『壹』 礦物晶體化學式
一、礦物晶體化學式的書寫
礦物的化學成分可以兩種化學式表示。其一是只順序表示組成礦物的元素種類和數量比,稱實驗式(experimental formula),如白雲母的實驗式寫作 K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 或H2KAl3Si3O12;其二是不但表示組成礦物的元素種類和數量比,還以一定的規則表示元素在晶體結構中的配置關系,稱結構式(structural formula)或晶體化學式(crystallochemical formula),如白雲母的晶體化學式寫作K{Al2[AlSi3O10](OH)2}(元素在結構中的配置關系見層狀硅酸鹽部分)。後者是目前礦物學中普遍採用的方式,其一般的書寫規則如下:
1)陽離子在前,陰離子或絡陰離子在後。呈類質同象的各陽離子用圓括弧括起來,依前多後少次序排列並用逗號隔開;絡陰離子用方括弧括起來,如橄欖石(Mg,Fe)2[SiO4];硅灰石Ca3[Si3O9]。
2)對於復鹽礦物,其陽離子按鹼性由強至弱順序書寫,若鹼性相同時,按離子電價由低至高順序書寫。如白雲石CaMg[CO3]2(Ca2+鹼性強於Mg2+),磁鐵礦FeFe2O4(前面的鐵離子是+2價,後面是+3價)。
3)如存在附加陰離子,將其寫在主陰離子或主絡陰離子之後,如氟磷灰石Ca5[PO4]3F。
4)礦物中的水分子以H2O形式寫在最後,並用圓點與前面的組分隔開,水分子前寫上水的系數,若含水量不定,系數記為n。如石膏Ca[SO4]·2H2O,方沸石Na2[AlSi2O6]2·2H2O,蛋白石SiO2·nH2O。若水以(OH)-形式存在時,按一般附加陰離子對待,如黃玉Al2[SiO4](F,OH)2。
5)若結構比較復雜,結構較為緊密的成分用括弧括在一起,以示結構的層次。如白雲母K{Al2[AlSi3O10](OH)2},[]中的成分構成硅氧骨幹,{ }中的成分構成結構單元層。類質同象組分用()括起來表示,其具體方法見「晶體化學」。
二、礦物晶體化學式的計算
礦物的化學成分是可以在一定范圍內變化的。在實際工作中,通常要求根據單礦物的化學成分分析數據(一般以元素或氧化物的質量分數給出,允許誤差≤1%)計算礦物的晶體化學式,以獲得實際礦物的成分特徵,從而對礦物、岩石或礦床的成因進行探討,對礦床的找礦遠景進行分析。
礦物晶體化學式有多種計算方法,均遵循佔位離子數最合理、總電價近平衡的原則。陰離子法和陽離子法是最常用的兩種方法,簡要介紹如下。
1.陰離子法
本法是基於已知礦物晶體化學通式,陰離子作最緊密堆積,在單位分子內數目不變而以其為基數進行晶體化學式計算的方法。含氧鹽和氧化物礦物的晶體化學式就可以單位分子內氧的數目為基數進行計算,稱為氧原子法。現以某單斜輝石(化學通式為XY[Z2O6])為例(表13-3),說明按氧原子法計算礦物晶體化學式的步驟。
表13-3 按陰離子法計算某單斜輝石晶體化學式
註:礦物的化學全分析數據據徐登科,1979。
1)檢查化學分析結果是否符合精度要求。如本例第2列,H2O-為吸附水,不參加計算,其他各組分質量分數總和(∑wB)為100.07%,符合精度要求。必要時進行修正,如本例第3列。
2)查出各組分相對分子質量,如本例第4列。
3)將各組分的質量分數(wB/%)除以該組分的相對分子質量,求各組分的摩爾數,如本例第5列。
4)用各組分的摩爾數乘以其氧原子系數得到各組分的氧原子數,如本例第6列。
5)用各組分的摩爾數乘以其相應的陽離子的系數,得各組分的陽離子數,如本例第7列。
