1、第三章 寶石礦物的化學(xué)成分 教學(xué)內(nèi)容：1、掌握寶石礦物的晶體化學(xué)分類及特點(diǎn)。2、掌握類質(zhì)同象的概念以及條件。3、了解寶石礦物中水的存在形式。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 類質(zhì)同象的條件。1、礦物化學(xué)成分分類：(1)單質(zhì)：金剛石C，自然金Au等金剛石自然金(2) 化合物： 簡(jiǎn)單化合物、復(fù)雜化合物：辰砂HgS黃鐵礦橄欖石 （Mg，F(xiàn)e）2SiO4 第一節(jié) 寶石礦物的晶體化學(xué)分類一、含氧鹽類 含氧鹽是各種含氧酸根絡(luò)陰離子與金屬陽(yáng)離子所組成的鹽類化合物。根據(jù)絡(luò)陰離子種類的不同，含氧鹽大類礦物分類： 硅酸鹽SiO44-、碳酸鹽CO32-、硫酸鹽SO42-、磷酸鹽PO43-、硝酸鹽NO3- 硼酸鹽BO33-1、硅酸鹽

2、類基本構(gòu)造單元：SiO44-硅氧四面體在結(jié)構(gòu)中可以孤立地存在，也可以以其頂角相互連接而形成多種復(fù)雜的絡(luò)陰離子； 單四面體SiO44-兩個(gè)硅氧四面體共用一個(gè)角頂構(gòu)成雙四面體Si2O76-（1）島狀結(jié)構(gòu)：橄欖石 （Mg，F(xiàn)e）2SiO4 綠簾石 Ca2（Al，F(xiàn)e）3Si2O7SiO4OOH 石榴子石 （2）環(huán)狀結(jié)構(gòu)：堇青石藍(lán)錐礦綠柱石輝石式 -Si2O6-4單鏈（3）鏈狀結(jié)構(gòu)：角閃石式 Si4O11-6雙鏈軟玉薔薇輝石三八面體型（4）層狀結(jié)構(gòu)：蛇紋石壽山石（5）架狀結(jié)構(gòu)月光石拉長(zhǎng)石日光石方柱石2、硼酸鹽類基本構(gòu)造單元(BO3)3- 和(BO4)5-晶體中獨(dú)立出現(xiàn)形成島狀結(jié)構(gòu)；通過共角頂而連結(jié)成各

3、種復(fù)雜的陽(yáng)離子，形成環(huán)狀、鏈狀、層狀和架狀結(jié)構(gòu)的硼酸鹽。硼鋁鎂石 Mg(Al, Fe)BO4 3、磷酸鹽類基本構(gòu)造單位：磷酸根（PO43-）特點(diǎn)：需半徑較大的陽(yáng)離子與之結(jié)合才能形成穩(wěn)定的磷酸鹽。磷灰石、綠松石。磷灰石：Ca5PO43F，Cl 綠松石 CuAl6PO44(OH)8.5H2O4、碳酸鹽類基本構(gòu)造單位：CO32-特點(diǎn)：陰離子呈等邊三角形，碳作為陽(yáng)離子位于三角形的中央，三個(gè)氧離子圍繞碳分布在三角形的三個(gè)角頂上，C-O之間以共價(jià)鍵聯(lián)系?？兹甘?、方解石、白云石?？兹甘?CuCO3.Cu(OH)2二、氧化物類是一系列金屬和非金屬元素與氧離子O2- 化合而成的化合物。Si、Al、Fe、Mn、T

4、i、Cr陰離子（氧）按立方或六方緊密堆積，陽(yáng)離子充填于其四面體或八面體孔隙中。石英簇剛玉晶體赤鐵礦尖晶石金紅石金綠寶石三、自然元素類有些金屬和半金屬元素呈單質(zhì)形式獨(dú)立礦物出現(xiàn)。鉆石（C）、自然金（Au)第二節(jié) 類質(zhì)同象一、類質(zhì)同象1、概念：晶體結(jié)構(gòu)中某種質(zhì)點(diǎn)A（原子、離子）為它種類似的質(zhì)點(diǎn)B所代替，僅使晶格常數(shù)發(fā)生不大的變化，而結(jié)構(gòu)形式并不改變的現(xiàn)象 。代替某一元素A的物質(zhì)B稱為類質(zhì)同象混入物（固溶體）。石榴石 Mg2+ Fe2+ 鎂鋁榴石 鐵鋁榴石Mg3Al2SiO43Fe3Al2SiO432、分類：（1）根據(jù)晶體中一種質(zhì)點(diǎn)被另一種質(zhì)點(diǎn)代替的數(shù)量限度不同：完全類質(zhì)同象：石榴石 在類質(zhì)同象混晶

5、中，若A、B兩種質(zhì)點(diǎn)可以任意比例相互取代?？尚纬梢粋€(gè)連續(xù)系列。不完全類質(zhì)同象：閃鋅礦 在類質(zhì)同象混晶中，若A、B兩種質(zhì)點(diǎn)相互代替的數(shù)量局限在一個(gè)有限的范圍內(nèi)，不能形成連續(xù)的系列。（2）根據(jù)相互取代的質(zhì)點(diǎn)電價(jià)的不同：等價(jià)類質(zhì)同象： 相互替代的兩種質(zhì)點(diǎn)電價(jià)相同。不等價(jià)類質(zhì)同象： 相互替代的兩種質(zhì)點(diǎn)電價(jià)不相同。3、類質(zhì)同象的條件原子或離子半徑相近：相互替代的離子半徑相差越小，則彼此之間替換能力越強(qiáng)，替換量越大。離子類型相近：離子類型相近，形成鍵性相一致，才能發(fā)生類質(zhì)同象替代。離子電價(jià)平衡：代替與被代替的離子電價(jià)必須保持一致。4、類質(zhì)同象對(duì)寶石性質(zhì)的影響（1）對(duì)寶石顏色的影響（2）對(duì)寶石礦物的折射率、

6、密度的影響（3）對(duì)寶石硬度的影響（4）對(duì)寶石光譜的影響二、同質(zhì)異象同質(zhì)異象是指同種化學(xué)成分的物質(zhì)（單質(zhì)或化合物）在不同的物理化學(xué)條件下（溫度、壓力、介質(zhì)溶液）下能夠形成不同晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，稱為同質(zhì)異象。碳（C）的同質(zhì)多象變體： 金剛石 等軸晶系 石墨 六方晶系 六方金剛石 六方晶系 （隕石撞擊地表時(shí)所形成）Al2SiO5: 紅柱石 斜方Al2SiO5 較低溫、低壓 藍(lán)晶石 三斜Al2SiO5 中壓、中高溫 矽線石 斜方Al2SiO5 較高溫藍(lán)晶石矽線石紅柱石第三節(jié) 寶石礦物中水的存在形式1、吸附水 不參加晶格，只存在于寶石礦物表面、裂隙或滲入礦物集合體顆粒間的普通水，呈水分子狀態(tài)。膠體水：是水膠凝體礦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：歐泊中的水SiO2nH2O2、結(jié)晶水 在晶格中具有固定的位置，起著構(gòu)造單位的作用，以中性水分子存在，是礦物化學(xué)組成的一部分。 如石膏CaSO42H2O 綠松石CuAl6PO4(OH)84H2O3、結(jié)構(gòu)水以O(shè)H- 、H+、H3O+等離子形式參加礦物晶格的“水”，其中OH- 的形式最為常見。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比例。如綠松石CuAl6PO4(OH)84H2O思考題1、舉例說明礦物