第二讲-晶体化学式计算.

第二讲矿物晶体化学式计算成岩成矿矿物学一、几个基本问题二、矿物化学式的计算方法三、矿物端员组分计算四、矿物晶体化学式在研究中的应用1.化学通式与晶体化学式2.矿物中的水3.定比原理4.矿物化学式的书写一、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。钾长石的化学通式为：KAlSi3O8或K2OAl2O36SiO2晶体化学式(crystal-chemicalformula)：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镁橄榄石Mg2SiO4Olivine(100)viewblue=M1yellow=M2镁橄榄石Mg2[SiO4]：2个八面体位置＋1个四面体位置Fe2+可以任一比例占据八面体位置，形成介于镁橄榄石和铁橄榄石之间的橄榄石成分如果具体比例不确定，则晶体化学式：(Mg,Fe)2[SiO4]若确定，则晶体化学式：(Mg1.5,Fe0.5)[SiO4]Ca可以占据一个八面体位置(M2)，形成钙镁橄榄石Monticellite(CaMg)[SiO4]莱河矿laihunite(Fe2+Fe3+2)[SiO4]2晶体化学式为：K[AlSi3O8]Al、Si占据四面体位置钾长石黑云母钠长石Na[AlSi3O8]钙长石Ca[Al2Si2O8]晶体化学式为：K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH)2黑云母为三八面体层状硅酸盐矿物黑云母Muscovite白云母二八面体层状硅酸盐矿物KAl2[Si3AlO10](OH)2具Al2SiO5化学式的三种同质多像矿物：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金红石的Z=2，其晶体化学式应为：Ti2O4锐钛矿的Z=4，其晶体化学式为：Ti4O8板钛矿的Z=8，其晶体化学式为：Ti8O16Z值：单位晶胞分子数狭义的晶体化学式是最简化学式的Z倍结晶水：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。结晶水写入矿物分子式。石膏：CaSO42H2O吸附水：吸附水以机械吸附方式呈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，吸附水不写入矿物分子式。2.矿物中的水绿柱石中常含有一定量的隧道H2O,OH-绿柱石的晶体化学式中通常不写入：微量Be3Al2(Si6O18)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。结构水写入矿物分子式。普通角闪石(hornblende)(CaNa)2(Mg,Fe,Al)5(Si,Al)8O22(OH,F,Cl)2Zonedhornblende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。磁铁矿含FeO=31.25%，Fe2O3=68.75%（其分子量分别为：71.85和159.70），其分子比为FeO:Fe2O3=(31.25/71.85):68.75/159.70)=1.01:1根据定比原理，磁铁矿的化学式可写为FeOFe2O3或Fe3O4。3.定比原理(1)单质元素的化学式只写元素符号；如石墨：C(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。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。楚碲铋矿：BiTe4.矿物晶体式的书写(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；附加的负阴离子放在主要的阴离子后面；矿物中的结晶水分子写在化学式的最后。1.原子–分子计算法2.氧原子计算法二、矿物化学式的计算方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时经常采用这种方法。1.原子－分子计算法例1：黄铜矿黄铜矿的矿物化学式：CuFeS2Al(wt%)A2原子量Cu34.6463.54Fe30.4255.85S34.9132.07Al(wt%)A2原子量A3=A1/A2Cu34.6463.540.545Fe30.4255.850.545S34.9132.071.090Al(wt%)A2原子量A3=A1/A2A4=A3/0.545Cu34.6463.540.5451Fe30.4255.850.5451S34.9132.071.0902例2：钙铁辉石钙铁辉石的近似矿物化学式：CaOFeO2SiO2Al(wt%)A2分子量CaO22.256.08FeO29.471.80SiO248.460.09Al(wt%)A2分子量A3=A1/A2CaO22.256.080.396FeO29.471.800.409SiO248.460.090.805Al(wt%)A2分子量A3=A1/A2A4=A3/0.396CaO22.256.080.3961FeO29.471.800.4091.03SiO248.460.090.8052.03(1)已知氧原子数的一般计算法(2)含(OH)–矿物化学式的计算法(3)含F、Cl矿物化学式的计算法(4)含水矿物的计算法(5)阳离子总数固定计算法(6)理想化学配比计算法2.