khoáng vật là một nguyên tố hay một hợp chất hóa học thông thường kết tinh và được tạo ra như là kết quả của các quá trình địa chất

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
MỞ ĐẦU 1
1. Khoáng vật học và khái niệm về khoáng vật 1
2. Những nhiệm vụ cơ bản và hướng nghiên cứu của khoáng vật học 2
3. Mối liên hệ giữa khoáng vật học với các khoa học khác 3
4. Ý nghĩa và vai trò của khoáng vật học trong nền kinh tế 3
5. Lịch sử phát triển khoáng vật học 4
Chương 1 TRẠNG THÁI, MỐI LIÊN KẾT VÀ CẤU TRÚC CỦA KHOÁNG VẬT 6
1.1. Trạng thái của khoáng vật 6
1.1.1. Trạng thái kết tinh 6
1.1.2. Trạng thái vô định hình 6
1.1.3. Trạng thái keo 7
1.2. Mối liên kết của nguyên tử, phân tử trong khoáng vật 8
1.2.1. Năng lượng mạng tinh thể 8
1.2.2. Sự phối trí và đa dạng phối trí 9
1.2.3. Các dạng liên kết hóa học 10
1.3. Cấu trúc khoáng vật 13
1.3.1. Các dạng cấu trúc cơ bản của khoáng vật 13
1.3.2. Đa hình 15
1.4. Tính không gian hoàn chỉnh cấu trúc trong khoáng vật 16
1.4.1. Sai hỏng điểm 16
1.4.2. Sai hỏng đường 17
Chương 2 ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CỦA KHOÁNG VẬT 20
2.1. Thành phần hóa học 20
2.1.1. Nguyên tố chính 20
2.1.2. Nguyên tố phụ 20
2.2. Thay thế đồng hình 21
2.2.1. Các dạng thay thế đồng hình 21
2.2.2. Điều kiện thay thế đồng hình 22
2.2.3. Ý nghĩa của nghiên cứu đồng hình 24

2.3. Vai trò H2O, nhóm (OH) và các chất lưu khác trong khoáng vật 24
2.3.1. Nước liên kết 25
2.3.2. Nước kết tinh 25
2.3.3. Nước tự do 25
2.3.4. Chất lưu trong khoáng vật 26
2.4. Công thức hóa tinh thể của khoáng vật 26
2.4.1. Cách biễu diễn thành phần của khoáng vật 26
2.4.2. Tính công thức hóa tinh thể của khoáng vật 29
Chương 3 HÌNH THÁI HỌC CỦA KHOÁNG VẬT 32
3.1. Dạng bên ngoài của khoáng vật 32
3.1.1. Sự phụ thuộc của hình dạng khoáng vật vào cấu trúc tinh thể 32
3.1.2. Sự phụ thuộc của hình dạng tinh thể vào điều kiện kết tinh 33
3.1.3. Độ tự hình 34
3.1.4. Kích thước của cá thể khoáng vật 36
3.2. Tập hợp khoáng vật 37
3.3. Liên kết có quy luật của khoáng vật 40
3.3.1. Liên kết song song 40
3.3.2. Song tinh 40
Chương 4 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT 42
1
4.1.2. Cát khai 44
4.1.3. Độ cứng 46
4.1.4. Độ trong suốt 47
4.1.5. Màu khoáng vật 48
4.1.6. Ánh của khoáng vật 53
4.2. Tính chất vật lý thứ sinh 55
4.2.1. Tính phát quang 55
4.2.2. Tính dẫn điện 55
4.2.3. Tính chất từ 56
4.2.4. Tính hòa tan 57

4.2.5. Tính chất bề mặt của khoáng vật 57
Chương 5 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOÁNG VẬT 58
5.1. Những phương pháp nghiên cứu khoáng vật ngoài thực địa 58
5.2. Các phương pháp nghiên cứu sa khoáng 59
5.3. Phương pháp nghiên cứu khoáng vật trong phòng thí nghiệm 60
5.3.1. Phương pháp phân tích hóa silicat 60
5.3.2. Quang phổ phát xạ 60
5.3.3. Quang phổ ngọn lửa 60
5.3.4. Quang phổ hấp phụ nguyên tử 61
5.3.5. Phân tích phổ Rơnghen 61
5.3.6. Phương pháp phân tích bằng kính hiển vi điện tử 61
5.3.7. Phương pháp phân tích nhiệt 61
5.3.8. Phương pháp phát quang 62
5.3.9. Phương pháp nhiệt áp 62
Chương 6 QUÁ TRÌNH ĐỊA CHẤT TẠO KHOÁNG VÀ CÁC TỔ HỢP CỘNG SINH
KHOÁNG VẬT 63
6.1. Sự hình thành và trưởng thành của chất kết tinh 63
6.1.1. Vai trò nhiệt độ, môi trường trong quá trình thành tạo khoáng vật 63
6.1.2. Dấu hiệu tiêu hình, khoáng vật tiêu hình và thế hệ khoáng vật 64
6.2. Quá trình tạo khoáng 67
6.2.1. Quá trình nội sinh 67
6.2.2. Quá trình ngoại sinh 75
6.2.3. Quá trình biến chất và tổ hợp khoáng vật trong đá biến chất 79
Chương 7 HỆ THỐNG PHÂN LOẠI KHOÁNG VẬT 82
7.1. Nguyên tắc phân loại khoáng vật 82
7.2. Phân loại 83
Chương 8 CÁC CHẤT ĐƠN GIẢN 85
8.1. Đặc điểm chung 85
8.2. Mô tả khoáng vật 86
Chương 9 SUNFUA VÀ CÁC HỢP CHẤT TƯƠNG TỰ 95

9.1. Đặc điểm chung 95
9.2. Mô tả khoáng vật 95
Chương 10 HALOGENUA 117
10.1. Đặc điểm chung 117
10.2. Phân loại 118
10.3. Mô tả khoáng vật 119
Chương 11 OXIT VÀ HYDROXIT 124
11.1. Đặc điểm chung 124
11.1.1. Hiện tượng thay thế đồng hình 124
11.1.2. Cấu trúc tinh thể 125
2
11.1.3. Tính chất vật lý 126
11.1.4. Nguồn gốc 127
11.2. Mô tả khoáng vật 127
11.2.1. Oxit có cấu trúc phối trí 127
11.2.2. Oxit có cấu trúc mạch 135
11.2.3. Hydroxit có cấu trúc dải và lớp 140
11.2.4. Oxit có cấu trúc khung 145
Chương 12 SILICAT VÀ ALUMOSILICAT 150
12.1. Đặc điểm chung của silicat và alumosilicat 150
12.1.1. Thành phần hóa học 150
12.1.2. Cấu trúc tinh thể 150
12.1.3. Hình thái của silicat 152
12.1.4. Tính chất của silicat 152
12.1.5. Nguồn gốc của silicat 153
12.2. Mô tả khoáng vật 153
12.2.1. Silicat có cấu trúc đảo (Octosilicat) 153
12.2.2. Silicat đảo kép với gốc anion [Si2O7]6- (Đioctosilicat) 159
12.2.3. Silicat có cấu trúc vòng với gốc anion [Si6O18]12 162
12.2.5. Silicat có cấu trúc mạch với gốc anion [Si3O9]6-, [Si5O15]10 169

