硫酸銅晶體里結(jié)晶水含量的測(cè)定及水晶知識(shí)

1、水晶常識(shí)紫水晶 水晶是一種無(wú)色透明的石英結(jié)晶體礦物。它的主要化學(xué)成分是二氧化硅，跟普通砂子是同一娘胎的物質(zhì)。當(dāng)二氧化硅結(jié)晶完美時(shí)就是水晶；二氧化硅膠化脫水后就是瑪瑙；二氧化硅含水的膠體凝固后就成為蛋白石；二氧化硅晶體粒子小于幾微米時(shí)，就組成玉髓、燧石、次生石英巖。結(jié)晶完美的水晶晶體屬于六方晶系，常呈六棱柱狀，柱體為一頭尖或兩頭尖，多條長(zhǎng)柱體連結(jié)在一塊，通稱(chēng)晶族，美麗而壯觀。二氧化硅結(jié)晶不完整，形狀可謂是千姿百態(tài)。當(dāng)你到海南水晶陳列館去瞧一瞧，可以大開(kāi)眼界：除了常見(jiàn)的長(zhǎng)柱狀外，還似寶劍形，有的若板狀，有的如短柱形，有的像雙錐。有的小如手指，有的大如巨石，有的不足半兩，有的重達(dá)300多公斤。水晶為

2、什么能受得起一般性摔打？這是因?yàn)樗袕?qiáng)健的“筋骨”，寶石學(xué)稱(chēng)之為硬度，硬度是指寶石抵抗外力刻劃的強(qiáng)度。水晶的硬度如何測(cè)得？ 很早以前，當(dāng)鋪的老板對(duì)他們認(rèn)為可疑的水晶仿制品，利用一個(gè)硬的尖物或鋼銼在不明顯的翻面作硬度檢測(cè)，他們?cè)诿嫔峡虅潱粝乱稽c(diǎn)不顯眼痕跡，以便提醒其它典當(dāng)同行注意。很顯然這是一種最原始、最笨拙的測(cè)試手段，它有可能導(dǎo)致水晶破損。1824年，一位叫弗里希.摩斯的奧地利礦物學(xué)家，從許多礦物中抽出10個(gè)品種，經(jīng)過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)出它們的相對(duì)硬度，由此得出水晶硬度為摩氏7。盡管后來(lái)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局使用、推廣更科學(xué)的諾普硬度測(cè)試器，但世界上許多國(guó)家的珠寶商，仍習(xí)慣于摩氏硬度表。水晶的硬度相當(dāng)于鋼銼

3、一般堅(jiān)硬，這使得脆且易碎的黃玉、鉆石、歐泊石、祖母綠之類(lèi)的寶石相形見(jiàn)拙。水晶解理：無(wú)。解理，俗稱(chēng)辟開(kāi)。某些寶石（如黃玉、鉆石）在外力敲打、擠壓或碰撞后，會(huì)沿著一個(gè)平面裂開(kāi)，寶石的這種性質(zhì)稱(chēng)為解理。水晶破口：貝殼狀。破口，礦物學(xué)稱(chēng)為斷口。它是指寶石在一定外力撞擊下，不按一定的結(jié)晶方向破裂，而是形成一個(gè)斷開(kāi)的面。換一種解釋?zhuān)钦f(shuō)寶石的裂口可以沿著任何方向延伸，而不是沿著解理而發(fā)展。結(jié)晶完好的水晶，常有好的人字形斷口；在紫晶和熱處理的黃晶中，多呈不平坦到薄片狀破口。水晶比重：2.562.66克/立方厘米。這意味著一定體積水晶的重量，是相同體積水的重量的2.562.66倍。塊狀變種水晶密度可能稍高些。

4、水晶條痕：無(wú)色。條痕，通常說(shuō)的顏色，是人眼對(duì)一定波長(zhǎng)的光線感覺(jué)的結(jié)果。水晶透明度與透過(guò)它的光的質(zhì)與量有關(guān)。透明標(biāo)準(zhǔn)為：光線透明過(guò)厚度為1厘米以上的水晶碎片或薄片時(shí)，可以清晰地看到映出的圖像。如是底像不夠清楚，僅見(jiàn)輪廓，那便是半透明。水晶光澤：玻璃光澤。無(wú)論在拋光面上還是在破口，都是如此。光澤，指寶石表面對(duì)光線反射的一種光學(xué)性質(zhì)。水晶既不像星光藍(lán)寶石那樣反射出綺麗的星光形條紋，又不像月光石那樣發(fā)出淡藍(lán)色波形光彩，更不像乘歐泊石那樣閃爍著五顏六色。觀察水晶的光澤，可用手握著它，以燈光或窗戶投進(jìn)來(lái)的光線看表面反射，透明水晶亮度與光澤強(qiáng)弱有關(guān)。水晶折射率：1.5441.553，幾乎不超出此范圍。折射率

