矿物晶体化学
海泡石晶体结构
第二章 原子结构
2－1 玻尔原子模型 2－2 现代的量子力学原子模型 2－3 原子轨道 2－4 原子轨道能级图 2－5 核外电子排布 2－6 元素周期表 2－7 原子性质的周期性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2－1 玻尔原子模型
连续光谱 线状光谱 原子光谱 玻尔氢原子模型
玻尔氢原子模型
海泡石属于海泡石一坡缕石粘土矿物族， 是一种无毒无害的镁质粘土矿物，理想 晶体的化学式为 {Mg8[Si12O30](OH)4(OH2)4}·8H2O。
海泡石晶体结构
海泡石晶体化学
海泡石的结构，由两层硅氧四面体片之间 夹一层金属阳离子，组成八面体片构成， 为2∶1型,两层硅氧四面体片各有六个硅氧 四面体，其顶端的氧原子朝向八面体片， 并与八面体片Mg 2+相连接，组成结构单位 层, 层的厚度为0.645nm，宽度相当于六个 硅氧四面体的宽度。
案例二、菱铁矿的晶体化学
案例二、菱铁矿的晶体化学
菱铁矿化学式FeCO3 （FeO 62.01 CO2 37.99） 常有 Mg、 Mn及Ca等类质同象混入物。 三方晶系 相对密度3.7—4.0， 硬度4。
[CO3]2-
[CO3]2-的半径为0.255nm？ Vp=(4+0+2)/2=3 中心分子价层为sp2杂化轨道伸展方向为正三角形
海泡石的特点
由于海泡石有着这种独特的结构，具有 开阔的层间孔道和较大的比表面积，因 而具有吸附离子和一些有机物的能力并 且吸附能力大于任何粘土。
讨论什么是矿物晶体化学 的内涵和外延？
《矿物晶体化学》研究内容到底是什么？
矿物晶体化学
第一章 矿物晶体化学的内涵和外延 第二章 化学基础之一——原子结构 第三章 化学基础之二——分子结构 第四章 化学基础之三——晶体结构 第五章化学基础之四——
几个晶体学概念
结点 结点上粒子 结点间距 晶格三要素 网面密度 晶格 晶胞
矿物晶体化学研究的主要内容
矿物晶体化学： 矿物晶体化学是研究矿物的化学成分、晶体结构，
及其与矿物的物理化学性质之间的相互关系，从而为 采矿与选矿工程服务的一门学科。
主要内容： 化学基础（原子结构、分子结构、晶体结构、晶体场 理论），实际矿物（硅酸盐矿、硫化物矿、氧化物矿 等）的化学组成、晶体结构、物理化学性质等。
单质硫矿
晶 系：斜方晶系
颜 色：亮黄至棕黄；有 时呈灰色，发红或发 绿
透明度：透明到半透明
光 泽：树脂质-油脂
条 痕：白色
硬 度：1.5～2.5
形 态：扁平，钟乳石状； 粒状纤维状或土状； 很少生有双晶
断 口：贝壳状至不整齐
比 重：2.0～2.1
检 验：不溶于水，不受 大多数酸的影响；溶 于二硫化碳和某些油
Fe2+
Fe2+电子构型为3d6 属 于(9-17)e-
半径为0.076nm [Fe]2+的电负性为1.8 碳酸盐的分解温度相
差很大，与金属离子 极化作用有关。
碳酸盐
FeCO3
r(Mn+)/pm
76
Mn+的电子 构型
(9-17)e-
分解温度/ ℃ 282
案例三、海泡石的晶体化学
海泡石晶体化学
晶体场理论在矿物晶体中的应用 第六章 实际矿物的晶体化学
第一章 矿物晶体化学的内涵和外延
矿物种类分类
单质矿物 硫化物 氧化物 碳酸盐 硅酸盐 硫酸盐 卤化物 其他
单质铜矿
晶 系：立方晶系 颜 色：红铜色失去光 泽后呈绿蓝和黑色 透明度：不透明 光 泽：金属般的 条 痕：红铜色 硬 度：2.5～3.0 形 态：多鳞，平展或 树枝状 断 口：锯齿状 比 重：8.9 检 验：溶于硝酸
矿物晶体化学
研究生课程
什么是矿物晶体化学？
“矿物晶体化学”研究内容是什么？
案例一、赤铁矿的晶体化学
赤铁矿的晶体化学
三方晶系
等轴晶系
1—三方菱面体晶格
2—立方晶格
赤铁矿的晶体化学
前者1为三方晶系，刚玉型结构，在自然 界稳定，称赤铁矿。
后者2为等轴晶系，尖晶石型结构，在自 然界呈亚稳态，称为磁赤铁矿。
定态轨道 轨道能级（基态、激发态） 原子发光原因 轨道能量量子化的概念 玻尔模型的优缺点
2－2 现代的量子力学原子模型
微观粒子与宏观粒子 微观粒子的波粒二象性 微观粒子运动的统计规律性 薛定谔方程 波函数 原子轨道（角度分布图） 电子云（角度分布图）
硫化物矿——黄铁矿
硅酸盐矿——透辉石
碳酸盐矿——孔雀石
孔雀石
孔雀石
（1）化学组成：Cu2[CO3](OH)2，含微量机械混入物； （2）结构特点：单斜晶系，点群2/m，空间群P21/a，
a0=0.948nm，b0=1.203nm，c0=0.321nm，β=9842′， Z=4，晶体结构中Cu2+为六个O2-和OH-所包围，形成八面体 配位。八面体共用棱相连接，组成一条平行于c轴的双链结构， C 4+在三个O2-之间组成[CO3]2-并连接各链； （3）晶体形态：单晶体呈柱状或针状，但极少见；双晶以(100) 为双晶面成接触双晶； （4）物理性质：深绿至鲜绿色，条痕淡绿色，玻璃光泽，纤维 状集合体呈丝绢光泽，土状者光泽暗淡，硬度3.5~4，解理平 行{201}完全，平行{010}中等，比重3.9~4.0； （5）鉴定特征：以其绿色、条痕淡绿色和肾状、葡萄状等为鉴 定特征。
Sp2
[CO3]2-
Sp2杂化
C、O键介于C-O与C=O之间，被认为是 碳氧原子间除形成σ键之外，还形成离 域的四中心六电子大π46键。
[CO3]2-
键角 120o 键长 每个C-O键长都等于1.30±0.01埃 键能 C=O的键能为740kJ/mol（实用化学
手册p273）, C-O的键能为84.0千卡/克分 子即351.54kJ/mol。
“表面”现象下面的内部实质问题是什么？
误区之一
粒子的规则排列！
一些基本概念
晶体与非晶的概念 如何鉴别一种固体是晶体 晶体化学的定义 矿物晶体化学研究的主要内容
晶体与非晶的概念
晶体 非晶 无定型体 单晶 多晶 晶体的性质
晶体的性质
均一性 异向性 对称性 最小内能 稳定性 有固定的熔点
