种酸碱指示剂。
通过它们的酸碱指示性质，可以判断溶液的酸碱性。
矿物加工基础知识
矿物加工基 础知识
讲课内容
• 矿物学概述 • 岩石学概述 • 矿床基础知识
1 矿物学（1）
一、基本概念 矿物是由天然产出且具有特定的（但一般非固定的） 化学成分和内部结晶构造的均匀固体，通常由无机 作用形成。
3 矿床学基本知识
一 、矿产及其分类
1、矿产的概念：地壳中由地质作用形成的可被国民 经济利用的自然资源。 2、矿产分类 (1)依据自然状态可将矿产分为固体矿产、液体矿 矿产 产及气体矿产。
固体矿产
液体矿产
气体矿产
如：主要的 金属基非金 属矿产
如：石油、 卤水及地下 水
如属矿产、能源矿产 及地下水资源。
岩浆岩：花岗岩 -- 流纹岩 -- 闪长岩 -- 安山岩 -- 辉长岩 -- 玄武岩 -- 橄榄岩
沉积岩 各种外力作用形成的岩石，都属于沉 积岩。其中以经海、河、湖等流水搬运沉积形 成的岩石为主。 在地表分布最广，约占1/3 ，最常见。按成 因分为碎屑沉积、化学沉积、（如岩盐），生 物沉积（如煤和某些灰岩）。沉积岩是次生岩 石，其物质成分除岩浆岩等原来岩石、矿物碎 屑外，还有粘土、胶体矿物、易溶矿物、来自 生物遗体的硬体（骨骼、甲壳等）碎片和有机 质等。这些外生组分是沉积岩所特有的。
2 硫化物及其类似化合物大类矿物
该类矿物是金属或半金属元素与硫结合而成的天然化合 物。已发现有300余种，约由26种造矿元素所组成。绝大部 分是热液作用的产物，常形成具有工业意义的矿床——有 色金属矿床。 根据硫化物阳离子特点可分为三类： 单硫化物类：阴离子硫呈S2-，与阳离子结合而成的硫化物矿 物。如PbS、ZnS、HgS等。 对硫化物类：阴离子呈哑铃状的对硫[S2] 2-，对砷[As2]2-以及 [AsS2-]，[SbS] 2-等形式与阳离子（主要是Fe、Co、N）结 合而成的硫化物。如FeS2· FeAsS。 硫盐类：硫与半金属元素As、Sb、Bi结合组成络阴离子困 [AsS3] 2-· [SbS3] 3-等形式，再与阳离子（主要是Cu、Ag、 Pb三种铜型离子）结合而成的较为复杂的化合物称硫盐。 如破锑银矿Ag3SbS3)。
氧化物及其氢氧化物大类
红黑-黑 金刚 1组完全 4-5 高温热液（条痕暗
红色）
石英 柱、块 无色、白 玻璃 蛋白石 块 白 玻璃
无 无
7
各种
低温热液、沉积
块、纤 一组极 水镁石 白、淡绿 玻璃 完全 维状 铝土矿 土、块 黑、褐红 玻璃
灰白、灰
2.5 1-3
中低温热液 外生
完全
刚玉(corundum) -Al2O3
石英 (quartz) SiO2
A在八面体空隙——反尖晶石结构。
光晶石型结构
AB2O4 氧呈立方最紧 密堆积，阳离 子充填在四面 体空隙和八面 体空隙中。
属于同一族 的矿物有：磁 铁矿、铬铁矿 等。
2、刚玉型结构
氧作六方紧密堆积，阳离子充填于1/3的八面体空隙。 属于该族的矿物还有：赤铁矿、钛铁矿等。
3、金红石型结构
钛位于氧所构成的八面体中，钛氧八面体沿C轴共棱 连结形成八面体链，链间八面体共顶角连结。 属于该族的矿物还有：锡石、软锰矿、黑铅矿等
四、成因和产状
氧化物矿物广泛形成于内生、外生和变质作用中 对于变价元素来说，其低价（如Fe2+, Cr3+, Mn2+等）氧 化物多是在内生作用(主要是热液作用、岩浆作用、其次 是伟晶作用)下产生的；而高价（如Mn4+, W6+, Sb5+等） 氧化物则多是在表生作用（如岩石或矿床的风化壳）中 产生的 不变价元素的氧化物则往往有多种成因。由于这些矿物 形成时所要求的温度、压力都比较高，因而多在岩浆、 伟晶、热液或变质作用中产生；又因其物理化学性质较 稳定，故又能保存于砂矿中
