第四節(jié) 礦物的化學(xué)成分

1、工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程第四第四章章 礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分 前言前言 任何礦物均具有一定的化學(xué)組成。它不但是任何礦物均具有一定的化學(xué)組成。它不但是區(qū)別區(qū)別不同礦不同礦物的重要標(biāo)志，而且也是人們利用礦物作為物的重要標(biāo)志，而且也是人們利用礦物作為工業(yè)原料工業(yè)原料的一的一個重要方面。個重要方面。此外，由于此外，由于礦物是巖石的構(gòu)成單位礦物是巖石的構(gòu)成單位，其物理化學(xué)性質(zhì)決定，其物理化學(xué)性質(zhì)決定了了礦石及其巖石礦石及其巖石的物理化學(xué)性質(zhì)。的物理化學(xué)性質(zhì)。因此，礦物的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)理論和實(shí)踐上都是礦物因此，礦物的化學(xué)成

2、分和化學(xué)性質(zhì)理論和實(shí)踐上都是礦物學(xué)研究的重要課題之一。學(xué)研究的重要課題之一。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程重點(diǎn)講解內(nèi)容重點(diǎn)講解內(nèi)容1.礦物的化學(xué)成分類型礦物的化學(xué)成分類型2.膠體礦物化學(xué)特征膠體礦物化學(xué)特征3.礦物中水的類型劃分礦物中水的類型劃分4.礦物化學(xué)式的書寫和計算礦物化學(xué)式的書寫和計算5.地殼的化學(xué)成分及元素的地球化學(xué)特征地殼的化學(xué)成分及元素的地球化學(xué)特征工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程一、礦物的化學(xué)成分類型一、礦物的化學(xué)成分類型1 1、根據(jù)礦物的、根據(jù)

3、礦物的化學(xué)組成特點(diǎn)化學(xué)組成特點(diǎn)分為分為兩種兩種類型：類型： 一類是由一類是由同種元素的原子自相結(jié)合同種元素的原子自相結(jié)合組成的單組成的單質(zhì)，如金剛石（質(zhì)，如金剛石（C C），自然金（），自然金（AuAu）等。）等。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程金剛石（金剛石（C）自然金（自然金（Au）工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程第二類第二類: :由由兩種或兩種以上不同的化學(xué)元素或絡(luò)陰離子兩種或兩種以上不同的化學(xué)元素或絡(luò)陰離子組成的化合物組成的化合物, , 石英石英(Si0(

4、Si02 2) )，剛玉，剛玉(Al(Al2 2O O3 3) )。石英石英(Si02)剛玉剛玉(Al2O3)工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程具體可分為：具體可分為：q簡單化合物簡單化合物礦物礦物 由由一種陽離子和一種陰離子一種陽離子和一種陰離子組成的化合物。組成的化合物。q絡(luò)合物絡(luò)合物礦物礦物 由由一種陽離子和一種絡(luò)陰離子一種陽離子和一種絡(luò)陰離子（酸根）組成的化（酸根）組成的化合物，這種類型的礦物類型最多。合物，這種類型的礦物類型最多。q復(fù)化合物復(fù)化合物礦物礦物 由由兩種或兩種以上的陽離子和陰離子或絡(luò)陰離子兩種或兩種以上的陽離

5、子和陰離子或絡(luò)陰離子（酸根）組成的化合物。（酸根）組成的化合物。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程二、膠體礦物的化學(xué)成分特征二、膠體礦物的化學(xué)成分特征1 1、膠體概念、膠體概念 一種物質(zhì)的一種物質(zhì)的膠體膠體顆粒顆粒（1 11000nm1000nm）分散于另一種物質(zhì)分散于另一種物質(zhì)中所形成的中所形成的均勻的細(xì)分散系均勻的細(xì)分散系。前者稱為。前者稱為分散相分散相（或分散（或分散質(zhì)），后者稱為質(zhì)），后者稱為分散媒分散媒（或分散介質(zhì)）。（或分散介質(zhì)）。注解：關(guān)于膠體礦物注解：關(guān)于膠體礦物1 1）在膠體中，若分散媒遠(yuǎn)大于分散相，形成的膠體稱

6、為）在膠體中，若分散媒遠(yuǎn)大于分散相，形成的膠體稱為膠溶體膠溶體，分散相質(zhì)點(diǎn)，分散相質(zhì)點(diǎn)呈呈懸浮狀態(tài)懸浮狀態(tài)存在于分散媒中；存在于分散媒中； 2) 2) 當(dāng)分散相遠(yuǎn)大于分散媒時稱為當(dāng)分散相遠(yuǎn)大于分散媒時稱為膠凝體膠凝體，整個膠體呈，整個膠體呈凝固狀。凝固狀。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程2 2、膠體礦物的分類、膠體礦物的分類q水膠凝體礦物水膠凝體礦物 由由水膠溶體凝結(jié)而成水膠溶體凝結(jié)而成，分散媒是水分散媒是水，分散相是，分散相是固態(tài)的固態(tài)的顆粒顆粒，如蛋白石，如蛋白石(SiO(SiO2 2.nH.nH2 2O)O)和許多黏土礦物

7、。和許多黏土礦物。q結(jié)晶膠溶體礦物結(jié)晶膠溶體礦物 結(jié)晶膠溶體實(shí)際上含有結(jié)晶膠溶體實(shí)際上含有機(jī)械混入物包裹體機(jī)械混入物包裹體的晶體，其的晶體，其分散媒是分散媒是固態(tài)晶質(zhì)固態(tài)晶質(zhì)物質(zhì)物質(zhì)，分散相是，分散相是氣體、液體或固體氣體、液體或固體。實(shí)例：乳石英（含實(shí)例：乳石英（含氣體分散相氣體分散相）；紅色方解石（其中含）；紅色方解石（其中含F(xiàn)eFe2 2O O3 3分散相分散相) )注意：礦物學(xué)中的膠體礦物指的是注意：礦物學(xué)中的膠體礦物指的是水膠凝體礦物水膠凝體礦物。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程3 3、膠體礦物性質(zhì)、膠體礦物性質(zhì)q膠體

8、礦物中質(zhì)點(diǎn)的排列和分布膠體礦物中質(zhì)點(diǎn)的排列和分布不規(guī)則和不均勻不規(guī)則和不均勻，外形外形上不能自發(fā)的形成規(guī)則的幾何多面體形狀上不能自發(fā)的形成規(guī)則的幾何多面體形狀，一般呈鐘乳，一般呈鐘乳狀、葡萄狀等。狀、葡萄狀等。q膠體礦物在膠體礦物在性質(zhì)上類似性質(zhì)上類似非晶質(zhì)礦物非晶質(zhì)礦物，但顆粒本身是結(jié)但顆粒本身是結(jié)晶的晶的，但顆粒較細(xì)，是一種，但顆粒較細(xì)，是一種超顯微的晶質(zhì)礦物超顯微的晶質(zhì)礦物（黏土礦（黏土礦物）。物）。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程p 膠體膠體具有具有吸附作用吸附作用1 1）膠體具有吸附性的原因）膠體具有吸附性的原因q 膠

