尼日利亚石—塔菲石—黑铝镁铁矿及相关系列矿物的晶体结构构筑原理

从氧原子最紧密堆积以及阳离子充填四面体和八面体空隙原理出发 ,以简单氧化物矿物最紧密堆积结构类型金绿宝石、尖晶石、铁钒矿为基础 ,深入讨论了复杂氧化物矿物最紧密堆积结构类型彭志忠石、尼日利亚石、塔菲石、黑铝镁铁 (钛 )矿等晶体结构构筑原理。以O表示全部为阳离子八面体配位的层 ;以T层表示阳离子八面体配位与阳离子四面体配位的混合层 ,其中T1表示阳离子八面体配位与一种方向阳离子四面体配位的混合层 ,T2 表示阳离子八面体配位与两种方向阳离子四面体配位的混合层。这类矿物晶体结构可用O、T1、T2 堆积方式表征 ,O层与T层交替排列。如 :彭志忠石 ( 6H)的晶体结构表示为…OT2 OT1OT1… ,塔菲石 ( 8H)的晶体结构表示为…OT2 OT1OT2 OT1… ,尼日利亚石 ( 2 4R)的晶体结构表示为…OT1OT2 OT2 OT1…× 3 ,等等 ;它们的晶体结构中既有尖晶石的…OT2 OT2 …晶体结构单位 ,又有铁钒矿的…OT1OT1…晶体结构单位。     

结构矿物学的新成果(续)

(2)六次配位(续)六次配位的另一典型结构是金红石结构。氧作六方最紧密堆积(近似地),阳离子充填二分之一的八面体孔隙,八面体链的延伸方向如图13所示。     

结构矿物学的新成果(续)

含大阳离子的最紧密堆积这几年,在研究金伯利岩中副矿物(尤其是金属副矿物)时,发现有些氧化物中含有大阳离子,如K、Ca、Ba、TR等,这些矿物的特点与磁铁矿、钛铁矿很类似,结构也与最紧密堆积的矿物差不多,也可用氧的最紧密堆积原理进行解释.我们实验室与其它同行合作,发现了一个新矿物,名沂濛矿K(Cr,Ti,Fe)_(12)O_(19),太阳离子K数量很少,但起一定的晶体化学作用.因此,这几年对这个问题进行了研究.与之有关的是在研究四川攀枝花铁矿时,发现磁铁矿、甚至于钛铁矿、钒钛磁铁矿等黑色的矿物中含有Ca,Na,数量不多,但     

论尖晶石族矿物结构的转变

尖晶石族矿物结构的特征是;氧离子作立方最紧密堆积、阳离子占据八分之一的四面体空隙和二分之一的八面体孔隙。若将四面体位置叫做A位、八面体位置称作B位,其化学计量通式应为AB_2O_4。所有尖晶石族矿物都含有两种不同的阳离子,至少是两种价态的同种阳离子,其比例是2:1,根据含量较多的那种阳离子的分布,尖晶石结构又被划分为正尖晶石型和反尖晶石型,若较多的那种阳离子全部分布在八面体位置,则称之为正尖晶石型;若其平均分布     

尼日利亚石类矿物的晶体化学研究及其意义

湖南省安化、临武、柿竹园等地区有一类含锡、镁、铁、锌、钛、锰、铝等多种元素的复杂氧化物矿物 ,它们是尼日利亚石、镁尼日利亚石 (彭志忠石 )等。本文从紧密堆积原理出发 ,深入探讨了尼日利亚石类矿物的晶体化学特征。它们的晶体结构可用O(阳离子八面体配位的层 )、T1(阳离子八面体配位与一种方向阳离子四面体配位的混合层 )、T2 (阳离子八面体配位与两种方向阳离子四面体配位的混合层 )堆积方式表征 ,O层与T层交替排列。尼日利亚石 6H的晶体结构表示为…OT2 OT1OT1… ,尼日利亚石 2 4R的晶体结构表示为…OT1OT2 OT2 OT1…× 3 ,等等 ;它们的晶体结构中既有尖晶石的…OT2 OT2 … ,又有铁钒矿的…OT1OT1…晶体结构单位。这类矿物研究在矿物学、宝石学、材料科学等方面有重要的理论和实际意义     