（1）粗粒晶体（粒）异种
水晶 紫水晶 无色透明的晶体 蓝紫、浅蓝、浅 红、浅紫的蓝紫色调
铝的氧化物与氢氧化物
巩 固
练习2 用图像形式表示： 练习2．用图像形式表示：1mol AlCl3 溶液中滴加氢氧化钠溶液产生沉淀的物 质的量与滴加NaOH NaOH物质的量之间的关 质的量与滴加NaOH物质的量之间的关 系
n沉淀(mol)
1 0.5
nNaOH(mol)
1 2 3 4
A
钠
5.与盐溶液反应 5.与盐溶液反应 毛刷实验： 毛刷实验： 2Al + 3Hg =2Al +3Hg 铝表面与从硝酸汞中置换出的汞微 粒形成铝汞齐， 粒形成铝汞齐，阻碍了氧化铝保护 层的生成， 层的生成，使铝不断被氧气氧化生 成氧化铝的结果。 成氧化铝的结果。 2Al + 3Cu =2Al +3Cu
H++AlO2-+H2O
碱式电离
Al(OH)3 酸式电离
Al3++3OH-
Al(OH)3 作为碱是三元碱 Al(OH)3 作为酸是一元酸 H3AlO3，等 于偏铝酸（ 于偏铝酸（HAlO2) + H2O
(5)受热分解 (5)受热分解 2Al(OH)3 = Al2O3+3H2O
钠
三.铝盐
3+
1.氯化铝： 1.氯化铝 氯化铝： (1)与弱碱反应 （与量无关） (1)与弱碱反应 与量无关）
5.明矾： 5.明矾 明矾：
(1)化学式：KAl(SO4)2·12H2O (1)化学式 ·12H 化学式： (2)复盐： 由两种或两种以上阳离子 (2)复盐 复盐： 和一种阴离子组成的盐 (3)用途：净水剂 用途：
电离： ①电离： KAl(SO ) =K++Al3+ +2SO 24 2 4 与水反应生成Al(OH) ② 与水反应生成Al(OH)3胶体
氧化物晶体
氧化物与氢氧化物矿物大类
这大类矿物为金属元素的阳离子与氧或者氢氧根形成的化合 物。它在地壳中分布广泛，约占地壳重量的17%，其中石英族 矿物占12%。矿物 的阳离子为Si 、Fe、 Mn 、Al、 Ti 、Cr、 Nb 、Ta 、W、 Sn 、Cu、 U、 Th及稀土族等元素。矿物化 学键以离子键为主，向共价键过渡。常形成的矿物有： 赤铜矿 Cu2O ；刚玉 Al2O3 ；赤铁矿 Fe2O3 ；钛铁矿 FeTiO3 ； 锑华 Sb2O3 ；金红石 TiO2；锡石 SnO2；软锰矿MnO2； 晶质铀矿 UO2；石英族 SiO2；钙钛矿 CaTiO3； 尖晶石 MgAl2O4；磁铁矿 Fe2+Fe23+O4；铬铁矿 FeCr2O4 黑钨矿 (Mn,Fe) WO4 ；铌钽铁矿 (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6； 水镁石 Mg(OH)2 ；硬水铝石 AlO(OH)；三水铝石 Al(OH)3； 针铁矿 FeO(OH)；水锰矿 MnO(OH)； 硬锰矿 BaMn2+Mn94+Oxides