12.2.6. Silicat có cấu trúc mạch kép – gốc anion [Si4O11]6 169
12.2.7. Silicat và alumosilicat có cấu trúc lớp 174
12.3.8. Alumosilicat có cấu trúc khung (Alumosilicat khung) 184
Chương 13 HỢP CHẤT MUỐI CỦA AXIT KIỂU HnXO3, HnXO4 195
13.1. Lớp Borat 195
13.1.1. Đặc điểm chung của borat 195
13.1.2. Mô tả khoáng vật 196
13.2. Lớp Cacbonat 198
13.2.1. Đặc điểm chung của cacbonat 198
13.2.2. Mô tả một số khoáng vật cacbonat 200
13.3. Lớp nitrat 209
13.4. Lớp photphat, asenat và vanađat 209
13.4.1. Đặc điểm chung của photphat, asenat và vanađat 209
13.4.2. Mô tả khoáng vật 210
13.5. Lớp Sunfat 214
13.5.1. Đặc điểm chung của sunfat 214
13.6. Molipđat và vonframat 220
13.6.1. Đặc điểm chung của molipđat và vonframat 220
13.6.2. Mô tả khoáng vật 222
TÀI LIỆU THAM KHẢO 227
3
MỞ ĐẦU
1. Khoáng vật học và khái niệm về khoáng vật
Khoáng vật học là một trong những môn học cơ sở của khoa học địa chất
nghiên cứu về khoáng vật. Khoáng vật học nghiên cứu về thành phần hóa học,
cấu trúc bên trong, các tính chất, nguồn gốc và điều kiện sinh thành, quá trình
phá hủy của khoáng vật và đồng thời nó cũng nghiên cứu sự liên quan giữa thành
phần, tính chất và cấu trúc bên trong của khoáng vật. Có thể nói một cách khái
quát, khoáng vật học là khoa học nghiên cứu một cách toàn diện về khoáng vật.
Một số khái niệm hiện đại về khoáng vật

Ngày nay nhiều nhà nghiên cứu cho rằng, khoáng vật là những vật thể kết
tinh đồng nhất về lý học và hóa học, được thành tạo nhờ các quá trình hóa lý tự
nhiên.
Về quan điểm hóa lý: Khoáng vật là pha cứng. Sự bền vững của khoáng
vật phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và thành phần hóa học của môi trườn. Với sự
tăng cao của áp suất, khoáng vật có thể bị biến đổi về cấu trúc tinh thể; hoặc nếu
nung nóng thì khoáng vật sẽ bị nóng chảy. Ngược lại khi làm lạnh dung thể,
ngưng đọng khí hoặc làm bão hòa dung dịch thì pha cứng sẽ xuất hiện.
Theo quan điểm vật lý: Khoáng vật là những vật thể kết tinh với kích
thước giới hạn. Những vật thể này gọi là cá thể khoáng vật. Những cá thể
khoáng vật thường lien kết với nhau tạo nên các loại đá, các loại quặng của các
thể địa chất khác nhau: thể xâm nhập, các mạch, các vỉa quặng…
Theo quan điểm hóa tinh thể: Khoáng vật là những cá thể được đặc trưng
bởi cấu trúc tinh thể, tức là có những đặc điểm cấu trúc nhất định. Nếu khoáng
vật có cùng thành phần nhưng khác nhau về cấu trúc thì sẽ thuộc các dạng
khoáng vật khác nhau.
Vào năm 1995, Hiệp hội khoáng vật quốc tế đã chấp nhận một định nghĩa
mang tính chất chung nhất: “Khoáng vật là một nguyên tố hay một hợp chất
hóa học thông thường kết tinh và được tạo ra như là kết quả của các quá
trình địa chất” được sử dụng trong các văn liệu về địa chất học nói chung và
khoáng vật học nói riêng.
Trong khoáng vật học, thuật ngữ biến thể khoáng vật thường được sử
dụng. Các biến thể khoáng vật khác nhau xuất hiện khi có sự thay đổi về thành
phần hóa học, cấu trúc, tính chất vật lý và hình thái.
1
Những biến thể hóa học được đặc trưng bởi hàm lượng các nguyên tố tạp
chất trong giới hạn tự nhiên nhất định. Ví dụ: Sfalerit giàu sắt gọi là macmatit.
Những biến thể cấu trúc của khoáng vật được đặc trưng bởi sự thay đổi
cấu trúc khi thành phần không đổi. Ví dụ: Khoáng vật có cấu trúc lớp với sự thay
đổi thứ tự các lớp trong cấu trúc: muscovite, molipđenit…

Những biến thể hình thái khoáng vật được đặc trưng bởi sự thay đổi hình
dạng tinh thể hoặc tập hợp tinh thể khi thành phần không đổi. Ví dụ: Canxedoan
là một biến thể ẩn tinh của thạch anh…
Biến thể vật lý của khoáng vật được đặc trưng bởi tính chất vật lý đặc
biệt, chủ yếu là tính chất quang học như độ trong suốt, màu. Ví dụ: Berin màu
xanh lục có tên là emơrôt, berin màu xanh da trời là aquamarine…
2. Những nhiệm vụ cơ bản và hướng nghiên cứu của khoáng vật học
Do nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội ngày một cao và việc sử dụng các
hợp chất tự nhiên vào cuộc sống ngày càng nhiều nên khoáng vật có 2 nhiệm vụ
quan trọng:
- Nghiên cứu một cách kỹ lưỡng về thành phần hóa học, các tính chất, đặc
điểm, cấu trúc bên trong của khoáng vật để tìm hiểu sâu hơn về khoáng vật, về
mối liên hệ giữa thành phần, tính chất với cấu trúc của chúng nhằm sử dụng
chúng một cách đúng đắn hơn, hợp lý hơn.
- Nghiên cứu nguồn gốc và điều kiện thành tạo của các khoáng vật, quy
luật tập trung chúng trong tự nhiên, từ đó chỉ rõ hướng tìm kiếm, thăm dò và khả
năng khai thác, sử dụng chúng hợp lý hơn trong cuộc sống.
Từ 2 nhiệm vụ quan trọng đó, khoáng vật đã phát triển theo các hướng:
(1) Nghiên cứu thành phần hóa học nhằm phát hiện những đặc điểm đặc
trưng về thành phần của những khoáng vật cụ thể, mà quan trọng là những hợp
phần có ích, có hại trong các khoáng vật quặng, giúp cho việc khai thác, chế biến
chúng hiệu quả hơn.
(2) Nghiên cứu các tính chất của khoáng vật, đặc biệt là những khoáng vật
mới nhằm tìm ra những tính chất đặc trưng của khoáng vật mà nhiều tính chất
được sử dụng rất hữu ích trong cuộc sống.
(3) Nghiên cứu cấu trúc bên trong của khoáng vật, nghiên cứu mối liên hệ
giữa cấu trúc với thành phần và tính chất, tạo điều kiện giúp con người có thể tạo
ra được những hợp chất theo ý muốn trong sử dụng.
2
(4) Nghiên cứu nguồn gốc, điều kiện thành tạo các khoáng vật trong tự

