第八章之四氧化物氢氧化物矿物大类

氧化物和氢氧化物教学目标1、简单氧化物：刚玉、金红石、石英2、复杂氧化物：钙钛矿、尖晶石3、氢氧化物：水镁石、三水铝石、一水软铝石记住以上矿物的化学式和主要晶体结构特点及物理性质特点，还有简单的应用。目录1、概述2、主要矿物

氧化物和氧化物矿物：

金属阳离子和某些非金属阳离子

(如Si等)与O2-或(OH)-化合而成的矿物。§1概述返回目录

地壳中分布广泛，仅次于含氧盐矿物大类。已知的矿物超过200种，占地壳总重量的17%±：石英族

矿物分布最广，占12.6%，最常见

的石英是主要的造岩矿物；Fe的

氧化物和氢氧化物占3.9%；次有Al、Mn、Ti、Cr

的氧化物和氢氧化物。

意义：1）许多为提取黑色金属和有色金属（Fe、Mn、Cr、Al、Sn等）、稀有金属

（Ti、Nb、Ta等）、放射性金属（U、

Th、Y、TR等）及非金属的矿物原料

以及耐火材料等。2）为仪表轴承或研磨材料、无线电

工业原料、工艺美术原料及宝石的重要来源。

一、化学组成化学组成

阴离子：主要为O2-、(OH)-

阳离子：

40种左右。主要为惰性气体型（

Si、Al、

Mg、U等）和过渡型（

Fe、Mn、Ti、

Cr、V、Nb、Ta等）离子；

铜型离子

极少见（

Sn、Cu、

Pb、Zn、Sb、Bi等）。少数氧化物中附加阴离子（F-、Cl-）和水分子。

1）铜型离子往往见于由硫化物氧化而成的次生矿物中，且含量很少。2）变价元素Fe、Mn、U等在氧化物中往往呈

高价态。3）氧化物中类质同像（尤其是异价类质同像）替代较硫化物广泛，完全类质同像替代在成分复杂的氧化物中较常见。氢氧化物中类质同像替代少见，而吸附作用使其化学组成复杂化。

二、晶体化学特点

1．氧化物氧化物

氧化物中O2-常作立方或六方最紧密

堆积或近似最紧密堆积，阳离子充填四面体或八面体空隙。键性以离子键为主，且以低价惰性气体型离子的

氧化物中为最强，如方镁石MgO。

由于阳离子具不同程度的极化性质，

刚玉（Al2O3）、石英（SiO2）等的

键性趋于向共价键过渡；而磁铁矿（FeFe2O4）、软锰矿（MnO2）等则有向金属键过渡的趋势。

1）阳离子电价增高，其共价键

的成分趋于增多，如：

Na+→Mg2+→Al3+→Si4+

离子键→→共价键

2）键性因阳离子的类型而异：

惰性气体型→过渡型→铜型离子，

共价键性趋于增强，CN趋向减小。

2．氢氧化物

(OH)-或(OH)-和O2-

共同

形成紧密堆积，后者中

(OH)-与O2-

通常成互层分布。

多数矿物为层状结构，层内为离子键，层间以分子键或氢键联结；部分矿物为链状结构，链内为离子键，沿链的方向联结力较强，链间为氢键。

三、形态

氧化物常具完好的晶形。集合体常成粒状和致密块状。

氢氧化物多属三方、六方、斜方或单斜晶系。具层状结构者常呈板状、片状、鳞片状；具链状结构者多呈柱状、针状、纤维状。但更常见成细分散胶态混合物，呈鲕状、豆状、肾状、葡萄状、钟乳状多孔状、土状、致密块状等。

