既能表示矿物中元素的种类及其数量比,又能反映原子在晶体结构中相互关系的化学式,称为构造式。构造式能反映矿物成分与结构之间的关系,所以在矿物学中被普遍采用。书写构造式时,应遵从以下原则:
(1)阳离子写在式子的最前面,当存在两种以上的阳离子时,要按碱性由强到弱的顺序排列,如MgAl2O4(尖晶石)。
(2)阴离子或配阴离子写在阳离子之后。配阴离子用方括号[]括起来。如CaMg[CO3]2(白云石)。
(3)附加阴离子写在主要阴离子或配阴离子的后面,如Ca5[PO4]3(F,Cl,OH)(磷灰石)。
(4)类质同像置换的离子用圆括号()括起来,它们之间以逗号“,”分开,含量多的写在前面。如(Zn,Fe)S(铁闪锌矿)。
(5)矿物成分中的水,分别按不同情况书写:
l4[Si4O10](OH)8(高岭石)。
结晶水、沸石水及层间水也写在化学式的最后,用圆点与其他组分隔开。如Ca[SO4]·2H2O(石膏),(Mg,Ca)0.7(Mg,Fe3+,Al)6[(Si,Al)8O20](OH)4·8H2O(蛭石)。
胶体水因数量不定,以nH2O表示,也有用aq表示的。如蛋白石,既可写成SiO2·nH2O,也可写成SiO2·aq。
学习指导
本章是矿物学的重要理论基础。其内容与化学关系密切,复习和掌握化学中的有关知识十分必要。学习本章可从以下三个方面进行。
(1)理解和掌握矿物的各种化学元素的性质及特征。如元素的原子和离子半径、离子外电子层结构、离子类型、化学键和晶格,以及对矿物的形成、性质的影响。
(2)理解球体最紧密堆积原理及四面体空隙、八面体空隙、配位数的概念,并与离子类型、晶格类型及结晶学中空间格子的内容结合起来理解。
(3)对比理解类质同像和同质多像,包括它们的概念、形成条件及意义,从化学成分的角度理解胶体矿物和矿物中的水。矿物的化学式要求掌握晶体化学式的书写原则。
复习思考题
1.离子类型划分的依据是什么,三种类型离子各有何特点?举例说明。
2.四种晶格类型中,每种晶格中的质点作何种紧密排列,为什么?
3.石墨具有导电性和金属光泽、不透明、高熔点和化学稳定性及低硬度。这些性质与成分、化学键、晶格有何关系?
4.等大球体最紧密堆积中有些什么空隙?它们的形状、大小、含量有何不同?
5.何谓配位数?为何两种质点的半径相差越大,配位数越少?某阳离子位于立方体、八面体、四面体或正三角形配位多面体中,此阳离子分别被几个阴离子包围?
6.1何谓同质多像,C,SiO2,Ca[CO3],TiO2各有哪些同质多像变体?
7.何谓类质同像,类质同像分哪些类型?影响质点间相互代替的因素有哪些?研究类质同像有何实际意义。
8.胶体矿物是如何形成的,胶体矿物有何特点?
9.矿物中的水有几种类型,它们在矿物中的存在形式与赋存状态如何?
10.以蛭石(Mg,Ca)0.7(Mg,Fe3+,Al)6[(Si,Al)8O20](OH)4·8H2O的化学式为例,说明其每种离子(或分子)的晶体化学式书写原则。