类质同象和固溶体

发布网友发布时间：2022-04-23 23:02

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热心网友时间：2023-10-13 00:50

地球系统各体系中含量低(<0.1%)的元素常不能形成自己的独立矿物,而是分散在其他元素构成的矿物晶格中。这些元素在不同矿物中的分配和与其他元素间的结合规律除受元素地球化学亲和性的制约外,同时还受类质同象规律和分配定律的控制。

类质同象:某些物质在一定的外界条件下结晶时,晶体中的部分构造位置随机地被介质中的其他质点(原子、离子、配离子、分子)所占据,结果只引起晶格常数的微小改变,晶体的构造类型、化学键类型等保持不变,这一现象称为“类质同象”。进入晶体中的微量物质称为“类质同象混入物”,含有类质同象混入物的晶体又被称为固溶体(solid solution)。

图2.1 橄榄石的晶格常数与固溶体成分的关系

固溶体的晶格常数随化合物成分的改变发生线性变化。例如,橄榄石的晶格常数的变化可用图2.1和下式表示:

c=0.597+0.1x

式中:x=w(Fe);c为晶胞中c轴的长度;单位为nm。

晶体化学性质相近的元素之间可以充分置换,形成任意比例的固溶体,称为完全类质同象;晶体化学性质相差较大的离子间的置换受晶格构造的*,只能形成有限类质同象。

类质同象置换的条件主要有:①离子(或原子)自身的性质,如半径相近、电价平衡、配位多面体的对称性相同和化学键类型一致等;②体系的物理化学条件,如温度、压力、组分特征和氧化还原条件等有利置换的进行;③固溶体的热力学性质。