寶玉石的基本化學性質包括哪些

Ⅰ 寶石礦物化學成分的特點

一、寶石礦物晶體化學的分類

從晶體化學的角度，寶石礦物可劃分為含氧鹽類、氧化物類和自然元素類等。

（一）含氧鹽類

大部分寶石礦物屬於含氧鹽類，其中又以硅酸鹽類礦物居多。據統計，寶石礦物中硅酸鹽類礦物約佔一半，還有少量寶石礦物屬磷酸鹽類。

1.硅酸鹽類

在硅酸鹽類礦物的晶體結構中，硅氧絡陰離子配位的四面體［SiO₄]^4-是它們的基本構造單元。硅氧四面體在結構中可以孤立地存在，也可以以其角頂相互連接而形成多種復雜的絡陰離子（基型）。根據硅氧四面體在晶體結構中的連接方式，可分成以下幾種。

（1）島狀基型

表現為單個硅氧四面體［SiO₄]^4-或每兩個四面體以一個公共角頂相連組成雙四面體在結構中獨立存在。它們彼此之間靠其他金屬陽離子（如Zr⁴⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等）來連接，它們之間並不相連，因而呈獨立的島狀。屬於此類的寶石礦物有鋯石ZrSiO₄、橄欖石（Mg,Fe）₂SiO₄、石榴石A₃B₂（SiO₄）₃（其中A為Mg²⁺、Fe²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺等二價陽離子，B為Al³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺等三價陽離子）、黃玉Al₂SiO₄（F,OH）₂、榍石CaTi（SiO₄）O、十字石Fe₂Al₉（SiO₄）₄O₆（O,OH）₂和綠簾石Ca₂FeAl₂（Si₂O₇）（SiO₄）O（OH）等。

（2）環狀基型

結構中包含由三個、四個或六個［SiO₄]^4-硅氧四面體所組成的封閉的環（分別叫三方、四方和六方環）。環內每一個四面體均以兩個角頂分別與相鄰的兩個四面體連接，而環與環之間則靠其他金屬陽離子連接。屬於此類的寶石礦物有藍錐礦BaTiSi₃O₉（三方環）、綠柱石Be₃Al₂Si₆O₁₈（六方環）、堇青石（Mg,Fe）₂Al₃AlSi₅O₁₈（六方環）和電氣石（六方環）等。

（3）鏈狀基型

指每一［SiO₄]^4-四面體以兩個角頂分別與相鄰的兩個［SiO₄]^4-四面體連成一條無限延伸的鏈，鏈與鏈之間通過其他金屬陽離子來連接。屬於此類的寶玉石有翡翠、軟玉、透輝石和薔薇輝石等。

（4）架狀基型

每個［SiO₄]^4-四面體均以其全部的四個角頂與相鄰的四面體連接，組成在三維空間中無限擴展的骨架。屬於此類的寶石礦物有月光石、日光石、拉長石、天河石和方柱石等。

2.磷酸鹽類

該類含有磷酸根［PO₄]^3-陰離子。由於半徑較大，因而要求半徑較大的陽離子（如Ca²⁺、Pb²⁺等）與之結合才能形成穩定的磷酸鹽。此類礦物成分復雜，往往有附加陰離子。屬於此類的寶石礦物有磷灰石Ca₅（PO₄）₃（F,Cl,OH）和綠松石CuAl₆（PO₄）₄（OH）₈·4H₂O等。

（二）氧化物類

氧化物是一系列金屬和非金屬元素與氧陰離子O^2-化合（以離子鍵為主）而成的化合物，其中包括含水氧化物。這些金屬和非金屬元素主要有Si、Al、Fe、Mn、Ti、Cr等。陰離子一般按立方或六方最緊密堆積，而陽離子則充填於其四面體或八面體空隙中。屬於簡單氧化物的寶石有剛玉礦物（Al₂O₃）的紅寶石、藍寶石，SiO₂類礦物（SiO₂和SiO₂·nH₂O）的紫晶、黃晶、水晶、煙晶、芙蓉石、玉髓、歐泊、蛋白石及金紅石（TiO₂）等。屬於復雜氧化物的寶石礦物有尖晶石（Mg,Fe）Al₂O₄和金綠寶石BeAl₂O₄等。

（三）自然元素類

有些金屬和元素可呈單質獨立出現。屬於此類的寶石礦物有鑽石（成分為C）等。

二、寶石礦物的化學組成及其變化

寶石礦物的化學成分和晶體結構是決定一個寶石礦物種的兩個最基本的因素。只考慮其化學成分，不考慮結構不能確定一個寶石種；同樣，只考慮其結構而不考慮化學成分也不能確定一個寶石種。例如，化學成分為碳（C）的固體，只有當C以立方對稱排列時，才能確定其為鑽石或金剛石；而如果C以六方對稱排列時，只能確定為石墨。同樣，都具立方面心格子構造的固體，化學成分為NaCl時，其為石鹽，而化學成分為CaF₂時，只能確定其為螢石。因此，化學成分是寶石礦物存在的物質基礎，晶體結構是其存在的表現形式，二者是相互依存的，離開一方，另一方也就不再存在。很顯然，礦物的化學成分和結構是決定寶石礦物一切性質的最基本因素。

