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1、第第三章三章 寶石礦物的化學(xué)成分寶石礦物的化學(xué)成分 教學(xué)內(nèi)容：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)。、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。、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。、了解寶石礦物中水的存在形式。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：類質(zhì)同象的條件。類質(zhì)同象的條件。1 1、礦物化學(xué)成分分類：、礦物化學(xué)成分分類：(1)(1)單質(zhì)：金剛石單質(zhì)：金剛石C C，自然金，自然金AuAu等等金剛石金剛石自然金自然金(2)(2)化合物：化合物：簡單化合物、復(fù)雜化合物：簡單化合物、復(fù)雜化合物：辰砂辰砂HgSHgS黃鐵礦黃鐵礦橄欖石橄欖石 （Mg

2、，F(xiàn)e）2SiO4 第一節(jié)第一節(jié) 寶石礦物的晶體化學(xué)分類寶石礦物的晶體化學(xué)分類一、含氧鹽類一、含氧鹽類 含氧鹽是各種含氧酸根絡(luò)陰離子與金屬陽離含氧鹽是各種含氧酸根絡(luò)陰離子與金屬陽離子所組成的鹽類化合物。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：根據(jù)絡(luò)陰離子種類的不同，含氧鹽大類礦物分類：硅酸鹽硅酸鹽SiOSiO4 4 4-4-、碳酸鹽碳酸鹽COCO3 3 2-2-、硫酸鹽硫酸鹽SOSO4 4 2-2-、磷酸鹽磷酸鹽POPO4 4 3-3-、硝酸鹽硝酸鹽NONO3 3-硼酸鹽硼酸鹽BOBO3 3 3-3-1 1、硅酸鹽類、硅酸鹽類u基本構(gòu)造單元：基本構(gòu)造單元：SiOSiO

3、4 4 4-4-u硅氧四面體在結(jié)構(gòu)中可以孤立地存在，也可硅氧四面體在結(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)陰以以其頂角相互連接而形成多種復(fù)雜的絡(luò)陰離子；離子；單四面體單四面體SiOSiO4 4 4-4-兩個(gè)硅氧兩個(gè)硅氧四面體共四面體共用一個(gè)角頂構(gòu)成雙用一個(gè)角頂構(gòu)成雙四面體四面體SiSi2 2O O7 7 6-6-（1）島狀結(jié)構(gòu)：）島狀結(jié)構(gòu)：橄欖石橄欖石 （Mg，F(xiàn)e）2SiO4 綠簾石綠簾石 Ca2（Al，F(xiàn)e）3Si2O7SiO4OOH 石榴子石石榴子石（2）環(huán)狀結(jié)構(gòu)：）環(huán)狀結(jié)構(gòu)：堇青石堇青石藍(lán)錐礦藍(lán)錐礦綠柱石綠柱石輝石式輝石式 -Si2O6-4單鏈單鏈（3）鏈狀結(jié)構(gòu)

4、：）鏈狀結(jié)構(gòu)：角角閃石式閃石式 Si4O11-6雙鏈雙鏈軟玉軟玉薔薇輝石薔薇輝石三八面體型三八面體型（4）層狀結(jié)構(gòu)：）層狀結(jié)構(gòu)：蛇紋石蛇紋石壽山石壽山石（5）架狀結(jié)構(gòu)）架狀結(jié)構(gòu)月光石月光石拉長石拉長石日光石日光石方柱石方柱石2、硼酸鹽類、硼酸鹽類u基本構(gòu)造單元基本構(gòu)造單元(BO3)3-和和(BO4)5-u晶體中獨(dú)立出現(xiàn)形成島狀結(jié)構(gòu)；晶體中獨(dú)立出現(xiàn)形成島狀結(jié)構(gòu)；u通過共角頂而連結(jié)成各種復(fù)雜的陽離子，形通過共角頂而連結(jié)成各種復(fù)雜的陽離子，形成環(huán)狀、鏈狀、層狀和架狀結(jié)構(gòu)的硼酸鹽。成環(huán)狀、鏈狀、層狀和架狀結(jié)構(gòu)的硼酸鹽。硼鋁鎂石硼鋁鎂石 Mg(Al,Fe)BO4 3、磷酸鹽類、磷酸鹽類基本構(gòu)造單位：磷酸

