中国地质大学（北京）结晶学与矿物学结矿简答和论述题总结

1、判读晶体化学式

Ca2 Na （Mg， Fe）4 （Al， Fe3+） [（Si， Al）4 O11] 2 （OH）2 （矿物名称， 阴离子团特点， 阳离子占位特点， 画出示意图） 普通角闪石双链状结构硅酸盐矿物,以4个[SiO4]四面体为重复单位，部分Si由Al取代记为络阴离子[（Si， Al）4 O11]7-，OH-以结构水的形式参加矿物晶格。链与链之间存在的空隙，由A、B、C类阳离子充填。其中Mg2+，Fe2+呈类质同象替代，Fe3+，Al3+也呈类质同象

替代

2、举例说明不同晶体结构类型与矿物形态和物性的关系。

具金属键的矿物一般呈金属色、金属光泽或半金属光泽、不透明。良导体高延展性；硬度低。高密度

2）具共价键的矿物一般呈无色及彩色、高硬度、高熔点，不导电，金刚光泽或玻璃光泽、透明。

3）具离子键或分子键的矿物，无色或淡色，玻璃光泽、透明。不导电

3、简述硅酸盐矿物结构类型与形态和物性的关系并举例说明。

1.形态 2.解理 岛、环 粒状、柱状 无解理 链状 长、短柱状 层状 片状 架状 板状 平行链方向的一组极完全解按强键方向形两组柱状解理 理 成两组、三组 3.密度 4.硬度 岛状——链状——环状—— 层状——架状的顺序降低 岛状——环状——架状——链状—— 层状的顺序降低 石榴子石 硬玉 高岭石 钠长石 4、对比氧化物矿物大类和硫化物矿物大类的晶体化学和形态物性特征。

（1）硫化物的成分:阴离子S2- [S2]2- [AsS3]3-、[SbS3]3-

阳离子:铜型离子为主,过渡型离子(靠近铜型离子一边的)。Cu, Pb, Zn, Ag, Hg, Fe, Co, Ni 硫化物晶格类型:晶格：既非典型的原子晶格也非典型的金属晶格；

硫化物物理性质：向金属键过渡者：金属光泽、金属色、不透明、黑色条痕，如PbS,FeS2 向共价键过渡者：金刚光泽、非金属彩色、半透明、彩色条痕，如AsS、As2S3、HgS、ZnS。 硫化物的硬度一般较低,只有对硫化物如FeS2的硬度高（因为S-S为共价键，使Fe-S、S-S

间距缩短）。 硫化物的密度一般较大，因为组成本类的阳离子原子量大，并且阴离子常做最紧密堆积。

（2）氧化物的成分：阴离子O2- 阳离子主要是惰气型和过渡型离子 氧化物的晶格类型：晶格：具原子晶格特征和金属晶格特征的离子晶格；

氧化物物理性质：过渡型阳离子：半金属光泽、金属色、不透明、如磁铁矿Fe3O4,赤铁矿 Fe2O3

惰气型阳离子：玻璃光泽、透明、条痕无色，如刚玉Al2O3 、石英SiO2、尖晶石MgAl2O4 。 氧化物的硬度一般较高（〉小刀，是因为O2-最紧密堆积，且共价键成分多），密度一般较大（阴离子常做最紧密堆积，只有架状结构的SiO2密度低）。

5、简述硅氧骨干的几种主要类型及典型矿物，并写出相应矿物的晶体化学式。

岛状硅氧骨干：锆石 Zr[SiO4]

环状硅氧骨干：绿柱石Be3Al2[Si6O18] 链状硅氧骨干：硬玉：NaAl[Si2O6]

层状硅氧骨干：白云母：K {Al2[AlSi3O10](OH)2} 架状硅氧骨干：钠长石（Ab） ：Na[AlSi3O8]

