第八章 晶體結(jié)構(gòu)及變化2

第八章晶體結(jié)構(gòu)及其變化(二)下面要介紹的是晶體成分、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的一些現(xiàn)象。

五、類質(zhì)同像

1．類質(zhì)同像的概念在晶體結(jié)構(gòu)中某離子被其它類似的離子代替，但不引起鍵性和晶體結(jié)構(gòu)型式發(fā)生質(zhì)變的現(xiàn)象。例如鎂橄欖石Mg2[SiO4]晶體，其晶格中Mg2+可以被Fe2+所替代占據(jù)，由此形成的橄欖石(Mg,Fe)2[SiO4]晶體。并且Mg2+被Fe2+替代可以任意比例，形成一個(gè)系列：Mg2[SiO4]-----------------------------------Fe2[SiO4]鎂橄欖石橄欖石混晶或固溶體

鐵橄欖石這種情況稱完全類質(zhì)同像系列。

但是，在閃鋅礦ZnS中，部分的Zn2+可被Fe2+類質(zhì)同象替代，其替代量最大只達(dá)到原子數(shù)的40%，如果代替量大于40%，閃鋅礦的結(jié)構(gòu)將被破壞。

ZnS-------------FeS

這種情況稱不完全類質(zhì)同像系列。在類質(zhì)同像系列的中間產(chǎn)物稱類質(zhì)同像混晶，它是一種固溶體.所謂固溶體,是指在固態(tài)狀態(tài)下一種組分溶于另一組分中,分兩種：（1）填隙固溶體

（2）替位固溶體----類質(zhì)同像混晶

下面兩種情況不能稱為類質(zhì)同像：1、例如，在白云石CaMg[CO3]，其Ca∶Mg的原子數(shù)之比必須是1:1，不能寫為（Ca，Mg）[CO3]2、例如，金紅石TiO2與錫石SnO2結(jié)構(gòu)相同，但Ti與Sn之間并沒有代替關(guān)系。類質(zhì)同象的類型：完全類質(zhì)同象系列-----不完全類質(zhì)同象系列

(前面已經(jīng)介紹)等價(jià)類質(zhì)同象--------異價(jià)類質(zhì)同象例如：霓輝石（Na,Ca）(Fe3+,Fe2+)[Si2O6]

存在兩種取代:Na+-----Ca2+Fe3+------Fe2+

取代后總電價(jià)平衡2．影響類質(zhì)同象的因素(條件)內(nèi)因:原子或離子的大?。?/p>

大小越接近,越容易發(fā)生替代;(離子對(duì)角線法則)離子的類型和鍵型：

類型和鍵型應(yīng)相同;電價(jià)平衡：替代前后電價(jià)應(yīng)平衡,這是先決條件;如果發(fā)生異價(jià)替代,則要求同時(shí)發(fā)生多個(gè)替代來達(dá)到總電價(jià)平衡。異價(jià)替代時(shí)電價(jià)平衡是主要條件,半徑大小退居次要地位。晶格能變小：替代后晶格能是變小的則容易發(fā)生。

外因:溫度：高溫易發(fā)生,低溫不易發(fā)生,而且還會(huì)發(fā)生固溶體離溶;壓力:高壓不易發(fā)生;組份濃度：周圍環(huán)境的某離子濃度越高越容易替代進(jìn)入晶格。

3、類質(zhì)同像混晶的分解（固溶體離溶或出溶）原來均勻混在一起的兩個(gè)或多個(gè)組分，當(dāng)溫度下降或壓力提高等條件下，會(huì)發(fā)生分離，形成不同組分的多個(gè)物相。通常不同組分的多個(gè)物相會(huì)形成條帶狀相間定向排列。如條紋長石，是由堿性長石（鉀、鈉長石混晶）出溶成鉀長石與鈉長石條帶定向排列形成的。4、研究類質(zhì)同像的意義：1）礦物晶體成分變化的主要原因；2）了解稀有元素的賦存狀態(tài)；3）反映礦物的形成條件。六、同質(zhì)多像

