2矿产资源综合利用的矿产地质基础 2.1矿产资源利用的矿物岩石学基础 矿物岩石学是地球科学的分支,研究对象是自然界矿物和岩石。矿物和岩石是地壳中各 种地质作用的产物。矿物是矿石和岩石的基本组成单位,有一定的化学成分,固态的结晶矿 物有一定的内部结构、外部形态和物理性质。不同矿物组合成不同的岩石,如花岗岩是由 定量的石英、长石和云母组成,石灰岩主要是由方解石组成。组成地壳的岩石按成因可分为 三大类,即岩浆岩、沉积岩和变质岩,它们的形成条件各不相同。大多数岩浆岩是在高温 高压条件下,由岩浆直接冷凝而成的,部分是交代作用形成的,沉积岩是在表生带由风化、 搬运、沉积、成岩等作用形成的。三大类岩石的分布极不平衡,就整个岩石圈而言,岩浆岩 和变质岩占总体积的95%,沉积岩仅占5%,地壳表层出露最多的是沉积岩,陆地表面积的 75%是沉积岩,其余25%是岩浆岩和变质岩。已探明的海底、洋底几乎全部由沉积岩组成。 矿物岩石学是地质科学中一门重要的学科,是地质其它学科的基础,也是是进行矿产资 源综合利用的基础。因此,与地质科学的其它学科和其它自然科学都有密切的关系。 211结晶学基础知识 1矿物和晶体的基本概念 (1)矿物的概念 矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用中形成的可以独立区分出来的自然物体,大多 数是自然结晶的单质和化合物,其中以自然化合物为主。 在地壳中矿物分布是很广泛的。如河、湖中的水和冰,海水经蒸发而成的盐;沙中淘出 的金,花岗岩中的石英、长石和云母以及作为矿石通过冶炼提取Fe、Cu、Pb、Zn的磁铁矿、 黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等4都是矿物。它们是岩石和矿石的组成部分,岩石和矿石则是它 们的集合体。 在地壳中,由各种地质作用形成的矿物是多种多样的。其中绝大多数呈固态(如长石、 石英、磁铁矿、食盐等),少数呈液态(如水、自然汞)、气态(如火山喷气中的CO2、SO 等)和胶态(如蛋白石等)。 般说来,矿物都具一定的化学成分和内部结构(特别是结晶物质),从而具有一定的形 态、物理性质和化学性质。但是任何一种矿物都只是一定的地质条件下才相对稳定的,当外 界条件改变至一定程度时,原有的矿物就要发生变化,同时生成新矿物。铁矿FeS2,在缺氧 的还原条件下,可以保持稳定,如果暴露于地表,在与空气和水接触的氧化条件下,逐渐破 坏分解,生成褐铁矿(Fe2O3·nH2O)
2 矿产资源综合利用的矿产地质基础 2.1 矿产资源利用的矿物岩石学基础 矿物岩石学是地球科学的分支，研究对象是自然界矿物和岩石。矿物和岩石是地壳中各 种地质作用的产物。矿物是矿石和岩石的基本组成单位，有一定的化学成分，固态的结晶矿 物有一定的内部结构、外部形态和物理性质。不同矿物组合成不同的岩石，如花岗岩是由一 定量的石英、长石和云母组成，石灰岩主要是由方解石组成。组成地壳的岩石按成因可分为 三大类，即岩浆岩、沉积岩和变质岩，它们的形成条件各不相同。大多数岩浆岩是在高温、 高压条件下，由岩浆直接冷凝而成的，部分是交代作用形成的，沉积岩是在表生带由风化、 搬运、沉积、成岩等作用形成的。三大类岩石的分布极不平衡，就整个岩石圈而言，岩浆岩 和变质岩占总体积的 95%，沉积岩仅占 5%，地壳表层出露最多的是沉积岩，陆地表面积的 75%是沉积岩，其余 25%是岩浆岩和变质岩。已探明的海底、洋底几乎全部由沉积岩组成。 矿物岩石学是地质科学中一门重要的学科，是地质其它学科的基础，也是是进行矿产资 源综合利用的基础。因此，与地质科学的其它学科和其它自然科学都有密切的关系。 2.1.1 结晶学基础知识 1.矿物和晶体的基本概念 （1）矿物的概念 矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用中形成的可以独立区分出来的自然物体，大多 数是自然结晶的单质和化合物，其中以自然化合物为主。 