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1、晶体化学与晶体结构金属及金属互化物 氧化物 氢氧化物 晶体化学与晶体结构1矿物学和矿物材料矿物及矿物学（1）在各种地质作用中所形成的天然单质或化合物；3000多种矿物。 （2）具有一定的化学成分和内部结构,有一定的形态、物理性质和化学性质。 （3）在一定的地质条件和物理化学条件下是稳定的。 （4）岩石和矿石的基本单位。 （5）地质学基础科学。矿物材料材料科学研究的重要内容。2矿物的化学成分地壳的化学成分(见表)(1)质量克拉克值:地壳中化学元素的平均含量的质量百分数。(2)原子克拉克值:用各元素的原子数在地壳中所有
2、元素的总原子数中所占的百分数。(3)体积百分比。(4)氧（O）的质量克拉克质为46.60,原子克拉克质为62.55,氧离子的半径为0.140nm，体积百分比93.77。3矿物分类及命名(1)自然元素:金属元素、半金属元素、非金属元素(2)硫化物及类似化合物:简单硫化物、复硫化物、硫盐(3)氧化物和氢氧化物(4)硅酸盐类矿物(5)硼酸盐、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐、氟化物4矿物成因岩浆成因(酸性、中性、基性、超基性、碱性、热液型、伟晶型)沉积成因变质成因。5矿物物性形态、光学、电学、磁学、力学、放射性等6自然元素矿物
3、等大球紧密堆积 金属互化物的晶体结构在晶体结构中，质点之间尽可能相互靠近，占有最小空间，相互作用力达到平衡，内能达到最小，晶体为最稳定。在离子晶格中和金属晶格中离子键、金属键无方向性和饱和性。晶体结构可看成大的质点（大的原子、阴离子和少数分子）作球体最紧密堆积，小的质点（小的原子、小阳离子）充填大质点堆积的空洞。等大球体最紧堆积位置有三种用ABC表示。立方最紧密堆积表示为…ABCABCABCABC…，…ACBACBACBACB…；六方最紧密堆积表示为…ABABABAB…，…ACACACAC…。还有立方六方混合堆积。
4、…ABCACBABCACB…在n个等大球体作最紧密堆积中会有n个八面体空洞(六次配位)，2n个四面体空洞(四次配位)。*在金属晶格为主的自然金属元素矿物中，自然金（Au）的晶体结构，可看成Au原子作立方最紧密堆积而成；自然锇（Os）的晶体结构，可看成Os原子作六方最紧密堆积而成。金属元素、半金属元素、非金属元素①概述等大球最紧密堆积立方、六方个八面体空洞、2n个四面体空洞A、B、C三种堆积方式。②自然金Au金属元素，等轴晶系，立方最紧密堆积，Fm3m，a＝0.4078nm,Z＝4③自然铜Cu自然银Ag④自
5、然铂Pt金属元素，等轴晶系，立方最紧密堆积，Fm3m，a＝0.3913nm,Z＝4⑤自然钯Pd、自然铱Ir；自然Os六方最紧密堆积，P63/mmc，a＝0.27341nm、c＝0.43197nm，Z＝2。⑥自然铋Bi半金属元素，R-3m⑦自然硫S非金属元素⑧金刚石C石墨C富勒烯C607氧化物和氢氧化物等大、非等大球最紧密堆积问题，成分问题*在离子晶格为主的氧化物矿物中，晶体结构可看成质点（氧原子、离子）作球体最紧密堆积，阳离子规律充填一些八面体、四面体空洞。（1）氧最紧密堆积、小阳离子充填有关空洞。如刚玉Al2
6、O3中，氧沿3次轴作六方最紧密堆积，Al充填2／3的八面体空隙。（2）由氧和大阳离子最紧堆积，小阳离子充填有关空洞，例如钙钛矿CaTiO3。 （3）氧最紧密堆积、中等阳离子充填有关空洞，结构发生变形，如Nb、Ta、W等氧化物。 （4）共价键为主的矿物结构，如石英SiO2等。Högbomite:8H*,10H,10T,12H,14T,24R,30H,30R,36R.Pengzhizhongite:6H*,24R.Nigerite:6H*,12H,24R*Taaffeite:8H*,18R.Pehrmanite:8H,
7、18R.复杂氧化物的晶体结构与晶体化学图彭志忠石－6H结构模型尼日利亚石：（Fe，Zn，Al）4（Sn，Fe）2Al10O22（OH）2黑铝镁铁矿：（Mg，Zn，Fe，Al）4Al8O16彭志忠石：Mg2（Fe，Zn，Al）2（Sn，Fe）2Al10O22（OH）2尼日利亚石属三方晶系，空间群P-3m1—Pm18硅酸盐的晶体化学与晶体结构硅酸盐的基本特征（1）成分（2）硅氧骨干：岛、环、链(单、双)、层、架、过渡型（3）铝的作用（4）类质同像（5）附加阴离子（6）化学键（7）硅酸盐中的“水”，（OH）、H2O。硅酸
8、盐的晶体化学分类(1)岛状(2)环状(3)链状(4)层状(5)架状(6)过渡状岛状硅酸盐（1）锆石Zr[SiO4]I41/amd,a=0.662nm、b=0.602nm，Z=4（2）橄榄石(Mg,Fe)2[SiO4],Mg2[SiO4]--Fe2[SiO4]Pbnm,a=0.4754nm、b=1.0197nm，Z=4环状硅酸盐(1)电气石Na(Mg,Fe,M