nhiên nhằm tìm ra quy luật tập trung, phân tán của chúng, mà sự tập trung của
khoáng vật là cơ sở để hình thành nên các mỏ khoáng công nghiệp. Cũng nhờ
vậy, khoáng vật học đã đóng vai trò rất lớn cho việc định hướng đúng trong tìm
kiếm thăm dò, khai thác sử dụng hợp lý các mỏ khoáng.
3. Mối liên hệ giữa khoáng vật học với các khoa học khác
Để giải quyết được những nhiệm vụ quan trọng nêu trên và để phục vụ tốt
hơn cho cuộc sống, khoáng vật học liên hệ chặt chẽ với các ngành khoa học tự
nhiên khác như: hóa học, vật lý học, toán học, tinh thể học… Những khoa học đó
giúp khoáng vật học đi sâu vào tìm hiểu về thành phần vật chất, các tính chất, về
cấu trúc bên trong của khoáng vật. Mặt khác khoáng vật học cũng liên quan chặt
chẽ với các ngành khoa học khác như: luyện kim, kết tinh học… và nó đã giúp
ích đắc lực cho các ngành đó tạo ra được nhiều hợp chất theo ý muốn của con
người.
4. Ý nghĩa và vai trò của khoáng vật học trong nền kinh tế
Khoáng vật và sự nghiên cứu khoáng vật có tầm quan trọng rất lớn đối với
các lĩnh vực sản xuất nói chung và sản xuất công nghiệp nói riêng. Hầu như tất
cả các ngành công nghiệp đề sử dụng các nguyên liệu khoáng chất hoặc trực tiếp
hoặc gián tiếp. Ví dụ: Barit được sử dụng nhiều trong sản xuất giấy, sản xuất sơn
cao cấp; Ruby, canxedoan (nhờ có các đặc điểm độ cứng cao, hình dạng tinh thể,
màu sắc đẹp…) nên được sử dụng để chế tạo trang sức…
Nhờ có nghiên cứu các tính chất của khoáng vật và khả năng thay thế
đồng hình của các nguyên tố trong thành phần của chúng, ngành luyện kim,
ngành kết tinh học đã tạo ra được rất nhiều các hợp chất, các hợp kim có
những tính chất rất đặc biệt sử dụng nhiều trong cuộc sống. Ví dụ: Người ta
có thể thay thế Si trong SiO
2
bằng Ge, Sm, Ga để tạo ra hang loạt thủy tinh có
tính chất đặc biệt như màu sắc đa dạng, phát quang, dẫn điện tốt (cáp quang),
hay dạng sợi dẻo…
Trong địa chất, nhờ có những nghiên cứu về nguồn gốc, điều kiện thành

tạo các khoáng vật trong tự nhiên, nhờ tìm ra các quy luật tập trung, phân tán của
khoáng vật đã cho phép các nhà địa chất có định hướng đúng trong tìm kiếm
thăm dò, khai thác sử dụng hợp lý các mỏ khoáng.
3
5. Lịch sử phát triển khoáng vật học
Giai đoạn đầu của sự phát triển khoáng vật học
Người có ảnh hưởng lớn tới sự phát triển địa chất – khoáng vật học đó là
nhà bác học Đức Agricola (1494 - 1555). Agricola đã phân loại khoáng vật dựa
trên cơ sở tính chất vật lý và hình thái của khoáng vật (màu, ánh, độ trong suốt,
tỷ trọng, độ cứng, độ giòn, mùi, vị, cát khai, độ hòa tan… và hình dạng bên
ngoài).
Trên cơ sở đó khoáng vật được phân loại như sau:
Tuy sơ đồ phân loại khoáng vật của Agricola có chi tiết hơn, nhưng khái
niệm về khoáng vật và khoáng sản vẫn chưa rõ ràng.
KHOÁNG VẬT (khoáng sản)
Khí Lỏng Khoáng vật (khoáng sản)
Đơn giản Phức tạp
Đất Muối Đá Kim loại Hỗn hợp Hỗn hợp
mịn thô
(sét) (cát)
Sự phân loại này của Agricola tuy còn nhiều điểm chưa hợp lý nhưng đã
được ghi nhận trong nhiều công trình của các nhà bác học khác cho đến thế kỷ
19 (1817) .
Ở Cộng hòa Liên bang Nga, viện sĩ Lomonoxop (1711 - 1765) đã đặt cơ
sở và phát triển việc nghiên cứu khoáng vật học.
Lomonoxop phân loại khoáng vật dựa trên cơ sở tính chất vật lý và tính
chất hóa học. Ông phân khoáng vật thành 8 lớp: Kim loại; Bán kim loại; Khoáng
vật cháy; Muối; Đá và đất; Quặng; Đá quý; Đá thuốc (dùng làm thuốc).
Tiếp theo, bác học Xecvegin (1765 - 1826) đã tiến hành mô tả khoáng vật
khá chi tiết về hóa học khoáng vật, kinh tế khoáng vật học, lịch sử khoáng vật