四、物理、化学性质

1．光学性质

主要取决于阳离子类型

（1）惰性气体型离子（Mg、Al、Si等）的氧化物和氢氧化物：通常为无色、白色或浅色的颜色及条痕，玻璃光泽

为主，透明～半透明。

（2）过渡近型离估子（Fe、Mn、Cr、Ti等）和铜型懒离子（Sn、Cu等）的氧化距物和氢氧痕化物：深色或暗色，常呈各种彩色或钢灰厕色～铁黑裂色，条痕深色(黄、褐、黑色)，半金雅属或金刚光泽，半透仁明～不透扣明。2．力学填性质及其他塔性质决定较于其晶体昆结构1）氧化使物大部蜻分矿谦物为离子键键向共价秀键过渡，结构的紧密苗程度辈高。通常猎具较高的硬度（一般＞5.舱5，最高达9）；较大的比重（多数＞4.业0，仅架状傲结构的石英冲族较靠低，为2.肤65）；解理陈不发捉育；含铁快矿物具强弱壳不等的磁性；含放射双性元磨素者具放射婶性；熔点熄高；溶解缠度低。2）氢氧南化物层状父结构者的硬度和比重均较相应的氧化冈物稍低或低得俱多，常具一组极完先全～完全解理；链状共结构者的硬度和比重皆相在对稍大些，其解理中等。氢氧赖化物因产于同地表，常为胶态或隐晶暖质，解理的意义错不大。五、分类一、氧化费物矿互物刚玉：Al2O3化学浓组成：一般药含微量Cr3+、Fe2+、Ti4+、Mn2+、V5+、Ga3+等，常见赤铁哑矿、钛铁胃矿、金红颠石、尖晶狭石、石榴昏子石等包裹腾体。§2主要微矿物返回请目录晶体哭结构：三方按晶系，对称阅型m刚玉材型结狭构刚玉徒型结折构：O2-呈六方歼最紧晨密堆积构成氧离野子层，Al3+在两层O2-之间，充贩填2/恢3的八面敏体空话隙。=4，=6。鉴定买特征鉴定敬特征：晶体常呈完好的腰鼓尾状、桶状或短柱味状。常依(制)呈聚片切双晶。晶面上常僵见相交的几组条纹。通常和呈蓝灰、黄灰巷色，含杂质可呈各种只颜色晃：红宝帮石：含Cr，红色；蓝宝浊石：含Ti和Fe2+，蓝色；黑星锄石：含Fe2+、Fe3+，黑色、透明；白宝魄石：纯净无色僚透明的晶腔体；含Co、V、Ni呈绿色；含Ni呈黄色；含Fe3+、Mn2+呈玫瑰肌红色。玻璃光泽～金刚疗光泽。透明～半透忙明。在某余些红(蓝)宝石的{0霸00玩1}面上可见竿因含喉有定向迈分布的针状析金红护石包裹贪体而呈江现的六射浸星光，称为星光毒红(蓝)宝石星光节红(蓝)宝石。H9。无解理；常因聚片裙双晶或微细包裹苍体而产舌生{0膜00各1}或{舌}的裂开。成因功产状：各种验成因。多形督成于高温、富Al贫Si的条盾件下。有岩浆结晶精作用形成；产于碱性伟晶担岩中；形成崖于岩浆井岩与石灰喝岩的接触浮带；可产推于粘土锁质岩经区域临变质而成僚的结晶贸片岩中；也见遣于砂岩中。用途：作研磨蜂材料及精密睬仪器、仪表和钟表的轴承；色泽翼美丽末透明的晶体可作宝石；合成类红宝密石单晶可作激光物材料。赤铁榴矿：Fe2O3化学序组成：常含Ti、Al、Mn、Fe2+、Mg、Ca和少量眼的Ga、Co等类质股同像混入勿物，以及金红才石、钛铁闸矿等显微包裹甜体。致密矛块体常含Si液O2、Al2O3、粘土等机械惭混入尖物。晶体悔结构：三方状晶系，对称际型L33L23P匆C刚玉犯型结育构。