第2章矿物的晶体结构与可浮性
第2章 矿物的晶体结构与可浮性
上节内容提问 1.矿物的价键类型有哪四类？对应的典型矿物有哪些？ 2.矿物破碎时，产生的断裂面（解理面)有何规律？ 3.什么叫矿物的天然可浮性，常见矿物按天然可浮性分类可 分为几类？并举出各自代表性的矿物 4.矿物的天然可浮性与矿物晶格的价键之间有什么样的关系？
上节内容提问 1. 矿物的价键类型有哪四类？对应的典型矿物有哪些？ 2. 矿物破碎时，产生的断裂面（解理面）有何规律？ 4. 矿物的天然可浮性与矿物晶格的价键之间有什么样的关系？ 3. 什么叫矿物的天然可浮性，常见矿物按天然可浮性分类可 分为几类？并举出各自代表性的矿物
2.4硅酸盐矿物晶体结构与可浮性 2.4.1硅酸盐矿物的结构类型 硅酸盐矿物是组成岩石的最主要成分，已知硅酸盐矿物约800种，占 矿物总数的1/4，占地壳总质量的80%。它们是许多非金属矿产和稀 有金属矿产的来源。 A.岛状结构硅酸盐矿物 B.环状结构硅酸盐矿物 骨架构造 C.链状结构硅酸盐矿物 D.层状结构硅酸盐矿物 E.架状结构硅酸盐矿物
3 2.4 硅酸盐矿物晶体结构与可浮性 2.4.1 硅酸盐矿物的结构类型 硅酸盐矿物是组成岩石的最主要成分，已知硅酸盐矿物约800种，占 矿物总数的1/4，占地壳总质量的80%。它们是许多非金属矿产和稀 有金属矿产的来源。 骨架构造 A. 岛状结构硅酸盐矿物 B. 环状结构硅酸盐矿物 C. 链状结构硅酸盐矿物 D. 层状结构硅酸盐矿物 E. 架状结构硅酸盐矿物
2.4硅酸盐矿物晶体结构与可浮性 构成硅酸盐的基本结构是SO4]四面体， S4+位于四面体中心，O2-位于四面体 角顶；Si一0平均距离0.160nm,电 负性差D=1.7,说明Si一O键并非纯 离子键结合，而是具有相当高的共价 键成分，Si一0键中40%是离子键， 60%是共价键。 每一个氧最多只能被两个[SiO4]所共有。 [SiO4]可以相互孤立地存在或通过共顶 相互连接。 桥氧 00 Si ISio.]
4 2.4 硅酸盐矿物晶体结构与可浮性 Si O O O O 构成硅酸盐的基本结构是[SiO4 ]四面体， Si4+位于四面体中心，O2-位于四面体 角顶；Si—O平均距离0.160 nm，电 负性差D = 1.7，说明Si—O键并非纯 离子键结合，而是具有相当高的共价 键成分， Si—O键中40%是离子键， 60%是共价键。 每一个氧最多只能被两个[SiO4 ]所共有。 [SiO4 ]可以相互孤立地存在或通过共顶 相互连接。 桥氧 O Si [SiO ]4
1.岛状构造硅酸盐矿物 岛状结构硅酸盐晶体是指结构中的硅氧四面体以孤立状态存在。根 据其岛状基型的不同，可以分为单四面体岛状结构（又称正硅酸 盐)、双四面体岛状结构（又称聚硅酸盐）、单四面体与双四面体 共存的岛状结构
1.岛状构造硅酸盐矿物 岛状结构硅酸盐晶体是指结构中的硅氧四面体以孤立状态存在。根 据其岛状基型的不同，可以分为单四面体岛状结构（又称正硅酸 盐）、双四面体岛状结构（又称聚硅酸盐）、单四面体与双四面体 共存的岛状结构。 Si O O O O 5
1.岛状构造硅酸盐矿物 在单四面体结构硅酸盐矿物中硅氧四面体之间互相不连接。硅氧四 面体之间没有共用的氧，此氧称为活性氧（或端氧）。硅氧四面体 中的氧离子，除了和硅离子相连外，剩下的一价将与其它金属阳离 子相连。 镁橄榄石结构：Mg2[SiO4] 6
1. 岛状构造硅酸盐矿物 在单四面体结构硅酸盐矿物中硅氧四面体之间互相不连接。硅氧四 面体之间没有共用的氧，此氧称为活性氧（或端氧）。硅氧四面体 中的氧离子，除了和硅离子相连外，剩下的一价将与其它金属阳离 子相连。 镁橄榄石结构：Mg2［SiO4］ 6