橄榄石-硅镁石型矿物的光学异向性

橄榄石型以及与其有密切关系的硅镁石型结构的矿物包括四个系列:1.硅酸盐橄榄石系列;2.磷酸盐橄榄石系列,即锂蓝铁矿系列;3.硅镁石系列;4.硅锰石系列。前两个系列是橄榄石型结构,后两个系列是硅镁石型结构。在这一类矿物中,氧离子都是六方最紧密堆积的,它们的平均折射率(N=(Ng Nm Np)/3)均严格服从最紧密堆积的折射率定律即     

高压相变晶体化学Ⅱ.高压下镁硅酸盐和氧化物中硅氧离子的半径变化和迁移行为

考查了高压下镁硅酸盐和硅镁氧化物(橄榄石、硅镁尖晶石、钙钛矿及后钙钛矿)中氧、硅的离子半径,发现在压力增加的条件下,不论相变是否发生,氧离子半径总是随压力增加而逐渐缩小的,但对于阳离子硅来说,相变导致它从配位数低的多面体向配位数高的多面体迁移时,其离子半径是逐渐增大的.这种现象与SiO2在高压相变时硅离子增大的趋势完全一致.这种现象可能是在高压下离子化合物逐渐向金属相化合物转变引起的.     

论氖型结构离子的化合物的折射率

无机晶体的折射率不仅取决于它的化学成分及内部构造,而且取决于离子的电子壳层结构。作者在研究氧离子最紧密堆积构造的矿物的折射率时,曾指出轻元素Be,Li,Al,Na,Mg(惰性气体结构类型的离子)起着同样的作用,具有d层价电子的过渡族元素Fe,Ti,Mn,Cr,Sc等有较大的折射率增量。     

高压相变晶体化学:Ⅰ.高压下SiO_2物相氧硅离子的半径变化和迁移行为

高压下随着压力增加,氧化物及硅酸盐矿物中的阳离子会发生从配位数低的多面体向配位数高的多面体迁移的现象,这种迁移是由于阴阳离子半径的比值发生改变引起的。对SiO2在高压下形成的各种多形的氧和硅的离子半径进行计算,发现氧离子半径是随压力增加及相变的发生而逐渐缩小,但硅离子半径随压力增加及相变的发生而有明显的增大。这种现象可能是在高压下离子化合物逐渐向金属相化合物转变引起的。     

辉石的结构和化学变化

在最近15年内,对于地球、月球和陨石中的辉石,发表了近80个高质量的三维精细修正结构,大多数精细哆正结构都属于C2/c单斜辉石和Pbca斜方辉石,但也较好地提供了P2_1/c结构的资料,能用于第四种主要结构类型Pbcn辉石的资料是很少的。这四种空间群的结构拓朴学可以用平行于[100]的、由四面体——八面体—四面体“工字梁形”结构单元组成的理想化模型来描述。不同对称是相邻层中的八面体和(或)对称上不同的四面体链按不同堆积顺序所引起的。在所精细修正的全部辉石中,M1阳离子位置由六个氧配位,六个氧排列成一种规则的假八面体形状,M2阳离子位置由六、七或八个氧呈不规则的多面体配位;M2配位取决于占据该位置的离子半径大小,半径较大的阳离子,配位数通常较高。在几种Pbca结构中,BN面体链的03—03—03角≈136°,这种四面体链与伸直状态(03—03—03=180°)偏离程度最大。     

地球各圈层氧离子平均体积守恒规律的发现

在氧化物和硅酸盐晶体结构中,氧离子作某种形式的堆垒,金属阳离子则充填于堆垒的空隙之中。氧离子体积比阳离子体积大得多,而且数量也多。所以,作为“实体球”而言,氧的总体积比阳离子总体积是25:1～30:1。也就是说,实体体积中有95％是由氧占着。假若我们把整个晶体的体积都归属于氧,于是就可以算出每个氧离子平均体积Vo(简称氧平均体积)。这是一个很有意义的概念。叶大年在开展国家科学基金项目“硅酸岩矿物和岩石中某些统计结晶化学规律的研究”时,将这个概念引入结构光性矿物学和材料学的研究之中,揭示出一些定量的规律。最近,本文作者对氧平均体积的研究取得了很大进展,说明氧     