1、同質(zhì)多像的概念

同質(zhì)多像指：同種化學(xué)成分的物質(zhì)，在不同的條件下形成不同結(jié)構(gòu)的晶體的現(xiàn)象。這樣一些物質(zhì)成分相同而結(jié)構(gòu)不同的晶體，則稱為同質(zhì)多像變體。例如：金剛石與石墨，-石英和-石英。2．同質(zhì)多像變體的轉(zhuǎn)變一種物質(zhì)的各同質(zhì)多像變體均有自己特定的形成條件和穩(wěn)定范圍。當(dāng)外界條件（主要是溫度和壓力）改變到一定程度時(shí)，各變體之間會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。例如：-石英→-石英,是在573C發(fā)生，并且是可逆的；

文石方解石，是不可逆的。

此外還有：位移型轉(zhuǎn)變（-石英與-石英）

、重建型轉(zhuǎn)變（金剛石與石墨）

一種變體繼承了另一種變體之晶形的現(xiàn)象，稱為副象。例如:-石英(六方雙錐)轉(zhuǎn)變?yōu)?石英后,依然保留六方雙錐形狀.

七、型變(晶變)化學(xué)式相同的化合物中，化學(xué)成分規(guī)律變化而引起結(jié)構(gòu)規(guī)律變化的現(xiàn)象稱為型變（晶變）。隨著成分系列變化,晶體結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生系列變化,并從漸變(量變)到突變(質(zhì)變)的整個(gè)過程.結(jié)構(gòu)漸變過程相當(dāng)于類質(zhì)同像,結(jié)構(gòu)突變過程相當(dāng)于同質(zhì)多像.例如碳酸鹽礦物中：Mg—Fe—Mn—Ca—Sr—Pb—Ba方解石型結(jié)構(gòu)文石型結(jié)構(gòu)同質(zhì)多像類質(zhì)同像類質(zhì)同像八、多型1、多型的概念一種單質(zhì)或化合物，以兩種或兩種以上不同層狀晶體結(jié)構(gòu)存在的現(xiàn)象；但組成這些層狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元層基本相同，只是層的疊置方式不同。是一種特殊的同質(zhì)多像，一維的同質(zhì)多像。

2、多型符號(hào)

不同多形變體之間在結(jié)構(gòu)、物性等方面相差很小，因此，不同變體屬于同一“種”晶體，因此，命名相同，只是前綴一多形符號(hào)。

多型符號(hào)由兩個(gè)位構(gòu)成，2H-MoS2，3R-MoS2，第一個(gè)位上的阿拉伯?dāng)?shù)字代表多型的重復(fù)層數(shù)；第二個(gè)位上的字母指示所屬的晶系。

九、有序-無序1、有序-無序的概念

有序—無序指晶體結(jié)構(gòu)中，在可以被兩種或兩種以上的不同質(zhì)點(diǎn)所占據(jù)的某種位置上，若這些不同的質(zhì)點(diǎn)各自有選擇地分別占有其中的不同位置，相互間成有規(guī)則的分布時(shí)，這樣的結(jié)構(gòu)狀態(tài)稱為有序態(tài)；反之，若這些不同的質(zhì)點(diǎn)在其中全都隨機(jī)分布，便稱為無序態(tài)。例如AuCu3晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)為無序態(tài)時(shí)表現(xiàn)為立方面心格子；當(dāng)呈有序態(tài)時(shí)，Au原子只占據(jù)立方格子角頂上的特定位置，立方格子的面心位置則只為Cu原子所占有，這時(shí)的結(jié)構(gòu)變?yōu)榱⒎皆几褡恿恕?/p>

2.有序度結(jié)構(gòu)的有序—無序狀態(tài)用有序度表示。有許多計(jì)算有序度的公式，隨晶體結(jié)構(gòu)的不同而異。完全有序和完全無序結(jié)構(gòu)的有序度則分別為1和0。3.有序-無序轉(zhuǎn)變