【文章內(nèi)容簡介】 石 (含 Fe2O3分散相 )等，實際上是含有機械混入物的晶體。 膠體是一種物質(zhì)的微粒 (粒徑 100l0000nm)分散于另一種物質(zhì)之中所形成的均勻的細分散系。前種物質(zhì)稱為分散相(或分散質(zhì) )，后種物質(zhì)稱為分散媒 (或分散介質(zhì) )。 167。 23 膠體礦物 膠核與膠粒 ? 多數(shù)膠體的分散相質(zhì)點都是晶質(zhì)的，因此，它們的表面電性不飽和，稱這個微粒為膠核。 ? 膠核優(yōu)先吸附存在于介質(zhì)中的與自己組成相同 (或相似 )的離子，在膠核外面形成一個吸附層，構成帶一定電荷的膠粒，為了平衡吸附層的電荷，帶電的膠粒還要吸附介質(zhì)中的其他異性離子，這種離子在介質(zhì)中有一定的自由移動能力，因而形成一個擴散層。 ? 膠粒就是膠核和吸附層的合稱。 膠體的選擇吸附性 ? 根據(jù)膠粒所帶正負電荷的不同，可將膠體分為正膠體和負膠體。地殼中常見的正膠體有： Zr、 Ti、 Th、Ce、 Cd、 Cr、 Al、 Fe3+的氫氧化物；負膠體有 As、Sb、 Cu、 Pb的硫化物，以及高嶺石等粘土質(zhì)點和腐植質(zhì)等；有時氫氧化鐵也帶有負電荷。在自然界中負膠體比正膠體分布廣泛。 ? 膠體的選擇吸附，是指膠粒在不同溶液中僅能吸附某些與膠粒電荷相反的離子，而對其他物質(zhì)吸附很少或完全不吸附。負膠體吸附介質(zhì)中的陽離子，如MnO2負膠體可以吸附 Cu+、 Pb2+、 Zn2+、 Co2+、 Ni2+、K+、 Li+等 40余種陽離子；正膠體吸附介質(zhì)中的陰離子，如 Fe(OH)3正膠體能吸附 V、 P、 As、 Cr等元素的絡陰離子。 ? 膠體對離子吸附的選擇性，還表現(xiàn)在對一些離子吸附的難易程度不同，進而表現(xiàn)為被吸附離子之間的交換。最常見的是粘土礦物的離子交換現(xiàn)象。一般情況下，陽離子電價愈高，置換能力愈強，一旦被粘土吸附，就難被置換。在電價相等時，置換能力隨離子半徑增大而增強，因為離子半徑愈大，水化能力減小，使水化半徑減小，與膠核中 O2的結合鍵能增加。金屬陽離子置換能力按下列順序遞減 (其中 H+是例外的 )： ? H+Al3+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+Li+ ? 此順序稱為霍夫曼斯特順序。 31 膠體溶液 ? 出離地表的礦物或礦物集合體，在物理風化作用中，由于機械破碎或磨蝕而形成膠粒大小的質(zhì)點，當它們分散于水中即成為膠體溶液 (水膠溶體 )；或因化學風化作用，使原生礦物分解成離子或分子狀態(tài)，然后進一步飽和聚集而成。膠體溶液是形成膠體礦物的物質(zhì)基礎。 32膠體溶液的凝聚 ? 己經(jīng)形成的膠體礦物，隨著時間的推移或熱力學因素的改變，進一步發(fā)生脫水作用，顆粒逐漸增大而成為隱晶質(zhì)。最終可轉變?yōu)轱@晶質(zhì)礦物。由膠體晶化而形成的晶質(zhì)礦物特稱為變膠體礦物，如蛋白石變?yōu)槭琛⑹?SiO2等。這種轉化過程，稱之為膠體的老化或陳化。 ? 