học. Xecvegin đã công bố niều công trình nghiên cứu về hình dạng, tính chất vật
lý, thành phần hóa học của khoáng vật, các tổ hợp cộng sinh khoáng vật.
4
Đầu thế kỷ 19, khoáng vật học đã thực sự là một môn học độc lập, nhờ có
những kết quả nghiên cứu về hình thái học của tinh thể, về hóa học và việc hoàn
thiện các phương pháp nghiên cứu khoáng vật.
Viện sĩ N.I. Cocsarop (1818 - 1892) đã có những cống hiến lớn lao cho
nền khoáng vật học nước Nga. Tất cả tài liệu mô tả, đo vẽ tinh thể được ông
công bố trong 11 tập sách “Tài liệu về khoáng vật học nước Nga”.
Nhà tinh thể học người Đức, Gonđxmit (1853 - 1930) là tác giả của “Atlat
dạng tinh thể”.
Toàn bộ những công trình này là cơ sở cho một ngành khoa học mới “Hóa
tinh thể” ra đời. Người cống hiến nhiều cho lĩnh vực này là nhà bác học Grot
(1943 - 1927), Feđrop (1853 - 1919).
Giai đoạn hiện đại của quá trình phát triển khoáng vật học
Trên cơ sở của khoa học về hóa học, trong khoáng vật học đã xuất hiện
những khái niệm cơ bản đầu tiên về sự hình thành và nguồn gốc khoáng vật. Đã
có những kết quả thực nghiệm tạo khoáng vật, những kết quả nghiên cứu sự
chuyển pha của khoáng vật. Hai môn khoa học hóa lý và hóa keo đã có ảnh
hưởng lớn tới sự phát triển học thuyết về nguồn gốc khoáng vật.
Đầu thế kỷ 20 xuất hiện một hướng nghiên cứu mới: “Hóa học sinh
thành” trong khoáng vật học. Viện sĩ Vecnatski (1863 - 1945) coi khoáng vật
học như “Hóa học của vỏ Trái Đất”, còn các khoáng vật giống sản phẩm của các
phản ứng hóa học tự nhiên.
Người tiếp tục phát triển học thuyết của Vecnatski là viện sĩ Fecxman
(1883 - 1945). Những cống hiến lớn lao của Fecxman đóng vai trò quan trọng
trong quá trình phát triển khoáng vật học hiện đại và địa hóa học.
Hiện nay, hướng nghiên cứu về môi trường hóa lý trong tự nhiên dẫn đến
hình thành các tổ hợp khoáng vật, hướng nghiên cứu về hình thái sinh thành,
hướng nghiên cứu hóa tinh thể, hướng nghiên cứu vật lý khoáng vật đã làm cho

khoáng vật học hiện đại ngày càng phát triển và có nhiều ứng dụng thực tế quan
trọng.
5
Chng 1
TRNG THI, MI LIấN KT V CU TRC CA KHONG VT
1.1. Trng thỏi ca khoỏng vt
Tựy theo ba trạng thái của vật chất mà phân biệt ba trạng thái
của khoáng vật:
rắn, lỏng và khớ. Bất cứ một chất vô cơ nào cng có
trạng thái nhất nh ở nhiệt độ và
áp suất nhất nh. Nếu nhiệt độ và áp
suất thay đổi thỡ trạng thái của vật chất cng thay đổi. i vi áp suất
khớ quyển và nhiệt độ trong phòng thớ nghiệm, đa số khoáng vật ở
trạng thái rắn. Khi nhiệt độ tăng cao, khoáng vật nóng chảy.
1.1.1. Trng thỏi kt tinh
Mỗi chất kết tinh đều có nhiệt độ nóng chảy nhất nh. nhiệt độ
đó vật chất hấp
thụ nhiệt để đổi trạng thái. ặc điểm này của chất kết
tinh liên quan chặt chẽ với s sắp xếp có quy luật và s phối trớ của
nguyên tử trong cấu trúc tinh thể. Vớ d: Tinh thể thạch anh, fenspat,
muscovit
1.1.2. Trng thỏi vụ nh hỡnh
Chất rắn có cấu trúc hỗn độn, các nguyên tử sắp xếp không có
quy luật gọi là chất vô đnh hỡnh (dạng thuỷ tinh). Chúng thuộc loại
những chất đẳng hng.
Khác chất kết tinh, chất vô đnh hỡnh khi b
nung nóng thỡ có sự chuyển biến dần dần
từ trạng thái này sang trạng
thái khác.
Hỡnh

1.1.
Sự biến đổi trạng thái của khoáng vật
a - Chất kết tinh b - Chất vô định hỡnh
Kt tinh
Vụ nh hỡnh
6
Khoáng vật có trạng thái vô nh hỡnh xuất hiện trong điều kiện
nhiệt độ của dung thể hạ xuống một cách đột ngột, rất nhanh, hoặc do
quá trỡnh ngng keo. Vớ d: Thuỷ tinh núi lửa.
Một số khoáng vật c thành tạo trong quá trỡnh oxi hoá khoáng
vật sunfua, sự phá huỷ silicat trong điều kiện trên mặt đất. Opal - keo:
SiO
2
.nH
2
O là vớ d điển hỡnh cho loại khoáng vật này. Nó c tạo nên
từ những hạt
có kớch thc vô cùng nhỏ (khoảng 1àm). Khoáng vật
metamic cng có trạng thái vô
nh hỡnh; nhng nó vẫn giữ c hỡnh dạng
bên ngoài nh ban đầu, mặc dù trong quá trỡnh phân huỷ, thể tớch
khoáng vật thng tăng lên.
1.1.3. Trng thỏi keo
Trạng thái keo đặc trng cho hệ không đồng nhất. Trong hệ đó các
hạt vật chất phân bố trong môi trng phân tán nh nc, khớ
hoặc thể rắn. Những phần tử
phân tán này có thể có cấu trúc tinh thể,
thậm chớ có dạng tinh thể. Song chúng khác
với các phần tử lớn và các
tinh thể bởi tớnh chất bề mặt đặc biệt - có t diện tớch bề mặt cao. Cứ

1cm
3
vật chất phân tán với kớch thc trung bỡnh của các hạt khoảng
1àm thỡ sẽ có t diện tớch bề mặt vài trăm m
2
. Những phần tử này có
khả năng hấp phụ cao. Do sự hấp phụ ion và phân tử trên bề mặt, các
phần tử phân tán có bề mặt
tớch điện nh nhau. Các phần tử này tồn tại
lơ lửng trong môi trng phân tán nhờ có
lực va chạm tĩnh điện. Trạng
thái của chất phân tán và môi trng phân tán có thể là pha rắn, nc
và khớ.
Chất phân tán Môi trng
phân tán
Khói thuốc lá, bồ hóng r K
Sng mù l K
Bùn chữa bệnh r L
Nc suối sulfua hydro k L
Nhũ tng sữa l L
Bitum trong tinh thể lu huỳnh l R
Bao thể oxit Fe trong calcit r R
Bọt khớ trong thạch anh màu trắng sữa k R
7
Hỡnh
1.2.
Kiến trúc tinh thể của AgBr
Bản chất của hạt keo
Các phần tử phân tán trong dung dịch keo tớch điện. Điều đó có
thể chứng minh dễ dàng bằng cách cho một dòng điện qua dung dch.