在地壳中矿物分布是很广泛的。如河、湖中的水和冰，海水经蒸发而成的盐；沙中淘出 的金，花岗岩中的石英、长石和云母以及作为矿石通过冶炼提取 Fe、Cu、Pb、Zn 的磁铁矿、 黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等 4 都是矿物。它们是岩石和矿石的组成部分，岩石和矿石则是它 们的集合体。 在地壳中，由各种地质作用形成的矿物是多种多样的。其中绝大多数呈固态（如长石、 石英、磁铁矿、食盐等），少数呈液态（如水、自然汞）、气态（如火山喷气中的 CO2、SO2 等）和胶态（如蛋白石等）。 一般说来，矿物都具一定的化学成分和内部结构（特别是结晶物质），从而具有一定的形 态、物理性质和化学性质。但是任何一种矿物都只是一定的地质条件下才相对稳定的，当外 界条件改变至一定程度时，原有的矿物就要发生变化，同时生成新矿物。铁矿 FeS2，在缺氧 的还原条件下，可以保持稳定，如果暴露于地表，在与空气和水接触的氧化条件下，逐渐破 坏分解，生成褐铁矿（Fe2O3·nH2O）
由上述可知,地壳中的矿物,是指在各种地质作用中发生和发展的、在一定的地质和物 理化学条件下处于相对稳定的化学元素和它们的化合物;它们是岩石和矿石的组成单位,是 成分、结构比较均一,具有一定的形态、物理性质和化学性质,并呈各种物态的自然物体。 随着科学技术的发展和对矿物原料新的需求,人们开拓了矿物学研究的新领域。人工合 成与自然矿物性质相同或相似的“合成矿物”,或称为“人造矿物”,如人造金刚石、人造水 晶等,还研究来自其它天体的陨石和月岩等,将其中的矿物称为“陨石矿物”,“月岩矿物”, 或统称为“宇宙矿物”,以此与地壳中形成的矿物相区别。 (2)晶体与非晶质体 自然界中,广泛存在着各种矿物晶体,它们都表现为面平、棱直和顶尖的几何多面体。 这些完整美观的外形都是天然生成的。因此,人们最初将具有规则的几何多面体外形的固体 都成为晶体。 但是,具有多面体外形的矿物晶体在自然界相当少见,大量还是虽不规则外形。如石英, 既可以在晶洞中以多面体形态产出,又可以呈极不规则的形态颗粒生成于岩石之中。实验证 明,将不具多面体外形的纯净石英颗粒,放入含有石英成分过饱和的母液中,在一定温度和 压力下,石英颗粒就可生长成具有多面体外形的水晶。这说明,矿物晶体本身具有自发形成 规则多面体外形的能力。所以,仅仅从物体外形来分辨是不是晶体,是不全面的,因为,它 只注意到外表现象而忽视了晶体的本质。 什么是晶体的本质?人们进行了长期的探索。直到1912年,把X射线用于晶体内部结 构的研究后,证实一切晶体,无论有无多面体的外形,它的内部质点(分子、质子或离子等) 在三维空间上总是作完全有规律的排列,从而构成所谓格子构造。所以,晶体应定义为具有 格子构造的固体。 晶体内部的格子构造,通常称为晶格,是一切晶体所共有的基本特征。其特点是晶体中 相同的质点(离子、原子或分子)在空间的各个方向上周期性地重复出现。为了研究晶格的 构成方式及其类型,需选取其中的相当点(即质点种类及同围环境皆相同的点,或称等效点), 并将其抽象为纯粹的集合点(结点),用结点组成的格子来进行分析。这种自相当点在三维空 间规则排列而形成的格子,称为空间格子。空间格子是从晶体结构中拍抽象出来的,表示其 规律性的几何图形,而不是晶体的具体结构。空间格子的组成要素有:结点和行列、面网和 平行六面体。按结点分布情况,空间格子可分为原始格子、底心格子、体心格子和面心格子 种 与晶体的定义相对应,把具有格子构造的的固态物质称为结晶质,简称晶质。晶体即是 由晶质构成的物体