Minerals of this calss are the compounds of metallic elements and element sillicon with oxygen or hydroxyl.These minerals are very widespread in the Earth’s crust ,and make up by weight about 17% of its bulk, which of 12% of quartz cation .The elements sering as cation are Si ,Fe ,Mn ,Al ,Ti ,Cr ,Nb ,Ta ,W ,Sn ,Cu, U ,Th and rare eaths. Minerals are dominated by ionic bonda ,which often grate to covalalent bonds.there are make up the minerals: Cuprite Cu2O ; Corundum Al2O3 ; Hematite Fe2O3 ; Ilmenite FeTiO3 ; Valentinite Sb2O3 ; Rutile TiO2 ; Cassiterite SnO2 ; Pyrolusite MnO2 ; Uraninite UO2 ; Quatz cotion SiO2 ; Perovskite CaTiO3 ; Spinel MgAl2O4 ; Magnetite Fe2+Fe23+O4 ; Chromite FeCr2O4 ; Wolframite (Fe,Mn)WO4 ; Columbite-Tantalite (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6 ; Brucite Mg(OH)2 ; Diaspore AlO(OH) ; Gibbsite Al(OH)3 ;Geothite FeO(OH) ; Manganite MnO(OH) ; Psilomelane BaMn2+Mn94+O20.3H2O
矿物的分类
矿物的分类1.自然元素矿物。
自然元素是一种未与其他元素结合的单质矿物，可以分为三大类：①金属元素：密度大、柔软、有延展性、可锻，不透明；常以不规则树枝状和纤维状产出；单个晶体稀有。
如金、银、铜。
②半金属元素：导电性能很差，一般呈块状产出。
如砷、锑。
③非金属元素：透明到半透明，均为绝缘体，常形成晶体。
如碳、硫。
2.硫化物及其类似化合物矿物。
硫化物是硫与金属、半金属元素结合而成的天然化合物。
主要特点是:多数具有金属光泽，颜色、条痕较深，硬度低、比重大、导热性能好。
另一特点是，因硫化物往往与岩浆共生，所以在地表表生作用下极易氧化，除黄铁矿(硬度6～6.5)，余皆硬度较低。
常富集成重要的有色金属矿床，是铜、铅、锌、锑等的重要来源，具有很大的经济价值。
常见矿物有黄铁矿FeS2、黄铜矿CuFeS2、方铅矿PbS、辉锑矿Sb2S3、辉钼矿MoS2、毒砂FeAsS。
3.卤化物矿物。
卤化物是金属元素与卤素元素（溴、氟和碘）结合而成的化合物。
卤化物常形成于多种地质环境，有些卤化物，如石盐，常见于蒸发岩地层，这是一种交替沉积岩层，其中所含的蒸发岩矿物，如石膏、石盐和钾石盐按照严格的顺序沉积，并与泥灰岩、石灰岩构成互层。
其他卤化物，如萤石，产于热液矿脉。
卤化物矿物通常质软，多呈立方对称晶体，比重偏小。
常见矿物有石盐(NaCl)、钾石盐(KCI) 、萤石(CaF2)等。
4.氧化物及氢氧化物类矿物。
元素与氧结合形成氧化物。
最常见的例子是赤铁矿，一种氧化铁，即铁与氧(O)的化合物。
氧化物形成多种矿物，产生于许多地质环境和大多数岩石类型中。
赤铁矿、磁铁矿(另一种氧化铁)、锡石(氧化锡)和铬铁矿(氧化铬)都是重要的金属矿物。