Điện tớch của tất cả các hạt keo của một chất keo đều giống nhau, nhờ
đó mà hạt nọ đẩy hạt kia tạo nên thế cân bằng của chúng trong môi
trng phân tán. Các hạt keo tớch điện do chúng hấp phụ c một loại
ion có trong dung dch (môi trng phân tán). Vớ dụ: Phần tử phân tán
AgBr có kiến trúc tinh thể nh hỡnh 1.2
Xét điện tớch Ag ở các v trớ:
1. Ag nằm trên mặt giới hạn, có 5 Br bao quanh. Do đó 1/6 hoá tr không bão
hoà.
2. cạnh giới hạn, có 2/6 hoá tr không bão hoà.
3. góc giới hạn, có 3/6 hoá tr không bão hoà.
Đối với Br cng tng tự. Do thiếu hụt điện tớch trên bề mặt của
các phần tử
phân tán mà chúng có khả năng hấp phụ Br hoặc Ag. Các
ion Ag hoặc Br nằm trên bề
mặt các phần tử phân tán tạo thành lớp
khuếch tán. Nếu trong môi trng thừa Br thỡ hạt keo mang điện tớch
âm (-), nếu thừa Ag, hạt keo mang điện tớch dng (+).
Các loại keo trong tự nhiên: Trong tự nhiên luôn luôn tồn tại các
loại keo âm và keo dng.
Keo dng: Hydrat Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
, Cr
2
O

3
, TiO
2
, ZrO
2
, CdO, CeO, các
keo CaCO
3
, MgCO
3
và CaF
2

Keo âm: SiO
2
, S, V
2
O
5
, SnO
2
, PbS, CdS, As
2
S
3
, Sb
2
S
3
, Au, Ag,

Pt
Trong vỏ Trái Đất có rất nhiều khoáng vật dạng keo. Phân biệt
chúng với các thành tạo khác bằng kớch thc. Kớch thc của chúng có
thể là 10
-5
10
-7
cm.
1.2. Mi liờn kt ca nguyờn t, phõn t trong khoỏng vt
1.2.1. Nng lng mng tinh th
8
Nếu khoáng vật là những chất kết tinh thỡ chúng c tạo nên từ
các nguyên tử của nguyên tố hoá học chiếm những vị trớ nhất định
trong mạng tinh thể. Những nguyên tố đó giữ c trạng thái cân bằng
nhờ có lực kéo và lực đẩy giữa chúng với nhau. Sự thành tạo bất kỳ
một hợp chất hoá học nào - khoáng vật c coi nh sự
sắp xếp các
nguyên tử tự do mà giữa chúng có khoảng cách nhất nh, sao cho lực
kéo và lực đẩy giữa các nguyên tử cân bằng nhau. Trong tinh thể
khoáng vật, năng lng
cực tiểu tng ứng với trạng thái cân bằng của
các nguyên tử, vỡ trong các hợp chất
hoá học, thế năng của nguyên tử
nhỏ hơn năng lng của nguyên tử tự do. Hiệu giữa
các đại lng năng
lng của các nguyên tử tự do và thế năng cực tiểu của các nguyên
tử
trong các hợp chất c xác định nh mức năng lng của liên kết hoá
học. Trong tinh thể học, đại lng này c gọi là nng lng mng tinh
th. Có nghĩa là khi thành tạo tinh thể, một phần năng lng tự do nào

đó c toả ra. Ngc lại, để phá huỷ tinh thể, cần một phần năng lng
tng ng. Do đó khi nung nóng khoáng vật, biên độ dao động của các
nguyên tử tăng lên đồng thời với sự dch chuyển tng đối quanh v trớ
cân bằng dẫn tới việc tăng khoảng cách giữa các nguyên tử. Khi
khoảng cách đó vt quá khoảng cách trung bỡnh giữa chúng thỡ khoáng
vật b phá huỷ. Ngc lại, sự tăng cao áp suất sẽ làm cho các nguyên tử
khớt lại với nhau và khoảng cách giữa chúng giảm đi.
Khoảng cách giữa các nguyên tử là đại lng rất đặc trng của
tinh thể khoáng vật ở nhiệt độ và áp suất nhất đnh.
1.2.2. S phi trớ v a dng phi trớ
Kớch thc và cấu tạo điện tử ca nguyên tử xác nh đặc tớnh phân
bố không
gian của chúng trong cấu trúc tinh thể khoáng vật. Sự sắp
xếp đó gọi là sự phối trớ. Số
phối trớ ch lng nguyên tử, ion trái dấu
hoặc cùng dấu nào đó c phân bố ở khoảng cách gần nhất của một
ion cho trc. Sự phân bố không gian của nguyên tử, ion phối trớ trong
các khoáng vật khác nhau thỡ khác nhau. Sự phân bố đó tạo nên những
hỡnh, mà đnh của chúng là tâm của các nguyên tử phối trớ. Những hỡnh
này c gọi là đa diện phối trớ. Số phối trớ và hỡnh dạng của đa diện
phối trớ phụ thuộc vào đặc trng sự phân bố không gian của các nguyên
9
tử trong khoáng vật. Đa diện phối trớ với số phối trớ 12 là dạng đơn
giản nhất của sự sắp xếp các nguyên tử có cùng kớch thc. Vớ dụ,
nguyên tố đồng, có số phối trớ 12, có nghĩa là cứ một nguyên tử đồng,
c bao quanh bởi 12 nguyên tử đồng khác. Muối NaCl: mỗi anion Cl
c bao quanh bởi 6 cation Na và ngc lại. Do đó, số phối trớ là 6.
1.2.3. Cỏc dng liờn kt húa hc
Sự phối trớ của các nguyên tử trong cấu trúc khoáng vật đợc xác
định bởi dạng liên kết hoá học giữa chúng. Hay nói cách khác, sự phối

trớ của các nguyên tử đợc xác nh bởi trạng thái của chúng; Trạng
thái đó phụ thuộc vào cấu tạo điện tử của
các nguyên tử tác dng tơng
hỗ và khoảng cách giữa chúng. Mối liên kết ion và cộng
hoá tr rất đặc
trng đối với đa số khoáng vật. Khoáng vật với mối liên kết kim loại
chiếm lng ớt hơn. Đa số khoáng vật có mối liên kết tàn d (Van-de-
vans) và mối
liên kết hydro. Nhng trong một số khoáng vật, có thể có
hai hoặc ba mối liên kết hoá
học. Đặc biệt trong các khoáng vật thng
có mối liên kết trung gian ion - cộng hóa tr, cộng hoá tr - kim loại.
Hỡnh
1.3.
T lệ bán kớnh cation (đen) và anion (trắng) trong các
đa diện phối trớ khác nhau, đặc trng cho các khoáng vật có mối
liên kết ion điển hỡnh
1.2.3.1. Mi liờn kt ion
Mối liên kết ion c đặc trng bởi lực hút tĩnh điện của các ion
trái dấu. Sự phối trớ của các nguyên tử trong cấu trúc tinh thể đc xác
định chủ yếu bởi tỷ lệ kớch thc của cation và anion.
Song đối với nhiều khoáng vật khác có cấu trúc tinh thể đặc trng
thỡ số phối trớ của các nguyên tử, đa diện phối trớ phụ thuộc vào cấu
trúc điện tử của nguyên tử và dạng liên kết hoá học.
Loi liờn kt ny thng cú trong cỏc hp cht n gin, hp cht ca cỏc
10
nguyờn t thuc nhúm I, II trong bng h thng tun hon húa hc v thng gp
trong cỏc hp cht (khoỏng vt) ca cỏc nguyờn t kim loi kim mnh kt hp
vi cỏc nguyờn t nhúm Halogen. Vớ d c trng nht cho kiu liờn kt ny l
khoỏng vt Halit (NaCl).