膠體溶液在遷移過程中或匯聚于水盆地后，或因與帶有相反電荷的質(zhì)點發(fā)生電性中和而沉淀，或因水分蒸發(fā)而凝聚，從而形成各種膠體礦物。 167。 33 礦物中的水 ? 吸附水以中性水分子 (H2O)存在，不參與組成礦物的晶體結構，而是被機械地吸附于礦物顆粒表面或縫隙中。吸附水不屬于礦物的化學成分，不寫入化學式。它們在礦物中的含量不定，隨溫度、濕度而變；常壓下，當溫度達到 100110℃ 時，吸附水就全部從礦物中溢出而不破壞晶格。 ? 含在水膠凝體中的膠體水，作為分散媒被微弱的聯(lián)結力附著在膠體的分散相的表面，這是吸附水的一種特殊類型。膠體水是膠體礦物本身固有的特征，應當作為一種組分列人礦物的化學成分，但其含量變化很大，如蛋白石 SiO2nH2O(n 表示水分子含量不固定 )。 吸附水 結晶水 ? 結晶水以中性水分子存在于礦物中，參與組成礦物的晶格，有固定的配位位臵，是礦物化學組成的一部分。結晶水分子的數(shù)量與礦物中其他組分的含量成簡單的比例關系。結晶水往往存在于具有大半徑絡陰離子的含氧鹽礦物中。如石膏CaSO4〃2H 2O、膽礬 CuSO4〃5H 2O等。某些礦物中的結晶水以一定的配位形式圍繞著陽離子 (有時也圍繞陰離子 )形成所謂的結晶水化物。 ? 結晶水由于受到晶格的束縛，結合較牢固。因此，要使它從晶格中釋放出來，就需要有較高的溫度，但一般不超過 600℃ ，通常為 100200℃ 。 結構水 ? 結構水也稱化合水。是以 (OH)、 H+或 (H3O)+離子的形式參加礦物晶格的水，其中尤以 (OH)最為常見。如滑石 (Mg3[Si4O10](OH)2)、高嶺石(Al4[Si4O10](OH)3)等中的水，就屬于這種類型。 ? 結構水在晶格中占有固定的位臵，在組成上具有確定的含量比。由于與其他離子的聯(lián)結相當牢固，因此，需要較高的溫度 (大約在 6001000℃ 之間 )才能溢出，如高嶺石的失水溫度為 580℃ ，滑石則為 950℃ 。由于結構水是占有晶格位臵的，所以失水后，晶格完全被破壞。 沸石水 ? 沸石水是存在于沸石族礦物中的中性水分子。沸石的結構水有大小不等的空洞及孔道，水就占據(jù)在這些空洞和孔道中，位臵不十分固定。水的含量隨溫度和濕度而變化。由于沸石結構中，其空洞和孔道的數(shù)量及位臵都是一定的，所以含水量有一個確定的上限值。此數(shù)值與礦物其他組分的含量成簡單的比例關系。 ? 沸石族礦物，當加熱至 80400℃ 范圍內(nèi)，水即大量溢出，失水后原礦物的晶格不發(fā)生變化，只是它的某些物理性質(zhì)如：透明度、折射率和比重等隨失水量的增加而降低。失水后的沸石仍能重新吸水，恢復原有的物理性質(zhì)?？梢姺惺哂幸欢ǖ奈剿男再|(zhì)，但是含水量的這種變化是有一定范圍限制的，當超過這一范圍時，晶格將有所變化，脫水后就不能再吸水復原。 層間水 ? 層間水是存在于某些層狀結構硅酸鹽的結構層之間的中性水分子。它參與礦物晶格的構成，但數(shù)量可在相當大的范圍內(nèi)變動。這是因為某些層狀硅酸鹽礦物如蒙脫石等，其結構層本身，電價并未達到平衡，在結構層的表面還有過剩的負電荷，這部分過剩的負電荷還要吸附其他金屬陽離子，而后者又再吸附水分子，從而在相鄰的結構層之間形成水分子層，即層間水。水的含量多少與吸附陽離子的種類有關。