其他如刚玉(氧化铝)构成多种宝石，如红宝石和蓝宝石。
氧化物的性质各不相同，各种宝石和金属矿石都很坚硬，比重也大。
颜色变化不一，从红宝石的鲜红色，蓝宝石的蓝色，尖晶石(氧化铝镁)的红、绿、蓝色到磁铁矿的黑色。
金属元素与水和羟基(OH)结合形成氢氧化物。
第13章 氧化物和氢氧化物大类
蛋白石
三、复杂氧化物类 尖晶石 MgAl2O4
【晶体结构】 等轴晶系。 【物理性质】 通常呈红色(含Cr),绿色(含Fe3+) 或褐黑色(含Fe2+和Fe3+)；玻璃光泽。无解理；偶有 平行(111)裂开。硬度8。相对密度3.55 【成因产状】 尖晶石常产于侵入岩与白云岩或 镁质灰岩的接触带中。 【鉴定特征】 八面体晶形，高硬度。
碧玉：呈红、黄褐、绿色不透明的致密块体。 血玉髓(又名血石、鸡血石)绿色石髓碧玉，内含约色斑点。 玛瑙：各色条带状玉髓呈同心状自外向内排列。
石英/水晶
石 英 与 辰 砂 共 生
碧玉 玛瑙
Байду номын сангаас
水晶簇 紫水晶
烟水晶
蔷薇石英（芙蓉石）
发晶
蛋白石 SiO2·nH2O
【化学组成】 SiO2：65%～90%，H2O：常为4%～9%，最高 20% 【形态】 【物理性质】 颜色不定,通常呈蛋白色；微透明；玻璃光泽 或蛋白光泽。无色透明者称玻璃蛋白石;半透明而具强烈的橙、 红等反射色者称火蛋白石；半透明带乳光变彩的蛋白石称贵蛋 白石。硬度5～5.5。相对密度介于1.9～2.3之间。 【鉴定特征】 以蛋白光泽和变彩为鉴定特征,有时类似于石 髓,但硬度较低。 【主要用途】 优质者俗称“欧泊”为宝玉石材料，硅藻土 用作过滤剂和建材。
结晶形态
氧化物常可形成完好的晶形，如尖晶石、磁铁
矿、铬铁矿等；也常见柱状、粒状、致密块状及其
他集合体形态
氢氧化物则常见为胶态混合物，结晶好时，晶
体呈板状、细小鳞片状或针状。
物理性质
（1）硬度：氧化物高硬度（5.5以上），氢氧化物
硬度显著降低。
（2）解理：氧化物仅少数发育中等至不完全解理。
第三大类 氧化物和氢氧化物
赤铜矿(Cuprite)Cu2O【化学组成】常含Fe2O3、SiO2、Al2O3等机械混合物。
【晶体结构】等轴晶系； -Pn3m；a0=0.426 nm；Z=2。
赤铜矿的晶体结构为一典型结构。
在其晶体结构中，O2-位于单位晶胞的角顶和中心，Cu+则位于单位晶胞分成的8个小立方体相间分布的相互错开的4个小立方体中心。
Cu+和O2-的配位数分别为2和4。
虽然氧离子分布于晶胞的角顶和中心，但不是体心格子而是原始格子。
【形态】通常为致密粒状或土状集合体，有时呈针状或毛发状。
单晶体为等轴粒状，主要单形有八面体{111}或立方体{100}与菱形十二面体{110}的聚形，但后者少见。
【物理性质】暗红至近于黑色；条痕褐红；金刚光泽至半金属光泽；薄片微透明。
解理不完全。
硬度3.5～4.0。
相对密度5.85～6.15。
性脆。
【成因及产状】主要见于铜矿床的氧化带，为含铜硫化物氧化的产物。
常与自然铜、孔雀石等伴生。
【鉴定特征】金刚光泽，暗红色和褐红条痕色。
有铜的焰色反应，易溶于硝酸，溶液呈绿色，加氨水变蓝色。
条痕上加一滴HCl产生白色CuCl2沉淀。
【主要用途】产出量大时可作为炼铜的矿物原料。
刚玉(Corundum)Al2O3【化学组成】有时含微量的Fe、Ti、Cr、Mn、V、Si等，以类质同像置换或机械混入物形式存在于刚玉中。
【晶体结构】三方晶系； -R c；a0=0.477 nm，c0=1.304 nm;Z=6。
