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任务化学成分分类

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  大部分宝石都属于含氧盐类,以硅酸盐居多,其他还有磷酸盐、硼酸盐、碳酸盐类。

  在含氧盐晶体结构中,含氧酸根呈独立的阴离子团存在,成为配阴离子。●自然界中最主要的配阴离子有[SiO4]4-、[PO4]3-、[SO4]2-和[CO3]2-等,它们呈平面三角形、四面体等各种形状,具有比一般简单化合物的阴离子(O2-、S2-、Cl-等)大得多的离子半径,但各种配阴离子的形状、半径、电价以及某些化学特性的差别,对矿物的化学成分、物理性质以及成因有决定性影响。

  在硅酸盐的晶体结构中,硅氧四面体[ SiO4]4-是它们的基本构造单元。硅氧四面体在晶体结构中可以单独存在,也可以以其角顶相互连接而形成多种复杂的络合阴离子。根据硅氧四面体在晶体结构中的连接方式,可以分为以下几种。

  由单个硅氧四面体或者每两个硅氧四面体共用一个角顶形成双四面体独立存在,彼此之间靠金属阳离子连接,呈孤立的岛状(图2-1)。此类代表宝石有橄榄石、石榴子石、锆石、托帕石、榍石、绿帘石、十字石等。

  由三个、四个或者六个硅氧四面体所组成的封闭的环,即三方、四方、六方环。环内每个四面体以两个角顶分别与相邻的两个四面体相连接,◆◁•环与环之间靠金属阳离子连接(图2-2)。此类代表宝石有绿柱石、堇青石、▲●碧玺等。

  每个硅氧四面体与两个角顶分别与相邻两个硅氧四面体连接成一条无限延伸的链状,链与链之间通过金属阳离子连接(图2-3)。此类代表宝石有翡翠、软玉、透辉石、蔷薇辉石等。

  A.单链硅氧骨干(辉石单链[ Si2O6]4-);B.双链硅氧骨干(角闪石双链[ Si4O11]6-)

  硅氧四面体成层状连接,两层硅氧四面体层错开形成双层构造(图2-4)。在硅氧骨干中,阳离子八面体层中以及双层之间的离子都可以发生离子的替代,常形成黏土矿物。此类代表宝石有蛇纹石、青田石等。

  每个硅氧四面体均以其全部的四个角顶与相邻的四面体连接,组成在三维空间中无限扩展的骨架(图2-5)。此类代表宝石有月光石、日光石、拉长石、天河石、方柱石等。

  在硼酸盐矿物中[BO3]3-和[BO4]5-两种阴离子是硼酸盐的基本构造单位。与硅酸盐类似,它们在晶体结构中可以独立出现呈岛状结构,也可以通过公用角顶连接形成各种复杂的阴离子,形成环状、链状、层状、架状的硼酸盐。此类代表宝石有硼铝镁石。

  ],半径较大,半径较大的阳离子才能与之结合成稳定的磷酸盐。此类代表宝石有磷灰石、绿松石等。

  碳酸盐矿物结构中含有碳酸根离子[ CO3]2-,▪️•★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之间通过共价键相连,二价金属阳离子与阴离子组成碳酸盐矿物。此类代表宝石有菱锰矿、•☆■▲方解石、白云石、孔雀石等。

  氧化物是一系列金属和非金属元素与阴离子氧化合而成的化合物,包括含水氧化物。主要的元素有硅、铝、铁、锰、钛、铬等。简单氧化物宝石有红宝石、蓝宝石、石英类、金红石等,还有一些复杂的氧化物,如:尖晶石、金绿宝石等。

  氧化物类矿物晶体结构中的化学键以离子键为主,常可形成完好的晶形,如尖晶石、磁铁矿、铬铁矿等;亦常见柱状、粒状、致密块状及其他集合体形态;氢氧化物则常见为细分散胶态混合物,结晶好时,★◇▽▼•晶体呈板状、细小鳞片状或针状。

  自然金属元素矿物的原子呈最紧密堆积,其中多数为立方最紧密堆积,△具立方面心格子结构,如自然金、自然铜、自然铂等。少数为六方最紧密堆积,具六方格子结构,如自然锇。与之对应,矿物形态为等轴粒状或六方板状。

  自然金属元素矿物均具典型的金属键,◆●△▼●故矿物在物理性质上表现出金属色、金属光泽、不透明、硬度低、相对密度大、延展性强、导电导热性能好等金属键的特性。

  自然非金属元素矿物的物理性质与化学键有关。金刚石和石墨由于两者的矿物结构及其中的碳以不同的化学键形式相结合,因而两者的物理性质表现出极大的差异。★-●△▪️▲□△▽任务化学成分分类

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