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2.力学性质及其他性质:决定于 其晶体结构
氧化物的质点原子量大,大部分 矿物为离子键向共价键过渡,结构的 紧密程度高。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。
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.。
二、晶体化学特点
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。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。
一、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;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。
注意:
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。
氢氧化物的对称程度比其相应的 氧化物为低。
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。
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。
(2)Fe在不同的氧化—还原条件下 ,易于相互转变为不同价态的氧化物 矿物。
(3)非变价元素的氧化物,绝大部分 在岩浆、伟晶、热液或变质作用均可 形成,也常见于砂矿中。
(4)少数氧化物具单成因性,如铬铁 矿属典型岩浆成因,只产于超基性、 基性岩浆岩中。
氢氧化物往往为低温表生作用的产 物,主要产于地表或近地表,由风化 作用及化学沉积而形成:多见于金属 矿床的氧化带和水化带或岩石风化壳 ;在湖沼盆地中可形成规模巨大的沉 积 矿 床 , 其 中 尤 以 Fe、Mn、Al 的 氢 氧化物最为典型,为风化作用和沉积 作用过程中的胶体溶液凝聚形成的。 少数氢氧化物可产于热液矿脉。
注意:
1)阳离子电价增高,其共价键的成 分趋于增多。
2)键性Fra Baidu bibliotek阳离子的类型而异:从 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。
氢 氧 化 物 中 ( 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。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。
§12-2 主要矿物
一、氧化物矿物
刚玉:Al2O3 Corundum 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。
晶体结构:三方晶系,对称型 m
。刚玉型结构:O2-呈六方最紧密3堆 积构成氧离子层,Al3+在两层O2-之
层状结构氢氧化物的硬度和比重 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。
注意:氢氧化物因产于地表,常 为胶态或隐晶质,故其解理的意义不 大。
五、成因产状
氧化物广泛形成于内生、外生和变质作用中:
(1)对变价元素:低价态(Fe2+、Mn2+、V3+、Cr3+等 )的氧化物多形成于内生(主要是热液、岩浆作用,次 为伟晶作用)或变质作用较为还原的环境中;而高价态 (Fe3+、Mn4+、Sb5+、W6+等)的氧化物则主要形成于 外生(表生作用,如岩石或矿床的风化壳)或内生作用 的较还原的环境中。
六、分类
七、鉴定方法
鉴定氧化物,主要依靠晶形、条痕 、解理,以及其他物理性质(如磁性 等),必要时可作简易化学实验(如 锡镜反应或试Ti、试Mn、试U等)。
氢氧化物粒细,多为细分散胶态混 合物,肉眼难以准确鉴别。因常含 ( OH)-、H+、H2O, 一 般 需 利 用 差 热 分析、红外吸收光谱分析,并配合X 射线分析、化学分析及电子显微镜等 方法方能奏效。也可试Mn或试Al。
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:通常表 现为无色、白色或浅色的颜色及条痕 ,玻璃光泽为主,透明~半透明。
(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),半金属或金刚光泽,半透 明~不透明。
意义:
1)许多矿物为重要的造岩矿物;
2 ) 许 多 用 于 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、Th、Y、TR)及非金属的矿物原料以及耐火材料等 。
3)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。
第十章 氧化物及氢氧化物
§12-1 概 念
氧化物和氢氧化物矿物: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。
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%±:其中石英族矿 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。
间,充填2/3的八面体空隙。