作為一個寶石礦物種，其化學成分可分為主要化學成分和次要或微量成分。主要化學成分是指能保持其結構的化學成分，如果缺某個成分，其結構便不能存在或保持。但在保持其結構和物化性質基本不變的條件下，主要化學成分是可以有一定變化的，或者說它可以有一個變化范圍。因此我們說，寶石礦物的化學組成並不是固定不變的，而是可以有一定的變化幅度的。如剛玉寶石礦物，是具三方對稱的Al₂O₃，不含任何次要或微量成分時，呈無色透明，Al和O均為其主要化學成分。但Al可以被少量的Cr所替代，而呈現紅色，這時的Cr就可稱為剛玉的次要化學成分或微量元素。但Cr的替代量是有限的，更不能全部替代Al，否則就不能保持其三方對稱的結構，剛玉也就不能存在了。引起礦物化學成分變化的原因很多，主要是類質同象替代（下一節將詳述）和一些微細組分的機械混入（可以以顯微包體形式存在）。對寶石礦物而言，雜質組分的介入是極其重要的，它可使寶石礦物呈現各種漂亮迷人的顏色（如祖母綠因含有微量Cr元素而呈現美麗的翠綠色），也可使部分寶石礦物具有特殊的光學效應（如星光效應和貓眼效應等）。

三、寶石礦物中的水

許多寶石礦物含有水，根據礦物中水的存在形式及它們在晶體結構中的作用，可以把水分成以下幾大類。

1.吸附水

吸附水不參加晶格，是滲入在礦物集合體中，為礦物顆粒間隙或裂隙表面機械吸附的中性水分子（H₂O）。吸附水不屬於礦物的化學成分，不寫入化學式。它們在礦物中的含量不定，隨溫度和濕度變化而不同。常壓下溫度達到100～110℃時，吸附水就基本上從礦物中逸出，而不破壞晶格。吸附水可以呈氣態、液態或固態。

另外，水膠凝體中含有一種特殊類型的吸附水，稱為膠體水。它被微弱的聯結力固著在微粒的表面，通常計入礦物的化學組成，但其含量變化很大。例如蛋白石，其分子式為SiO₂·nH₂O（n為H₂O分子數，不固定）。

2.結晶水

結晶水以中性水分子（H₂O）存在於礦物中，在晶格中佔有固定的位置，起著構造單位的作用，是礦物化學組成的一部分。水分子的數量與礦物其他成分之間有固定的比例。結晶水從礦物中逸出的溫度一般不超過600℃，通常為100～200℃。當結晶水失去時，晶體的結構將被破壞並形成新的結構。

比如綠松石就是一種含結晶水的磷酸鹽，分子式為CuAl₆（PO₄）₄（OH）₈·5H₂O，其中H₂O含量達19.47%。

3.結構水

結構水（也稱化合水）是以OH^－、H^＋、H₃O^＋等離子形式參加礦物晶格的「水」，其中OH－形式最為常見。結構水在晶格中佔有固定的位置，在組成上具有確定的比例。由於與其他質點有較強的鍵力聯系，結構水需要較高的溫度（通常在600～1000℃之間）才能逸出。當其逸出後，晶體結構完全破壞。

許多寶石礦物都含有這種結構水，例如：碧璽NaMg₃A l₆（Si₆O₁₈）（BO₃）₃（OH）₄、十字石Fe₂Al₉（SiO₄）₄O₆（O,OH）₂、黃玉Al₂SiO₄（OH,F）₂和磷灰石Ca₅（PO₄）₃（F,Cl,OH）等。

此外，在堇青石和綠柱石平行Z軸的結構通道中，常會有一定數量的水，含量有一定的變化。其存在形式和結構狀態到目前仍不太清楚。它是一種特殊類型的結構水，它的失去需要很高溫度。

Ⅱ 玉的化學成分是什麼

玉的主要化學成分有：二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈉。

因化學成分的不同而呈現各種顏色，種類較多，玉石可分為軟玉和翡翠，軟玉和翡翠是兩種不同的礦物。軟玉的顏色是半透明的白色、黃色、綠色和黑色，顏色分布均勻；翡翠的顏色主要有白色、紫色、黃色和綠色，顏色分布均勻性隨種質的不同而變化。

軟玉的硬度一般為5.6-6.5度，不透明或半透明。根據顏色，軟玉可分為以下幾類：白、黃玉、藍寶石（青白）、碧玉、墨玉、花玉和瑭玉。

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玉的保養

避免與硬物碰撞。玉石碰撞後易裂。有時肉眼看不到裂縫。事實上，玉石表面有暗裂紋，嚴重損害了玉石的完美性和經濟價值。玉器應該遠離太陽。防止影響玉的質地和顏色。避免使用化學葯劑，化學葯劑會對玉石造成一定的傷害，不要讓它對玉石造成傷害。

盡可能避免灰塵和油脂。如果翡翠表面有污垢或油漬，應用輕肥皂水清洗，然後用清水沖洗。不要使用化學脫脂劑。新購買的玉器也應在清水中浸泡數小時，用軟刷（牙刷）清洗，然後用干凈的棉布擦拭後再佩戴。定期清潔。翡翠通常每隔一段時間清洗一次。

Ⅲ 玉的化學成分是什麼

玉石富含多種微量元素，如鋅、鐵、銅、錳、鎂、鈷、硒、鉻、鈦、鋰、鈣、鉀、鈉等。
玉有軟、硬兩種，平常說的玉多指軟玉，屬於最常見珠寶(Jewel)之一。
1、軟玉主要有白玉，青白玉，黃玉，紫玉，墨玉，碧玉，青玉，紅玉等等。其中黃玉色如機油的是佳品，紫玉顏色通常為淡粉，墨玉實為碧玉上多黑點的玉，青玉實為暗淡發青的白玉。通常白玉最佳。
2、硬玉即翡翠，顏色有白，紫，綠。可稱為冰地兒（白）或青地兒（綠）。綠色為最佳。三色翡翠的也稱為「桃園結義」或者「福祿壽」。