矿物晶体化学式计算方法(new).doc

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1、矿物晶体化学式计算方法一、有关晶体化学式的几个基本问题1.化学通式与晶体化学式化学通式(chemicalformula)是指简单意义上的、用以表达矿物化学成分的分子式，又可简单地称为矿物化学式、矿物分子式。晶体化学式(crystal-chemicalformula)是指能够反映矿物中各元素结构位置的化学分子式，即能反映矿物的晶体化学特征。举例：(1)钾长石的化学通式为：KAlSi3O8或K2O×Al2O3×6SiO2，而其晶体化学式则必须表示为K[AlSi3O8]；(2)磁铁矿的化学式可以写为：Fe3O4，但其晶体化学式为：FeO×Fe2O3。(3)具Al2SiO5化学式的三种

2、同质多像矿物：红柱石、蓝晶石和夕线石具有不同的晶体化学式：红柱石：AlVAlVIOSiO4蓝晶石：Al2VIOSiO4矽线石：AlVISiAlIVO5此外，还要指出的是，晶体化学式是最简化学式的Z倍(Z为单位晶胞分子数)。如：金红石TiO2，其Z=2，因此，金红石的晶体化学式应该为：Ti2O4，锐钛矿的Z=4，它的晶体化学式为Ti4O8，板钛矿的Z=8，它的晶体化学式为Ti8O16。2.矿物中的水自然界中的矿物很多是含水的，这些水在矿物中可以三种不同的形式存在：吸附水、结晶水和结构水。吸附水：吸附水以机械吸附方式成中性水分子状态存在于矿物表面或其内部。吸附水不参加矿物晶格，可以

3、是薄膜水、毛细管水、胶体水等。当温度高于110°C时则逸散，它可以呈气态、液态和固态存在于矿物中。吸附水不写入矿物分子式。结晶水：结晶是成中性水分子参加矿物晶格并占据一定构造位置。常作为配位体围绕某一离子形成络阴离子。结晶水的数量与矿物的其它组份呈简单比例。如石膏：Ca[SO4]×2H2O。结构水(或称化合水)：常以H2O+表示，结构水呈H+、OH-、H3O+等离子形式参加矿物晶格。占据一定构造位置，具有一定比例。通常以OH-最常见。H3O+离子少见，也最不稳定，易分解：H3O+®H++H2O。结构水如沸石水、层间水等。由于H3O+与K+大小相近，白云母KAl2[AlSi3O1

4、0](OH)2在风化过程中K+易被H3O+置换形成水云母(K,H3O+)Al2[AlSi3O10](OH)2。由于结晶水和结构水要占据一定的矿物晶格位置，所以在计算矿物晶体化学式要考虑它们的数量。3.定比原理定比是指组成矿物化学成分中的原子、离子、分子之间的重量百分比是整数比，即恒定值。举例：(1)某产地的磁铁矿的化学分析结果为：FeO=31.25%，Fe2O3=68.75%，已知它们的分子量分别为：71.85和159.70。因此，FeO和Fe2O3的分子比为：FeO:Fe2O3=(31.25/71.85):68.75/159.70)=1.01:1因此，磁铁矿的化学式可写为：F

5、eO×Fe2O3或Fe3O4。(2)某金绿宝石的化学成分为BeO=19.8%，Al2O3=80.2%，它们的分子量分别为25和102，因此两者之间的分子比为：BeO:Al2O3=(19.8/25)/(80.2/102)=1:1金绿宝石的化学式可简写为BeO×Al2O3或BeAl2O4。当然，以上只是化学式较简单的矿物，实际上由于类质同像替代的复杂性，一般矿物化学式只是一个近似的整数比。4.矿物化学式的书写(1)单质元素的化学式只写元素符号；(2)金属互化物的化学式按元素的电负性递增顺序从左到右排列，如Te、Ag的电负性分别为：2.1和1.8，所以碲银矿的化学式应写为AgTe；B

6、i和Te的电负性分别为：1.8和2.1，楚碲铋矿的化学式则为：BiTe。呈类质同像替代的元素用圆括号包括，按数量多少先后排列。(3)离子化合物的化学式的书写顺序为：正离子排左，负离子排右，正离子电价由低到高，相同电价依电负性大小由小到大；如钾长石K[AlSi3O8]、橄榄石(Mg,Fe)2[SiO4]。附加的负阴离子放在主要的阴离子后面，如：孔雀石Cu2[CO3](OH)2；矿物中的结晶水分子写在化学式的最后，用点号隔开。如：石膏CaSiO4×2H2O。二、矿物化学式的计算方法1.原子–分子计算法：直接把元素的重量百分含量换算成原子或分子比，在计算硫化物、卤素化合物或金属互化物

7、时经常采用这种方法。首先我们来看一下如果我们知道某个矿物的化学式，如何计算组成矿物的原子或氧化物的重量含量。如黄铜矿CuFeS2，Cu、Fe、S的原子量分别为63.54、55.85和32.07，黄铜矿“分子”的重量为：63.54+55.85+(2´32.07)=183.53；那么可分别计算得到三个元素的重量百分比：Cu=(63.54´100)/183.53=34.64%;Fe=(55.85´100)/183.53=30.42%;S=(2´32.07´100)/183.53=34.94%。反过