由上述可知，地壳中的矿物，是指在各种地质作用中发生和发展的、在一定的地质和物 理化学条件下处于相对稳定的化学元素和它们的化合物；它们是岩石和矿石的组成单位，是 成分、结构比较均一，具有一定的形态、物理性质和化学性质，并呈各种物态的自然物体。 随着科学技术的发展和对矿物原料新的需求，人们开拓了矿物学研究的新领域。人工合 成与自然矿物性质相同或相似的“合成矿物”，或称为“人造矿物”，如人造金刚石、人造水 晶等，还研究来自其它天体的陨石和月岩等，将其中的矿物称为“陨石矿物”，“月岩矿物”， 或统称为“宇宙矿物”，以此与地壳中形成的矿物相区别。 （2）晶体与非晶质体 自然界中，广泛存在着各种矿物晶体，它们都表现为面平、棱直和顶尖的几何多面体。 这些完整美观的外形都是天然生成的。因此，人们最初将具有规则的几何多面体外形的固体 都成为晶体。 但是，具有多面体外形的矿物晶体在自然界相当少见，大量还是虽不规则外形。如石英， 既可以在晶洞中以多面体形态产出，又可以呈极不规则的形态颗粒生成于岩石之中。实验证 明，将不具多面体外形的纯净石英颗粒，放入含有石英成分过饱和的母液中，在一定温度和 压力下，石英颗粒就可生长成具有多面体外形的水晶。这说明，矿物晶体本身具有自发形成 规则多面体外形的能力。所以，仅仅从物体外形来分辨是不是晶体，是不全面的，因为，它 只注意到外表现象而忽视了晶体的本质。 什么是晶体的本质？人们进行了长期的探索。直到 1912 年，把 X 射线用于晶体内部结 构的研究后，证实一切晶体，无论有无多面体的外形，它的内部质点（分子、质子或离子等） 在三维空间上总是作完全有规律的排列，从而构成所谓格子构造。所以，晶体应定义为具有 格子构造的固体。 晶体内部的格子构造，通常称为晶格，是一切晶体所共有的基本特征。其特点是晶体中 相同的质点（离子、原子或分子）在空间的各个方向上周期性地重复出现。为了研究晶格的 构成方式及其类型，需选取其中的相当点（即质点种类及同围环境皆相同的点，或称等效点）， 并将其抽象为纯粹的集合点（结点），用结点组成的格子来进行分析。这种自相当点在三维空 间规则排列而形成的格子，称为空间格子。空间格子是从晶体结构中拍抽象出来的，表示其 规律性的几何图形，而不是晶体的具体结构。空间格子的组成要素有：结点和行列、面网和 平行六面体。按结点分布情况，空间格子可分为原始格子、底心格子、体心格子和面心格子 4 种。 与晶体的定义相对应，把具有格子构造的的固态物质称为结晶质，简称晶质。晶体即是 由晶质构成的物体
2晶体的基本性质 晶体内部质点具格子状的规律排列,与这一本质相联系的,是晶体具有的基本性质: ·自限性 指晶体在适当的外部条件下,能自发形成封闭的几何多面体的性质。这是由于晶体在发 生和成长的过程中,所有的质点都是严格按照空间格子规律进行排列和堆砌的结果。几何多 面体的平面,称为晶面,晶面相当于空间格子最外面的一层面网,而且是密度较大的面网 晶面相交所组成的直线称为晶棱,晶棱相当于空间格子中质点间距较小的行列;晶棱会聚的 顶称为晶顶(或称角顶),相当于空间格子的结点) 晶体生长时,虽然质点面网一层接一层地不断向外平行推移,但由于复杂外界条件的影 响,使同种晶体的晶面发育成形状、大小不相同偏离理想状态的形状,形成了形态和大小不 同的“歪晶”,但它们对应晶面网面及网面的夹角是固定不变的。这一规律称为面角恒等定律 均一性 由于晶体的任何一个部分在结构上都是一样的,所以晶体各个部分的物理性质和化学性 质都是相同的,这就是晶体的均一性 异向性 晶体结构中不同不同方向上质点的种类和排列一般是不相同的,从而反映在晶体的各种 性质上,也会因方向而异,这就是晶体的异向性。 ·最小内能和稳定性 晶体的内能主要是指晶体内部质点在平衡点周围作无规则振动的动能和质点相对位置所 决定的势能的总和。在相同的热力学条件下,晶体与其同种物质的气体、液体和非晶质体相 比较,其内能最少。气、液体和非晶质体转变为晶体时,都有热能的排出,晶体破坏时有吸 热反映,这都反映了晶体内能最小。 由于晶体的内能最小,如果在没有外加能量的情况下,晶体是不会向其它物态转变,这 就是晶体的稳定性。而非晶质体的火山玻璃等,往往有自发转变为晶体的趋势,说明非晶质 体是相对不稳定或准稳定的 对称性 晶体内质点排列的周期重复本身就是一种对称,这是一种微观对称。虽然,晶体内质点 排列的周期重复因方向而异,但质点在某些特定方向上出现相同的排列情况,导致晶体在形 态(即晶面、晶棱和晶顶)及各项物理性质上相同部分的规律重复,这就是晶体在宏观上的 对称性。 内部质点不作格子状排列的物质叫做非晶质,由非晶质构成的物体,称为非晶质体。它