6、类质同象的概念、条件与意义，举例说明。

（1）概念：晶体结构中某种质点（原子、离子或分子）被其他类似的质点所代替，仅晶格常数发生不大的变化，而结构型式并不改变的现象 （2）条件

1) 原子和离子半径:相近Fe2+，Mg2+ 2)离子电价:代替前后要平衡

3）离子类型和化学键： Ca2+,Hg 2+ 4）外因：温度、压力、组分浓度 （3）意义

1）矿物晶体成分变化的主要原因 2）了解稀有元素的赋存状态 3）反映矿物的形成条件

7、如何书写矿物的晶体化学式？（P189）

书写晶体化学式的规则有：

①基本原则是阳离子在前，阴离子或络阴离子在后。

②对于复合化合物，阳离子按其碱性由强至弱、价态从低到高的顺序排列。 ③附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后

④矿物中的水分子写在化学式的最末尾，并用圆点将其与其它组分隔开。当含水量不定时，则常用nH2O或ap

⑤互为类质同像替代的离子，用圆括号括起来，并按含量由多到少的顺序排列，中间用逗号分开。

8、矿物的光泽分哪几种？变异光泽有哪几种？特点分别是什么？（P208）

矿物的光泽有

①金属光泽：反光能力很强，似平滑金属磨光面的反光。矿物具金属色，条痕呈黑色或金属色，不透明。

②半金属光泽：反光能力较强，似未经磨光的金属表面的反光。矿物成金属色，条痕为深彩色，不透明至半透明。

③金刚光泽：反光较强，似金刚石般明亮耀眼的反光。矿物的颜色和条痕均为浅色、白色或无色，半透明——透明。

④玻璃光泽：反光能力相对较弱，成普通平板玻璃表面的反光。矿物为无色、白色或浅色，条痕成无色或白色，透明。 变异光泽有

①油脂光泽：某些具有玻璃光泽或金刚光泽、解理不发育的浅色透明矿物，在其不平坦的断口上所呈现的如同油脂般的光泽。

②树脂光泽：在某写具金刚光泽的黄、褐或棕色透明矿物的不平坦的断口上，可见到似松香般的光泽。

③沥青光泽：解理不发育的半透明或不透明黑色矿物，其不平坦的断口上具乌亮沥青状的光泽。

④珍珠光泽：浅色透明矿物的极完全的解理面上呈现出如同珍珠表面或蚌壳内壁那种柔和而多彩的光泽。

⑤丝绢光泽：无色或浅色、具玻璃光泽的透明矿物的纤维状集合体表面常呈蚕丝或丝织品状的亮光。

⑥蜡状光泽：某些透明矿物的隐晶质或非晶质致密块体上，呈现有如蜡烛表面的光泽。 ⑦土状光泽：呈土状、粉末状或疏松多空状集合体的矿物，表面如土块般暗淡无光。

9、元素的离子类型有哪几种？特点分别是什么？（P184）

①惰性气体型离子：包括碱金属、碱土金属及一些非金属元素的离子。碱金属、碱土金属元素的电离势较低，离子半径较大，易于氧或卤素元素以离子键结合形成含氧盐、氧化物和卤化物。

②铜型离子：这些元素的电离势较高，离子半径较小，极化能力很强，通常主要以共价键与

硫结合形成硫化物及其类似化合物和盐硫盐。

③过渡型离子：离子的性质也介于惰性气体型离子和铜型离子之间。最外层电子数愈接近8的，其亲氧性欲强，愈易形成硫化物及类似化合物；而居中间位置的Mn 、Fe ，则明显具双重倾向，主要受其所处环境的氧化还原条件所支配。

10、类质同像代替的条件是什么？（P164）

①相互取代的原子或离子，其半径应当相近。 ②在类质同像的代替中，必须保持总价键的平衡

③惰性气体型离子在化合物中一般以离子键结合，而铜型离子在化合物中以共价键结合为主④温度增高有利于类质同像的产生，而温度降低则将限制类质同像的范围并促使类质同像混晶发生分解