1.岛状构造硅酸盐矿物 在双四面体结构硅酸盐矿物中，基本结构单元为[S2O],两个四面 体共用一个氧角顶组成，此拳 氧)，其余六个为活 性氧，可以与其他阳离子相 在岛状结构硅酸盐矿物中有 阴离子如O2-、(OH)、 C、F等。在这类晶体结构 般不直接相联，而靠其 他阳离子来联结。硅氧骨干中 一 般不被或很少被 [AO1m五k扶尘 共竹 5游 7](OH)2、绿帘石： DH)等。 黄玉 高裙帽石 Mn3A2(8104)3 7
1. 岛状构造硅酸盐矿物 在双四面体结构硅酸盐矿物中，基本结构单元为[Si2O7 ]，两个四面 体共用一个氧角顶组成，此氧为非活性氧（桥氧），其余六个为活 性氧，可以与其他阳离子相结合。 在岛状结构硅酸盐矿物中有时还具有一些附加阴离子如O2－、(OH)-、 Cl－、F -等。在这类晶体结构中络阴离子间一般不直接相联，而靠其 他阳离子来联结。硅氧骨干中的[SiO4 ]四面体一般不被或很少被 [AlO4 ]四面体替代。 该类矿物的结构比较紧密，硅氧骨干内部以共价键为主，而硅氧骨 干与其他阳离子之间以离子键为主。 属于这类的矿物有石榴子石族：A3B2 [SiO4 ]3、黄玉：Al2 [SiO4 ][F， OH]2、异极矿： Zn4 [Si2O7 ](OH)2、绿帘石： Ca2FeAl2 [SiO4 ][Si2O7 ]O(OH )等。 7
2.环状构造硅酸盐矿物 以[SiO4]四面体为基础，由3个、4个、6个、9个等[SiO4]四面体通 过共角顶连接而成的封闭环。有单层环和双层环之分。这些群体之 间由其它阳离子按一定的配位形式把它们连接。 环状硅氧骨干由n个[SiO]4彼此共用角顶相联形成封闭的环，每个 [SiO,14-与相邻的[SiO414共用2个角顶。 结构式为：[SinO3nl2n Si:O=1:3。 a ☑[Sio] 三节环 四节环 六节环 8 [ISi3Ol6- [Si401218 [Si601812
2. 环状构造硅酸盐矿物 以[SiO4 ]四面体为基础，由3个、4个、6个、9个等[SiO4 ]四面体通 过共角顶连接而成的封闭环。有单层环和双层环之分。这些群体之 间由其它阳离子按一定的配位形式把它们连接。 环状硅氧骨干由n个[SiO4 ] 4-彼此共用角顶相联形成封闭的环，每个 [SiO4 ] 4-与相邻的[SiO4 ] 4-共用2个角顶。 结构式为：[SinO3n] 2n- Si∶O = 1∶3。 三节环 [Si3O9 ] 6- 四节环 [Si4O12] 8- 六节环 [Si6O18] 12- [SiO ]4 a b c 8
2.环状构造硅酸盐矿物 最常见六环[Si6O1g]12-,如绿柱石Be3Al2[Si6O18l。其结构如图所示： 在环状结构硅酸盐矿物中连接环的主要阳离子有K+、Na+、Ca2+、 Fe2+、AI2+、Mn2+、Lit等，在环的大空隙处有时充填有水分 子OH和较大的阳离子。属这类结构的常见矿物还有电气石 (NaR3Al[Si6O18](BO3)(OH)4 9
2. 环状构造硅酸盐矿物 最常见六环[Si6O18] 12-，如绿柱石Be3Al2 [Si6O18]。其结构如图所示： [SiO ]4 Be Al [BeO ]4 a0 A A3 4 c0 A4 ' A3 ' 在环状结构硅酸盐矿物中连接环的主要阳离子有K+ 、Na+ 、Ca2+ 、 Fe2+ 、 Al2+ 、 Mn2+ 、 Li+ 等，在环的大空隙处有时充填有水分 子OH-和较大的阳离子。属这类结构的常见矿物还有电气石 (NaR3Al6 [Si6O18](BO3 )(OH)4 9
3.链状构造硅酸盐矿物 链状构造硅酸盐矿物的硅氧四面体彼此以角顶相连，沿一度空间作 无限链状延伸，而链和链之间是通过其他阳离子按一定的配位关系 连接起来。可分为单链[Si2O6]4-型和双链Si4O1]6~型两种。 8。g88 10 a.单链 b.双链
3. 链状构造硅酸盐矿物 链状构造硅酸盐矿物的硅氧四面体彼此以角顶相连，沿一度空间作 无限链状延伸，而链和链之间是通过其他阳离子按一定的配位关系 连接起来。可分为单链[Si2O6 ] 4－ 型和双链[Si4O11] 6－型两种。 10 a. 单链 b. 双链