晶体结构见图Y-3。
沿垂直三次轴方向上O2-成六方最紧密堆积，而Al3+则在两O2-层之间，充填的八面体空隙。
八面体在平行{0001}方向上共棱成层，在平行c轴方向上，共面联结构成两个实心的［AlO6］八面体中带斜线方块)和一空心由O2-围成的八面体中空白方块)相间排列的柱体。
［AlO6］八面体成对沿c轴呈三次螺旋对称(图Y-3(c))。
由于Al—O键具离子键向共价键过渡的性质(共价键约占40%)，从而使刚玉具共价键化合物的特征。
氧化物的分类及性质
氧化物的分类及性质马红强氧化物的有关知识在中学阶段是一个比较重要的知识点，但教材中讲的较为粗略，故现归纳总结如下：一、氧化物的分类1、按组成元素的特点可分为金属氧化物、非金属氧化物和稀有气体氧化物（如XeO3、XeO4等）。
2、按含氧情况不同，氧化物大体可分为五类：(1)正常氧化物此类氧化物中氧元素为－2价，如Na2O、CaO、CO2等。
(2)过氧化物此类氧化物中含有过氧基离子O22-，如Na2O2、Li2O2等。
(3)超氧化物此类氧化物中含有超氧基离子O2-，如KO2、RbO2等。
(4)臭氧化物此类氧化物中含有臭氧基离子O3-，如KO3、CsO3等。
(3)低氧化物此类氧化物中含有另一种元素的原子自相结合的键，因此比正常氧化物含氧少，如C3O2，其结构式为O=C=C=C=O。
3、按物质中化学键情况不同可分为共价型氧化物和离子型氧化物。
4、按其性质特点分：氧化物二、各类氧化物的定义及其阐释由于中学教材中主要使用上文的第4种分类方式，且其他几种分类方式从字面意思也容易理解，故本文只对第4种方式进行详细阐释。
1．不成盐氧化物不能跟酸起反应而生成盐和水，又不能跟碱其反应而生成盐和水，这类氧化物叫做不成盐氧化物。
例如：H2O、CO、NO等。
说明：CO能跟NaOH起反应，生成甲酸的钠盐+催化剂HCOONaNaOH−−→CO−但是在生成盐是没有生成水，所以CO仍属于不成盐氧化物。
2．成盐氧化物能跟酸起反应而生成盐和水或能跟碱其反应而生成盐和水，这类氧化物叫做成盐氧化物。
(1)酸性氧化物能跟碱起反应生成盐和水的氧化物叫做酸性氧化物。
说明：①产物中必须有盐和水，且除盐和水外没有其他物质。
②反应前后不能有元素化合价的变化。
如O H NaNO NaNO 2NaOH NO 22232++=+虽然NO 2能与碱反应，且产物只有盐和水。
但由于氮元素的化合价在反应前后发生了变化，所以NO 2不属于酸性氧化物。
③酸性氧化物对应的水化物是含氧酸。
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第三大类氧化物和氢氧化物
1 氧化物的晶体化学特征
•阴离子：O2-
•阳离子：惰性气体型和过渡型离子
•化学键：以离子键为主，但有些具有共价键和分子键的性质
•在离子键晶格中，氧一般作最紧密堆积，阳离子则充填在八面体和四面体空隙中。
•类质同像代替比较普遍，常为完全类质同像系列
氧化物的物理性质
•在阳离子为惰性气体型离子的氧化物中，具有离子晶格的特性，表现为无色或浅色，透明至半透明，以玻璃光泽为主。
•若阳离子为过渡型离子或铜型离子，则颜色加深，半透明至不透明，金刚光泽、半金属光泽至金属光泽。
•硬度较大，一般大于5.5
•熔点高，溶解度低，物理和化学性质稳定
氧化物的成因及产状
•对于变价元素来说，其低价（如Fe2+、Cr3+、Mn2+)氧化物多在内生作用（热液、岩浆、伟晶作用）下产生，而高价则在表生作用中产生