6)將各組分的氧原子數相加得各組分的氧原子數總和ΣO。
7)以礦物單位分子(即通式)中的氧原子理論數Of.u.(本例為6)除以氧原子數總和∑O,得換算系數(即Of.u./∑O)。本例為6/2.7269=2.2003。
8)以各組分的陽離子數乘以換算系數得單位分子中的陽離子數,如本例第8列。
9)據類質同象理論和礦物化學通式,將各陽離子分配到相應的晶格位置,如本例中的X、Y、Z位。此處注意Al占據兩種晶格位置,分配時一般優先考慮配平替代Si的四面體位置,即替代Si四面體位置的Al為2.00-1.92=0.08,其餘分配到八面體位置。
10)進行電價平衡檢驗計算,基本平衡時寫出礦物的晶體化學式,如
(Ca0.96,Na0.04)1.00(Mg0.82,
氧原子法適於不含水的氧化物和含氧鹽礦物晶體化學式計算。對含OH-、F-、Cl-、S2-等附加陰離子的礦物,可採用陽離子法進行計算。
2.陽離子法
本法考慮到礦物結構中小空隙晶格位上占據的高電價、小半徑、低配位陽離子數目較固定,而以其為基數進行晶體化學式的計算。陽離子法對於成分和結構較復雜的鏈狀、層狀硅酸鹽礦物的化學式計算較為適用。下面以黑雲母化學通式為A{B3[T4O10](OH)2}為例(表13-4),說明按陽離子法計算晶體化學式的步驟。
表13-4 按陽離子法計算某黑雲母晶體化學式
註:礦物化學全分析數據見徐登科,1979。
1)檢查化學分析數據是否符合精度要求,如本例第2列。必要時進行修正,如本例第3列。
2)查出各組分的相對分子質量,如本例第4列。
3)用各組分的質量分數(wB/%)除以其相應的相對分子質量,求各組分的摩爾數,如本例第5列。
4)將各組分的摩爾數乘以其各自的陽離子的系數,得各組分的陽離子數,如本例第6列。
5)按類質同象理論和礦物化學通式,將各陽離子分配到適當的晶格位置上,求出作為基準的結構位置上各陽離子數之和ΣMe,如本例為1.7477。
6)由礦物化學通式中基準位置上的陽離子理論數(本例為8)除以ΣMe得換算系數(即8/ΣMe),如本例為4.5774。
7)將各組分的陽離子數乘以換算系數得礦物單位分子中各陽離子數,如本例第7列。
8)礦物的陰離子總數採用通式中的理論值[本例(O2-+OH-+F-+Cl-)=12]。對於具附加陰離子[本例中(OH-+F-+Cl-)=2]的礦物,依據電價平衡原則,分別計算各種陰離子的數目。本例中首先按照陽離子H+求得OH-數量,再按照陰離子法求得F-和Cl-的數量,計算結果發現附加陰離子(OH-+F-+Cl-)之和小於理論值2,說明還有少量附加陰離子O2-存在。以陰離子總數(本例為2)減去(OH-+F-+Cl-)之和即得附加陰離子O2-的數量。
9)進行電價平衡檢驗計算,可以寫出礦物的晶體化學式,如(K0.93Na0.03Ca0.02)0.98(Mg1.83
『貳』 晶體的化學式怎麼求,求詳細
晶胞的密度=nM/NA v n為每mol的晶胞所含有的原子(離子)的物質的量。M為原子或離子的原子量,v是NA個晶胞的體積。已知原子半徑求邊長,已知邊長可求半徑。
構成晶體的最基本的幾何單元稱為晶胞(Unit Cell),其形狀、大小與空間格子的平行六面體單位相同,保留了整個晶格的所有特徵。晶胞是能完整反映晶體內部原子或離子在三維空間分布之化學-結構特徵的平行六面體最小單元。
其中既能夠保持晶體結構的對稱性而體積又最基本特稱「單位晶胞」,但亦常簡稱晶胞。
把組成各種晶體構造的最小體積單位稱為晶胞。
『叄』 晶體化學式,元素排序的規律是怎樣的
