珠宝知识珠宝考研考证篇三十三类

　　在讲到类质同象概念的时候，我们一直在强调，质点在替代的过程中，仅仅是晶格常数发生了不大的变化、物理化学性质发生了不大的变化，晶体的结构没有发生本质的变化，所以想要能够使得类质同象的发生，必定要在一定的条件之下，才能够满足，今天就来讲讲类质同象发生的条件。
　　任何事情的发生，都有内因和外因，对于内因来讲，主要指质点本身的性质，例如离子的半径、电价、化学键性、离子类型等，而外因往往是指矿物生长的外部环境，例如温度、压力、氧逸度等。下面我们分类进行说明
　　一、内因
　　1、原子或离子半径
　　下图我们已经为大家分享过很多次，类质同象属于替位缺陷的一种，从几何的感官中，我们也能够感受到，如果替代的质点半径过大或者过小，都会影响到晶体结构的本质，因此在类质同象替代的过程中，两者之间必须要有相近的半径才可能发生类质同象。
　　一般来讲，相互替代的质点半径相差越小，相互替代的能力越强，替换量也越大，越容易形成完全类质同象替代，反之替代能力越弱，替换量越小，主要形成不完全类质同象系列。在结晶学中，给到了具体的数值以及对应的替代量。
　　（1）（r1r2）1015时，一般形成完全类质同象替代（例如橄榄石）
　　（2）（r1r2）10（2025）时，高温下形成完全类质同象替代，温度下降时，固溶体发生分离（例如碱性长石）
　　（3）（r1r2）2540时，即使在高温下也只能形成不完全类质同象，而在低温下不能形成类质同象。
　　在异价类质同象替代中，元素周期表上对角线方向的阳离子是近于相等的，容易发生替代，因此有了所谓的对角线法则，不过在异价类质同象的替代过程中，电价平衡是首要满足的条件，而半径相近则退到了次要位置。
　　2、电价的总和平衡
　　在自然界中，几乎所有的物质都是呈现电中性的，也才是最稳定的状态。所以在类质同象替代的过程中，应该保持电价总和的平衡，否则会引起晶体结构的破坏。这个条件主要针对于异价质点的相互替代，通常情况下，为了保持电价的平衡，往往是成对替代。主要的完成方式如下：
　　（1）电价较高的阳离子被数量较多的低价阳离子替代，或者相反
　　3Mg22Al3KAl2〔AlSi3O10〕（OH，F）2（白云母）
　　（2）成对替代，即高价阳离子替代低价阳离子的同时，另有其他低价阳离子替代高价阳离子
　　Ca2Al3NaSi4Na〔AlSi3O8〕Ca〔Al2Si2O8〕（斜长石）
　　下图为日光石，属于钠奥长石
　　Ce3Na2Ca2磷灰石Ca5〔PO4〕3（F，Cl，OH）
　　Fe2Ti42Al3蓝宝石Al2O3
　　（3）高价阳离子替代低价阳离子伴随高价阴离子替代低价阴离子
　　Ce3O2Ca2F磷灰石Ca5〔PO4〕3（F，Cl，OH）
　　Th4（SiO4）4Ca2（SO4）2独居石（Ce、La、Th、Ca）【（P、Si、S）O4】
　　Y3FCa2萤石CaF2
　　（4）低价阳离子替代高价阳离子，所亏损的电价由附加阴离子平衡
　　Fe2Al3由大离子Cs和Na进入到绿松石结构通道中平衡
　　3、化学键性相同
　　在矿物学中，将元素的离子类型划分为三大类，惰性气体型、过度型和铜型离子。
　　不同类型之间的离子之间，由于化学键性上有这非常大的差异，因此很难发生类质同象。例如，惰性气体型离子容易形成离子键，但是铜型离子则趋向于形成共价键。
　　例1：Ca2和Hg2，他们都属于六次配位，并且半径非常相近，分别为0。100nm和0。102nm，电价相同，半径相近，但是Ca2属于惰性气体型离子，而Hg则为铜型离子，因此不会出现类质同象替代。下图为辰砂（HgS）
　　例2：Si4和Al3之间却可以形成非常广泛的类质同象替代，他们的半径虽然相差较大，Al3为0。039，Si4为0。026，但是化学键性相同，SiOAlO之间的以共价键为主，键长相近，分别为0。161nm和0。176nm，因此在硅酸盐中出现非常广泛的类质同象替代，最典型的例子依然斜长石完全类质同象系列。
　　二、外因
　　1、温度
　　我们在讲到离子半径相近的时候就提到这个因素，刚刚说到，当半径相差较大时，只有在高温形成完全类质同象，温度降低时则会发生固溶体的离溶；当半径差更大时，则主要在高温下形成不完全类质同象，低温时不发生。
　　从这样的描述中我们可以看到，温度的升高是有利于类质同象的发生的，下图是长石之间互相混溶性与温度之间的关系，温度升高时，钾长石与钠长石可以发生较为广泛的类质同象替代，但是温度降低时，则溶解度降低，发生固溶体离溶，形成条纹长石，月光石的成因与固溶体的离溶有密切的关系。
　　2、压力
　　一般来说，压力的增大将限制类质同象替代范围，并促进固溶体发生离溶，但具体如何影响尚不清楚。
　　3、组分浓度
　　矿物的化学组成与形成的环境有着非常密切的联系，一般情况矿物的化学组成存在一定的比例关系，但是当矿物形成的环境中不能够满足相应的比例时，就会有其他性质相近的组分进入到晶格中。
　　比如磷灰石的化学式为Ca5【PO5】3F，如果结晶环境中的Ca2浓度相对不足的时候，就会有Sr、Ce等元素以类质同象的形式进入到磷灰石的晶格中，从而导致磷灰石富含很多稀有分散元素。
　　类质同象的对比：
　　在平时讲课的时候，我经常将类质同象的替代比作首发队员和替补队员。
　　对于整个球队的队员内因来讲，为了能够保证球队的整体实力，首发队员和替补队员之间的身高、体重应该相近（对应原子或离子半径）、能力应该相近（对应离子键性），如果能力差异较大，在替换一个能力较弱的队员时，应该同时换上一个能力更强的队员（对应电价平衡）。
　　但是替补队员的进入一定会在一定的外部条件发生，当首发队员不足时，需要替补队员首发（对应组分浓度），当比赛进入到一定阶段时，当比赛压力较大，舍不得换掉能力更强的首发队员，替补队员上场的机会就会减弱（对应外部压力），当球队全身的筋骨都已经打开的时候，为了策略，随时更换上场的队员（对应外部的温度）。
　　也许这个例子不能够特别完美的对应类质同象的发生的条件，但也在一定程度上能够帮助学员们理解，希望能够加深学员们对类质同象的记忆。
　　好了，今天关于类质同象发生的条件，就分享到这里，希望对大家有所帮助。