9、體中膠體中質(zhì)點(diǎn)顆粒小質(zhì)點(diǎn)顆粒小，比表面積大，具有很大的表面能；，比表面積大，具有很大的表面能；q 膠體分散質(zhì)點(diǎn)的膠體分散質(zhì)點(diǎn)的表面電性不飽和表面電性不飽和，能夠吸附介質(zhì)中的，能夠吸附介質(zhì)中的異價離子異價離子，形成膠團(tuán)或膠體粒子形成膠團(tuán)或膠體粒子。注解：注解： 根據(jù)膠體微粒帶電性質(zhì)不同，膠體分為根據(jù)膠體微粒帶電性質(zhì)不同，膠體分為正膠體和負(fù)膠正膠體和負(fù)膠體體。 在自然界中在自然界中負(fù)膠體負(fù)膠體（某些離子（某些離子AsAs、SbSb、CuCu、PbPb的的硫化硫化物物以及高嶺石等黏土質(zhì)點(diǎn)和腐殖質(zhì)等以及高嶺石等黏土質(zhì)點(diǎn)和腐殖質(zhì)等) ) 比比正膠體正膠體( (某些某些金屬離子金屬離子ZrZr、TiTi、

10、CdCd、CrCr、AlAl、FeFe的的氫氧化物氫氧化物）分布分布廣廣。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 膠體中膠團(tuán)成因膠體中膠團(tuán)成因 膠核優(yōu)先吸附與自身組膠核優(yōu)先吸附與自身組成相同的（或相似）的成相同的（或相似）的離子，在膠核外面形成離子，在膠核外面形成一個一個吸附層吸附層，構(gòu)成，構(gòu)成帶一帶一定電荷的膠粒定電荷的膠粒。 為了平衡吸附層的電荷，為了平衡吸附層的電荷，帶電的膠粒吸附介質(zhì)中帶電的膠粒吸附介質(zhì)中的的其他陰離子構(gòu)成膠團(tuán)其他陰離子構(gòu)成膠團(tuán)。 這些陰離子被吸附的較松這些陰離子被吸附的較松弛，在介質(zhì)中能自由移弛，在介質(zhì)中能自

11、由移動，形成一個動，形成一個擴(kuò)散層擴(kuò)散層。膠團(tuán)膠團(tuán)工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 膠體的吸附特點(diǎn)膠體的吸附特點(diǎn)q 對離子的吸附具有選擇性對離子的吸附具有選擇性 膠體粒子在不同溶液中只能吸附某些膠體粒子在不同溶液中只能吸附某些與自身電荷相反與自身電荷相反的離子，對其它物質(zhì)吸附很少或根本不吸附（對某些的離子，對其它物質(zhì)吸附很少或根本不吸附（對某些有用元素的富集有用元素的富集具有重要意義具有重要意義，如，如負(fù)膠體二氧化錳吸負(fù)膠體二氧化錳吸附鎳鈷附鎳鈷）。）。q 膠體中被吸附的離子間可膠體中被吸附的離子間可相互置換相互置換，一般電價越

12、高，一般電價越高，吸附性越強(qiáng)，一旦吸附，很難置換。電價相同時，半吸附性越強(qiáng)，一旦吸附，很難置換。電價相同時，半徑越大，置換能力越強(qiáng)徑越大，置換能力越強(qiáng)。 霍夫蔓斯特順序霍夫蔓斯特順序：H H+ +AlAl3+3+BaBa2+2+SrSr2+2+CaCa2+2+MgMg2+2+NHNH4 4+ +K K+ +NaNa+ +LiLi+ +工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 膠體礦物的形成膠體礦物的形成方式方式1 1）少數(shù)膠體礦物形成于）少數(shù)膠體礦物形成于熱液作用和火山作用熱液作用和火山作用。2 2）大多數(shù)膠體礦物）大多數(shù)膠體礦物主要由

13、表生作用生成主要由表生作用生成，大體上經(jīng)歷兩，大體上經(jīng)歷兩個階段：個階段：q形成膠體溶液形成膠體溶液 地表的礦物或礦物集合體在地表的礦物或礦物集合體在物理、生物、化學(xué)風(fēng)化作物理、生物、化學(xué)風(fēng)化作用等各種風(fēng)化作用下用等各種風(fēng)化作用下，原生礦物被，原生礦物被磨蝕加工磨蝕加工成膠粒大成膠粒大小的質(zhì)點(diǎn)，分布在水中即成為膠體溶液，為膠體形成小的質(zhì)點(diǎn)，分布在水中即成為膠體溶液，為膠體形成準(zhǔn)備了準(zhǔn)備了物質(zhì)基礎(chǔ)（物質(zhì)基礎(chǔ)（分散質(zhì)分散質(zhì)）。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程q膠體溶液的凝聚和膠體礦物的形成膠體溶液的凝聚和膠體礦物的形成 膠體溶液在遷

14、移過程中或匯聚于盆地后，與具有膠體溶液在遷移過程中或匯聚于盆地后，與具有相反電相反電荷的質(zhì)點(diǎn)荷的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生電性中和而沉淀，或因?yàn)樗终舭l(fā)凝聚形成發(fā)生電性中和而沉淀，或因?yàn)樗终舭l(fā)凝聚形成各種膠體礦物。各種膠體礦物。實(shí)例：實(shí)例：濱海地帶形成的濱海地帶形成的赤鐵礦、硬錳礦、鋁土礦、燧石赤鐵礦、硬錳礦、鋁土礦、燧石等等都是膠體作用的產(chǎn)物。都是膠體作用的產(chǎn)物。3 3）膠體的老化）膠體的老化 膠體礦物膠體礦物隨著時間的推移和熱力學(xué)條件的改變隨著時間的推移和熱力學(xué)條件的改變，發(fā)生，發(fā)生晶晶化作用化作用形成晶質(zhì)礦物稱為形成晶質(zhì)礦物稱為變膠體礦物變膠體礦物。 如蛋白石如蛋白石SiOSiO2 2.nH.nH2 2