⑤一般来说，压力的增大将限制类质同像代替的范围并促使其离溶

11、解理分几级？分别有何特点？（P212）

①极完全解理：矿物受力后极易裂成薄片，解理面平整而光滑。

②完全解理：矿物受力后易裂成光滑的平面或规则的解理快，解理面显著而平滑，常见平行解理面的阶梯。

③中等解理：矿物受力后，常沿解理面破；破裂，解理面较小不平滑，且不太连续，常呈阶梯状，却仍闪闪发亮，清晰可见。

④不完全解理：矿物受力后，不易裂出解理面，仅断续可见小而不平滑的解理面。 ⑤极不完全解理：矿物受力后，很难出现解理面，仅在显微镜下偶尔可见零星的解理缝，通常称为无解理。

12、矿物分哪几大类？硅酸盐分哪几亚类？各亚类的阴离子团形式分别是什么？（P250 、 P326 、P316）

矿物分为：自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿物、氧化物和氢氧化物矿物、含氧盐矿物、卤化物矿物。

硅酸盐分为：岛状结构硅酸盐、链状结构硅酸盐、层状结构硅酸盐和架状结构硅酸盐 岛状有单四面体[SiO4]、双四面体[SiO4]、环状为[SinO3n][Si4O11]，层状的有[Si4O10]，架状无

6--4-4--6--2n--

，链状有单链[Si2O6]、双链

4-

13、简述同质多象的概念、同质多象转变的类型，并举例说明。（8分）

答：同质多像是指化学成分相同的物质，在不同的物理化学条件下，形成结构不同的若干种晶体的现象。

其转变类型根据变体间相互转换关系可以分为：

1）双变性转变，即两变体之间的转变是双向的，其转变过程快速且是可逆的。 如：?-石英←→ ?-石英

2）单变性转变，两变体之间的转变是单向的，其转变过程迟缓，且只在升温过程中发生。 如：?-石英 → ?2-鳞石英 → ?-方石英

其转变类型根据不同变体间的结构关系来看，可以分为：

1）重建式转变，转变时晶体结构发生了彻底改组，包括键性、配位态及堆积方式等的变化，再重新建立起新变体的结构。 如：金刚石和石墨间的转变

2）移位式转变，不涉及键的破坏和重建，只是结构中原子或离子稍作位移，键角有所改变，相当于整个结构发生了一定的变形。 如：?-石英和?-石英之间的转变

3）有序-无序转变，同种物质晶体结构的无序态与有序态之间的转变。 如：黄铜矿（CuFeS2）晶体中Fe2+和Cu2+之间的有序态和无序态的转变

14、从晶体化学的角度说明金刚石和石墨的性质差异。（7分）

答：金刚石和石墨的化学成分相同，但它们的晶体结构和晶格类型有较大差异，从而导致了它们宏观形态和物理性质上存在很大的差异。金刚石的空间格子为立方面心格子，晶格中质点以共价键联结，是典型的原子晶格晶体。其物理性质显示原子晶格的特点：硬度高，光泽强，具脆性，不导电。石墨的空间格子为三方或六方格子，层状结构，层内具共价键—金属键，层间为分子键。表现在物理性质上为晶体具明显的异向性，具{ 0001 } 极完全解理（层状结构导致），硬度低（分子键引起），金属光泽，电的良导体（金属键存在）。

15、闪锌矿有深色和浅色之分，同时其他光学性质相应地也各有所不同，请解释其原因所在。（6分）

答：这是由于闪锌矿化学成分不同而导致的差异。在自然界中，闪锌矿（ZnS）中的Zn2+比较容易被Fe2+替代，形成类质同像混晶。当替代程度较少时，Zn2+与S2-以共价键连接。矿物显示出原子晶格晶体的光学性质，例如：较浅的颜色，同时条痕也很浅，矿物透明，并且是金刚光泽。当替代程度较大时，Fe2+与S2-之间的化学键作用显现，这两种元素间的化学键向金属键过渡，从而导致矿物显示出一定金属晶格晶体的光学性质，例如：颜色变深，

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