2.晶体的基本性质 晶体内部质点具格子状的规律排列，与这一本质相联系的，是晶体具有的基本性质： •自限性 指晶体在适当的外部条件下，能自发形成封闭的几何多面体的性质。这是由于晶体在发 生和成长的过程中，所有的质点都是严格按照空间格子规律进行排列和堆砌的结果。几何多 面体的平面，称为晶面，晶面相当于空间格子最外面的一层面网，而且是密度较大的面网； 晶面相交所组成的直线称为晶棱，晶棱相当于空间格子中质点间距较小的行列；晶棱会聚的 顶称为晶顶（或称角顶），相当于空间格子的结点)。 晶体生长时，虽然质点面网一层接一层地不断向外平行推移，但由于复杂外界条件的影 响，使同种晶体的晶面发育成形状、大小不相同偏离理想状态的形状，形成了形态和大小不 同的“歪晶”，但它们对应晶面网面及网面的夹角是固定不变的。这一规律称为面角恒等定律。 •均一性 由于晶体的任何一个部分在结构上都是一样的，所以晶体各个部分的物理性质和化学性 质都是相同的，这就是晶体的均一性。 •异向性 晶体结构中不同不同方向上质点的种类和排列一般是不相同的，从而反映在晶体的各种 性质上，也会因方向而异，这就是晶体的异向性。 •最小内能和稳定性 晶体的内能主要是指晶体内部质点在平衡点周围作无规则振动的动能和质点相对位置所 决定的势能的总和。在相同的热力学条件下，晶体与其同种物质的气体、液体和非晶质体相 比较，其内能最少。气、液体和非晶质体转变为晶体时，都有热能的排出，晶体破坏时有吸 热反映，这都反映了晶体内能最小。 由于晶体的内能最小，如果在没有外加能量的情况下，晶体是不会向其它物态转变，这 就是晶体的稳定性。而非晶质体的火山玻璃等，往往有自发转变为晶体的趋势，说明非晶质 体是相对不稳定或准稳定的。 •对称性 晶体内质点排列的周期重复本身就是一种对称，这是一种微观对称。虽然，晶体内质点 排列的周期重复因方向而异，但质点在某些特定方向上出现相同的排列情况，导致晶体在形 态（即晶面、晶棱和晶顶）及各项物理性质上相同部分的规律重复，这就是晶体在宏观上的 对称性。 内部质点不作格子状排列的物质叫做非晶质，由非晶质构成的物体，称为非晶质体。它
们除气体和液体外,那些看起来是固体,而内部质点不作格子状排列的玻璃、松香等物质, 也是非晶质体,也有人称为过冷的液体。它们不能形成规则几何多面体外形。 晶体和非晶质体在一定条件下可以转化。如晶体矿物锆石等,因放射性蜕变而成非晶质 锆石:非晶质火山玻璃,在漫长的地质年代中,可部分或全部变为晶质体。前一种现象称为 非晶化,后一种现象称为晶化或脱玻璃化 212矿物的晶体化学和化学成分 1矿物的晶体化学 晶体的化学组成及其内部结构是决定晶体各种性质最基本的因素,前者是组成矿物晶体 的物质内容,内部结构则是使该矿物在一定条件下得以稳定存在的形式。两者相互依存,互 相制约。晶体化学就是要阐明矿物晶体的化学组成和内部结构之间的相互关系。 矿物晶体结构存在的具体形式,主要取决于以下因素。 (1)元素的离子类型 组成矿物晶体结构基本单元的是元素和离子。其晶体结构的具体形式,主要是由组成它 的原子或离子的化学性质所决定的。其中起主导作用的因素是原子或离子的最外电子层的构 型 天然矿物,除少数为单质外,绝大多数属离子化合物,组成它们的阴离子主要是氧和硫, 而阳离子的种类则多种多样。因此通常都是根据最外电子层的构型,将阳离子分为三种基本 类型 ·惰性气体型离子 这类离子最外层电子数为8(ns2np°)或2(1s32),其构型与惰性气体原子外电子层构型 相似。