15、O O變?yōu)槭?、石英變?yōu)槭?、石英SiOSiO2 2等。等。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程三、礦物中的水三、礦物中的水 水是某些礦物的一種重要組成部分，礦物的許多性質(zhì)都水是某些礦物的一種重要組成部分，礦物的許多性質(zhì)都與其含水有關(guān)。與其含水有關(guān)。一）水的分類一）水的分類 根據(jù)礦物中根據(jù)礦物中水的存在形式以及在晶體結(jié)構(gòu)中的作用水的存在形式以及在晶體結(jié)構(gòu)中的作用，分，分為兩類：為兩類：q吸附水吸附水：不參與組成礦物晶格，與礦物的晶體結(jié)構(gòu)無關(guān)。：不參與組成礦物晶格，與礦物的晶體結(jié)構(gòu)無關(guān)。q結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水：結(jié)晶水、結(jié)構(gòu)水、沸石水、層間水結(jié)

16、晶水、結(jié)構(gòu)水、沸石水、層間水： 參與礦物晶格或與礦物晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。參與礦物晶格或與礦物晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程1 1、吸附水、吸附水 滲入在礦物集合體中，被礦物顆?；蛄严稘B入在礦物集合體中，被礦物顆?；蛄严侗砻鏅C(jī)械表面機(jī)械吸附吸附的中性的中性H H2 2O O分子，不參與晶格結(jié)構(gòu)。分子，不參與晶格結(jié)構(gòu)。吸附水可以呈氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)。吸附水可以呈氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)。吸附水不屬于礦物的化學(xué)成分，吸附水不屬于礦物的化學(xué)成分，不寫入化學(xué)式不寫入化學(xué)式。吸附水在礦物中的含量不定，隨吸附水在礦物中的含量不定，隨溫

17、度和濕度溫度和濕度而不同。而不同。含在水膠凝體中的含在水膠凝體中的膠體水膠體水，作為分散媒被微弱的聯(lián)結(jié)力，作為分散媒被微弱的聯(lián)結(jié)力固著在膠體的分散相的表面，固著在膠體的分散相的表面，是吸附水的一種特殊類型是吸附水的一種特殊類型。膠體水是膠體礦物固有的特征，膠體水是膠體礦物固有的特征，應(yīng)計入礦物的化學(xué)組成應(yīng)計入礦物的化學(xué)組成，其含量變化很大，如其含量變化很大，如蛋白石蛋白石SiOSiO2 2n Hn H2 20 0(n(n表示表示H H2 2O O分子含分子含量不固定）。量不固定）。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 2 2、結(jié)晶水

18、、結(jié)晶水 以以中性水分子中性水分子存在于礦物中，在晶格中具有固定的位存在于礦物中，在晶格中具有固定的位置，置，是礦物化學(xué)組成的一部分是礦物化學(xué)組成的一部分。水分子的數(shù)量與礦物的其。水分子的數(shù)量與礦物的其它成分之間成簡單比例。它成分之間成簡單比例。 結(jié)晶水往往出現(xiàn)于結(jié)晶水往往出現(xiàn)于具有大半徑絡(luò)陰離子的含氧鹽礦物具有大半徑絡(luò)陰離子的含氧鹽礦物中中，如石膏（，如石膏（CaSOCaSO4 4.2H.2H2 2O O， 膽礬膽礬CuSOCuSO4 4.5H.5H2 2O O等。等。某些礦物中的結(jié)晶水以一定的某些礦物中的結(jié)晶水以一定的配位形式配位形式圍繞著陽離子。圍繞著陽離子。 實(shí)例：實(shí)例：六水硫鎳礦六水

19、硫鎳礦NiSONiSO4 4 6H 6H2 2O O中中，因，因NiNi2+2+的離子半徑的離子半徑(0.069nm)(0.069nm)很小，與很小，與SOSO4 4 2-2-的半徑的半徑（0.295nm 0.295nm ）相差很大，相差很大，不能形成穩(wěn)定的晶格，需要借助不能形成穩(wěn)定的晶格，需要借助6 6個水分子包圍個水分子包圍NiNi2+2+個，個，形成形成水化陽離子水化陽離子Ni(HNi(H2 20)0)6 6 2+2+, ,以增大半徑，再與以增大半徑，再與S0S04 4 2+2+形形成穩(wěn)定的晶格。成穩(wěn)定的晶格。（大半徑大半徑SrSr、BaBa、PbPb，可直接與其結(jié)合），可直接與其結(jié)合）

20、 工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程不同礦物中，不同礦物中，結(jié)晶水與礦物晶格聯(lián)系的牢固程度不同結(jié)晶水與礦物晶格聯(lián)系的牢固程度不同，其釋出溫度也有所不同。其釋出溫度也有所不同。 結(jié)晶水從礦物中析出溫度結(jié)晶水從礦物中析出溫度一般不超過一般不超過600600。當(dāng)結(jié)晶水失去時，晶體的結(jié)構(gòu)遭到破壞，形成新的結(jié)構(gòu)。當(dāng)結(jié)晶水失去時，晶體的結(jié)構(gòu)遭到破壞，形成新的結(jié)構(gòu)。實(shí)例：實(shí)例： 芒硝芒硝NaNa2 2SOSO4 410H10H2 20 0在在33 33 以上時，結(jié)晶水全部溢出以上時，結(jié)晶水全部溢出而變成無水芒硝而變成無水芒硝NaNa2 2SOS

21、O4 4 。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程同一礦物中的結(jié)晶水與晶格聯(lián)系的牢固程度也不同同一礦物中的結(jié)晶水與晶格聯(lián)系的牢固程度也不同，水的溢出表現(xiàn)為水的溢出表現(xiàn)為分階段的、跳躍式的分階段的、跳躍式的，并有固定的溫度，并有固定的溫度與之適應(yīng)。與之適應(yīng)。如：膽礬中結(jié)晶水的析出如：膽礬中結(jié)晶水的析出石膏石膏(CaSO4.2H2O)半水石膏半水石膏(CaSO4.0.5H2O) 硬石膏硬石膏CaSO4120150 工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦

22、物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程注解：注解：隨著結(jié)晶水的釋出，晶體晶格被隨著結(jié)晶水的釋出，晶體晶格被改造、重建改造、重建，礦，礦物物一系列的性質(zhì)均發(fā)生相應(yīng)的變化一系列的性質(zhì)均發(fā)生相應(yīng)的變化。含結(jié)晶水的礦物，含結(jié)晶水的礦物，其失水溫度和某一溫度間隔內(nèi)其失水溫度和某一溫度間隔內(nèi)的失水量是一定的的失水量是一定的。借此可幫助人們了解礦物的。借此可幫助人們了解礦物的形成溫度及作為鑒定礦物形成溫度及作為鑒定礦物的標(biāo)志之一。的標(biāo)志之一。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 3 3、結(jié)構(gòu)水、結(jié)構(gòu)水 又稱又稱化合