如在蒙脫石中，當吸附陽離子為 Na+時，在結構層之間常形成一個水分子層；若為 Ca2+時，則經(jīng)常形成兩個水分子厚的水層。此外，它的含量還隨外界溫度、濕度的變化而變化，常壓下當加熱至 110℃ 時，水大量溢出，結構層間距相應縮小，晶胞軸長 C0值減小，礦物的比重和折射率都增高；在潮濕的環(huán)境中又可重新吸水。礦物中含有各種不同形式的水， 167。 35 礦物的化學式 ? 將礦物的化學成分用元素符號按一定原則表示出來，就構成了礦物的化學式。它是以單礦物的化學全分析所得各組分的相對石分含量為基礎計算出來的。其表示方法有兩種，即實驗式和結構式(晶體化學式 )。 實驗式 化學式的計算 結構式（或晶體化學式） ? 結構式的書寫方法如下： ? (1)對于由單質(zhì)元素構成的礦物，用元素符號表示，如自然金 Au，金剛石 C。若有類質(zhì)同象代替，則按數(shù)量多少排列，用圓括號括起來，并用逗號分開，如銀金礦一 (Au， Ag)。 ? (2)對于金屬互化物，按金屬性遞減的順序從左至右排列，如砷鉑礦一 PtAs。 ? (3)對于離子化合物，書寫的基本原則是陽離子在前，陰離子在后。具體的書寫方法和意義如下： ? ①陽離子寫在化學式的最前面。當存在兩種以上的陽離子時，要按堿性由強到弱的順序排列，如白云石 CaMg[CO3]2；當陽離子為同一元素而具不同價態(tài)時，則按電價由低至高排列，如磁鐵礦 FeFe2O4(即Fe2+Fe23+O4)。 ? ②陰離子或絡陰離子寫在陽離子的后面，絡陰離子要用方括號 []將它括起來，如方解石 Ca[CO3]，透輝石 CaMg[Si2O6]。 ? ③若有附加陰離子時，通常將它寫在主要陰離子或絡陰離子的后面，如磷灰石 Ca5[PO4](F， Cl)。 ? ④互為類質(zhì)同象代替的離子，用圓括號 ()括起來，它們中間用逗號 ， 分開，含量多的元素寫在前面，少者在后。如鐵閃鋅礦 (Zn， Fe)S。 礦物中水的書寫方式 ? ①結構水，寫在化學式的最后，如高嶺石Al4[Si4O10](OH)8。 ? ②結晶水，用圓括號括起來，寫在與之相聯(lián)系的陽離子后面，如 Ni(H2O)6[SO4]。 ? ③沸石水，寫在化學式的最后，用圓點分開，其含量以其上限為準，如鈉沸石Na2[Al2Si3O10]2H 2O。 ? ④層間水，用圓括號括起來，寫在可交換的陽離子后面，如鈉蒙脫石(H2O)4{()[Si4O10](OH)2}。 ? ⑤吸附水，在化學式中不予表示。膠體水應表示出來。因為含量不定，故以 nH2O或 aq表示，寫在化學式最后，也用圓點分開，如蛋白石SiO2nH 2O或 SiO2aq 。 結構式的計算 一、礦物的概念 礦物是地殼中的化學元素在各種地質(zhì)作用下形成的自然產(chǎn)物，是巖石的組成單位。 形成巖石的礦物稱為造巖礦物。礦物可以是單一元素所組成的，也可以是幾種元素組成的化合物。礦物的化學成分和內(nèi)部構造都是比較均一的，因而具有一定的物理和化學性質(zhì)，并以各種形態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）存在于自然界中。自然界的礦物絕大多數(shù)是固態(tài)，少數(shù)為液態(tài)或膠體狀態(tài)。 