鉴定遥特征：常成起各种集合鄙体形救态：镜铁碌矿镜铁锣矿：具金属暂光泽的片状洗集合昼体；云母务赤铁绕矿云母酒赤铁肺矿：具金属痒光泽的细小在鳞片棕状集合虑体；铁赭旧石：红色伴土状(粉末龄状)集合酒体；鲕状、豆状、肾状臭赤铁碑矿鲕状、豆状、肾状请赤铁治矿：鲕状、豆状、肾状的集合落体。尚有致密虚块状慌集合锣体。显晶调质者呈钢灰～铁黑色；隐晶她质及胶态者呈暗红慢色、红褐皂色。条痕樱红影色或红棕那色，金属～半金撒属光泽，或土状考光泽。H5.质5～6，土状广者显固著降健低。无解祥理。无磁秋性，性脆。注意：镜铁仗矿常因含磁炮铁矿微细狱包裹搭体而具较强的磁性。用途：提炼铁的矿物矩原料之一；纯净的粉末烫状赤咽铁矿是天缸然的矿物鸦颜料；制备鹅陶瓷挎刚玉砖磨料灾时用蒸做晶姨核剂准。金红肃石：Ti摧O2晶体磁结构晶体以结构：四方碧晶系，对称沙型4/繁mm疗m。金红涉石型屑结构：O2-近似驰成六方猎最紧盾密堆积，Ti4+位于变形课八面胳体空手隙中，=6。O2-位于顶以Ti4+为角湾顶所代组成的平谎面三杏角形颜之中撤心，=挑3。[T乒iO6]彼此上、下共未棱联结束成∥c轴的链，链间由[T摆iO6]共角宾顶相连。鉴定谊特征鉴定毫特征：晶体呈短柱分状、长柱管状或针状，柱面有纵纹。双晶案依(1稼01戴)成膝状景双晶、三连险晶或环状州双晶。致密牛块状宅集合潜体。通常薯为褐红、暗红或褐色，富Fe者黑色；条痕诸浅褐清色～黄褐进色；金刚忧光泽；微透水明。{1密10复}完全畅解理；H6～6.那5。G4加.2～4.饭3。用途：提炼Ti的主含要原熄料：Ti具密度许小、强度雕高、耐腐昌蚀、抗高动温等优筒良性驻能；钛合汉金广泛氧应用理于化工、军事和空间技术中（岔用于让喷气织发动还机、飞机墙机体、导弹蓝火箭等及烟碱工平业等垫用的组反应申塔、蒸馏牌塔、热交醋换器、阀门穴等设忙备和部件灿上）。钛白鞠粉可作高级宁白色峡油漆、涂料、人造坡丝的减光歼剂、白色跪橡胶和高级丘纸张的填料。金红四石可作半导刑体检丽波器。人造孝金红趴石可制作优质猾电焊姥条。微晶摘玻璃嚼晶核准剂锐钛屡矿、呆板钛果矿纳米婚锐钛厉矿具奸有光艘催化效活性治，能拘净化李污染市物和宝微生节物，润是一登种光重催化叮抗菌棍净化崇功能女材料拥。石英搞族包括Si阅O2的一刚系列同质闯多像蒸变体，常见万的有绕：1）尤以-石英织最常泼见。2）石英应为-石英和-石英之总称，但一诸般指低温妥石英（即-石英）。3）将含水的Si笔O2矿物—蛋白桑石，也列味入本林族内。-石英-石英（低温热石英，-q姿ua陪rt集z）：Si危O2晶体纤结构：三方蜂晶系，对称衣型32结构王中[S饶iO4]四面舰体以角顶耐相连，∥c轴呈螺旋灭状排醉列，有左、右旋之分。鉴定樱特征鉴定舒特征：常呈柱状泳晶体，六方梢柱面上具横纹，为{1怕0既0}和{1颈0贴1}之聚形效纹。常见道芬崖双晶和巴西书双晶。集合康体呈粒状、致密五块状或晶簇葵状。通常盲为无疲色、乳白赴色、灰白蓬色，因含杂质冈色心或细分妇散包痒裹体而呈贺各种颜色；玻璃光泽，贝壳漏状断口油脂光泽；透明—半透明。无解理；H7。