23、水化合水，是以，是以(0H)(0H)- -、H H+ +、(H(H3 3O)O)+ +離子形式存在于礦離子形式存在于礦物晶格的物晶格的“水水”，其中以，其中以(0H)(0H)- -最為常見。最為常見。實(shí)例：高嶺石實(shí)例：高嶺石AlAl4 4SiSi4 40 01010 (OH)(OH)3 3 ； 水云母水云母(K,(K,H H3 3O O)AI)AI2 2A1SiA1Si3 30 01010 (OH)(OH)2 2中的水。中的水。結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水在晶格中占有固定的位置，在組成上具有確定的在晶格中占有固定的位置，在組成上具有確定的含量含量。結(jié)構(gòu)水與其它質(zhì)點(diǎn)有較強(qiáng)的聯(lián)系結(jié)構(gòu)水與其它質(zhì)點(diǎn)有較強(qiáng)的聯(lián)系，需要

24、較高的溫度，需要較高的溫度( (約約在在600-1000 600-1000 之間之間) )才能溢出。才能溢出。當(dāng)當(dāng)結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水溢出后，溢出后，結(jié)構(gòu)完全破壞結(jié)構(gòu)完全破壞，晶體結(jié)構(gòu)重新改組。，晶體結(jié)構(gòu)重新改組。 工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程4 4、沸石水、沸石水 存在于沸石族礦物中的存在于沸石族礦物中的中性水分子中性水分子。 沸石（zeolite）是一種硅酸鹽礦物，最早發(fā)現(xiàn)于1756年。瑞典的礦物學(xué)家克朗斯提（Cronstedt）發(fā)現(xiàn)有一類天然硅鋁酸鹽礦物在灼燒時會產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，因此命名為“沸石”（瑞典文zeolit）。在希臘文

25、中意為“沸騰”（zeo）的“石頭”（lithos）。此后，人們對沸石的研究不斷深入。 沸石結(jié)構(gòu)中有大的沸石結(jié)構(gòu)中有大的空洞及孔道，空洞及孔道，水占據(jù)在這些空洞和水占據(jù)在這些空洞和孔道中，位置不十分固定?？椎乐?，位置不十分固定。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程沸石結(jié)構(gòu)示意圖沸石結(jié)構(gòu)示意圖工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程沸石中水的含量隨沸石中水的含量隨溫度和濕度溫度和濕度而變化。加熱至而變化。加熱至80-400 80-400 范圍內(nèi)，水大量溢出，但范圍內(nèi)，水大量溢出，

26、但不引起晶格的破壞不引起晶格的破壞，只引起，只引起物物理性質(zhì)理性質(zhì)( (如如密度、折射率、透明度密度、折射率、透明度等等) )的變化，隨失水量的的變化，隨失水量的增加而降低。增加而降低。脫水后的沸石仍能重新吸水，恢復(fù)原有的物理性質(zhì)。脫水后的沸石仍能重新吸水，恢復(fù)原有的物理性質(zhì)。沸石水具有一定的沸石水具有一定的吸附水吸附水的性質(zhì)，但其存在與結(jié)構(gòu)有關(guān)，的性質(zhì)，但其存在與結(jié)構(gòu)有關(guān)，含量變化含量變化有一定的上限和下限有一定的上限和下限。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程5 5、層間水、層間水 存在于某些存在于某些層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物層狀結(jié)構(gòu)

27、硅酸鹽礦物結(jié)構(gòu)層之間的結(jié)構(gòu)層之間的中性水分子中性水分子。如蒙脫石中，在結(jié)構(gòu)層的表面有如蒙脫石中，在結(jié)構(gòu)層的表面有過剩的負(fù)電荷過剩的負(fù)電荷，過剩的負(fù)，過剩的負(fù)電荷能吸附其它金屬陽離子（電荷能吸附其它金屬陽離子（NaNa+ +、CaCa2+2+等）；這些陽離子等）；這些陽離子又能吸附水分子。又能吸附水分子。水的含量受水的含量受交換陽離子的種類和環(huán)境、溫度、濕度交換陽離子的種類和環(huán)境、溫度、濕度的控的控制。制。 1 1）加熱至）加熱至110110，層間水大量逸出后，層間水大量逸出后，結(jié)構(gòu)層間距相應(yīng)結(jié)構(gòu)層間距相應(yīng)縮小縮小，晶胞軸長，晶胞軸長C C0 0減小，減小，礦物的相對密度和折射率增高礦物的相對密

28、度和折射率增高； 2 2）在潮濕環(huán)境中）在潮濕環(huán)境中層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物又可重新吸水層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物又可重新吸水，層間水也具有一定的吸附水性質(zhì)。層間水也具有一定的吸附水性質(zhì)。 工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程交換陽離子硅氧四面體硅氧四面體鋁氧八面體蒙脫石的晶體結(jié)構(gòu)蒙脫石的晶體結(jié)構(gòu)工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程四、礦物的化學(xué)式及其計算四、礦物的化學(xué)式及其計算 礦物的化

29、學(xué)礦物的化學(xué)式是以是以單礦物的化學(xué)全分析單礦物的化學(xué)全分析所得的相對百分所得的相對百分含量為基礎(chǔ)計算出來的。含量為基礎(chǔ)計算出來的。一）礦物化學(xué)式的表示方法一）礦物化學(xué)式的表示方法1 1、實(shí)驗(yàn)式法、實(shí)驗(yàn)式法 實(shí)驗(yàn)式只表示礦物化學(xué)成分中實(shí)驗(yàn)式只表示礦物化學(xué)成分中各種組分?jǐn)?shù)量比而不反各種組分?jǐn)?shù)量比而不反映原子在礦物中相互結(jié)合映原子在礦物中相互結(jié)合的關(guān)系。的關(guān)系。 如黃銅礦：如黃銅礦：CuFeSCuFeS2 2 ，綠柱石綠柱石BeBe3 3AlAl2 2SiSi6 6O O1818, , 對于含氧鹽礦物，也可用對于含氧鹽礦物，也可用氧化物的組合形式氧化物的組合形式來表示，如綠來表示，如綠柱石可以寫成柱

30、石可以寫成3BeO.Al3BeO.Al2 2O O3 3.6SiO.6SiO2 2工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程1 1）礦物實(shí)驗(yàn)式的計算方法）礦物實(shí)驗(yàn)式的計算方法 先用先用單礦物化學(xué)全分析單礦物化學(xué)全分析所得到的各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)除以所得到的各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)除以各相應(yīng)組分的原子量（分子量），各相應(yīng)組分的原子量（分子量），將所得的商化為簡單的將所得的商化為簡單的整數(shù)比整數(shù)比，最后，最后用這些整數(shù)標(biāo)定各相應(yīng)組分的相對含量用這些整數(shù)標(biāo)定各相應(yīng)組分的相對含量。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專