5、，是當(dāng)光由空氣中透入寶石晶體，并產(chǎn)生折射現(xiàn)象，其入射角正弦與折射角正弦之比值。水晶重折射率：0.009（最大），此值非常穩(wěn)定。水晶光性特征：一軸晶正光性。水晶色散：0.013。色散是說(shuō)寶石的折射率隨照明光的不同而有一定的變化。例如鉆石對(duì)紅光折射為2.405；對(duì)綠光為2.427；紫光為2.449。水晶熔點(diǎn)為1713攝氏度。其受熱易碎的特性，是在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。將水晶放在噴焰器的烈焰燃烤，除非有很好的保護(hù)，且慢慢冷卻，否則晶體容易碎裂。這一脾性，古人已摸透。博物要覽提醒道：“凡用水晶器物，不可用熱湯滾水注之，即粉裂如擊破者?！?水晶另一脾性就是怕堿不怕酸（氫氟酸除外），這是由于氧化硅特性所決定的。像

6、瑪瑙一類(lèi)寶石，當(dāng)受熱、摩擦、吹氣或受打擊時(shí)，往往散發(fā)一種特殊氣味，使人聯(lián)想到大蒜、馬肉、蘿卜、松香味兒，然而，水晶在上述情況下，絕無(wú)異味。 附：水晶的化學(xué)成分及性質(zhì)：化學(xué)式為SiO2。純凈的無(wú)色透明的水晶是石英的變種?；瘜W(xué)成分中含Si46.7，O53.3。由于含有不同的混入物而呈多種顏色。紫色和綠色等顏色是由金屬離子所致。在水晶中含有砂狀、碎片狀針鐵礦、赤鐵礦、金紅石、磁鐵礦、石榴石、綠泥石等包裹體；發(fā)晶中則含有肉眼可見(jiàn)的似頭發(fā)狀的針狀礦物的包裹體形成。含錳和鐵者稱(chēng)紫水晶；含鐵者( 呈金黃色或檸檬色 )稱(chēng)黃水晶；含錳和鈦呈玫瑰色者稱(chēng)薔薇石英；煙色者稱(chēng)煙水晶；褐色者稱(chēng)茶晶；黑色透明者稱(chēng)為墨晶；呈

7、淺綠色者稱(chēng)為石髓。水晶晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：屬三方晶系。晶體呈棱柱狀并帶六邊形錐，柱面有橫紋，紫水晶中常有角狀色帶。在自然界中，水晶常呈晶簇產(chǎn)出，造型美觀。水晶的物理性質(zhì):水晶呈無(wú)色、紫色、黃色、綠色及煙色等。玻璃光澤。透明至半透明。硬度7。性脆。比重2.65。無(wú)解理。貝殼狀斷口，也有人字形斷口。紫水晶具有清楚的二色性，黃水晶和茶水晶具有弱的二色性。發(fā)光水晶具有強(qiáng)烈的磷光性。帶綠色的砂金水晶在長(zhǎng)、短波紫外線照射下發(fā)灰綠色熒光。具有貓眼、虹彩和砂金效應(yīng)。水晶具壓電性。 硫酸銅晶體里結(jié)晶水含量的測(cè)定一、“相似相溶”原理在水、四氯化碳中分別加入蔗糖、磷酸、碘和萘(C10H8)晶體，試觀察這四種分子晶體在上

8、述兩種溶劑中的溶解性。幾種分子晶體在水和四氯化碳中的溶解情況：(見(jiàn)下表)蔗糖磷酸碘萘水溶解溶解難溶不溶四氯化碳不溶不溶溶解溶解可以看出，蔗糖和磷酸易溶于水，不易溶于四氯化碳；而萘和碘卻易溶于四氯化碳，不易溶于水。這說(shuō)明，有些分子晶體在溶解性上差異很大，并且同一分子晶體在不同的溶劑中溶解性也有很大的差別。若分析這幾種晶體和溶劑的結(jié)構(gòu)就可以知道，蔗糖、磷酸、水是極性分子，而碘、萘和四氯化碳是非極性分子。通過(guò)對(duì)該實(shí)驗(yàn)和其他許多實(shí)驗(yàn)的觀察和研究，人們得出了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的“相似相溶”結(jié)論：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑；極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。二、硫酸銅晶體里結(jié)晶水含量的測(cè)定1實(shí)驗(yàn)原理硫酸銅晶體中結(jié)晶

