第7章氧化物(矿物原料与基础)资料.ppt

第七章 氧化物 及氢氧化物大类;主要教学内容： 石英、刚玉、尖晶石、钙钛矿; 重点及难点是晶体结构、性能， 目的要求： 掌握石英、刚玉及尖晶石、钙钛矿的成分，晶体结构、性能； 了解他们的用途。; 思考题：为什么只有a-石英在地表最稳定？ 潘兆橹，结晶学与矿物学（上、下）。地质学出版社。1993.;第一节 概述;1.化学成分 阳离子主要是 惰性气体型离子(如Si、Al等)； 过渡型离子(如Fe、Mn、Ti、Cr等) ； 少量铜型离子(如Cu、Sb、Bi等) 。 在少数氧化物中还含有附加阴离子及水分子。如烧绿石。; 2. 晶体化学特征 氧化物中以离子键为主，随着阳离子电价的增加，共价键的成分趋向增多。 另一方面, 从惰性气体型、过渡型离子向铜型离子改变时，共价键性则趋向增强。;氢氧化物的晶体结构中，由(OH)- 或(OH)-和O2-共同形成紧密堆积，晶体结构主要是层状或链状，除离子键外，还往往存在氢键。 与氧化物比较，其比重和硬度都趋向减小。 如方镁石的硬度为6，而水镁石仅为2.5。 方镁石的比重为3.6，水镁石为2.35，;3.形态;4.物理性质 光学性质方面，Mg、Al等惰性气体型离子组成的氧化物和氢氧化物，通常浅色或无色，半透明至透明，以玻璃光泽为主。 而Fe、Mn、Cr等过渡型离子则呈深色或暗色，不透明至微透明，半金属光泽。 ;解理：氧化物类矿物中仅少数可发育解理，一般解理级别为中等～不完全。 氢氧化物类因键力较弱，往往发育一组完全～极完全解理。 ;氧化物： 简单氧化物 复杂氧化物 氢氧化物;第二节 刚玉 Al2O3 (Corundum) 1 化学组成 Al2O3。常含微量杂质，主要混入物有Cr、Fe、Ti、Mn、V以类质同像的形式代替，金红石、赤铁矿、钛铁矿是刚玉中的常见包裹体。 Al2O3有多种变体，稳定的天然α- Al2O3变体，称为刚玉。;2 晶体结构 三方晶系，阴离子作六方紧密堆积，阳离子充填了阴离子形成的2/3的八面体空隙，[AlO6]八面体在平行（0001）方向上共棱成层；在平行C轴方向，八面体以共面或共角顶的方式连结。;[AlO6]八面体层沿C轴方向共面相联;3 形态 晶形常呈完好的六方柱状或桶状，柱面上常有斜条纹或横纹；集合体呈粒状。;刚玉;4 物理性质 纯净的Al2O3是无色的，因含有杂质而呈现不同的颜色。含Cr呈红色（红宝石，ruby ），含Ti、Fe2+时呈兰色（蓝宝石， sapphire ），含Co、Ni、V时呈绿色（绿宝石），含Ni时呈黄色，含全Fe时呈黑色，金刚光泽，透明-半透明；常因聚片双晶或细微包体产生(0001)或(1011)裂理 比重4.016，H=9，耐磨性好。耐高温，导热系数大；化学性质稳定；红宝石发萤光。;5 应用 主要作高级磨料(砂布、砂轮）； 制作各种精密仪表及耐磨部件； 作激光材料（红宝石用作激光发射物质） 白宝石对红外线透过率特别大，可以用作太阳电池、导弹等的窗口材料 宝石行业（缅甸红宝石、印度蓝宝石） ?-Al2O3是高绝缘无线电陶瓷和高温耐火材料中的主要矿物。;自然界产出的刚玉较少，质量好的就更少。1902年法国科学家首次以a-Ai2O3为原料合成刚玉。 合成方法有焰熔法及水热法。反应温度为950 ℃。;;第三节 石英族 SiO2在自然界储量很大，以多种矿物的形态出现。如石英、水晶、玛瑙、玉髓、蛋白石等。 自然界中发现的已有10种。常见7种的相变化图。 ;α－石英; 一、石英 1、化学组成 SiO2, 包括α-石英和β-石英 未加说明一般指α-石英。 常含不同数量的气态、液态和固态物质的机械混入物。 ;2、晶体结构 基本单元[SiO4]四面体，四面体共顶角联结成架状结构。（决定力学性质） SiO2结构中Si-O键的强度很高，键力分别在三维空间比较均匀，因此SiO2晶体的熔点高、硬度大、化学稳定性好，无明显解理。 α-石英属三方晶系。β-石英属六方晶系;3 、形态 α-石英的单晶体通常呈六方柱{1010}和菱面体{1011}等单形所成之聚形。柱面上常具横纹。石英常呈它形粒状、致密块状及晶簇状、晶腺状等。 隐晶质的石英称石髓(玉髓chalcedony), 具有不同颜色条带的或花纹相间分布的石髓称为玛瑙(agate)。 ;4 、物理性质 纯净的石英无色透明，有时因杂质元素及包裹体的存在而呈现各种颜色，条痕白色，玻璃光泽，透明；贝壳状断口，断口油脂光泽，硬度7，比重中等。 ;二、石英的亚种： 水晶：无色透明的大型石英晶体。（狭义） 紫水晶 黄水晶 烟水晶。;Location: Colorado, USA;晶洞中的石英晶簇;QuartzLocation: Mexico;Quartz.Location: Ar