31、業(yè)：礦物加工工程2 2）該方法的特點(diǎn)）該方法的特點(diǎn) 計算簡單，書寫方便，便于記憶。計算簡單，書寫方便，便于記憶。3 3）該方法的缺陷）該方法的缺陷 實(shí)驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)式不能反映出礦物中各組分之間的相互結(jié)合關(guān)系不能反映出礦物中各組分之間的相互結(jié)合關(guān)系，特別對于成分復(fù)雜的礦物，還可能引起誤解特別對于成分復(fù)雜的礦物，還可能引起誤解。 如綠柱石如綠柱石Be3Al2Si6O18, 當(dāng)用當(dāng)用氧化物氧化物(3BeO.Al2O3.6SiO2)表示時容易引起誤解（表示時容易引起誤解（其中并不含有氧化物其中并不含有氧化物）。因此。因此礦物學(xué)中礦物學(xué)中普遍采用的是結(jié)構(gòu)式普遍采用的是結(jié)構(gòu)式。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化

32、學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 2 2、結(jié)構(gòu)式法、結(jié)構(gòu)式法 目前在礦物學(xué)中普遍采用目前在礦物學(xué)中普遍采用“晶體化學(xué)式晶體化學(xué)式”(或稱結(jié)構(gòu)或稱結(jié)構(gòu)式式)。晶體化學(xué)式。晶體化學(xué)式既表明礦物中各組分化學(xué)計量比，又能既表明礦物中各組分化學(xué)計量比，又能反映礦物中各原子間的結(jié)合情況反映礦物中各原子間的結(jié)合情況，書寫方法如下：，書寫方法如下：1）對于單質(zhì)礦物）對于單質(zhì)礦物 用用元素符號表示元素符號表示；若有類質(zhì)同象代替，則；若有類質(zhì)同象代替，則按照按照數(shù)量由數(shù)量由多到少排列多到少排列，并用圓括號括起來，用逗號分開。，并用圓括號括起來，用逗號分開。2)對于金屬互化物對于金屬

33、互化物按照按照金屬性遞減的順序金屬性遞減的順序從左到右從左到右排列，如砷鉑礦排列，如砷鉑礦-PtAs。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程3)對于離子化合物對于離子化合物 書寫的基本原則是書寫的基本原則是陽離子在前，陰離子在后陽離子在前，陰離子在后。 陽離子寫在化學(xué)式前面，復(fù)鹽中的陽離子陽離子寫在化學(xué)式前面，復(fù)鹽中的陽離子按堿性的強(qiáng)按堿性的強(qiáng)弱順序排列弱順序排列；當(dāng)陽離子為同一元素而具有不同價態(tài)時，則按照電價當(dāng)陽離子為同一元素而具有不同價態(tài)時，則按照電價由由低到高排列低到高排列。 陰離子或絡(luò)陰離子寫在陽離子的后面；絡(luò)陰離子用方括陰離

34、子或絡(luò)陰離子寫在陽離子的后面；絡(luò)陰離子用方括號號 括起來。括起來。附加陰離子附加陰離子通常寫在主要陰離子或絡(luò)陰離子的后面。通常寫在主要陰離子或絡(luò)陰離子的后面。如磷灰石。如磷灰石。 互為類質(zhì)同象代替的離子用互為類質(zhì)同象代替的離子用圓括號（）括起，之間用圓括號（）括起，之間用逗號分開，逗號分開，含量較多的元素寫在前面，少者在后。含量較多的元素寫在前面，少者在后。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程4 4）礦物中水的書寫方式）礦物中水的書寫方式q結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水寫在寫在礦物化學(xué)式的最后面礦物化學(xué)式的最后面，如高嶺石，如高嶺石Al4Si4O10

35、(OH)8q結(jié)晶水結(jié)晶水寫在與之相聯(lián)系的陽離子后面寫在與之相聯(lián)系的陽離子后面，并用圓括號括起來并用圓括號括起來。如。如Ni(H2O)6SO4q沸石水沸石水寫在寫在化學(xué)式的最后面化學(xué)式的最后面，用圓點(diǎn)分開，其含量以其上限為準(zhǔn)。，用圓點(diǎn)分開，其含量以其上限為準(zhǔn)。 如鈉沸石：如鈉沸石：Na2Ai2Si3O10.2H2O工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程q層間水層間水用用圓括號括起來圓括號括起來,寫在可交換的陽離子后面寫在可交換的陽離子后面， 如鈉蒙脫石：如鈉蒙脫石：Na0.33(H2O)4(Al1.67Mg0.33)Si4O10(OH)

36、2q 吸附水吸附水在化學(xué)式中不用表示。其中在化學(xué)式中不用表示。其中膠體水膠體水因?yàn)楹坎欢?，以因?yàn)楹坎欢?，以nH2O或或aq表示，寫在最后，也用表示，寫在最后，也用圓點(diǎn)圓點(diǎn)分開，如蛋白石分開，如蛋白石SiO2.nH2O。二、結(jié)構(gòu)式的計算方法二、結(jié)構(gòu)式的計算方法含氧硅酸鹽礦物含氧硅酸鹽礦物結(jié)構(gòu)式的計算最常用的方法是以結(jié)構(gòu)式的計算最常用的方法是以氧原子數(shù)氧原子數(shù)為基準(zhǔn)的氧原子計算法為基準(zhǔn)的氧原子計算法，其計算方法如下：其計算方法如下：工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程1)將礦物化學(xué)全分析結(jié)果各組分以將礦物化學(xué)全分析結(jié)果各組分以氧化物

37、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表氧化物質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示示，并在總量中，并在總量中扣除不純物質(zhì)和燒失量扣除不純物質(zhì)和燒失量(b項(xiàng)項(xiàng))；2)以總量為以總量為100換算出的各組分相應(yīng)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)換算出的各組分相應(yīng)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(c項(xiàng)項(xiàng))；3)求出各組分的分子量求出各組分的分子量(d項(xiàng)項(xiàng))；4)將各組分的質(zhì)量百分含量除以分子量求出各組分的將各組分的質(zhì)量百分含量除以分子量求出各組分的分分子數(shù)子數(shù)(cd)(e項(xiàng)項(xiàng))；5)用每個組分的分子數(shù)乘上該組分中的用每個組分的分子數(shù)乘上該組分中的氧原子系數(shù)，氧原子系數(shù)，求求出每個組分的氧原子數(shù)出每個組分的氧原子數(shù) (f項(xiàng)項(xiàng))；工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦

38、物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程6)用每個組分的分子數(shù)乘上該組分的陽離子數(shù)，求出每用每個組分的分子數(shù)乘上該組分的陽離子數(shù)，求出每個組分中的個組分中的陽離子數(shù)陽離子數(shù)(g項(xiàng)項(xiàng))；7) 統(tǒng)計氧原子數(shù)總和。統(tǒng)計氧原子數(shù)總和。8）已知鈉長石的晶體化學(xué)式）已知鈉長石的晶體化學(xué)式Na(AISi3O8中中氧原子數(shù)為氧原子數(shù)為8，用氧原子總和除以，用氧原子總和除以8則得則得公約數(shù)公約數(shù)，再以此值分別去除，再以此值分別去除各陽離子元素的原子數(shù)各陽離子元素的原子數(shù)(g項(xiàng)項(xiàng))，求出氧原子為求出氧原子為8時各陽離時各陽離子元素的原子數(shù)比子元素的原子數(shù)比(i項(xiàng)項(xiàng))。 9)參照鈉長石通式并分析參照鈉長石通式并分析類質(zhì)同象

