化学成键

电气力是造成这种现象的原因化学成键原子,离子和离子基团构成结晶固体。矿物的物理和化学性质在很大程度上可归因于这些结合力的类型和强度;硬度分裂、熔合性、电学和热学导电率的系数热膨胀是这类性质的例子。总的来说,硬度和熔点晶体的强度随键的强度成比例地增加,而其热膨胀系数则减小。例如,金刚石中连接碳原子的极强的力是其独特硬度的原因。方镁石(分别)岩盐(NaCl)具有相似的结构;然而,方镁石的熔点为2800°C(5072°F),而岩盐的熔点为801°C(1474°F)。这差异反映了两种矿物结合强度的差异:由于方石的原子是由更强的电力结合在一起的,因此有更大的需要把它们分开。

电力,即化学键,可以分为五种类型:离子共价金属范德华斯,氢键.这样的分类很大程度上是一种权宜之计;一种特定矿物中的化学键实际上可能具有不止一种键类型的特征。例如,连接的力而且氧气原子石英几乎等量的离子键和共价键的特征。如上所述,晶体原子间的电相互作用决定了它的物理和化学性质。因此,根据电磁力对矿物进行分类,将使那些性质相似的矿物归为一类。这一事实证明分类按键类型。

离子键

原子有获得或失去电子的倾向,因此它们的外层轨道成为稳定;这通常是通过这些轨道被填满最大允许数量的价电子。比如金属钠就有一个价电子在外层轨道上;它很容易失去这个电子而被电离,以正离子Na的形式存在+.相反,氯得到一个电子来完成它的外层轨道,从而形成阴离子Cl.在矿物岩盐中,NaCl(常见的,或岩石盐),即形成钠离子的化学键+和Cl离子合是两个相反电荷之间的引力。这种键合机制称为离子键合,或电价键合(另请参阅离子键).

离子结合晶体通常显示中等硬度和比重熔点较高,导热性和导电性较差。an的静电荷离子均匀地分布在它的表面,所以阳离子会被尽可能多的阴离子所包围。由于离子键是无方向性的,以这种方式结合的晶体通常显示出高度对称性。

共价键

在讨论离子键时,注意到氯很容易获得一个电子以达到稳定的电子构型.不完整的外轨道使氯原子处于高度反应状态,所以它试图结合在它附近的几乎所有原子。因为它最近的邻居通常是另一个氯原子,所以这两个原子可以通过共用一对电子而成键。由于这个极强的键,每个氯原子都进入了稳定的状态。

电子共享,或者共价它是所有化学键类型中最牢固的。以这种方式结合的矿物一般不溶解,稳定性好,熔点高。共价键合矿物的晶体往往比离子晶体表现出较低的对称性共价键是高度定向的,定位在共享电子附近。

的Cl2分子通过连接两个相邻的氯原子形成的氯原子是稳定的,不与其他分子结合。然而,某些元素的原子在外轨道上有一个以上的电子,因此可能与几个相邻的原子结合形成基团,这些基团又可能以更大的组合结合在一起。的多态形式钻石,是这种共价键的一个很好的例子。碳原子中有四个价电子,因此每个原子与其他四个原子结合成稳定的四面体结构。一个连续的网络是由每个碳原子以这种方式连接而成的。刚性金刚石结构是由键的强局域化引起的能源在共享电子附近;这使得钻石成为所有自然物质中最坚硬的。钻石不导电因为它的所有价电子组成原子共用以形成化学键,因此不能移动。

金属债券

金属的结合不同于金属的结合,这体现在两组性状的显著差异上。与盐相比,金属表现出高塑性、高韧性、高延展性和高导电性。与共价键合材料相比,许多材料的特点是硬度较低,熔点和沸点较高。所有这些性质都源于a金属结合剂机制可以是设想离子:浸在价电子云中带正电的离子的集合阳离子和电子之间的吸引力使晶体结合在一起。电子不依附于任何特定的阳离子,因此可以在整个结构中自由移动。事实上,在金属中,铷,和,辐射能可以使电子从它们的表面完全移走。(这个结果被称为光电效应)。电子的迁移率决定了金属的导电能力而且.原生金属是唯一表现出纯金属键合的矿物。

范德华斯债券

中性分子可能被弱分子结合在一起电力被称为范德华键.它是由a的畸变引起的分子所以在一端产生一个小的正电荷另一端产生一个相应的负电荷。邻近的分子也会产生类似的效应,这就是偶极效应传播贯穿整个结构。然后在电荷相反的偶极之间形成一个吸引力。范德华键在气体和有机液体而且固体但在矿物中很少见。它在矿物中的存在定义了具有良好解理和低硬度的弱区域。在石墨,碳原子以共价键片状与范德华力作用于两层之间。

氢键

除了上述四种主要的键类型外,还有一种相互作用叫做氢键.当一个氢原子与一个电负性原子结合,比如氧气,或,也被邻近分子的负极所吸引。产生强偶极-偶极相互作用,在两个分子之间形成键。氢键在氢氧化物和许多层中很常见硅酸盐例如,云母而且粘土矿物

物理性质

矿物的物理性质是其结构和化学性质的直接结果特征矿物的。一些性质可以通过检查手标本或对这种标本进行相对简单的测试来确定。其他的,如由光学和x射线衍射技术,需要特殊的,往往是复杂的设备,可能涉及复杂样品制备.在接下来的讨论中,重点放在那些只需简单测试就能最容易评估的属性上。