簡單 比如立方或四方晶胞等 1、在晶胞裡面的原子記為一個 2、在面上的原子記為1/2個(因為這是一個原子被兩個晶胞共有,每個晶胞分一半) 3、在楞上的原子記為1/4個(這是一個原子被4個晶胞共有) 4、在頂角上的原子記為1/8個(這是一個原子被8個晶胞共有) 然後把它們都加起來,再把系數化成整數,就行了 如果是六方或單斜、三斜晶胞等 看面上、楞上、角上的原子被幾個晶胞所共有,就代表每個晶胞分得幾分之一,然後加在一起 再把系數化整就行了七種晶系每種都不同, 以三斜晶系為例, 關鍵這種問題還是要看共用原子, 打比方說氯化銫晶體, 一個晶胞中八個立方體頂點都是氯原子 ,而立方體中心是一個銫原子 ,因為一個頂點被八個晶胞共用, 所以算八分之一 八個定點就是8乘以八分之一就是一, 而體心的銫原子是只屬於這個晶胞的, 沒有共用, 所以就算1, 因此氯原子與銫原子比例就是1:1了, 所是氯化銫的化學式是1:1, 以此類推 ,看一個原子被幾個晶胞共用 , 頂點是八分之一 ,面心是二分之一, 棱的中點算四分之一, 體心算一。
『肆』 根據離子晶體的晶胞圖求化學式的方法
先要確定面上的,頂點上的,棱上的和體心上的分別是什麼原子,這要根據題目提供的條件判斷。
然後計算個數,面上算1/2個,頂點上的算1/8個,棱上的算1/4個,體心上的算1個。
比如有6個面上的,就是6*1/2=3個,比如有8個頂點上的,就算8*1/8=1個,
最後,再根據根據不同原子的個數比來確定化學式
『伍』 晶體的化學式如何確定
首先要理解晶胞的概念,晶體化學式是由組成該晶體中晶胞最小元素個數比
『陸』 礦物化學式的計算
礦物化學分析數據中各組分的百分含量的總和,一般允許的誤差小於1%。因此,分析數據的總量應不低於99%和不高於101%。有的可能要求誤差小於0.5%,視實驗條件和測定精度而定。因獲得的分析數據為不同元素的質量分數,不能代表不同原子數目的比例,必須進行計算。
1.簡單化學式的計算(表2-3)
(1)第1欄是化學分析的元素質量分數,其總和為99%~100%。
(2)第2欄是查出各元素的相對原子質量(若分析的是氧化物,則應算出各氧化物的相對分子質量)。
(3)第3欄是用各元素相對原子質量或氧化物相對分子質量除各相應元素或氧化物的質量分數(即第1欄/第2欄)所得到的結果,表示該礦物中各元素原子數或各氧化物分子數之比。
(4)第4欄是將第3欄結果中的非整數比關系約簡為整數的近似原子(分子)數之比關系。
表2-3 礦物晶體化學式計算實例一
2.復雜化學式的計算
對於硅酸鹽礦物,其化學組成較為復雜,計算其化學式時,當得出各氧化物組分分子數的比例後,通常難以把它們近似地約簡成簡單的比例。其計算方法有兩種,分別以氧的數目或陽離子的數目作為基準來進行計算。
(1)以氧原子數目為基準計演算法:因對氧來說,一般極少被其他元素所置換,因此,只要知道屬於哪一族礦物,即以該族礦物化學式中的氧原子數目為基準,再按比例進行一次換算。計算過程見表2-4。
表2-4 礦物晶體化學式計算實例二
表2-4中的晶體化學式,寫於同一圓括弧內的各元素均呈類質同像置換關系,各自的原子數用具體數字來表示,元素符號間不再加逗號,寫於圓括弧右下角的數字,表示圓括弧內各元素的原子數之和。這是化學式計算工作中特定的習慣表示方法。
計算步驟見表下的說明,陽離子數指的是陽離子的個數,如SiO2,即Si為1個(氧則為2個)。
(2)以陽離子總數為基準計演算法:這種方法計算的結果與上一種方法的結果相近,也是常用的一種計算方法。計算步驟見表2-5。
表2-5 礦物晶體化學式計算實例三
礦物化學式的計算不僅對新礦物是必須的,而且對晶體結構分析、准確確定類質同像系列中的礦物種,也都是必須的。