G2.丢65。具压电竹性。异种：主要黑有：1）显晶狐质异种：水晶括簇水晶减簇：纯净暖者无色咽透明。紫水拖晶紫水沃晶：微量Fe3+→S宅i4+产生色心而致紫色。加热讲退色。烟水谱晶烟水邻晶：Al3+＋H+或Na+→S信i4+，在x射线或射线作用捷下，Al啦–O键电卫子对中的一道个电子明离位产生空穴锡色心而成烟黄～暗褐劣色、黑色。加热笔至22门5℃开始至缓慢褪色，至40帐0℃许±烟色篮渐消把失。注：黑色谱透明者称墨晶；茶褐哪色者称茶晶。黄水则晶：黄色幕透明者，可能瓦为Fe2+所致。蔷薇炒石英蔷薇贡石英（芙蓉布石）：蔷薇电红色或粉红饥色，可能狼由Ti、Mn造成。通常呈致密蓄块状。加热山至57好5℃褪色；日光味下长葱期暴咸晒颜场色变疤浅。乳石点英：乳白色色半耻透明的块体，含大摔量细分场散的气、液包鞠裹体及微裂店隙。蓝石独英：蓝色。含Ti较高，次有Al、Mn。加热始至30疯0～40温0℃，褪色或变荡为紫色。发晶发晶：细小胖针状扶金红颜石、电气办石或角闪凡石等包裹申体呈发状、纤维井状。猫眼妄石、虎睛舞石、鹰眼席石：由度于石英交代并胶结磨石棉纯纤维而具丝绢迷光泽的黄褐、棕黄、棕红、深蓝或蓝灰链色的致密韵块体。砂金敢石(东陵柏石)：含鳞片新状金云母、赤铁侵矿等包裹投体且分布撤均匀的次吃生石英诱岩或水晶鬼晶体，琢磨演后呈闪烁的金黄伶色、褐黄析色、粉红瓶色或绿色。2）隐晶犹质异种：玉髓（石髓）：呈钟乳讯状、肾状、葡萄驾状、皮壳沙状等外貌，具蜡状冶光泽半透粘明的纤维照状异妻种，常呈乳白、黄、褐、深蓝等色，尚有红褐因色(光玉晃髓)、苹果摄绿（绿玉剥髓）、绿色中夹段有红色碧玉乱小斑庙点(血玉膊髓，血滴字石，鸡血即石)。玛瑙：不同本颜色的玉髓狮条带或同心第环状侄相间溉分布。有缠丝愁玛瑙、苔纹俗玛瑙、缟玛螺瑙、截子弦玛瑙等。碧玉：含氧勿化铁(可＞20拍%)的致密块状航石英。可呈暗红、紫红、褐色～黄色、蓝色、青绿玻色等。燧石：暗色(浅灰～褐黑等色)无光芝泽，呈结核朴状、瘤状、透镜冰状、条带但状、似层欺状的坚韧旋极致竿密的隐晶淘质石户英。用途：纯净靠的一般石英大量剪用作玻璃、陶瓷、混凝侍土、冶炼量硅钢的原堵料，以及硅质校耐火夺材料、建筑疯材料、研磨乐材料、瓷器碎配料等。还可担用于提取举单晶头硅以制造桶太阳须能电她池。无裂涨隙、双晶和包裹烤体等缺陷的无色谎透明同晶体（≮6×兔6×杰6m糖m3）作压电浇材料用于无线眼电工耗业中振荡徐器元件及光学岁仪器刘材料（用乒以制光谱棱镜、透镜等）、耐酸围耐高递温的器材。颜色由美丽者可链作工艺吓品及宝石拜原料。色泽原差的玛瑙和玉髓可作研磨亿器具。熔炼含水晶是电子域工业和技术的矿困物材料。-石英-石英（高温意石英，-q允ua例rt债z）：Si饿O2六方那晶系，对称勾型62童2鉴定姓特征：呈特征的六方坝双锥品晶形(六方异柱发育猾差)。颗粒极较小，晶体几乎厕总呈浑圆且状，表面候粗糙。灰白毁色，乳白孕色，玻璃炮光泽，断口流油脂耗光泽。蛋白浪石蛋白沿石（欧泊）：Si乒O2•nH2O非晶渗质，但扫描穴电子昏显微其镜研拨究发现算其内部存在Si百O2小球津体堆挪积。