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1、第三章 宝石矿物的化学成分,教学内容：1、掌握宝石矿物的晶体化学分类及特点。2、掌握类质同象的概念以及条件。3、了解宝石矿物中水的存在形式。教学重点、难点： 类质同象的条件。,1、矿物化学成分分类：(1)单质：金刚石C，自然金Au等,金刚石,自然金,(2) 化合物： 简单化合物、复杂化合物：,辰砂HgS,黄铁矿,橄榄石 （Mg，Fe）2SiO4,第一节 宝石矿物的晶体化学分类,一、含氧盐类 含氧盐是各种含氧酸根络阴离子与金属阳离子所组成的盐类化合物。,根据络阴离子种类的不同，含氧盐大类矿物分类：,硅酸盐SiO44-、碳酸盐CO32-、硫酸盐SO42-、磷酸盐PO43-、硝酸盐NO3- 硼酸盐B
2、O33-,1、硅酸盐类基本构造单元：SiO44-硅氧四面体在结构中可以孤立地存在，也可以以其顶角相互连接而形成多种复杂的络阴离子；,单四面体SiO44-,两个硅氧四面体共用一个角顶构成双四面体Si2O76-,（1）岛状结构：,橄榄石 （Mg，Fe）2SiO4,绿帘石 Ca2（Al，Fe）3Si2O7SiO4OOH,石榴子石,（2）环状结构：,堇青石,蓝锥矿,绿柱石,辉石式 -Si2O6-4,单链,（3）链状结构：,角闪石式 Si4O11-6,双链,软玉,蔷薇辉石,三八面体型,（4）层状结构：,蛇纹石,寿山石,（5）架状结构,月光石,拉长石,日光石,方柱石,2、硼酸盐类基本构造单元(BO3)3-
3、 和(BO4)5-晶体中独立出现形成岛状结构；通过共角顶而连结成各种复杂的阳离子，形成环状、链状、层状和架状结构的硼酸盐。,硼铝镁石 Mg(Al, Fe)BO4,3、磷酸盐类基本构造单位：磷酸根（PO43-）特点：需半径较大的阳离子与之结合才能形成稳定的磷酸盐。磷灰石、绿松石。,磷灰石：Ca5PO43F，Cl,绿松石 CuAl6PO44(OH)8.5H2O,4、碳酸盐类基本构造单位：CO32-特点：阴离子呈等边三角形，碳作为阳离子位于三角形的中央，三个氧离子围绕碳分布在三角形的三个角顶上，C-O之间以共价键联系。孔雀石、方解石、白云石。,孔雀石 CuCO3.Cu(OH)2,二、氧化物类是一系列
4、金属和非金属元素与氧离子O2- 化合而成的化合物。Si、Al、Fe、Mn、Ti、Cr阴离子（氧）按立方或六方紧密堆积，阳离子充填于其四面体或八面体孔隙中。,石英簇,刚玉晶体,赤铁矿,尖晶石,金红石,金绿宝石,三、自然元素类有些金属和半金属元素呈单质形式独立矿物出现。钻石（C）、自然金（Au),第二节 类质同象一、类质同象1、概念：晶体结构中某种质点A（原子、离子）为它种类似的质点B所代替，仅使晶格常数发生不大的变化，而结构形式并不改变的现象 。代替某一元素A的物质B称为类质同象混入物（固溶体）。,石榴石 Mg2+ Fe2+,镁铝榴石,铁铝榴石,Mg3Al2SiO43,Fe3Al2SiO43,2
5、、分类：（1）根据晶体中一种质点被另一种质点代替的数量限度不同：完全类质同象：石榴石 在类质同象混晶中，若A、B两种质点可以任意比例相互取代。可形成一个连续系列。不完全类质同象：闪锌矿 在类质同象混晶中，若A、B两种质点相互代替的数量局限在一个有限的范围内，不能形成连续的系列。,（2）根据相互取代的质点电价的不同：等价类质同象： 相互替代的两种质点电价相同。不等价类质同象： 相互替代的两种质点电价不相同。,3、类质同象的条件原子或离子半径相近：相互替代的离子半径相差越小，则彼此之间替换能力越强，替换量越大。离子类型相近：离子类型相近，形成键性相一致，才能发生类质同象替代。离子电价平衡：代替与被
6、代替的离子电价必须保持一致。,4、类质同象对宝石性质的影响（1）对宝石颜色的影响（2）对宝石矿物的折射率、密度的影响（3）对宝石硬度的影响（4）对宝石光谱的影响,二、同质异象同质异象是指同种化学成分的物质（单质或化合物）在不同的物理化学条件下（温度、压力、介质溶液）下能够形成不同晶体结构的现象，称为同质异象。,碳（C）的同质多象变体： 金刚石 等轴晶系 石墨 六方晶系 六方金刚石 六方晶系 （陨石撞击地表时所形成）,Al2SiO5: 红柱石 斜方Al2SiO5 较低温、低压 蓝晶石 三斜Al2SiO5 中压、中高温 矽线石 斜方Al2SiO5 较高温,蓝晶石,矽线石,红柱石,第三节 宝石矿物中
7、水的存在形式,1、吸附水 不参加晶格，只存在于宝石矿物表面、裂隙或渗入矿物集合体颗粒间的普通水，呈水分子状态。胶体水：是水胶凝体矿物中的分散媒而存在的水，即固定吸附在分散相表面的水。 如：欧泊中的水SiO2nH2O,2、结晶水 在晶格中具有固定的位置，起着构造单位的作用，以中性水分子存在，是矿物化学组成的一部分。 如石膏CaSO42H2O 绿松石CuAl6PO4(OH)84H2O,3、结构水以OH- 、H+、H3O+等离子形式参加矿物晶格的“水”，其中OH- 的形式最为常见。结构水在晶格中占有固定的位置，在组成上具有确定的比例。如绿松石CuAl6PO4(OH)84H2O,思考题,1、举例说明矿物成分可以分为哪些类型？2、什么是类质同象，可以划分为哪些类型？3、宝石矿物中的水可以分为哪些类型？举出各类型中宝石的实例。4、简述类质同象的条件。5、简述类质同象对宝石性质的影响。6. 为什么首饰展柜里要放一杯水。,