39、代替關(guān)系類質(zhì)同象代替關(guān)系寫出該鈉長寫出該鈉長石的晶體化學(xué)式為：石的晶體化學(xué)式為： (Na 0.9587K0.0184Ca0.0111)0.9889Al1.0333Si2.974908工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程例例1 我國某鈉長石的化學(xué)全分析和晶體化學(xué)式的計算我國某鈉長石的化學(xué)全分析和晶體化學(xué)式的計算結(jié)構(gòu)式為結(jié)構(gòu)式為 (Na 0.9587K0.0184Ca0.0118)0.9889Al1.0333Si2.974908工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程例例2 某黃

40、鐵礦結(jié)構(gòu)式計算某黃鐵礦結(jié)構(gòu)式計算1)將黃鐵礦化學(xué)全分析結(jié)果將黃鐵礦化學(xué)全分析結(jié)果按按100進(jìn)行修正進(jìn)行修正；2)以修正后的各元素質(zhì)量百分比除以原子量求得原子數(shù)；以修正后的各元素質(zhì)量百分比除以原子量求得原子數(shù)；3)根據(jù)黃鐵礦的一般化學(xué)式根據(jù)黃鐵礦的一般化學(xué)式FeS2，設(shè)設(shè)S的原子數(shù)為的原子數(shù)為2，相應(yīng)地求出其，相應(yīng)地求出其它元素的原子數(shù)比率它元素的原子數(shù)比率(如如Co=（0.00041.6734）20.0005)。4)根據(jù)元素的晶體化學(xué)性質(zhì)判斷根據(jù)元素的晶體化學(xué)性質(zhì)判斷Co、Ni與與Fe為類質(zhì)同象關(guān)系為類質(zhì)同象關(guān)系，其化，其化學(xué)式為：學(xué)式為：(Fe0.9914Co0.0005Ni0.0002)0

41、.9921S2工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程五、地殼的化學(xué)成分及元素的地球化學(xué)特征五、地殼的化學(xué)成分及元素的地球化學(xué)特征一）地殼的化學(xué)成分一）地殼的化學(xué)成分 礦物是地殼中礦物是地殼中各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物，是地殼中，是地殼中各種化各種化學(xué)成分分散、聚集、遷移、結(jié)合學(xué)成分分散、聚集、遷移、結(jié)合的結(jié)果。的結(jié)果。 地殼的化學(xué)成分是形成各種礦物的地殼的化學(xué)成分是形成各種礦物的物質(zhì)前提物質(zhì)前提，礦物的，礦物的化學(xué)成分化學(xué)成分是地殼中化學(xué)成分的一種體現(xiàn)是地殼中化學(xué)成分的一種體現(xiàn)。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的

42、化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 1 1地殼中化學(xué)元素的豐度地殼中化學(xué)元素的豐度 周期表中的絕大多數(shù)元素在地殼中都可以找到，但是周期表中的絕大多數(shù)元素在地殼中都可以找到，但是各種元素在地殼中的含量卻有很大的差異各種元素在地殼中的含量卻有很大的差異。 美國學(xué)者美國學(xué)者克拉克克拉克(FWclark)從從1882年年起，對地殼起，對地殼中主要的、分布最廣的元素進(jìn)行了系統(tǒng)的計算。中主要的、分布最廣的元素進(jìn)行了系統(tǒng)的計算。他與華盛頓他與華盛頓(HSwashington)于于1924年最先提出了地殼年最先提出了地殼中中50余余種化學(xué)元素的平均含量表。種化學(xué)元素的平均含量表。 工藝礦物學(xué)

43、工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 隨后許多研究者根據(jù)自己的研究成果對其作了進(jìn)一步隨后許多研究者根據(jù)自己的研究成果對其作了進(jìn)一步的補(bǔ)充和更正，或者另行編制了地球化學(xué)元素豐度表。但的補(bǔ)充和更正，或者另行編制了地球化學(xué)元素豐度表。但就地殼中分布最廣泛、豐度較大的元素來說，其相對差別就地殼中分布最廣泛、豐度較大的元素來說，其相對差別是不大的。是不大的。 q克拉克值克拉克值: 為了紀(jì)念克拉克的功績，蘇聯(lián)學(xué)者為了紀(jì)念克拉克的功績，蘇聯(lián)學(xué)者費(fèi)爾斯曼費(fèi)爾斯曼提提議，把地殼中化學(xué)元素議，把地殼中化學(xué)元素平均含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)平均含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)稱稱為為“克拉

44、克值克拉克值”，或稱，或稱“質(zhì)量克拉克值質(zhì)量克拉克值”。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程q原子克拉克值原子克拉克值 由于由于各元素的原子量不同各元素的原子量不同，質(zhì)量克拉克值的概念還，質(zhì)量克拉克值的概念還不能如實(shí)反映地殼中元素的相對多少，不能如實(shí)反映地殼中元素的相對多少，而元素參加化學(xué)反而元素參加化學(xué)反應(yīng)時，應(yīng)時，原子數(shù)目原子數(shù)目起著決定性的作用起著決定性的作用。 1911年年前蘇聯(lián)科學(xué)家學(xué)院院士、地球化學(xué)家、礦物學(xué)前蘇聯(lián)科學(xué)家學(xué)院院士、地球化學(xué)家、礦物學(xué)家家 AE費(fèi)爾斯曼進(jìn)行了費(fèi)爾斯曼進(jìn)行了元素的原子克拉克值元素的原子克拉克值

45、的換算。的換算。 將每一元素的質(zhì)量克拉克值除以該元素的原子量將每一元素的質(zhì)量克拉克值除以該元素的原子量得出元素的原子因數(shù)，然后得出元素的原子因數(shù)，然后將各種元素的原子因?qū)⒏鞣N元素的原子因數(shù)化為百分?jǐn)?shù)數(shù)化為百分?jǐn)?shù)即為該元素的即為該元素的原子克拉克值原子克拉克值。 工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程注解：注解：各種元素在地殼中的豐度相差很大，豐度最大的元素各種元素在地殼中的豐度相差很大，豐度最大的元素(O46.6)和已知豐度最小的元素和已知豐度最小的元素(Rn7l0-16)在質(zhì)在質(zhì)量上相差達(dá)量上相差達(dá)1017倍倍之多。之多。O O、S