c im ni bt ca kiu liờn kt ny lc liờn kt khụng ln v vi tớnh
cht c trng ca kim loi kim l hot tớnh húa hc mnh nờn cỏc khoỏng vt
th hin mi liờn kt ny khụng bn vng. Tớnh cht cng khỏ c trng, thng
l khụng mu, trong sut, d hũa tan, ớt dn in. cng t thp n trung bỡnh,
t trng khụng ln.
1.2.3.2. Mi liờn kt cng húa tr
Liờn kt cng húa tr xy ra khi cỏc nguyờn t nguyờn t khụng th cho
hoc nhn in t m phi a cỏc in t ca mỡnh ra dựng chung. Loi liờn kt
ny thng c trng cho cỏc hp cht trong thnh phn cú cỏc nhúm phõn t. S
thnh to phõn t Cl
2
hay khoỏng vt kim cng (C) l nhng vớ d cho loi liờn
kt cng húa tr.
Mi liờn kt cng húa tr trong nhng hp cht khớ hay phõn t cú lc liờn
kt khụng ln, hp cht khụng bn vng. Tuy vy, cng kiu liờn kt nh vy
nhng s liờn kt gia cỏc nguyờn t cacbon hỡnh thnh nờn khoỏng vt kim
cng li cú lc liờn kt rt ln, rt bn vng. cng cao ca kim cng th
hin tớnh bn vng rt ln ca mi liờn kt ny.
1.2.3.3. Mi liờn kt kim loi
Các điện tử thừa ra ở vành ngoài của nguyên tử không mất đi mà
lại tạo thành một đám khớ điện tử giữa khung c cấu tạo bởi các
ion dng. Những đám khớ điện tử có thể di chuyển. Do đó, những tinh
thể kim loại dẫn điện, dẫn nhiệt tốt. Mối
liên kết kim loại không định
hng. Mỗi ion muốn bao quanh mỡnh nhiều ion khác. Số
phối trớ trong
các tinh thể kim loại thng là 12, nh tinh thể Fe, Cu, Pt, Os. Tinh thể
vàng có số phối trớ là 8.
Trong đa số khoáng vật có mối liên kết trung gian cộng hoá tr -
kim loại; Trong những khoáng vật này thng có mặt các ion của

những kim loại chuyển tiếp đặc trng cho oxit và sulfua. Những nguyên
tử trong khoáng vật này thng c c trng bởi những đa diện phối trớ
khác nhau, liên quan với số lng v hng của các vòng điện tử.
1.2.3.4. Mi liờn kt phõn t
Mối liên kết phân tử đặc trng cho mối liên kết của những
11
khoáng vật có cấu trúc
d hng với những khoảng cách khác nhau
theo các hng khác nhau. Vớ d: Trong graphit, khoảng cách C-C
giữa các nguyên tử carbon trong mạng sáu phng là 1,42A
o
còn giữa
các mặt mạng (lớp) là 3,37A
o
.
Mối liên kết phân tử là mối liên kết giữa các phân tử. Giữa chúng
có lực kéo do hiệu ứng phân tán, tức là trong phân tử, các điện tử
chuyển động và tạo nên sự phân cực chớp nhoáng gây nên lực hút giữa
các phân tử. Ngoài ra lực hút còn do hiệu ứng nh hng, hiệu ứng cảm
ứng - do tác dụng điện trng của phân tử bên cạnh. Mối liên kết phân
tử rất yếu.
1.2.3.5. Mi liờn kt hidro
Liên kết hydro xuất hiện trong trng hợp sử dụng chung proton
của các nguyên
tử oxy bên cạnh. Việc sử dụng chung proton có ảnh
hng tới khoảng cách nguyên tử,
sự phối trớ các nguyên tử trong cấu
trúc khoáng vật. Liên kết này đặc trng cho nc
đá H
2

O. Các nguyên
tử oxy có số phối trớ 4 - có nghĩa, mỗi nguyên tử oxy đc bao quanh bởi
4 nguyên tử oxy khác, còn nguyên tử hydro thỡ phân bố giữa 2 nguyên
tử oxy khác. Trong cấu trúc tinh thể của nc đá, mỗi phân tử nc
c liên kết với phân tử khác bằng lực tác dụng tng hỗ tĩnh điện
yếu- Lực đó coi nh là liên kết hydro.
Liên kết hydro còn có trong trng hợp khi phân tử nc có trong
cấu trúc khoáng
vật tham gia vào phối trớ cation.
Vớ dụ: Các khoáng vật đặc trng bởi mối liên kết hydro
Epxomit Mg[SO
4
].7H
2
O
Khancantit Cu[SO
4
].5H
2
O
Hoặc phân tử H
2
O ở dạng kém liên kết hơn trong silicat lớp và zeolit.
12
1.3. Cu trỳc khoỏng vt
1.3.1. Cỏc dng cu trỳc c bn ca khoỏng vt
Cấu trúc của khoáng vật là sự sắp xếp một cách quy luật các phần
tử (ion, nguyên
tử) trong mạng tinh thể khoáng vật và các phần tử này
liên kết với nhau bằng các mối