9、水的質(zhì)量分?jǐn)?shù) (硫酸銅晶體和瓷坩堝的質(zhì)量無(wú)水硫酸銅和瓷坩堝的質(zhì)量=結(jié)晶水的質(zhì)量)。2實(shí)驗(yàn)步驟研磨：在研缽中將硫酸銅晶體研碎。稱(chēng)量；準(zhǔn)確稱(chēng)量干燥的瓷坩堝的質(zhì)量，并用此坩堝準(zhǔn)確稱(chēng)取一定質(zhì)量已研碎的硫酸銅晶體。加熱：加熱晶體，并用玻璃棒輕輕攪拌晶體，使其失去全部結(jié)晶水(由藍(lán)色完全變?yōu)榘咨?。加熱裝置如下圖所示（加熱時(shí)去掉坩堝上蓋）。稱(chēng)量：在干燥器內(nèi)冷卻后稱(chēng)量，并記下瓷坩堝和無(wú)水硫酸銅的質(zhì)量。再加熱、再稱(chēng)量至恒重：把盛有無(wú)水硫酸銅的瓷坩堝再加熱，再放入干燥器里冷卻后再稱(chēng)量，記下質(zhì)量。到兩次稱(chēng)量的質(zhì)量相差不超過(guò)0.1g為止。計(jì)算：根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果求硫酸銅晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3注意事項(xiàng)晶體加熱后先放

10、在石棉網(wǎng)上稍冷卻，之后一定要放在干燥器內(nèi)冷卻，以保證無(wú)水硫酸銅不會(huì)從空氣中吸收水分而引起測(cè)得值偏低(相當(dāng)于水沒(méi)有完全失去)。晶體要在坩堝底上攤開(kāi)加熱，有利于失去全部結(jié)晶水，以免引起測(cè)得值偏低。加熱時(shí)間不充分、加熱溫度過(guò)低(未全變白)，都會(huì)使測(cè)得值偏低。加熱過(guò)程中，應(yīng)慢慢加熱(可改墊石棉網(wǎng))，以防因局部過(guò)熱而造成晶體濺失，引起測(cè)量值偏高。加熱溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致硫酸銅少量分解，使測(cè)得值偏高。4討論題解答：分析實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的原因設(shè)硫酸銅晶體組成CuSO4·xH2O，m1為坩堝和晶體的質(zhì)量，m2為加熱后冷卻稱(chēng)量所得坩堝與粉末的質(zhì)量。原理： 產(chǎn)生誤差的原因及誤差分析：(1)稱(chēng)量的坩堝

11、不干燥：加熱后水分蒸發(fā)，這樣實(shí)驗(yàn)過(guò)程減少的質(zhì)量包括晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量和坩堝帶有水的質(zhì)量?jī)刹糠?，因?jì)算時(shí)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程減少的質(zhì)量看作結(jié)晶水的質(zhì)量，這樣該過(guò)程計(jì)算時(shí)代入的m1m2的值偏大，則計(jì)算出的w或x偏大。(2)晶體表面有水：加熱后水分蒸發(fā)，原理同(1)，使得m1m2的值偏大，則w或x偏大。(3)晶體不純，含有不揮發(fā)雜質(zhì)：加熱后不揮發(fā)性雜質(zhì)不分解，只有其中的硫酸銅晶體分解，使得m1m2的值偏小，則w或x偏小。(4)晶體未研成細(xì)粉末：加熱時(shí)由于晶體顆粒太大，使得顆粒內(nèi)部的結(jié)晶水不能失掉，導(dǎo)致m1m2的值偏小，則w或x偏小。(5)粉末未完全變白就停止加熱：粉末未完全變白說(shuō)明結(jié)晶水未完全失掉，導(dǎo)致m1m2的值偏小，則w或x偏小。(6)加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，部分變黑：晶體變黑說(shuō)明CuSO4已發(fā)生分解：CuSO4CuO+SO3，使得m1m2的值偏大，則w或x偏大。(7)加熱后在空氣中冷卻：加熱后在空氣中冷卻，會(huì)使CuSO4又結(jié)合空氣中的水蒸氣，使得m1m2的值偏小，則w或x偏小。(8)加熱過(guò)程中有少量晶體濺出：晶體濺出，使得m1m2的值偏大，則w或x偏大。(9)兩次稱(chēng)量相差>0.1g：兩次稱(chēng)量相差>0.1g，說(shuō)明結(jié)晶水未完全失掉，使得m1m2的值偏小，則w或x偏小。以上分析