鉴定掌特征：无定膊形，通常衔呈肉冻咏状致茧密块尝体或葡萄并状、钟乳旋状、皮壳扔状、多孔惑状、结核局状。颜色阻不定，通常跪为蛋白知色、无色，含杂灭质可呈各种渡颜色；微透谅明；玻璃铺光泽或蜡状莫光泽，具美逐丽的变彩。H5～5.病5。比重劲较小(1.个9～2.雨3)。易脱水钥龟裂而呈白色。用途：色泽必美丽的致密钢块状贵蛋夕白石或火蛋惧白石可作奋名贵爷的宝石及工艺顿品材奥料。硅藻裕土质轻同多孔，是优良熄的隔筋音、隔热答材料，建筑鸽材料、研磨脚材料、陶瓷原料、炸药房诚原料；可用碑于制吧作过滤湖剂，及炼油、制糖的吸附解剂和净化院剂；作为催化苗剂的载体应用垄于化学像工业上。钙钛剩矿：Ca碑Ti品O3应用1、功舅能陶问瓷2、该革结构策的铜深氧化下物具虾有超习导性3、普采通陶街瓷尖晶百石族化学前通式：AB2O4A：主要移为Mg2+、Fe2+、Zn2+、Mn2+及Ni2+、Co2+、Cu2+等；B：主要讽为Al3+、Fe3+、Cr3+及V3+、Ti4+等，也可坐有Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Mn3+等。阳离卖子间类质翠同像抢替代极为普遍眉而复抽杂。据R3+的不导同，颠可划朋分为三个系酒列三个系酒列：（1）尖晶偶石系合列（Al虽—尖晶桌石）；（2）磁铁帅矿系西列（Fe贴—尖晶贫石）；（3）铬铁沟矿系猪列（Cr卫—尖晶搬石）。晶体脖结构晶体钉结构：等轴迎晶系，对称落型m3宾m。结构军中O2-近似营成立方轧最紧课密堆滚积，阳离牙子充填裙其中困的四面闷体空痕隙和八面薄体空隙，配位桨四面袍体和配位队八面尖体以共角宿顶联结。单位闯晶胞中有8个A组的R2+和16个B组的R3+。（1）正尖锋晶石简型结株构：AIV(B2)VIO4全部A2+充填1/忠8的四面字体空痛隙；全部B3+充填1/否2的八面招体空垂隙。注：尖晶稀石Mg冷Al2O4、铬铁烛矿Fe矮Cr2O4属正尖体晶石文型结举构。（2）反尖先晶石疲型结遥构：BIV(A流B)VIO41/选2的B3+充填1/搭8的四面推体空烫隙；全部A2+及另1/禾2的B3+充填1/忙2的八面竹体空稠隙。注：磁铁环矿属反尖建晶石陵型结居构。注意：（1）尚有混合灾型结扁构：（A1-绸xBx)IV(AxB2-访x)VIO4，如镁铁瘦矿Mg总Fe2O4，锰铁妇矿Mn偿Fe2O4。（2）尖晶教石型学结构尖晶兄石型畏结构的矿联物，反映吊在形态上通黎常呈{1白11耻}、{1以10歉},在物性上为硬度该高、无解蚂理等特曾征。用途1、耐骗火材托料、假陶瓷帜颜料2、宝酬石3、软被磁铁欣氧体总属尖惧晶石傅型结紫构4、锰狠、锌坡、铜晕、镍输与铁前形成仁的铁待氧体艺是一驱种很慨好的亲高效罪红外胸辐射龙材料磁铁栋矿：Fe兄Fe2O4化学因组成：常含Ti4+、V3+、Cr3+、Al3+、Si4+等替代Fe3+；Fe2+易被Mg2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Ca2+等替代。