赤鐵礦的晶體化學(xué)特征

2、礦物(kuàngwù)外表的零電點(diǎn)及帶電性M——O礦物外表有：Mn+Al——OAl3++O2-〔定位離子(lízǐ)〕Si——OSi4+Mn+吸引溶液中的配橫離子(lízǐ)如氫氧根離子(lízǐ)，產(chǎn)生M(OH)mn-m例如：鐵鋁石榴石Fe3Al2[SiO4]3解離面存在Al3+、Fe2+很少有Si4+，礦物外表對(duì)溶液中帶電離子(lízǐ)〔H+、OH-等〕不等量吸附，使礦物外表帶過(guò)剩的電荷。第一頁(yè)，共19頁(yè)。1實(shí)例(shílì)二、赤鐵礦的晶體化學(xué)特征化學(xué)組成：Fe占69.94%、O占30.06%；化學(xué)式：Fe2O3，常含有Ti、Al、Mn、Fe2+、Ca、Mg等類質(zhì)同相混入物，有時(shí)(yǒushí)也含有SiO2、Al2O3。結(jié)點(diǎn)上粒子：Fe3+、O2-；由于O2-變形性小，不用考慮離子極化現(xiàn)象。粒子間作用力：離子鍵；晶體結(jié)構(gòu)：晶格中結(jié)點(diǎn)上大的粒子陰離子O2-??3〕做六方或立方最緊密堆積晶體半徑較小的Fe3+〔晶體半徑0.64?，?3〕填充2/3的四面體或八面體空隙第二頁(yè)，共19頁(yè)。2第一層第三頁(yè)，共19頁(yè)。3第二層第四頁(yè)，共19頁(yè)。412121212………第三層第五頁(yè)，共19頁(yè)。5六方最緊密堆積單位晶胞(jīnɡbāo)立方最緊密堆積單位晶胞(jīnɡbāo)第六頁(yè)，共19頁(yè)。6四面體空隙(kòngxì)第七頁(yè)，共19頁(yè)。7八面體空隙(kòngxì)第八頁(yè)，共19頁(yè)。8第九頁(yè)，共19頁(yè)。9Fe3+-O2-陰陽(yáng)(yīnyánɡ)離子間的靜電引力計(jì)算F=K·Z+Z-e2/(Rc+Ra)〔單位：庫(kù)倫〕式中—F陰離子與陽(yáng)離子之間的靜電引力，〔C庫(kù)倫〕；Z+Z-陰陽(yáng)離子的電價(jià)，ZFe3+=3；ZO2-=2；e電子(diànzǐ)的電量，1.6×10–19〔C〕；Rc陽(yáng)離子半徑，Rc(Fe3+)=0.067nm=6.7×10-11m；Ra陰離子半徑，Ra(O2-)=0.132nm=1.32×10-10m；K常數(shù)，9×109N·m2/C2；求得：FFe-O=6.947×10-18C第十頁(yè)，共19頁(yè)。10φ=100{1-exp[-(XFe-XO)2/4]}式中——φ化合物中離子鍵的百分?jǐn)?shù);XFe鐵原子(yuánzǐ)的電負(fù)性，1.8；XO氧原子(yuánzǐ)的電負(fù)性，3.5。求得φ=51.4%Fe3+—O2-鍵離子鍵百分?jǐn)?shù)的計(jì)算(jìsuàn)第十一頁(yè)，共19頁(yè)。11σ=(KWkWa/CN·d2)·β式中—σ陰陽(yáng)離子的鍵合強(qiáng)度;K鍵合強(qiáng)度系數(shù),大小取決于共價(jià)(ɡònɡjià)程度;Wk正離子電價(jià)，+3;Wa負(fù)離子電價(jià)，-2;CN正離子配位數(shù)=6，R+/R-=0.67/1.32=0.507;dFe3+-O2-離子間距，1.99nm;β鍵合弱化系數(shù),β=0.7～1.0。相對(duì)鍵合強(qiáng)度越大,鍵越牢固,礦物解理時(shí)鍵就越難斷裂。Fe3+-O2-鍵的相對(duì)(xiāngduì)鍵合強(qiáng)度計(jì)算第十二頁(yè)，共19頁(yè)。12Fe3+-O2-平均(píngjūn)鍵價(jià)的計(jì)算S=(R/R0)–N式中—S鍵價(jià)；R鍵長(zhǎng)=R++R-=0.67+1.32=1.99nm；R0為S=1時(shí)的R值，也稱為單價(jià)鍵長(zhǎng)；N為大于1的數(shù)值，N越大，S隨R的變化就越敏感；R0、N是與原子種類、價(jià)態(tài)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)(jīngyàn)常數(shù)，查表求得；R0〔Fe3+〕=1.78；N〔Fe3+〕=5.7故S=0.529每個(gè)原子所連各鍵的鍵價(jià)之和等于該原子的原子價(jià)。第十三頁(yè)，共19頁(yè)。13F=Z/CN·rc2式中—F鍵力;Z成鍵電子(diànzǐ)與核分開后,原子核的電價(jià)數(shù);CN離子配位數(shù);rc離子共價(jià)半徑,其中rcX=[d-(r0X+r0M)]/2+r0XrcM=[d-(r0X+r0M)]/2+r0Md離子間距;r0鮑林離子半徑,r0O?,r0Fe?;

離子鍵極性計(jì)算公式λ=(FO-FFe)/(FO+FFe)式中—FO氧離子的鍵力;FFe鐵離子的鍵力;λ鍵力的比值,λ越大,表示鍵的極性越大,所占的離子鍵成分越大。Fe3+-O2-離子鍵極性的計(jì)算(jìsuàn)第十四頁(yè)，共19頁(yè)。14赤鐵礦的紅外光譜(guāngpǔ)第十五頁(yè)，共19頁(yè)。15赤鐵礦的zeta電位(diànwèi)曲線第十六頁(yè)，共19頁(yè)。16石英的zeta電位(diànwèi)曲線第十七頁(yè)，共19頁(yè)。17如何描述一種(yīzhǒnɡ)礦物的晶體化學(xué)特性通過(guò)試驗(yàn)(shìyàn)結(jié)果及檢測(cè)手段、理論分析得到以下礦物的晶體化學(xué)特性1.結(jié)點(diǎn)上粒子的化學(xué)組成〔化學(xué)式〕；2.粒子的化學(xué)特征〔大小、半徑、電負(fù)性、極化性質(zhì)〕；3.粒子間作用力〔鍵類型、鍵參數(shù)描述〕；4.晶胞或晶格構(gòu)型〔不同粒子配位數(shù)、晶體結(jié)構(gòu)、晶胞參數(shù)等〕；5.礦物外表活性位點(diǎn)及其化學(xué)性質(zhì)〔氧