liên kết. Cấu trúc của khoáng vật c
xác định bằng các yếu tố sau:
- Số lng các đơn v cấu trúc (nguyên tử, ion, phân tử) sắp xếp có
trật tự trong không gian bởi sức hút tĩnh điện.
- Kớch thc tng đối của những đơn v cấu trúc có liên quan tới
mật độ sắp xếp và số phối trớ.
- Các mối liên kết hoá học đóng một vai trò quan trọng trong sự
phân bố các nguyên tử hay ion trong không gian với sự thành tạo các
kiểu cấu trúc.
Bằng phng pháp phân tớch Rơngen, có thể xác nh đc khoảng
cách giữa các đơn v cấu trúc trong mạng tinh thể. Khi đã biết các mối
liên kết trong tinh thể và khoảng cách giữa các đơn v cấu trúc (nguyên
tử, ion ) có thể phân loại cấu trúc.
Năm 1954, Boki G.B. đã phân ra 5 loại cấu trúc.
Cu trỳc phi khớ: Cấu trúc phối trớ đặc trng bởi khoảng cách nh
nhau giữa các nguyên tử. Khoáng vật có cấu trúc phối trớ, thng là
những khoáng vật đc đặc trng bởi mối liên kết kim loại và ion.
Trong cấu trúc có sự sắp xếp chặt sớt các kim
loại (vàng tự sinh), các
anion nh oxi trong hematit, các cation nh calci trong fluorit.
Những khoáng vật có nguyên tử hay ion với số phối trớ cao thng
thuộc về loại cấu trúc phối trớ. Thành phần khoáng vật đơn giản, sự
liên kết bên trong bền vững. Một số khoáng vật có cấu trúc phối trớ nh
Au, Cu, Pt, halit - NaCl.
Cu trỳc o: Cấu trúc đảo đc đặc trng bởi sự khác nhau về
khoảng cách giữa các nguyên tử. Sự liên kết trong từng nút (đơn vị cấu
trúc) bền vững hơn sự liên kết giữa các nút trong mạng tinh thể.
Khoảng cách giữa nguyên tử của một nút nhỏ hơn khoảng cách giữa
các nút của mạng tinh thể.
13

Vớ d: Khoáng vật với các gốc anion [CO
3
]
2-
, [SiO
4
]
4-
đứng riêng lẻ:
Olivin (Mg,Fe)
2
[SiO
4
]
Topa Al
2
[SiO
4
](OH,F)
2
Canxit Ca[CO
3
]
olomit CaMg[CO
3
]
2
Trong một số khoáng vật silicat khác, các gốc anion phức tạp
hơn, vớ d nh [Si
2

O
7
]
6-
đặc trng cho calamin Zn
4
[Si
2
O
7
](OH)
2
. H
2
O, gốc
anion [Si
6
O
18
]
12-
trong berin.
Các khoáng vật reanga [As
4
S
4
] và lu huỳnh [S
8
] đặc trng cho
khoáng vật có cấu trúc đảo với các nút của mặt mạng tinh thể là các

phân tử. Cấu trúc berin, toumalin còn đc gọi là cấu trúc vòng, hay
đảo vòng.
Cu trỳc mch: Trong cấu trúc mạch, tất cả các đơn v cấu trúc nối
với nhau thành một mạch và kéo dài theo một hng. Cng nh trong
cấu trúc đảo, khoảng cách giữa các nguyên tử trong giới hạn một đơn v
cấu trúc (nút mạng) nhỏ hơn và mối liên kết hoá học mạnh hơn giữa
chúng với nhau. Phân biệt cấu trúc mạch đơn và mạch kép (dải) - Cấu
trúc mạch kép đc tạo nên từ hai mạch đơn.
Vớ d:
Cấu trúc mạch đơn:
Enstatit Mg
2
[Si
2
O
5
]
iopsit (piroxen) CaMg[Si
2
O
6
]
Rutin TiO
2
Cấu trúc mạch kép:
Tremolit Ca
2
Mg
5
[Si

4
O
11
]
2
(OH)
2
Antimonit Sb
2
S
3
Gtit HFeO
2
(FeOOH)
Cu trỳc lp: Cấu trúc lớp c đặc trng bởi khoảng cách giữa các
mặt mạng trong giới hạn lớp nhỏ hơn giữa các lớp và các nguyên tử
trong một lớp liên kết chặt chẽ hơn sự liên kết giữa các lớp.
Vớ d: Các khoáng vật có cấu trúc lp, grafit (C), tan Mg
3
[Si
4
O
10
].
(OH)
2
; bruxit Mg(OH)
2
; thạch cao Ca[SO
4

]
2
H
2
O; covelin CuS.
Cu trỳc khung: Cấu trúc khung đc đặc trng bởi các đơn v cấu
trúc phát triển đều theo ba hng trong không gian. Các đa diện phối
trớ có chung đnh hoặc chung
cạnh. Các nguyên tử có kớch thc lớn phân
bố trong các lỗ hổng lớn. Các khoáng vật
có cấu trúc khung nh thạch
anh SiO
2
và fenspat - anbit Na[AlSi
3
O
8
], microclin K[AlSi
3
O
8
] và một
14
số khoáng vật khác nh boraxit Mg
3
[B
3
B
4
O

12
]OCl.
1.3.2. a hỡnh
Hiện tng kết tinh của vật chất có cùng thành phần ở dạng tinh
thể khác nhau
thuộc các hệ tinh thể khác nhau gọi là hiện tng đa hỡnh.
Sự biến đổi từ một dạng tinh thể này sang một dạng tinh thể khác gọi là
chuyển đa hỡnh. Những khoáng vật có cùng
thành phần nhng khác nhau
về cấu trúc tinh thể gọi là biến thể đa hỡnh. Nguyên tử của cùng nguyên
tố trong các biến thể đa hỡnh có thể khác nhau về số phối trớ.
Vớ dụ: isten Al
2
[SiO
4
]O - Al
3+
có số phối trớ 6
Andaluzit AlAl[SiO
4
]O Al
3+
có số phối trớ 6 và 5
Sillimanit AlAl[SiO
4
]O Al
3+
có số phối trớ 6 và 4
Nếu các biến thể đa hỡnh có cùng số phối trớ, thỡ có thể phân biệt
chúng bằng kiểu sắp xếp chặt sớt: trong cấu trúc của một số khoáng vật

nh: sfalerit ZnS, S sắp xếp chặt sớt kiểu lập phng. Wurzit ZnS, S sắp
xếp chặt sớt kiểu sáu phng.
Trong thế giới khoáng vật, rất phổ biến các biến thể đa hỡnh với
sự phân bố các
nhóm nguyên tử có cùng số phối trớ nhng khác nhau về
góc phân bố. Các biến thể đa
hỡnh loại này đặc trng cho kiểu cấu trúc
khung có thành phần SiO
2
: v - thạch anh, - cristobalit, tridimit
và một số khoáng vật khác. Theo quan điểm hoá lý, các biến thể đa hỡnh
của khoáng vật là những pha, đặc trng bởi sự bền vững trong giới hn
nhit - T, ỏp sut P. Nhit v ỏp sut cú th xỏc nh c bng thc
nghim v tớnh toỏn.
Hin tng a hỡnh rt ph bin trong khoỏng vt. Quan im hin i cho
rng: a hỡnh l c tớnh ca cu trỳc mng tinh th, xut hin khi nung núng
hoc lm lnh vt cht. S chuyn a hỡnh mt chiu: Aragonit CaCO
3
Canxit
nhit 340
0
C; nhng nu lm lnh canxit thi khụng chuyn thnh aragonit. S
chuyn a hỡnh 2 chiu: thch anh thch anh nhit 573
0
C. Rt nhiu
trng hp khi chuyn a hỡnh, cỏc bin th gi nguyờn hỡnh dng bờn ngoi.
Hin tng ny gi l gi hỡnh.
15
Vớ d: thch anh gi hỡnh theo thch anh
Canxit gi hỡnh theo aragonit

