미네랄 크리스탈의 화학식

1. 광물 결정의 화학식 쓰기

광물의 화학적 조성은 두 가지 화학식으로 표현될 수 있습니다. 첫 번째는 광물을 구성하는 원소의 종류와 수량비만을 순차적으로 표현하는 것인데, 이를 실험식이라고 한다. 두 번째는 광물을 구성하는 원소의 종류와 정량적 비율을 나타낼 뿐만 아니라 구조식 또는 결정화학식이라고 하는 특정 규칙에 따라 결정 구조의 원소 배열 관계를 표현하는 것입니다. 백운모의 결정 화학식은 K{Al2[AlSi3O10](OH)2 }로 표시됩니다(구조의 원소 구성 관계는 층상 규산염 섹션 참조). 후자는 광물학에서 흔히 사용하는 방식으로 일반적인 표기 규칙은 다음과 같다.

1) 양이온이 먼저 오고, 음이온 또는 착음이온이 맨 나중에 온다. 동형 양이온은 괄호로 묶어서 우선 순위에 따라 배열하고 쉼표로 구분합니다. 복합 음이온은 감람석(Mg, Fe) 2 [SiO4]과 같이 대괄호로 묶습니다.

2) 이중염 광물의 경우 양이온은 알칼리도가 강한 것부터 약알칼리성 순으로 표기됩니다. 알칼리도가 같을 경우 이온 전기 가격이 낮은 것부터 높은 것 순으로 양이온을 씁니다. 백운석 CaMg[CO3]2(Ca2+는 Mg2+보다 알칼리성임), 자철광 FeFe2O4(앞쪽의 철 이온은 +2 원자가이고 뒷면은 +3 원자가임)와 같은 것입니다.

3) 추가 음이온이 있는 경우에는 플루오로아파타이트 Ca5[PO4]3F 등 주음이온이나 주복합음이온 뒤에 쓴다.

4) 미네랄의 물 분자는 끝에 H2O 형태로 표기되며, 점으로 이전 성분과 구분되어 표기됩니다. 불확실한 경우 계수는 n으로 기록됩니다. 석고 Ca[SO4]·2H2O, 연금석 Na2[AlSi2O6]2·2H2O, 단백석 SiO2·nH2O 등. 물이 (OH)-의 형태로 존재하는 경우에는 토파즈 Al2[SiO4](F, OH) 2 와 같은 일반적인 추가 음이온으로 처리됩니다.

5) 구조가 더 복잡할 경우 구조가 더 가까운 구성요소를 괄호로 묶어 구조의 수준을 표시합니다. 예를 들어, 백운모 K{Al2[AlSi3O10](OH)2}, []의 구성 요소는 실리콘-산소 백본을 구성하고, {}의 구성 요소는 구조 단위 층을 구성합니다. 동형 구성요소는 괄호()로 표시됩니다. 구체적인 방법은 "결정 화학"을 참조하세요.

2. 광물 결정의 화학식 계산

광물의 화학적 조성은 특정 범위 내에서 변경될 수 있습니다. 실제 작업에서는 일반적으로 단일 광물의 화학 조성 분석 데이터(일반적으로 원소 또는 산화물의 질량 분율로 제공되며 허용 오차는 1% 이하)를 기반으로 광물의 결정 화학식을 계산해야 합니다. 실제 광물의 구성 특성을 파악하여 실제 광물의 구성 특성을 파악합니다. 광물, 암석 또는 광물 매장지의 기원에 대해 논의하고 광물 매장지에 대한 전망을 분석합니다.

광물 결정의 화학식에 대한 계산 방법은 여러 가지가 있는데, 모두 가장 합리적인 점유 이온 수와 총 전력 가격의 거의 균형을 이루는 원리를 따릅니다. 음이온법과 양이온법은 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 방법으로, 이에 대해 간단히 소개하면 다음과 같다.

1. 음이온 방법

이 방법은 알려진 광물 결정의 일반 화학식을 기반으로 하며, 음이온은 가장 밀집되어 있으며 단위 분자의 수는 변하지 않고 결정화됩니다. 이를 기반으로 화학식을 계산하는 방법이 수행됩니다. 산소 함유 염과 산화물 광물의 결정 화학 공식은 단위 분자당 산소 수를 기준으로 계산할 수 있으며, 이를 산소 원자법이라고 합니다. 이제 특정 클리노피록센(일반 화학식은 XY[Z2O6])을 예로 들어(표 13-3) 산소 원자법을 기반으로 광물 결정의 화학식을 계산하는 단계를 설명하겠습니다.

표 13-3 음이온 방법을 기반으로 특정 클리노피록센 결정의 화학식 계산

참고: 광물의 전체 화학 분석 데이터는 Xu Dengke, 1979에 따릅니다. .

1) 화학분석 결과가 정확도 요구사항을 충족하는지 확인하세요. 예를 들어, 이 예의 두 번째 열에서 H2O-는 흡착된 물이므로 계산에 포함되지 않습니다. 다른 구성 요소의 질량 분율의 합(∑wB)은 100.07%로 정확도 요구 사항을 충족합니다. 필요한 경우 이 예의 3열과 같이 수정합니다.

2) 이 예의 4열과 같이 각 구성 요소의 상대 분자 질량을 구합니다.

3) 각 구성 요소의 질량 분율(wB/%)을 구성 요소의 상대 분자 질량으로 나누어 각 구성 요소의 몰수를 구합니다(예: 이 예의 5열).

