矿物化学式

五、矿物化学式

为了表示组成矿物的各化学组分的数量比以及它们在晶格中的存在状态、相互关系和结构特征，就需要一个合理明确的表示矿物组成的化学式。

矿物的化学式是用组成元素的符号按一定的原则表示出来。由于目的和方法的不同，矿物化学式的写法也不同。通常的表示方法有两种，即实验式和结构式。现分述如下：

（一）实验式

只表示矿物中各组分数量比的化学式被称为实验式。如锆石的实验式为ZrO₂·SiO₂。对于含氧盐矿物，也可用氧化物的组合方式来表示，如绿柱石可用3BeO·Al₂O₃·6SiO₂来表示。

实验式的计算过程比较简单，即把矿物分析的各组分重量百分比除以各相应组分的原子量或分子量，将所得数化为简单整数比，用这些整数标定各组分的相对含量。

矿物化学组分实验式的优点：计算简单、书写方便、便于记忆。

矿物化学组分实验式的缺点：忽视了矿物的次要成分；不能反映出矿物中各组分的相互结合关系；对成分复杂的矿物容易引起误解。

（二）结构式

矿物结构式，又称为矿物晶体化学式。为一种既可表明矿物中各组分的种类及其数量比关系，又能表达矿物各组分在晶体结构中的相互关系和存在形式的化学式。结构式除了应用于矿物学中外，还常在晶体化学、固体物理学等学科中使用。

结构式的书写规则：

单质矿物只用组成化学元素符号表示，如自然金Au。若其中有类质同象关系的元素出现，则按各元素含量从多到少依次排列，元素之间用逗号分开，并加小括号括起来，如银金矿（Au，Ag）。

金属互化物矿物按金属性递减的顺序从左向右排列，如碲银矿AgTe。

离子化合物矿物一般阳离子在前，阴离子在后，如石盐NaCl。

一些具体的书写要求如下：

（1）阳离子写在化学式的前面。当出现两种以上阳离子时，按其碱性从强到弱排列，如白云石的晶体化学式写法为CaMg［CO₃］₂。当阳离子为同一元素而具有不同价态或不同配位数时，一般将低价者放在高价者之前或将高配位数者放在低配位数之前，如磁铁矿的晶体化学式写法为。

（2）阴离子或络阴离子团同样写在阳离子之后，络阴离子团要用中括号括起来，如透辉石的晶体化学式写法为CaMg［Si₂O₆］。

（3）化学组分中若存在附加阴离子时，则写在主要阴离子或络阴离子团之后，如磷灰石的晶体化学式写法为Ca₅［PO₄］₃（F，Cl，OH）。

（4）互为类质同象关系的离子用小括号括起来，按含量从多到少排列，其间用逗号分开，如铁闪锌矿的晶体化学式写法为（Zn，Fe）S。

（5）矿物组分中的“水”，分别按不同特点书写：

①结构水按附加阴离子处理，加小括号写在晶体化学式的最后，如高岭石的晶体化学式写法为Al₂［SiO₄］（OH）₈。

②结晶水写在晶体化学式之后，用小黑点联系，水的数目用阿拉伯数字表示，写在水分子之前，如石膏的晶体化学式写法为Ca［SO₄］·2H₂O。

③吸附水一般不属于矿物本身的化学组分，一般不予写出。但对于胶体矿物中的水应该写出，写法同结晶水，但其含量不固定，用n表示，如蛋白石的晶体化学式写法为SiO₂·nH₂O。

④沸石水的写法同结晶水，但水含量以上限为准，如钠沸石的晶体化学式写法为Na₂［Al₂Si₃O₁₀］·2H₂O。

⑤层间水用小括号括起来，写在可交换的阳离子之后，如钠蒙脱石的晶体化学式写法为Na_0.33（H₂O）₄｛（Al_1.67Mg_0.33）［Si₄O₁₀］（OH）₂｝。

（6）对于具有结构单元层的层状硅酸盐矿物，一般结构单元层的部分要用大括号括起来，如钠蒙脱石的晶体化学式写法为Na_0.33（H₂O）₄｛（Al_1.67Mg_0.33）［Si₄O₁₀］（OH）₂｝。

关于矿物结构式的计算，由于矿物化学组成不同，有不同的计算方法。一般常用的是以氧原子为基准的计算法。运用这一方法的条件：其一是矿物的化学全分析数据是用元素氧化物百分数表示出来；其二是矿物的晶体化学通式已知。其理论依据是矿物晶胞中氧原子是固定的。

关于具体计算过程可参考有关书籍。