第二讲-晶体化学式计算

Muscovite白云母 二八面体层状硅酸盐矿物 K Al2 [Si3AlO10] (OH)2
具Al2SiO5化学式的三种同质多像矿物： 红柱石、蓝晶石和夕线石具有不同的晶体化 学式：
红柱石：AlVAlVIOSiO4 蓝晶石：Al2VIOSiO4 矽线石：AlVISiAlIVO5
Z值：单位晶胞分子数 狭义的晶体化学式是最简化学式的Z倍
FeOFe2O3或Fe3O4。
4. 矿物晶体式的书写
(1) 单质元素的化学式只写元素符号；如石墨：C (2) 金属互化物的化学式按元素的电负性递增顺序从
左到右。呈类质同像替代的元素用圆括号包括， 按数量多少先后排列。
楚碲铋矿：BiTe
(3) 离子化合物的化学式的书写顺序为： 正离子排左，负离子排右，正离子电价由低到高； 附加的负阴离子放在主要的阴离子后面； 矿物中的结晶水分子写在化学式的最后。
FFeeOO MMggOO TToottaall
Al
Wt%
5577..8899 99..7722 1122..5566 1199..3322 9999..4466
尖晶石
A2
分子量
110011..9966 115522 7711..8800 4400..3311
A3
A1/A2
00..556688 00..006644 00..117755 00..447799
以固定的氧原子数为计算基础
(based on fixed atoms of oxygen)
Y=Y’ X (Y为单位晶胞中的阳离子数；Y’为阳离子 系数；X氧原子系数)
以YnOm为例， Y’=n氧化物重量百分比/氧化物分子量； X=已ห้องสมุดไป่ตู้通式中的氧原子数/(m氧化物重量百分比/ 氧化物分子量)
AAll22OO33 CCrr22OO33
0.545
1
Fe 30.42 55.85
0.545
1
S
34.91 32.07
1.090
2
黄铜矿的矿物化学式：CuFeS2
例2： 钙铁辉石
Al(wt%) A2分子量 A3=A1/A2 A4=A3/0.396
CaO 22.2
56.08
0.396
1
FeO 29.4
71.80
0.409
1.03
SiO2 48.4
莱河矿 laihunite (Fe2+Fe3+2)[SiO4]2
黑云母
钠长石 Na[AlSi3O8] 钙长石 Ca[Al2Si2O8]
钾长石
晶体化学式为：K[AlSi3O8]
Al、Si占据四面体位置
黑云母
晶体化学式为：
K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH)2
黑云母为三八面体 层状硅酸盐矿物
钾长石的化学通式为： KAlSi3O8 或 K2OAl2O36SiO2
晶体化学式(crystal-chemical formula)： 能够反映矿物中各元素结构位置的化学分子 式，即能反映矿物的晶体化学特征
镁橄榄石Mg2SiO4
Olivine (100) view blue = M1 yellow = M2
Zoned hornblende
3. 定比原理
定比是指组成矿物化学成分中的原子、离子、分子 之间的重量百分比是整数比，即恒定值。
磁铁矿含FeO=31.25%，Fe2O3=68.75%（其 分子量分别为：71.85和159.70），其分子比为
FeO:Fe2O3=(31.25/71.85):68.75/159.70)=1.01:1 根据定比原理，磁铁矿的化学式可写为
成岩成矿矿物学
第二讲 矿物晶体化学式计算
一、几个基本问题 二、矿物化学式的计算方法 三、矿物端员组分计算 四、矿物晶体化学式在研究中的应用
一、几个基本问题
1. 化学通式与晶体化学式 2. 矿物中的水 3. 定比原理 4. 矿物化学式的书写
1. 化学通式与晶体化学式
化学通式(chemical formula)是指简单意义上的、 用以表达矿物化学成分的分子式，又可简单地称 为矿物化学式、矿物分子式。
绿柱石中常含有一定量的隧道H2O, OH绿柱石的晶体化学式中通常不写入：微量
Be3Al2(Si6O18)
结构水(或称化合水)：常以H2O+表示，结构 水呈H+、OH-、H3O+等离子形式参加矿物晶格。 占据一定构造位置，具有一定比例。通常以OH最常见。结构水写入矿物分子式。
普通角闪石 (hornblende) (CaNa)2(Mg,Fe,Al)5(Si,Al)8O22(OH,F,Cl)2
二、矿物化学式的计算方法
1. 原子–分子计算法 2. 氧原子计算法
1. 原子－分子计算法
直接把元素的重量百分含量换算 成原子或分子比，在计算硫化物、卤 素化合物或金属互化物时经常采用这 种方法。
例1：黄铜矿
Al(wt%) A2原子量 A3=A1/A2 A4=A3/0.545
Cu 34.64 63.54
A4
阳离子 系数
1.136
氧原子 系数
1.704
Al3+
阳离子 数
镁橄榄石Mg2[SiO4]： 2个八面体位置 ＋ 1个四面体位置 Fe2+可以任一比例占据八面体位置，形成介于镁橄榄 石和铁橄榄石之间的橄榄石成分
如果具体比例不确定，则晶体化学式：(Mg,Fe)2[SiO4] 若确定，则晶体化学式：(Mg1.5,Fe0.5)[SiO4]
Ca可以占据一个八面体位置(M2)，形成钙镁橄榄石 Monticellite (CaMg)[SiO4]
60.09
0.805
2.03
钙铁辉石的近似矿物化学式：CaOFeO2SiO2
2. 氧原子计算法
(1) 已知氧原子数的一般计算法 (2) 含(OH)– 矿物化学式的计算法 (3) 含F、Cl矿物化学式的计算法 (4) 含水矿物的计算法 (5) 阳离子总数固定计算法 (6) 理想化学配比计算法
(1) 已知氧原子数的一般计算法
金红石的Z=2，其晶体化学式应为：Ti2O4 锐钛矿的Z=4，其晶体化学式为：Ti4O8 板钛矿的Z=8，其晶体化学式为：Ti8O16
2. 矿物中的水
吸附水：吸附水以机械吸附方式呈中性水分 子状态存在于矿物表面或其内部。吸附水不参加矿 物晶格，吸附水不写入矿物分子式。
结晶水：结晶是成中性水分子参加矿物晶格 并占据一定构造位置。常作为配位体围绕某一离子 形成络阴离子。结晶水写入矿物分子式。石膏： CaSO42H2O