4) 각 구성 요소의 몰수에 산소 원자 계수를 곱하여 이 예의 6열과 같이 각 구성 요소의 산소 원자 수를 구합니다.

5) 각 성분의 몰수에 해당 양이온의 계수를 곱하여 이 예의 7열과 같이 각 성분의 양이온 수를 구합니다.

6) 각 성분의 산소 원자 수를 더하여 각 성분의 산소 원자 수의 합 ΣO를 구합니다.

7) 광물 단위 분자(즉, 일반식)에 있는 이론적인 산소 원자 수 Of.u(이 경우 6)를 총 산소 원자 수 ΣO로 나누어 변환 계수( 즉, u./∑O). 이 예에서는 6/2.7269=2.2003입니다.

8) 각 구성 요소의 양이온 수에 변환 계수를 곱하여 이 예의 8열과 같이 단위 분자의 양이온 수를 구합니다.

9) 광물의 동형 이론과 일반 화학 공식에 따라 각 양이온을 해당 격자 위치(예: 이 예에서는 X, Y, Z 위치)에 할당합니다. 여기서 Al은 두 개의 격자 위치를 차지하므로 일반적으로 Si를 대체하는 사면체 위치의 균형을 맞추는 것이 우선됩니다. 즉, Si 사면체 위치를 대체하는 Al은 2.00-1.92=0.08이고 나머지는 팔면체에 할당됩니다. 위치.

10) 전기 가격 균형 테스트 및 계산을 수행하고 기본적으로 균형이 잡혀 있을 때 광물의 결정 화학식을 작성합니다. 예:

(Ca0.96, Na0.04 ) 1.00 (Mg0.82, , , Al0.03, Ti0.02, Mn0.02) 1.00 [(Si1.92, Al0.08) 2.00O6.00]

산소원자법이 적합하다 물이 없는 산화물과 산소를 ​​함유한 소금 광물의 경우 크리스탈 화학식 계산. OH-, F-, Cl-, S2- 등과 같은 추가 음이온을 포함하는 광물의 경우 양이온 방법을 사용하여 계산할 수 있습니다.

2. 양이온 방법

이 방법은 광물 구조에서 작은 공극 격자 위치를 차지하는 높은 전자 원자가, 작은 반경 및 낮은 배위 양이온의 수가 상대적으로 고정되어 있다는 점을 고려합니다. , 염기수를 이용한 결정화학식 계산에 사용됩니다. 양이온 방법은 복잡한 구성과 구조를 가진 사슬형 및 층형 규산염 광물의 화학식을 계산하는 데 더 적합합니다. 다음은 양이온법에 따라 결정화학식을 계산하는 단계를 설명하기 위해 흑운모의 일반 화학식 A{B3[T4O10](OH)2}를 예로 들어(표 13-4) 보여줍니다.

표 13-4 양이온 방법에 기초한 특정 흑운모 결정의 화학식 계산

참고: 완전한 광물 화학 분석 데이터는 Xu Dengke, 1979를 참조하십시오.

1) 화학 분석 데이터가 이 예의 2열과 같은 정확도 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 필요한 경우 이 예의 3열과 같이 수정합니다.

2) 이 예의 4열과 같이 각 구성 요소의 상대 분자 질량을 구합니다.

3) 각 성분의 질량 분율(wB/%)을 해당 상대 분자 질량으로 나누어 각 성분의 몰수를 구합니다(예: 이 예의 5열).

4) 각 성분의 몰수에 해당 양이온의 계수를 곱하여 이 예의 6열과 같이 각 성분의 양이온 수를 구합니다.

5) 광물의 동형이론과 일반화학식에 따라 각 양이온을 적절한 격자 위치에 할당하고, 구조적 위치에서 각 양이온의 수의 합을 벤치마크 ΣMe로 계산하고, 예를 들면 1.7477입니다.

6) 일반 광물 화학식(이 경우 8)의 기준 위치에 있는 이론적인 양이온 수를 ΣMe로 나누어 변환 계수(예: 8/ΣMe)를 얻습니다. 이 경우 4.5774입니다. 예.

7) 각 성분의 양이온 수에 변환 계수를 곱하여 이 예의 7열과 같이 광물의 단위 분자에 있는 각 양이온의 수를 구합니다.

8) 광물의 총 음이온 수는 일반식[이 예에서는 (O2-+OH-+F-+Cl-)=12]의 이론값을 따릅니다. 음이온이 추가된 광물[이 예에서는 (OH-+F-+Cl-)=2]의 경우 전력가격 균형의 원리에 따라 다양한 음이온의 개수가 계산됩니다. 본 예시에서는 양이온 H+에 따라 OH-의 개수를 먼저 계산한 후, 음이온법에 따라 F-와 Cl-의 개수를 계산한 결과, 추가 음이온(OH-+)의 합이 나오는 것을 알 수 있습니다. F-+Cl-)가 이론치 2보다 작아서 추가적인 음이온인 O2-도 소량 존재함을 의미합니다. 총 음이온 수(이 경우 2)에서 (OH-+F-+Cl-)의 합을 빼면 추가 음이온 O2-의 수를 구할 수 있습니다.

9) 전기 가격 균형 검사 및 계산을 수행하고 (K0.93Na0.03Ca0.02) 0.98 (Mg1.83 Ti0.20 Al0)과 같은 광물의 결정 화학식을 작성할 수 있습니다. 06Mn0.01) 3.02 [( Si2.91Al1.09) 4.00O10] (OH1.17F0.52O0.29Cl0.02) 2.00