学习矿物学(十)

学习矿物学（十）——熟悉和理解矿物的化学式

每个矿物之所以作为一种矿物，主要决定于它的化学成分和晶体结构两个因素，这两个特征均由其化学结构式表达出来，为此，只要明确弄清各矿物的化学结构式，就可以明了和掌握它的许多性质和特征。为此，所有学习矿物学者必须学会看懂和掌握各个矿物的化学式。举例说明：

普通角闪石的化学结构式是：

（Ca,Na）2-3(Mg,Fe,Al)5[Si6(Si,Al)2O22] (OH,F)2，第一个单元（Ca,Na）2-3是带正电的第一金属离子组合，一般为低价的碱性或碱土类元素，小括号中的Ca和Na两个元素间用逗号分开，表示彼此成无限类质同象关系而互相代替，小括号之外右下脚的2-3表示这个分子中Ca和Na二元素总的原子（离子）个数；第二个单元(Mg,Fe,Al)5，是带正电的第二金属离子组合，一般为较高价位的金属元素。小括号中用逗号分开的Mg,Fe,Al三个元素，也是彼此成无限类质同象相互代替，小括号之外右下脚的5表示这个分子中Mg,Fe,Al三个元素总的原子（离子）个数是5；第三个单元[Si6(Si,Al)2O22]，中括号里面的成分代表是络阴离子，其中第一项Si6表示必须有6个Si原子（离子），第二项(Si,Al)2小括号中的Si,Al二元素彼此成无限类质同象代替，小括号外右下脚数字表示该分子式中Si+Al的原子总数，第四项O22，表示该分子中必须有的O原子总数；第四个单元(OH,F)2，称附加阴离子，小括号中的OH和F二原子成无限类质同象相互代替，小括号外右下脚数字表示该分子式中OH和F二原子的总数。

角闪石分子式比较复杂，掌握和理解较为费劲，简单的就容易得多，如金刚石就是纯碳（C），石英是二氧化硅（SiO2），很易理解和记忆。

名词解释：

无限类质同象代替，在一种晶体的内部结构中，本来完全可由某种离子或原子占据的位置，部分地由性质类似的他种离子或原子所占据，共同形成均匀的、单一相的混合晶体的现象。无限类质同象代替是指相互代替的各元素之间的量比是不固定的，彼此所占的数量可以从0%到100%。

络阴离子： 由一定数量的配体（阴离子或分子）通过配位键结合于中心离子（或中性原子）周围而形成的跟原来组分性质不同离子，叫做络合物或络离子。带有负电荷的络合物或络离子称为络阴离子。

附加阴离子：矿物结构中所含的除络阴离子之外的带负电的阴离子，在分子式中均写在络阴离子之后。

矿物中水分子的表示法：水在矿物中存在的方式有如多种，其在分子式中也有不同的表示法：

1.吸附水：呈中性水（H2O）存在，不参与组成晶格结构，而是被吸附于矿物颗粒的表面或缝隙中，含量不定，包括薄膜水、毛细管水和胶体水。它随外界温度、湿度而变化，当达110oC时可以全部逸散。因吸附水不属于矿物本身的化学组成，在矿物化学式中不予表示，但胶体水例外，应予表示，其表示法是在化学式末尾用nH2O表示，且在其前面与其他组分用圆点·隔开，如蛋白石SiO2·nH2O。

2.结晶水；指参加矿物晶格且有固定的配位位置的水分子，以H2O形式存在，有一定数量，如石膏石膏中的水：Ca[SO4]·2H2O。要是矿物中结晶水脱去，需要加热到一定温

度，一般在200—500ºC间或更高。

3.化合水（结构水）：以(OH)-1或（H3O）-1离子形式参与矿物晶体结构，有固定的配位位置和确定的含量，在矿物晶格中结合的强度大，只有在500—900C或更高时晶格才能破坏，这种水才能被释放出来，且可以成一次或几次释放。成(OH)-1形式存在的含水矿物很多，如前述角闪石（Ca,Na）2-3(Mg,Fe,Al)5[Si6(Si,Al)2O22] (OH,F)2以及水镁石Mg(OH)2、黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2、白云母KAl2(Al Si3O10)(OH,F)2等，含（H3O）-1离子的矿物少见，如水云母（K,H3O）[]AlSi3O10](OH)2属之。

4.沸石水：以中性水分子H2O存在于沸石中，在晶格中有一定配位位置，含量多少与其组分分有一定比例，可随温度的变化而变化，在一定温度范围内，水量的变化可使某些物理性质如比重、折射率等发生变化，但不会使晶格破坏。若超过一定温度范围，则会使晶格破坏。

5.层间水：存在于层状结构硅酸盐矿物的结构层之间，也是中性水分子H2O，参与组成矿物晶格，但含量变化较大。层间水的脱失并不引起晶格的破坏，大可引起C0值的减小，物理性质也可发生一些变化（脱水使体积缩小，故使比重和折射率提高）。