类质同像的形成需要什么条件?

类质同像的形成需要什么条件?
类质同像的形成需要什么条件?

类质同像的形成需要什么条件?
类质同像的形成条件:
1、产生类质同像的内部条件：产生类质同像替代的主要内部条件为离子（原子）本身的性质,如两者的半径、电价关系,离子类型等.
（1）原子和离子半径 ：相互取代的原子或离子,其半径应当相近.戈德施米特(V.M.Goldschmidt)和格瑞姆(H.G.Grimm)指出：当两种质点（原子、离子或分子）的半径差不超过较小质点的15%时,就可以在晶体结构中相互代替.索波列夫(B.C.Coboneb)指出：在电价和离子类型相同的情况下,离子在晶体结构中的类质同像代替能力随着半径差别的增大而减小.若以r1和r2分别代表较大和较小的离子的半径,则：
1）当(r1-r2)/r225—40%时,即使在高温下也只能形成不完全的类质同像,而在低温下则不能形成类质同像.
在异价类质同像的情况下,类质同像代替的能力主要取决于电荷的平衡,而离子半径的大小退居于次要地位.因此对于异价类质同像替代,离子半径的限制不起决定性的作用.如在斜长石中,Al3+可替代Si4+,而(rAl3+-rSi4+)/rSi4+值(=(0.039-0.026)/0.026)却高达50%.
在元素周期表中,从左上方到右下方的对角线方向,离子半径相近；一般右下方的高价离子易代替其左上方的低价离子,从而形成离子对角线法则.
（2）总电价平衡 :在类质同像的代替中,必须保持总电价的平衡.在使总电价平衡的前提下,类质同像的代替可以有不同的方式.
①简单的代替: 如Mg[CO3]—Fe[CO3]中的Mg2+和Fe2+的代替.
②成对的代替: 可以是异价阳离子之间成对的代替,如在斜长石Na[AlSi3O8]—Ca[Al2Si2O8]系列中Na++Si4+→Ca2++Al3+,或如在磷灰石(Ca2+,Ce3+,Na+)5[PO4]3F中的Ce3++Na+→2Ca2+；也可以异价阳、阴离子相配合成对地代替,如在独居石(Ce,La,Th,Ca)[(P,Si,S)O4]中(Ce,La)3++[PO4]3-,Th4++[SiO4]4-和Ca2++[SO4]2-之间的代替.
③不等量的代替: 可以是以较少的高价阳离子代替较多的低价阳离子,如在云母中Mg2+、Al3+间以2Al3+→3Mg2+方式代替；也可以是较多的低价阳离子代替较少的高价阳离子,如同样在云母中,也可以3Mg2+→2Al3+的方式进行代替；亦可是带有附加离子的代替,如在萤石(CaF2)中可出现Ca2+→Y3++F-方式的代替,又如在绿柱石Be3Al2[Si6O18]中有Li++Cs+→Be2+式的代替. (3) 离子类型和化学健： 惰性气体型离子在化合物中一般为离子键结合,它们常见于卤化物、氧化物和含氧盐中；而铜型离子在化合物中以共价键结合为主,它们常见于硫化物中.离子类型不同,化学键不同,则它们之间的类质同像代替就不易实现.如六次配位的Ca2+和Hg2+的半径分别为0.100和0.102nm,电价相同,半径相近,但是由于离子类型不同,所以它们之间一般不出现类质同像替代.与此相反,Al3+和Si4+均为惰性气体离子,它们的半径差值比[(rAl3+-rSi4+)/rSi4+=(0.039-0.026)/0.026=50%]很大；但在斜长石中它们状态相似,均与O形成半离子键半共价键的结合,且Si—O和Al—O间距分别为0.161和0.176nm,两者较为接近,从而使Al可以代替Si（四面体配位）.同样的原因,由于铝在低温形成的铝土矿中呈三价状态,所以可以被易行成三价Ga状态的镓所代替,所以可以被Ga3+状态的镓所代替.
2、影响类质同像的外部条件：温度、压力、组份浓度等都会影响类质同像的外产生.
温度:温度增高有利于类质同像的产生,而温度降低则将限制类质同像的范围并促使离溶.（类质同像混晶发生分解,即固溶体离溶）.如在高温下碱性长石中的K、Na可以相互成类质同像替代形成（K、Na）[AlSiO3]或（Na,K）[AlSi3O8],温度降低则发生离溶形成钾长石K[AlSi3O8]和钠长石Na[AlSi3O8]两物相组成的条纹长石.又如黄铜矿CuFeS2和黝锡矿Cu2FeSnS2,它们在500°C以上形成类质同像混合晶体,低于500°C则发生离溶.赤铁矿Fe2O3与钛铁矿FeTiO3的固溶体在低于675°C发生离溶；镍黄铁矿(Fe9Ni)9S8与磁黄铁矿Fe1-xS的固溶体在低于450—420°C离溶.一般来说,低温条件下形成的矿物成分比较纯净.
压力:一般来说,压力的增大将限制类质同像代替的范围并促使其离溶.但这一问题尚待进一步的研究.?
组分浓度:一种矿物晶体,其组成组分间有一定的量比.当它从熔体或溶液中结晶时,介质中各该组分若不能与上述量比相适应,即某种组分不足时,则将有与之类似的组分以类质同像的方式混入晶格加以补偿.例如磷灰石的化学式位Ca5[PO5]3F,从岩浆熔体中形成磷灰石要求熔体中的CaO和P2O5等的浓度符合一定的比例,若P2O5浓度较大,而CaO的浓度相对不足,则Sr、Ce等元素就可以类质同像的方式补偿、替代Ca进入磷灰石的晶格,因而磷灰石中常可聚集相当数量的稀有分散元素.又如磁铁矿Fe2+Fe3+O4中Fe2+:Fe3+=1:2,当岩浆中FeO:Fe2O3;1:2,即Fe2O3的浓度过小,而V2O3,Ti2O3的浓度又较大时,则后者进入晶格,形成钒钛磁铁矿Fe2+(Fe3+,V,Ti)2O4.可以用由定比定律和倍比定律来说明：所谓定比定律,是指每一种化合物,不论它是天然存在的,还是人工合成的,也不论它是用什么方法制备的,它的组分元素的质量都有一定的比例关系,这一规律称为定比定律.所谓倍比定律,是指当甲、乙两种元素相互化合,能生成几种不同的化合物时,则在这些化合物中,与一定量甲元素相化合的乙元素的质量必互成简单的整数比,这一结论称为倍比定律.

1互相替换的离子，其半径大小要相近。2互相替换的离子对周围其他离子的作用力性质必须相近。3互相替换的离子，其电价总和必须相等。4环境条件主要是指矿物结晶时所处的温度、压力和介质的化学组成等条件，特别是温度条件。