5、根（基本構(gòu)造單位：磷酸根（PO43-）特點(diǎn)：需半徑較大的陽離子與之結(jié)合才能形特點(diǎn)：需半徑較大的陽離子與之結(jié)合才能形成穩(wěn)定的磷酸鹽。成穩(wěn)定的磷酸鹽。磷灰石、綠松石。磷灰石、綠松石。磷灰石：磷灰石：CaCa5 5POPO4 4 3 3FF，ClCl 綠松石綠松石 CuAl6PO44(OH)8.5H2O4、碳酸鹽類、碳酸鹽類基本構(gòu)造單位：基本構(gòu)造單位：CO32-特點(diǎn)：陰離子呈等邊三角形，碳作為陽離子特點(diǎn)：陰離子呈等邊三角形，碳作為陽離子位于三角形的中央，三個(gè)氧離子圍繞碳分布位于三角形的中央，三個(gè)氧離子圍繞碳分布在三角形的三個(gè)角頂上，在三角形的三個(gè)角頂上，C-O之間以共價(jià)鍵聯(lián)之間以共價(jià)鍵聯(lián)系。系?？兹?/p>

6、石、方解石、白云石?？兹甘?、方解石、白云石。孔雀石孔雀石 CuCOCuCO3 3.Cu(OH).Cu(OH)2 2二、氧化物類二、氧化物類是一系列金屬和非金屬元素與氧離子是一系列金屬和非金屬元素與氧離子O O2-2-化化合而成的化合物。合而成的化合物。SiSi、AlAl、FeFe、MnMn、TiTi、CrCr陰離子（氧）按立方或六方緊密堆積，陽離陰離子（氧）按立方或六方緊密堆積，陽離子充填于其四面體或八面體孔隙中。子充填于其四面體或八面體孔隙中。石英簇石英簇剛玉晶體剛玉晶體赤鐵礦赤鐵礦尖晶石尖晶石 金紅石金紅石金綠寶石金綠寶石三、自然元素類三、自然元素類有些金屬和半金屬元素呈單質(zhì)形式獨(dú)立礦物有

7、些金屬和半金屬元素呈單質(zhì)形式獨(dú)立礦物出現(xiàn)。出現(xiàn)。鉆石（鉆石（C）、自然金（）、自然金（Au)第二節(jié)第二節(jié) 類質(zhì)同象類質(zhì)同象一、類質(zhì)同象一、類質(zhì)同象1 1、概念：、概念：晶體結(jié)構(gòu)中某種質(zhì)點(diǎn)晶體結(jié)構(gòu)中某種質(zhì)點(diǎn)A A（原子、離子）為它種（原子、離子）為它種類似的質(zhì)點(diǎn)類似的質(zhì)點(diǎn)B B所代替，所代替，僅使晶格常數(shù)發(fā)生不大僅使晶格常數(shù)發(fā)生不大的變化，而結(jié)構(gòu)形式并不改變的現(xiàn)象的變化，而結(jié)構(gòu)形式并不改變的現(xiàn)象。代替某一元素代替某一元素A A的物質(zhì)的物質(zhì)B B稱為類質(zhì)同象混入物稱為類質(zhì)同象混入物（固溶體）。（固溶體）。石榴石榴石石 Mg2+Fe2+鎂鋁榴石鎂鋁榴石 鐵鋁榴石鐵鋁榴石Mg3Al2SiO43Fe3A

8、l2SiO432、分類：、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）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：數(shù)量限度不同：完全類質(zhì)同象：完全類質(zhì)同象：石榴石石榴石 在類質(zhì)同象混晶中，若在類質(zhì)同象混晶中，若A、B兩種質(zhì)點(diǎn)可以任兩種質(zhì)點(diǎn)可以任意比例相互取代?？尚纬梢粋€(gè)連續(xù)系列。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：不完全類質(zhì)同象：閃鋅礦閃鋅礦 在類質(zhì)同象混晶中，若在類質(zhì)同象混晶中，若A、B兩種質(zhì)點(diǎn)相互代兩種質(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。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：）根據(jù)相互取