46、i Si 、A1A1、FeFe、CaCa、NaNa、K K、MgMg八種元素占了地殼總八種元素占了地殼總質(zhì)量的質(zhì)量的98.59，其中，其中O 幾乎占了地殼質(zhì)量的一半（幾乎占了地殼質(zhì)量的一半（46.6），），Si占了四分之一多（占了四分之一多（26.7）。）。將質(zhì)量百分比換算為原子百分比，考慮到元素離子半將質(zhì)量百分比換算為原子百分比，考慮到元素離子半徑的差異，再換算為徑的差異，再換算為體積百分比體積百分比時，還可看到更有意義時，還可看到更有意義的特征。見下表。的特征。見下表。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程注解：注解：從從原子堆積

47、的角度原子堆積的角度來看，地殼基本上是來看，地殼基本上是由由O O的陰離子堆積的陰離子堆積而成，其它離子而成，其它離子( (主要是主要是SiSi、AlAl、K K、NaNa、CaCa，MgMg等等) )充填充填在其空隙之中在其空隙之中。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 2 2、地殼中元素豐度高低不同的原因分析、地殼中元素豐度高低不同的原因分析 造成地殼中元素豐度高低不同的根本原因在于造成地殼中元素豐度高低不同的根本原因在于各元素各元素原子核的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性不同原子核的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性不同。 隨著原子序數(shù)隨著原子序數(shù)(z)(z)的增大，

48、的增大，核內(nèi)質(zhì)子間的斥力的增加大核內(nèi)質(zhì)子間的斥力的增加大于核力的增加，核內(nèi)的結(jié)合能降低，原子核趨于不穩(wěn)定于核力的增加，核內(nèi)的結(jié)合能降低，原子核趨于不穩(wěn)定，元素的豐度也降低。元素的豐度也降低。因此因此豐度高的元素分布于周期表的開端部分豐度高的元素分布于周期表的開端部分，自，自CoCo(z(z27)27)以后，元素豐度有顯著降低。以后，元素豐度有顯著降低。 工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程3研究地殼中化學(xué)元素豐度的礦物學(xué)意義研究地殼中化學(xué)元素豐度的礦物學(xué)意義 地殼中元素的豐度反映的是地殼的地殼中元素的豐度反映的是地殼的平均化學(xué)成分平

49、均化學(xué)成分，決，決定了地殼中定了地殼中各種地質(zhì)作用過程總的物質(zhì)背景各種地質(zhì)作用過程總的物質(zhì)背景。元素的豐度大小在一定程度上影響著元素元素的豐度大小在一定程度上影響著元素在成巖、成在成巖、成礦作用中的濃度礦作用中的濃度，從而從而支配著新礦物種的生成。支配著新礦物種的生成。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程 在實(shí)驗(yàn)室里可以合成的化合物數(shù)以十萬計，而地質(zhì)作在實(shí)驗(yàn)室里可以合成的化合物數(shù)以十萬計，而地質(zhì)作用中生成的化合物用中生成的化合物(礦物礦物)數(shù)目卻很有限數(shù)目卻很有限，除因，除因與礦物的與礦物的形成和穩(wěn)定條件以及與元素在地殼中只出現(xiàn)有限

50、的原子形成和穩(wěn)定條件以及與元素在地殼中只出現(xiàn)有限的原子價態(tài)有關(guān)外價態(tài)有關(guān)外，也與，也與地地質(zhì)作用中各元素的濃度受豐度質(zhì)作用中各元素的濃度受豐度的很的很大限制大限制有關(guān)。有關(guān)。實(shí)例：實(shí)例： NaNa、K K、RbRb、CsCs具有相似的化學(xué)性質(zhì)具有相似的化學(xué)性質(zhì)，由于，由于Na和和K在在許多地質(zhì)作用中都可以許多地質(zhì)作用中都可以有較大的濃度有較大的濃度，可以形成許多獨(dú)，可以形成許多獨(dú)立的礦物立的礦物;而而RbRb和和CsCs的豐度值低的豐度值低，總是難于達(dá)到飽和濃度，總是難于達(dá)到飽和濃度，很難形成自己的獨(dú)立礦物很難形成自己的獨(dú)立礦物。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：

51、礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程從已知礦物種的數(shù)目來看，豐度值高的元素形成的礦從已知礦物種的數(shù)目來看，豐度值高的元素形成的礦物種也多。物種也多。 由前所列的八種元素是地殼中豐度最大的元素，它由前所列的八種元素是地殼中豐度最大的元素，它們們構(gòu)成的礦物種數(shù)占已知礦物種數(shù)的絕大部分構(gòu)成的礦物種數(shù)占已知礦物種數(shù)的絕大部分。這些礦物的數(shù)量最多，分布也最廣，是這些礦物的數(shù)量最多，分布也最廣，是構(gòu)成地殼各類構(gòu)成地殼各類巖石的主要礦物成分巖石的主要礦物成分。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分

52、適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程4 4、聚集元素與分散元素、聚集元素與分散元素1 1）聚集元素概念）聚集元素概念 礦物的形成不僅與礦物的形成不僅與元素在地殼中的相對數(shù)量元素在地殼中的相對數(shù)量有關(guān)，還有關(guān)，還決定于決定于元素的地球化學(xué)性質(zhì)元素的地球化學(xué)性質(zhì)。有些元素的豐度雖然很低，。有些元素的豐度雖然很低，但趨向于集中，可以形成獨(dú)立的礦物種，并可以富集成礦但趨向于集中，可以形成獨(dú)立的礦物種，并可以富集成礦床，這些元素稱為床，這些元素稱為聚集元素聚集元素（ Sb、Bi、Hg、Ag 和和Au ）。2 2）分散元素概念）分散元素概念 有些元素的豐度有些元素的豐度雖然較高雖然較高，但趨向于分

53、散，不易聚集，但趨向于分散，不易聚集成礦床，很少能形成獨(dú)立的礦物種，而是常作為成礦床，很少能形成獨(dú)立的礦物種，而是常作為微量混入微量混入物物賦存在主要由其它元素組成的礦物中，稱為賦存在主要由其它元素組成的礦物中，稱為分散元素分散元素。如如Rb、Cs、Ga、In等。等。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程5 5、礦物化學(xué)成分變化的原因、礦物化學(xué)成分變化的原因 礦物的化學(xué)成分可以分為兩種類型： 單質(zhì)和化合物單質(zhì)和化合物。 無論是單質(zhì)或化合物，其化學(xué)成分都不是絕對固定不都不是絕對固定不變的變的，通常都是在一定的范圍內(nèi)有所變化，引起礦物化學(xué)