钛钡铬石和钛钾铬石的晶体结构及晶体化学

本文通过结构的测定和修正。确定了各阳离子特别是Zr_+~4在钛钡铬石、钛钾铬石(蒙山矿)中的结晶学位置,证实了这两个矿物是锶铁钛矿族的分别以大阳离子Ba和K为主的两种新矿物。通过与锶铁钛矿族其他矿物的晶体结构和晶体化学特征进行对比,探讨了这两个矿物中M(4)-O M(5)O平均键长较同族其他矿物的偏大的原因,以及该族矿物晶胞的实际形态与理想形态(据最紧密堆积原理推测的)相比在堆积层内有些伸长而在堆积方向则有些收缩的原因。由于结构中较独立的M(0),M(1),M(2)配位位置的存在,故使具有共同结构特征的锶铁钛矿族矿物种类繁多,且化学成分复杂。     

K型水钠锰矿阳离子交换作用及产物高温相变研究

<正>水钠锰矿是一种常见的层状结构锰氧化物,角顶相连的锰氧八面体呈层状分布,层间为金属离子和水分子。由于层间阳离子易与其它金属离子进行离子交换,因而水钠锰矿在环境领域可用来吸附水或土壤中重金属离子。在矿物学领     

高电荷密度阳离子在硅酸盐不混溶液相间的分配

在硅酸盐液相不混溶过程中,高电荷密度(HCD)阳离子优先进入较基性的不混溶熔体相中,这与它们在岩浆分离结晶过程中的行为正好相反.根据这个原理,可区分岩石(矿石)是液相不混溶成因还是结晶分异成因.HCD阳离子在两共轭液相中的分配主要由其聚合程度强弱决定.在基性熔体中,非桥氧(NBO)数较多,要求更多的HCD阳离子以求配位.两液相中结晶相的存在会严重影响HCD阳离子的配分性质.     

彩色电气石致色离子的化学状态研究

为探究不同颜色电气石中致色元素的化学状态及其化学环境,利用X射线光电子能谱方法对绿色调（墨绿色、蓝绿色、淡绿色）和粉红色调电气石样品进行分析。结果表明,绿色调和粉红色调电气石样品中均含有少量的过渡金属离子,如Fe,Mn,Ti,Cr,且不含Li和Be。不同颜色的电气石晶体中过渡金属阳离子的化学状态相同,且分别为Fe3＋,Mn4＋,Ti4＋,Cr3＋,但其与阴离子配位的环境有所差别。绿色调电气石样品中虽然Fe的质量分数有较大的差别,但均有部分Fe元素与F结合,即占据晶体结构中的Y位;粉红色电气石样品中,Fe离子没有与F形成配位,仅占据结构中的Z位。相反,在粉红色电气石样品中,Mn主要与F结合配位的方式存在,占据结构中的Y位,而绿色调电气石样品中大部分的Mn与O配位成键,只有少部分的Mn与F结合配位。由于Fe3＋,Mn4＋离子对之间电荷转移的可能性不大,故电气石的颜色可能主要由于d—d电子跃迁和氧与金属离子（O2--M）间电荷转移吸收引起,尤其是由于化学环境的差异（包括配位阴离子种类、杂质缺陷、结构畸变等）所引起。     