鉴定揪特征鉴定职特征：晶体常为{1腰11翁}或{1桨10勾}，在{1祸10腹}的晶面上常脾可见老有沿长对串角线厌方向的条纹。常见粒状和块状集合体。铁黑活色，条痕萌黑色，半金划属～金属肺光泽，不透亚明。H絮5.偷5～6，无解提理，有时辱具{1戚11顺}裂开，性脆。G较大，具强磁妖性。铬铁眯矿：Fe抖Cr2O4化学遵组成：Cr3+可为Al3+、Fe3+（Ti、V）替代；Fe2+可被Mg2+（Mn2+、Zn2+、Ca2+）替代。鉴定率特征鉴定反特征：晶体呈细小扣八面绪体。通常蒸为粒状或致密浩块状集合赌体。黑色，条痕骑棕色、褐色，半金强属光忌泽，不透左明。H邮5.短5～6.毅5，无解麻理，不平慨坦状断口。具弱磁祸性。用途：提炼Cr的唯一县矿石淘矿物：Cr用以炼特种柴钢（铬钢和铬镍虾钢）；金属裕表面镀铬可防连腐蚀；Cr也用舌于化学秆工业制稳定面颜料、铬酸和重铬奶酸盐。低品耀位(含Cr2O3少，而Fe颜O、Fe2O3多)的铬铁具矿矿石络可作耐火烘材料、化工爽原料等。二、氢氧夺化物深矿物（一）Mg的氢似氧化肠物水镁斑石Mg配(O陷H)2水镁印石晶尝体结跑构氢氧睁离子旷成六阔方最秩紧密舍堆积戏，镁己离子擦填充吊于邻说接的标两层消氢氧叠离子镜之间志的全候部八芽面体藏空隙质；组洋成配允位八捆面体转的结熔构层灯。结构量层内痛属离湾子键雹，结呈构层唉间属扇分子览键。篇上结倒构层捧下部劫的(O吹H)花-离子怖位于仪下结透构层求上部牺的三姜个(O棉H)鸭-离子饲之间内。水您镁石膛的层愉状结膊构决批定了踪蝶它的胆片状绞形态仅和极串完全闹的{0见00架1}解理斜。（二孝）Al的氢穷氧化妙物包括：硬水质铝石：-Al串O(锦OH)软水膏铝石：-Al愤O(贡OH)三水熊铝石：Al侧(O瞧H)3三水躲铝石Gi航bb谦si颂te奖Al看(O漂H)嘉3氢氧车离子庸成六场方最既紧密戒堆积费，铝种离子河填充笼于邻荡接的影两层信氢氧构离子望之间斧的2／3八面应体空莫隙；栗组成宿配位兔八面体体的涂结构贪层。结构扎层内葱属离狂子键汇，结套构层盘间属奏分子啊键。苍上结非构层惠下部禾的(O悉H)努-离子葡与下属结构忌层上教部的(O题H)猪-离子拍相重尽迭。三水怀铝石喘的层书状结坛构决似定了陕它的行片状妹形态其和极挠完全养的{0拒01那}解理伙。三水失铝石别晶体揪结构一水极软铝抵石Bo酷eh派mi尚teγ-Al若O(办OH)A13+与O2-组成[A建1—诞O6]配位协八面琴体，燥以角洞顶相析连平凑行于a轴而矮排列课成链盐。各苍链再票以八并面体叼的棱君相连鼻平行吹于{0忙10钢}而排罪列成拘波状稼的层讯。H+则位银于层渔与层狠之间梅和一血个O2-距离群较近谜，趋品向于谢形成(O兆H)-的键郑性，船但和玩另一难个O2-距离撑较远无，趋仍向于足形成H+的键脑性。一水图软铝涂石的胶层状杠结构蚂决定际了它吵的片但状形讨态和造完全残的{0盟10堪}解理再。一水互软铝疯石晶拐体结评构应用1、制吨备陶携瓷刚痒玉磨探料的昌原料2、制夫备超怕细氧济化铝膀粉体医的主社要原耻料铝土鄙矿上述三种矿旗物与味数量出不等报的高岭宾石、蛋白床石、赤铁叶矿、针铁紫矿等形成细分先散胶符态混