•不变价元素的氧化物有多种成因。
由于形成的温度和压力比较高，因而多在岩浆、伟晶、热液和变质作用中产生。
同时又由于物理化学性质比较稳定，故又能保存在砂矿中。
1)刚玉（Al2O3）
•三方晶系。
晶体一般为蓝灰、黄灰、红和绿色，含少量的铬呈红色，含少量的铁和钛呈蓝色，红宝石和蓝宝石是透明的红色和蓝色宝石级刚玉的别称。
单晶多呈六方柱状或桶状，或双锥与底板面的聚形，较少为厚板状，晶面上常有斜纹或横纹。
集合体呈粒状或致密块状。
玻璃光泽，无解理，裂理发育，摩氏硬度9，比重3.98。
•刚玉常产于穿插于超基性岩内的伟晶岩中以及高铝低硅的变质岩中，并常见于冲积砂矿中。
•世界著名产地有俄国的乌拉尔山脉、南非的德兰士瓦、加拿大的安大略、土耳其的士麦那、希腊的纳克索斯。
而宝石级的砂矿刚玉主要产于缅甸、斯里兰卡、泰国、坦桑尼亚、美国蒙大拿州。
•刚玉可作为研磨材料及制造精密仪器的轴承，颜色鲜艳透明者可作贵重宝石，如红宝石、蓝宝石等。
•鉴定特征：晶形和高的硬度
2)石英（SiO2）
•三方晶系。
低温石英（a-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。
广义的石英还包括高温石英（ -石英）。
•低温石英常呈带尖顶的六方柱状晶体产出，柱面有横纹。
石英集合体通常呈粒状、块状或晶簇、晶腺等。
纯净的石英无色透明，玻璃光泽，贝壳状断口上具油脂光泽，无解理，摩氏硬度7，比重2.65。
受压或受热能产生电效应。
•变种：无色透明的石英称为水晶，紫色水晶俗称紫晶，烟黄色、烟褐色至近黑色的俗称茶晶、烟晶或墨晶，玫瑰红色的俗称芙蓉石；呈肾状、钟乳状的隐晶质石英称石髓，具不同颜色同心条带构造的晶腺叫玛瑙，玛瑙晶腺内部有明显可见的液态包裹体的俗称玛瑙水胆，细粒微晶组成的灰色至黑色隐晶质石英称燧石，俗称火石。
•石英的用途很广。
无裂隙、无缺陷的水晶单晶用作压电材料，来制造石英谐振器和滤波器。
一般石英可以作为玻璃原料，紫色、粉色的石英和玛瑙还可作雕刻工艺美术的原料。
石英的主要同质多象变体
•α-石英：形成于573度以下，三方晶系，六方柱状
•β-石英：形成于573-870度，六方晶系，六方双锥
•β-鳞石英：形成于870-1470度，六方晶系，六方板状
•β-方英石：形成于1470-1713度，等轴晶系，八面体
2 氢氧化物
铝土矿
•由几种铝的氢氧化物组成的细分散多矿物集合体，是岩石学名称
•主要由三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石组成
•常存在风化壳中，为风化作用的最终产物，与高岭土共生
•华北的G层铝土矿
❑化学组成: Al(OH)3。
常有少量的Fe和Ga可以置换铝。
❑结构特点:单斜晶系。
晶体结构属层状类似水镁石结
构, 但铝离子充填于每两层相邻的羟离子之间的2/3八
面体空隙；组成配位八面体的结构层。
结构层内属离
子键，结构层间以氢键相维系。
❑晶体形态:单晶体少见。
通常呈结核状、豆状或隐晶
质块体。
❑物理性质:白色，常带灰、绿和褐色；玻璃~珍珠光泽。
硬度2.5~3；解理平行{001}极完全。
比重2.35。
❑鉴定特征:以其极完全解理、低硬度、小比重为鉴定特征。
❑通常所谓的铝土矿(bauxite)，实际上并不是一个矿物种，而是以极细的三水铝石、一水硬铝石或一水软铝石为主要组份，并包含数量不等的高岭石、蛋白石、赤铁矿、针铁矿等而成的混合物。