氧原子计算法(1)已知氧原子数的一般计算法以固定的氧原子数为计算基础(basedonfixedatomsofoxygen)Y=Y’X(Y为单位晶胞中的阳离子数；Y’为阳离子系数；X氧原子系数)以YnOm为例，Y’=n氧化物重量百分比/氧化物分子量；X=已知通式中的氧原子数/(m氧化物重量百分比/氧化物分子量)尖晶石的晶体化学式(Mg0.751Fe2+0.201)0.952(Al1.782Cr3+0.200)1.982O4AlA2Wt%分子量Al2O357.89101.96Cr2O39.72152FeO12.5671.80MgO19.3240.31Total99.46AlA2A3Wt%分子量A1/A2Al2O357.89101.960.568Cr2O39.721520.064FeO12.5671.800.175MgO19.3240.310.479Total99.46AlA2A3A4Wt%分子量A1/A2阳离子系数Al2O357.89101.960.5681.136Cr2O39.721520.0640.128FeO12.5671.800.1750.175MgO19.3240.310.4790.479Total99.46AlA2A3A4Wt%分子量A1/A2阳离子系数氧原子系数Al2O357.89101.960.5681.1361.704Cr2O39.721520.0640.1280.192FeO12.5671.800.1750.1750.175MgO19.3240.310.4790.4790.479Total99.462.55X=4/=1.569AlA2A3A4Wt%分子量A1/A2阳离子系数氧原子系数阳离子数Al2O357.89101.960.5681.1361.704Al3+1.782Cr2O39.721520.0640.1280.192Cr3+0.200FeO12.5671.800.1750.1750.175Fe2+0.201MgO19.3240.310.4790.4790.479Mg2+0.751Total99.462.55X=4/=1.569尖晶石钠长石的晶体化学式(Na0.967K0.005Ca0.005)0.977(Al1.003Si3.002)4.005O8AlA2A3Wt%分子量A1/A2SiO268.7160.091.143Al2O319.50101.960.191Na2O11.4061.980.184K2O0.1294.200.001CaO0.0956.080.002Total99.82AlA2A3A4Wt%分子量A1/A2阳离子系数SiO268.7160.091.1431.143Al2O319.50101.960.1910.382Na2O11.4061.980.1840.368K2O0.1294.200.0010.002CaO0.0956.080.0020.002Total99.82AlA2A3A4Wt%分子量A1/A2阳离子系数氧原子系数SiO268.7160.091.1431.1432.286Al2O319.50101.960.1910.3820.573Na2O11.4061.980.1840.3680.184K2O0.1294.200.0010.0020.001CaO0.0956.080.0020.0020.22Total99.823.046X=8/=2.626AlA2A3A4Wt%分子量A1/A2阳离子系数氧原子系数阳离子数SiO268.7160.091.1431.1432.286Si4+3.002Al2O319.50101.960.1910.3820.573Al3+1.003Na2O11.4061.980.1840.3680.184Na+0.967K2O0.1294.200.0010.0020.001K+0.005CaO0.0956.080.0020.0020.22Ca2+0.005Total99.823.046X=8/=2.626钠长石(2)含(OH)–矿物化学式的计算法如果矿物结构中含有氢氧根，则根据下列关系式换算：2(OH)–=H2O+O2-亦即每两个氢氧根相当于一个氧化物分子和一个氧原子。AlA2白云母Wt%分子量SiO238.3260.09TiO22.8979.9Al2O315.21101.96Fe2O31.49159.7FeO15.5871.8MnO0.2270.9MgO13.1740.31CaO0.7456.08Na2O0.2061.98K2O8.0194.20H2O+4.0418Total99.82AlA2A3白云母Wt%分子量A1/A2SiO238.3260.090.638TiO22.8979.90.036Al2O315.21101.960.149Fe2O31.49159.70.009FeO15.5871.80.217MnO0.2270.90.003MgO13.1740.310.327CaO0.7456.080.013Na2O0.2061.980.003K2O8.0194.200.085H2O+4.04180.224Total99.82AlA2A3A4白云母Wt%分子量A1/A2阳离子系数SiO238.3260.090.6380.638TiO22.8979.90.0360.036Al2O315.21101.960.1490.258Fe2O31.49159.70.0090.018FeO15.5871.80.2170.217MnO0.2270.90.0030.003MgO13.1740.310.3270.327CaO0.7456.080.0130.013Na2O0.2061.980.0030.006K2O8.0194.200.0850.17H2O+4.04180.2240.448Total99.82AlA2A3A4白云母Wt%分子量A1/A2阳离子系数氧原子系数SiO238.3260.090.6380.6381.276TiO22.8979.90.0360.0360.072Al2O315.21101.960.1490.2580.447Fe2O31.49159.70.0090.0180.027FeO15.5871.80.2170.2170.217MnO0.2270.90.0030.0030.003MgO13.1740.310.3270.3270.327CaO0.7456.080.0130.0130.013Na2O0.2061.980.0030.0060.003K2O8.0194.200.0850.170.085H2O+4.04180.2240.4480.224Total99.822.694X=24/=8.