什么是结构水、结晶水、沸石水和层间水

绝大多数矿物或多或少都含有水,水还是许多矿物的重要组成之一。矿物的许多性质与其含水有关。根据矿物中水的存在形式及其在晶体结构中的作用,可以分为两类:一类是不参加晶格、与晶体结构无关的,统称为吸附水;另一类是参与晶格或与晶体结构密切相关的,包括结构水、结晶水、沸石水和层间水。

(1)吸附水 (hydroscopic water):以中性的水分子H O的形式存在,不参与矿物晶格,而是被机械地吸附于矿物颗粒的表面或缝隙中,因而不属于矿物的固有成分,不写入化学式。吸附水在矿物中含量不固定,随环境温度、湿度等条件而变化。常压下,温度达到110℃,吸附水基本上全部逸散而不破坏矿物晶格。吸附水可以呈气态、液态或固态存在。

胶体矿物中的胶体水是吸附水的一种特殊类型。它作为分散媒被微弱的连接力固着在胶体分散相的表面,是胶体矿物固有的特征,应计入化学组成,如蛋白石化学式写做SiO · O ( 表示水含量不固定)。胶体水的逸失温度稍高,一般为100~250℃。

(2)结晶水 (water of crystallization):以中性水分子H O的形式存在,参与矿物晶格,有固定的配位位置。其含量固定,与矿物中其他组分的含量成简单的比例关系。不同矿物中结晶水与晶格联系的牢固程度不同,因此逸出温度也不同。结晶水的逸出温度一般在200~600℃。每种矿物有各自确定的结晶水逸出温度,结晶水可以一次或分次逐步逸出。脱水后矿物结构被破坏,变成另一种矿物。如石膏CaSO ·2H O在100~120℃时一次逸出全部结晶水,变成硬石膏CaSO 。而三斜晶系的胆矾CuSO ·5H O在30℃时脱失两个结晶水,变成单斜晶系的三水胆矾CuSO ·3H O;到100℃再失去两个结晶水,变成单斜晶系的一水硫酸铜CuSO ·H O;到400℃时,脱失最后一个结晶水,变成斜方晶系的铜靛石CuSO 

(3)沸石水 (zeolitic water):介于结晶水与吸附水之间的一种水,以中性水分子H O形式存在,因主要存在于沸石族矿物的空腔和通道中而得名。沸石水在结构中占据确定的位置,含量有一上限值。上限值与矿物中其他组分遵守定比定律。随着环境温度升高或湿度减小,沸石水能通过晶格中相当宽的结构通道逐渐逸失,而且不导致结构的破坏,只引起物理性质(如密度、折射率、透明度等)的变化。部分脱水后的沸石,可以重新吸收环境中的水而恢复原来的物理性质。

(4)层间水 (interlayer water):也是介于结晶水与吸附水之间的一种水,以中性水分子H O存在,性质类似于沸石水。因存在于层状结构硅酸盐矿物中的结构层之间,而得名。层间水含量不固定,随环境温度和湿度等条件而变化,常压下加热至110℃便大部分逸出。层间水的脱失不导致晶格破坏,但可使结构层间距缩小,晶胞参数 变小,相应地,矿物物理性质发生变化,如密度、折射率增高。当其处于潮湿环境中时,又可重新吸水进入层间,并使晶格相应膨胀。

(5)结构水 (chemically combined water):也称 化合水 ,为以OH – 、H 或H 离子的形式参与矿物晶格的“水”。如高岭石Al [Si 10 ](OH) 、水云母(K,H O)Al [AlSi 10 ](OH) 中的“水”。结构水在矿物晶格中有固定的配位位置,并有确定的含量比。结构水与晶格中其他组分以较强的键力联系,因此需要较高的温度才能使之逸出。逸出温度约在600~1000℃。结构水逸出,矿物结构即完全破坏。

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