9、代的質(zhì)點(diǎn)電價(jià)的不同：等價(jià)類質(zhì)同象：等價(jià)類質(zhì)同象：相互替代的兩種質(zhì)點(diǎn)電價(jià)相同。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：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。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、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)，替換相差越小，則彼此之間替換能力越強(qiáng)，替換量越大。量越大。離子類型相近：離子類型相近，形成鍵性相離子類型相近：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。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)必離子電價(jià)平衡：代替與被代替的離子

10、電價(jià)必須保持一致。須保持一致。4、類質(zhì)同象對(duì)寶石性質(zhì)的影響、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）對(duì)寶石顏色的影響（2）對(duì)寶石礦物的折射率、密度的影響）對(duì)寶石礦物的折射率、密度的影響（3）對(duì)寶石硬度的影）對(duì)寶石硬度的影響響（4）對(duì)寶石光譜的影響）對(duì)寶石光譜的影響二、二、同質(zhì)異象同質(zhì)異象同同質(zhì)質(zhì)異異象象是是指指同同種種化化學(xué)學(xué)成成分分的的物物質(zhì)質(zhì)（單單質(zhì)質(zhì)或或化化合合物物）在在不不同同的的物物理理化化學(xué)學(xué)條條件件下下（溫溫度度、壓壓力力、介介質(zhì)質(zhì)溶溶液液）下下能能夠夠形形成成不不同同晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的現(xiàn)象，稱為同質(zhì)異象。的現(xiàn)象，稱為同質(zhì)異象。l碳（碳（C C）的同質(zhì)多象變體：）的同質(zhì)多

11、象變體：金剛石金剛石 等軸晶系等軸晶系 石墨石墨 六方晶系六方晶系 六方金剛石六方金剛石 六方晶系六方晶系 （隕石撞擊地表時(shí)所形成）（隕石撞擊地表時(shí)所形成）AlAl2 2SiOSiO5 5:紅柱石紅柱石 斜方斜方AlAl2 2SiOSiO5 5 較低溫、低壓較低溫、低壓 藍(lán)晶石藍(lán)晶石 三斜三斜AlAl2 2SiOSiO5 5 中壓、中高溫中壓、中高溫 矽線石矽線石 斜方斜方AlAl2 2SiOSiO5 5 較高溫較高溫藍(lán)晶石藍(lán)晶石矽線石矽線石紅柱石紅柱石第三節(jié)第三節(jié) 寶石礦物中水的存在形式寶石礦物中水的存在形式1 1、吸附水、吸附水 不參加晶格，只存在于寶石礦物表面、裂隙不參加晶格，只存在于寶

12、石礦物表面、裂隙或滲入礦物集合體顆粒間的普通水，呈水分子或滲入礦物集合體顆粒間的普通水，呈水分子狀態(tài)。狀態(tài)。膠體水：是水膠凝體礦物中的分散媒而存在的膠體水：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。水，即固定吸附在分散相表面的水。如：歐泊中的水如：歐泊中的水SiOSiO2 2nHnH2 2O O2、結(jié)晶水、結(jié)晶水 在晶格中具有固定的位置，起著構(gòu)造單位的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)組成作用，以中性水分子存在，是礦物化學(xué)組成的一部分。的一部分。如石膏如石膏CaSO42H2O 綠松石綠松石CuAl6PO4(OH)84H2O3、結(jié)構(gòu)水、

13、結(jié)構(gòu)水以以O(shè)H-、H+、H3O+等離子形式參加礦物晶格等離子形式參加礦物晶格的的“水水”，其中，其中OH-的形式最為常見。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。有確定的比例。如綠松石如綠松石CuAl6PO4(OH)84H2O思考題思考題1、舉例說明礦物成分可以分為哪些類型？、舉例說明礦物成分可以分為哪些類型？2、什么是類質(zhì)同象，可以劃分為哪些類型？、什么是類質(zhì)同象，可以劃分為哪些類型？3、寶石礦物中的水可以分為哪些類型？舉出各、寶石礦物中的水可以分為哪些類型？舉出各類型中寶石的實(shí)例。類型中寶石的實(shí)例。4、簡述類質(zhì)同象的條件。、簡述類質(zhì)同象的條件。5、簡述類質(zhì)同象對(duì)寶石性質(zhì)的影響。、簡述類質(zhì)同象對(duì)寶石性質(zhì)的影響。6.為什么首飾展柜里要放一杯水。為什么首飾展柜里要放一杯水。