主要包括碱金属、碱土金属和一些非金属。由于离子半径较大,极化力小,电离势低, 易与电负性髙的氧和卤族元素结合成含氧盐和氧化物,特别是硅酸盐和卤化物等化合物,构 成地壳中大部分造岩矿物。常称为亲氧元素或“造岩元素”。 铜型离子 这类离子最外层电子数有18个(ns2npnd0)或18+2个电子,具有Cut的电子层构型。 包括周期表长周期右半部的金属元素或半金属元素。其特点是离子半径小,外层电子多,极 化力强,电离势较大。易与电负性低、半径大、易于极化的S2结合成硫化物、含硫盐及类似 化合物,其多为共价键结合,形成主要的金属硫化物矿床中的矿石矿物。故称为“亲硫元素” “亲铜元素”或“造矿元素 ·过渡型离子 这类离子最外层电子数介8-18之间个电子( nsnp1-9),处于前两者之间的过渡位置
们除气体和液体外，那些看起来是固体，而内部质点不作格子状排列的玻璃、松香等物质， 也是非晶质体，也有人称为过冷的液体。它们不能形成规则几何多面体外形。 晶体和非晶质体在一定条件下可以转化。如晶体矿物锆石等，因放射性蜕变而成非晶质 锆石；非晶质火山玻璃，在漫长的地质年代中，可部分或全部变为晶质体。前一种现象称为 非晶化，后一种现象称为晶化或脱玻璃化。 2.1.2 矿物的晶体化学和化学成分 1.矿物的晶体化学 晶体的化学组成及其内部结构是决定晶体各种性质最基本的因素，前者是组成矿物晶体 的物质内容，内部结构则是使该矿物在一定条件下得以稳定存在的形式。两者相互依存，互 相制约。晶体化学就是要阐明矿物晶体的化学组成和内部结构之间的相互关系。 矿物晶体结构存在的具体形式，主要取决于以下因素。 （1）元素的离子类型 组成矿物晶体结构基本单元的是元素和离子。其晶体结构的具体形式，主要是由组成它 的原子或离子的化学性质所决定的。其中起主导作用的因素是原子或离子的最外电子层的构 型。 天然矿物，除少数为单质外，绝大多数属离子化合物，组成它们的阴离子主要是氧和硫， 而阳离子的种类则多种多样。因此通常都是根据最外电子层的构型，将阳离子分为三种基本 类型。 •惰性气体型离子 这类离子最外层电子数为 8（ns2np6）或 2（1s2），其构型与惰性气体原子外电子层构型 相似。主要包括碱金属、碱土金属和一些非金属。由于离子半径较大，极化力小，电离势低， 易与电负性高的氧和卤族元素结合成含氧盐和氧化物，特别是硅酸盐和卤化物等化合物，构 成地壳中大部分造岩矿物。常称为亲氧元素或“造岩元素”。 •铜型离子 这类离子最外层电子数有 18 个（ns2np6nd10）或 18+2 个电子，具有 Cu+的电子层构型。 包括周期表长周期右半部的金属元素或半金属元素。其特点是离子半径小，外层电子多，极 化力强，电离势较大。易与电负性低、半径大、易于极化的 S 2-结合成硫化物、含硫盐及类似 化合物，其多为共价键结合，形成主要的金属硫化物矿床中的矿石矿物。故称为“亲硫元素”、 “亲铜元素”或“造矿元素”。 •过渡型离子 这类离子最外层电子数介 8~18 之间个电子（ns2npnd1-9），处于前两者之间的过渡位置
主要包括周期表中Ⅲ一Ⅷ族的副族元素,其特点是具有未满的d(或f)电子亚层,结构不稳 定,易于变价,其性质介于前两类离子之间。外电子层电子数愈接近8者,亲氧性愈强,易 与氧结合,愈接近18者,亲硫性愈强,易与硫结合。电子数居中者,如Fe、Mn等,则依所 处的介质条件不同,既可形成氧化物,也可形成硫化物。这一类元素,在地质作用中经常与 铁共生,故也称之为“亲铁元素”。 (2)原子和离子半径 晶体结构中的原子或离子中心之间,常保持一定的距离,表明结构中的每个原子或离子 各自都有一个确定的电磁场作用范围,这个作用范围常看成是球形的,它的半径作为原子或 离子的有效半径 原子半径包括两类,一类是金属晶体中两相邻原子中心间距之半,称为金属原子半径, 另一类是共价化合物晶体两相邻原子中心间距之半,称为原子共价半径。