黑铜矿的高温高压稳定性及其地学意义探讨

与其他大多数一氧化物晶体结构不同,黑铜矿(CuO)结构中+2价铜离子与氧形成四方面状配位,这是由它的3d~9价电子构型产生强烈的Jahn-Teller畸变所致。了解地球深部高温高压环境中+2价铜离子的这种晶体化学性质是否改变从而影响其地球化学行为,是探讨地球深部铜在矿物、金属、熔体间分配行为及其微观机制的重要基础。本研究利用金刚石压腔装置和激光双面加热技术模拟地幔温压环境,通过高压原位Raman光谱测试技术,开展了黑铜矿高温高压稳定性的实验研究工作。研究结果表明,黑铜矿直到30GPa压力范围其结构保持稳定,反映直到地球内部800 km深处,黑铜矿结构中+2价铜离子仍受Jahn-Teller效应制约。在30 GPa压力下对样品进行激光加热(温度1500~2000K),黑铜矿经过热处理后,在总体上仍保持稳定(不发生结构相变)的同时,发生部分分解反应,生成了少量的金属铜单质并释放出氧气:2CuO?2Cu+O_2。上述实验结果表明,一方面,+2价铜离子在地球内部直到800 km深度很可能仍保持CuO_4四方面状态配位形式,而主要的硅酸盐矿物和氧化物结构(包括它们的高压相)中都没有这种配位位置,显示+2价铜离子仍不相容于这些矿物中;另一方面,在地球深部较还原的环境中,黑铜矿分解反应产生的氧气被缓冲,+2价铜离子很可能大部分还原成金属铜单质,并在核-幔分离过程中,随金属铁一起进入地核。     

超高光度法的现状(二)

第二部分 高比缔合物形成的光度法 为了进一步提高光度分析的灵敏度,一些分析工作者对缔合物的发展是:研究和选择适宜条件,使中心离子和配位体形成配位饱和而电价不饱和的、体积庞大的多价络阴离子(例如中心离子和某些酸性染料形成的螯合阴离子,和二氯化锡形成的双金属络阴离子以及和钼、钒等形成的杂多酸等)或多价络阳离子(例如中心离子和邻菲罗啉、吡啶等形成的络阳离子),然后在必要时改变反应条件(如原有条件适合于缔合反应则不改变),使之和多个强烈显色的抗衡离子(前者主要是碱性染料的RH~ 型体,后者主要是卤代萤光素或三苯甲烷酸性染料的阴离子)缔合。由于在反应中增大了显色分子和中心离子的缔合比(一般是2∶1—5∶1),因此新发展起来的这类光度法的克分子吸收系数多为     

氧化铁矿物对重金属离子的吸附及其表面特征

杂质和复杂的微形貌导致铁（氢）氧化矿物表面的能量和结构高度不均一。能量高、配位数低的位置吸附力强。电荷和离子半径决定了重金属离子的吸附能力。由于表生地球化学过程中的吸附过程几乎都与流体有关,流体的ｐＨ值主要通过对铁氧化物的影响吸附过程,ｐＨ值的变化改变了铁氧化物表面羟基的分布,即改变表面吸附位置的结构,进而影响氧化物的吸附能力,铁（氢）氧化物的表面结构其复杂,现有的吸附理论从不同的角度出发,在一定程度上解释了铁（氢）氧化物的吸附行为,但也存在许多问题。     

宝石矿物的呈色机理

宝石矿物的颜色是过渡族离子在晶体场作用下d电子跃迁的结果。配位多面体的对称程度、配位体的成分影响d电子跃迁。影响宝石吸收谱特征的因素为中心阳离子的价态、配位阴离子的多少和距离、阳离子之间的相互影响以及选律等。     

氧的地球化学——壳幔岩石中氧离子(O~(2-))不用动原理

文章阐发了地球内部壳幔岩石的质变基本规律:氧的地球化学——壳幔岩石中氧离子(O2-)不用动原理。笔者认为,自然界岩石尽管千变万化,具有种种成因和形成环境,但其主体含硅岩石基本上由两大部分组成:即阴离子O2-(占岩石体积的90%以上)和元素周期表中的其他数十种阳离子(仅占岩石体积的10%以下)。因此,壳幔岩石的主体是氧。矿物、岩石之间的反应千变万化,但氧离子(O2-)是不用动的,只是阳离子的带入、带出。氧离子影响到各种阳离子在晶格中的换位,决定了壳幔岩石的存在和变化。