54、引起礦物化學(xué)成分變化的原因主要有：成分變化的原因主要有：對晶質(zhì)礦物而言，主要是對晶質(zhì)礦物而言，主要是元素類質(zhì)同象代替元素類質(zhì)同象代替。對膠體礦物來說，則主要是對膠體礦物來說，則主要是膠體的吸附作用膠體的吸附作用。某種礦物成分中含有的混入物，除因類質(zhì)同象代替和吸某種礦物成分中含有的混入物，除因類質(zhì)同象代替和吸附而存在的成分外，還包括一些附而存在的成分外，還包括一些以顯微以顯微( (及超顯微及超顯微) )包裹體包裹體形式形式存在的機(jī)械混入物。存在的機(jī)械混入物。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程6 6、元素的地球化學(xué)分類、元素的地球化學(xué)

55、分類 元素在礦物中能否結(jié)合主要取決于兩種因素：元素在礦物中能否結(jié)合主要取決于兩種因素：其一是其一是元素本身的性質(zhì)元素本身的性質(zhì)( (元素的原子結(jié)構(gòu)及其特性元素的原子結(jié)構(gòu)及其特性) )；其二是礦物其二是礦物結(jié)晶時的物化環(huán)境條件（地質(zhì)環(huán)境、物理化學(xué)條件等）結(jié)晶時的物化環(huán)境條件（地質(zhì)環(huán)境、物理化學(xué)條件等）。 元素的地球化學(xué)分類是元素的地球化學(xué)分類是在在元素周期表分類的基礎(chǔ)上元素周期表分類的基礎(chǔ)上，結(jié)合其地球化學(xué)行為和元素在礦物中的組合特征結(jié)合其地球化學(xué)行為和元素在礦物中的組合特征進(jìn)行分類進(jìn)行分類。1 1）惰性氣體族惰性氣體族 包括氦氖氬氪氙氡，具有穩(wěn)定的包括氦氖氬氪氙氡，具有穩(wěn)定的8 8（或（或2

56、2）電子外層）電子外層結(jié)結(jié)構(gòu)，一般作為構(gòu)，一般作為氣體單質(zhì)氣體單質(zhì)存在于大氣中。存在于大氣中。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程2）氫氫 在還原狀態(tài)下，為原子狀態(tài)的氣體，在氧化態(tài)下為在還原狀態(tài)下，為原子狀態(tài)的氣體，在氧化態(tài)下為OH-離子離子，為某些，為某些含含氧鹽和氫氧化物氧鹽和氫氧化物的組成部分；有時的組成部分；有時也以也以中性的水分子中性的水分子參與構(gòu)成晶格。參與構(gòu)成晶格。3）主要造鹽巖元素族）主要造鹽巖元素族 包括包括鋰鈉鉀銣銫鋰鈉鉀銣銫 鈹鎂鈣鍶鋇鈹鎂鈣鍶鋇 鋁硅鋁硅，這些元素可形成，這些元素可形成穩(wěn)定穩(wěn)定8電子惰性氣體型

57、離子。電子惰性氣體型離子。具有較大的半徑，較弱的極具有較大的半徑，較弱的極化能力，容易以離子鍵與陰離子結(jié)合化能力，容易以離子鍵與陰離子結(jié)合。 通常通常與氧結(jié)合形成氧化物或含氧鹽與氧結(jié)合形成氧化物或含氧鹽（特別是硅酸鹽），（特別是硅酸鹽），組成大部分組成大部分造巖元素造巖元素，屬于，屬于親石元素親石元素，也叫，也叫造巖元素或親造巖元素或親氧元素氧元素。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程硅與氧結(jié)合形成硅與氧結(jié)合形成石英石英，并且與鈉、鉀、鈣、鎂、鋁一起，并且與鈉、鉀、鈣、鎂、鋁一起形成形成硅酸鹽硅酸鹽（如長石、云母、角閃石等）。（如長

58、石、云母、角閃石等）。鈣與氧、碳一起形成鈣與氧、碳一起形成碳酸鹽碳酸鹽（方解石）構(gòu)成主要的造鹽（方解石）構(gòu)成主要的造鹽巖礦物，另外也可以形成巖礦物，另外也可以形成鹵化物礦物鹵化物礦物（如螢石）（如螢石）銣、銫、鍶、鋇的克拉克值較低，常呈現(xiàn)銣、銫、鍶、鋇的克拉克值較低，常呈現(xiàn)分散狀態(tài)分散狀態(tài)，在，在礦物中呈礦物中呈類質(zhì)同象混入物類質(zhì)同象混入物存在。存在。鋰和鈹鋰和鈹具有小的離子半徑具有小的離子半徑，多見于，多見于偉晶作用偉晶作用形成的礦物形成的礦物中（如鋰云母、中（如鋰云母、 綠柱石）。綠柱石）。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程4

59、）礦化劑族）礦化劑族 硼、碳、氧、氟、磷、硫、氯主要硼、碳、氧、氟、磷、硫、氯主要形成簡單陰離子或形成簡單陰離子或絡(luò)陰離子絡(luò)陰離子，對各種鹽類礦物的形成起重要的作用。，對各種鹽類礦物的形成起重要的作用。 這些陰離子大部分可與陽離子形成易溶和容易揮發(fā)的這些陰離子大部分可與陽離子形成易溶和容易揮發(fā)的化合物，化合物，對巖漿期后形成的金屬礦床中所特有的許多金屬對巖漿期后形成的金屬礦床中所特有的許多金屬的搬運(yùn)和富集起巨大的作用。的搬運(yùn)和富集起巨大的作用。硼、氟、硫、氯、碳與水相伴成氣體，可大量出現(xiàn)在硼、氟、硫、氯、碳與水相伴成氣體，可大量出現(xiàn)在火火山噴氣中山噴氣中，并相應(yīng)形成與火山噴氣有關(guān)的礦物，如，并

60、相應(yīng)形成與火山噴氣有關(guān)的礦物，如自然硫、自然硫、硫化物、鹵化物及碳酸鹽礦物硫化物、鹵化物及碳酸鹽礦物等；等；在地殼相當(dāng)深度的條件下，這些元素可與侵入體的圍巖在地殼相當(dāng)深度的條件下，這些元素可與侵入體的圍巖發(fā)生強(qiáng)烈的變質(zhì)作用，形成發(fā)生強(qiáng)烈的變質(zhì)作用，形成接觸變質(zhì)礦物接觸變質(zhì)礦物，在深度很大的，在深度很大的巖漿體中，可促進(jìn)巖漿體中，可促進(jìn)偉晶巖礦物偉晶巖礦物的形成；在外力作用過程中的形成；在外力作用過程中形成各種含氧鹽及鹽類礦物。形成各種含氧鹽及鹽類礦物。工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)4 4礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分適用專業(yè)：礦物加工工程適用專業(yè)：礦物加工工程硼除見于偉晶巖礦物（電氣石）外，常呈含水硼酸鹽