各元素的离子半径、 共价半径和金属原子半径的变化规律为 ·同一周期的元素,原子和阳离子半径随原子序数的增大而减小。这是由于核电荷的增大 使其半径缩小。 同族元素的原子和离子半径自上而下逐渐增大。这是由于电子层数增加的结果 ·在周期表左上方到右下方的对角线方向上,原子和阳离子半径彼此近于相等。 在镧系和锕系元素中,元素的阳离子半径随原子序数增加而略有减小,即所谓镧系收缩 和锕系收缩。因受调系收缩的影响,钢系以后的诸元素与同族中的上面一个元素相比,半径 差很小,以至相等。 ·同种元素的原子半径,其共价半径总是小于金属原75半径。同种元素的离子半径,且 正价愈高,半径愈小,而阴离子的半径总是大于该元素的原子半径,且负价愈高,半径愈大。 般说来,阳离子半径常介于001~02nm之间,而阴离子半径则在0.12022nm之间。而原 子和离子半径的大小,特别是相对大小对晶体结构中质点排列方式的影响很大, (3)质点的最紧密堆积 在矿物晶体结构中,可以把质点的有效半径近似地看作是一些圆球。质点的结合,可以 看作是这些圆球的排列堆积。为了保持最小的内能,使晶体处于最稳定状态,质点的排列方 式必须是最紧密的 (4)配位数和配位多面体 晶体结构中,1个原子或离子周围所接触的原子数或异号离子的数目成为该原子或离子 的配位数。晶体中,围绕阳离子(或原子)的阴离子(或原子)中心联线所构成的多面体, 称为配位多面体。配位数和配位多面体都可用来表示晶体结构中质点相互配置的状况。晶体
主要包括周期表中Ⅲ—Ⅷ族的副族元素，其特点是具有未满的 d（或 f）电子亚层，结构不稳 定，易于变价，其性质介于前两类离子之间。外电子层电子数愈接近 8 者，亲氧性愈强，易 与氧结合，愈接近 18 者，亲硫性愈强，易与硫结合。电子数居中者，如 Fe、Mn 等，则依所 处的介质条件不同，既可形成氧化物，也可形成硫化物。这一类元素，在地质作用中经常与 铁共生，故也称之为“亲铁元素”。 （2）原子和离子半径 晶体结构中的原子或离子中心之间，常保持一定的距离，表明结构中的每个原子或离子 各自都有一个确定的电磁场作用范围，这个作用范围常看成是球形的，它的半径作为原子或 离子的有效半径。 原子半径包括两类，一类是金属晶体中两相邻原子中心间距之半，称为金属原子半径， 另一类是共价化合物晶体两相邻原子中心间距之半，称为原子共价半径。各元素的离子半径、 共价半径和金属原子半径的变化规律为： •同一周期的元素，原子和阳离子半径随原子序数的增大而减小。这是由于核电荷的增大 使其半径缩小。 •同族元素的原子和离子半径自上而下逐渐增大。这是由于电子层数增加的结果。 •在周期表左上方到右下方的对角线方向上，原子和阳离子半径彼此近于相等。 •在镧系和锕系元素中，元素的阳离子半径随原子序数增加而略有减小，即所谓镧系收缩 和锕系收缩。因受调系收缩的影响，钢系以后的诸元素与同族中的上面一个元素相比，半径 差很小，以至相等。 •同种元素的原子半径，其共价半径总是小于金属原 75 半径。同种元素的离子半径，且 正价愈高，半径愈小，而阴离子的半径总是大于该元素的原子半径，且负价愈高，半径愈大。 一般说来，阳离子半径常介于 0.01~0.2nm 之间，而阴离子半径则在 0.12~0.22nm 之间。而原 子和离子半径的大小，特别是相对大小对晶体结构中质点排列方式的影响很大。 （3）质点的最紧密堆积 在矿物晶体结构中，可以把质点的有效半径近似地看作是一些圆球。质点的结合，可以 看作是这些圆球的排列堆积。为了保持最小的内能，使晶体处于最稳定状态，质点的排列方 式必须是最紧密的。 （4）配位数和配位多面体 晶体结构中，1 个原子或离子周围所接触的原子数或异号离子的数目成为该原子或离子 的配位数。晶体中，围绕阳离子（或原子）的阴离子（或原子）中心联线所构成的多面体， 称为配位多面体。配位数和配位多面体都可用来表示晶体结构中质点相互配置的状况。晶体