第三章 礦物的物理性質(zhì) （一）原生礦物和次生礦物 ? 礦物按成因可分為原生礦物和次生礦物 ? 1．原生礦物 由地殼深處熔融狀態(tài)的巖漿冷凝固結而形成的礦物稱原生礦物。如石英、長石、云母、輝石、角閃石等。 ? 2．次生礦物 原生礦物經(jīng)物理、化學風化作用，組成和性質(zhì)發(fā)生化學變化，形成的新礦物稱次生礦物。如方解石、高嶺石等。 （二）結晶礦物和非結晶礦物 ? 固體礦物按其內(nèi)部構造不同，分為結晶質(zhì)和非結晶質(zhì)兩種。 ? 1． 結晶礦物 結晶礦物指各種原子在三維空間有序地重復排列的礦物 。 絕大多數(shù)礦物是結晶礦物 。 ? 2． 非結晶礦物 非結晶礦物又稱無定形礦物 。 原子作無序或短程有序排列 ， 無法用 X射線或電子衍射檢測其晶體結構的礦物或其他固態(tài)物質(zhì) 。 如蛋白石等 。 二、礦物的物理性質(zhì) ? 礦物的物理性質(zhì)是多方面的 ， 其中最具有鑒定意義的有：顏色 、 條痕 、 光澤 、 解理 、 斷口 、 硬度等 ， 此外 ， 尚有透明度 、 彈性 、 比重等 。 ? （一）顏色 根據(jù)礦物呈色的原因 ， 分為自色 、 他色和假色三種 。 ? 自色 ? 是礦物本身所固有的顏色 ， 它與礦物的成分和構造有關 ， 如磁鐵礦的鐵黑色 ， 孔雀石的翠綠色等 。 ? 他色 ? 是由于外來的帶色雜質(zhì) 、 氣泡等色體所引起的 ，與礦物本身的化學成分及構造無關 ， 易變化而不穩(wěn)定 ， 如無色透明的水晶可被染成紫色 、 玫瑰色 、 黑色等便是很好的例子 。 ? 假色 ? 是由于礦物內(nèi)部解理面 、 表面氧化膜等所引起的光線干涉作用的呈色現(xiàn)象 ， 如方解石內(nèi)部微細解理面所呈之暈色 ， 斑銅礦表面的藍 、 紫色就是氧化薄膜造成的 。 （二）條痕 ? 條痕就是礦物粉末的顏色，將礦物在未上釉的瓷板上進行刻劃，其留下的粉末痕跡就是條痕，條痕色可以消去假色，減弱他色，保存自色，所以條痕比礦物本身呈現(xiàn)的顏色更為固定，因而更具有鑒定意義。 ? 鑒定條痕 ， 只限于硬度比瓷板小的礦物 ， 因硬度比瓷板大的礦物 ， 刻劃后所得之粉末則是瓷板的粉末了 ． （三）光澤 ? 光澤是礦物表面對光線反射所呈現(xiàn)的光亮。礦物的光澤可分為金屬光澤、半金屬光澤和非金屬光澤． ? 金屬光澤是具有金屬的光亮，如黃鐵礦、黃銅礦等。一般具金屬光澤的礦物，條痕為黑色或深色，不透明的礦物常具金屬光澤。 ? 透明和半透明的淺色礦物，通常不具金屬光澤，稱為非全屬光澤。 ? 界于金屬光澤和非金屬光澤之間的稱為半金屬光澤 ， 如赤鐵礦即具有半金屬光澤 。 ? 非金屬光澤又分為金剛光澤 、 玻璃光澤 、 脂肪光澤 、 珍珠光澤和絲絹光澤 。 （四）硬度 ? 礦物抵抗外力摩擦或刻劃的能力稱為硬度 。 一般采用摩氏硬度計來確定礦物的相對硬度 。 ? 摩氏硬度計是以十種硬度不同的礦物作標準 ， 用相互比較的方法來確定某種礦物的相對硬度 。 表 21 摩氏硬度表 ? 硬度 1 2 3 4 5 6 7 ? 礦物 滑石 石膏 方解石 螢石 磷灰石 正長石 石英 ? 硬度 8 9 10 ? 礦物 黃玉 剛