Pirit gi hỡnh theo marcasit
Bin th a hỡnh c s dng nh nhit k v ỏp sut nhit k.
Nhit chuyn a hỡnh ph thuc vo ỏp sut v thnh phn húa hc. Vớ
d: Wurzit chuyn thnh sfalerit nhit 1020
0
C. Nhng nu trong thnh phn
ca wurzit cú 17% Fe thỡ nhit chuyn a hỡnh gim ti 880
0
C.
1.4. Tớnh khụng gian hon chnh cu trỳc trong khoỏng vt
Khoáng vật không phải là hệ lý tng mà là hệ thực của các
nguyên tử tác dụng tng hỗ. Các hệ này đc đặc trng bởi sự sai hỏng
có chu kỳ của cấu trúc tinh thể.
1.4.1. Sai hng im
Sai hỏng điểm th hin di dng nút trống hoc sự có mặt nguyên
tử giữa các nút, ú là sự không hoàn chỉnh cơ sở của cấu trúc khoáng
vật. Mật độ của sai hỏng kiểu này liên quan chủ yếu với điều kiện
nhiệt độ thành tạo - có nghĩa là ở trạng thái cân bằng với nhiệt độ. Vỡ
vậy những sai hỏng điểm gọi là sai hỏng nhiệt hoặc sai hỏng cân bằng.
Nút trống của nguyên tử là những nút tự do, tại đó không có mặt
các nguyên tử nh trong cấu trúc tinh thể lý tng (Hỡnh 1.4).
Vớ d: Các nút trống của nguyên tử đồng trong tinh thể đồng tự
sinh. Đối với khoáng vật có thành phần phức tạp hơn, vớ d: trong tinh
thể có mối liên kết ion có thể có nút trống cation và anion (Hỡnh 1.4.b).
Các nguyên tử ở giữa các nút xuất hiện bằng cách xâm nhập vào hoặc
có thể do sự dch chuyển từ v trớ trong cấu trúc vào v trớ bên cạnh giữa
các nút. Số phối trớ của các nguyên tử xâm nhập vào có thể khác số
phối trớ của các nguyên tử ở v trớ nhất đnh trong cấu trúc.
Vớ d: Trong khoáng vật halit - NaCl, các nguyên tử giữa các nút
Na chiếm khong trống tự do hỡnh 4 mặt với số phối trớ 4. Sai hỏng điểm

của khoáng vật (trừ
khoáng vật của nguyên tố t sinh) c đặc trng
bởi điện tớch thừa. Nút trống anion
gây nên hin tng thừa đin tớch
dng. Ngc lại nút trống cation gây nên hiện tng thừa điện tớch âm.
Còn các ion giữa các nút gây nên hiện tng thừa điện tớch và mang dấu
phụ thuộc vào hóa tr của nguyên tố. Vớ d: trong fluorit CaF
2
, các ion F
giữa các nút gây nên thừa điện tớch âm.
Thng thng, trong khoáng
vật đồng thời tồn tại các sai hỏng điểm khác nhau,
với lng điện tớch
thừa và dấu khác nhau. Nếu tại những phần riêng lẻ của cấu trúc
tinh
16
thể khoáng vật, có một cặp nguyên tử giữa các nút và nút trống nguyên
tử thỡ tạo
nên sai hỏng điểm c gọi là sai hỏng Frenken (Hỡnh 1.4.c);
còn nếu trong cấu trúc
của tinh thể khoáng vật có những cặp nút trống
cation và anion với sự trung hoà điện
tớch thỡ sẽ tạo nên sai hỏng điểm
c gi là sai hỏng Soki.
Hình 1.4. Các loại sai hỏng điểm
a. Trong kim loại . A - Nguyên tử tạp chất thay thế
B - Nút trống
C - Nguyên tử giữa các nút
D - Nguyên tử tạp chất giữa các nút
E - Hai nút trống

b. Cặp nút trống cation và anion trong tinh thể có mối liên kết ion (sai hỏng theo
Soki).
c. Nút trống cation và cation giữa các nút trong tinh thể có mối liên
kết ion (sai hỏng
theo Frenken). (Theo Milovsky A.V., Kononov O.V. 1982).
Những sai hỏng điểm do phóng xạ thng là những sai hỏng điểm
không cân bằng. Những sai hỏng này liên quan tới s phân huỷ hạt
nhân của các nguyên tố và tạo nên các vệt trong cấu trúc. Mật độ các
vệt đó c xác đnh nhờ phng pháp ăn mòn bề mặt khoáng vật. Mật
độ các vệt tỷ lệ với lng phân huỷ các nguyên tố phóng xạ. Do đó sử
dụng mật độ các vết để xác đnh tuổi tuyệt đối của khoáng vật. Trong
trng hợp, mật độ các sai hỏng phóng xạ cao thỡ cấu trúc một loạt các
khoáng vật chứa các nguyên tố phóng xạ có thể b phá huỷ và chuyển
sang trạng thái không bền
vững, gần với trạng thái thuỷ tinh hoặc vô
đnh hình (piroclo, zircon, samaskit ).
Khi nung nóng, năng lng d trữ do phá huỷ phóng xạ trong các
khoáng vật này toả
ra rất mạnh. Nhờ năng lng đó, khoáng vật không
bền vững có thể sẽ nóng chảy. Sau khi làm lạnh, chúng sẽ tái kết tinh.
1.4.2. Sai hng ng
Sự sai lệch có qui luật so với sự phân bố một cách lý tng các
17
nguyên tử dọc theo
một hng nào đó trong cấu trúc tinh thể khoáng
vật gọi là sự biến dạng - sai hỏng đng. Có hai dạng sai hỏng đng:
Lch biờn: Lệch biên xuất hiện trong cấu trúc tinh thể khoáng vật
khi có thêm một mạng không đầy đủ, hay gọi là nửa mặt mạng. (Hình
1.5) Lệch biên xuất hiện do biến dạng cơ học.
Hỡnh 1

.5.
Sự biến dạng cấu trúc do lực nén ép
(Theo Milovsky A.V., Kononov O.V. 1982)
Lch xon: Lệch xoắn là những đng, mà dọc theo đng đó các
mặt mạng b dch chuyển để tạo nên bậc xoắn. Dọc theo đng lệch đó,
cấu trúc sẽ b bóp lại, hoặc kéo dài ra. Khi đó nguyên tử không ở v trớ
với sự phối trớ bỡnh thng và mối liên kết kém chặt chẽ. Do có sự lệch
mạng đó, điện tớch thừa sẽ xuất hiện. Lệch xoắn thng xuất hiện trong
quá trỡnh lớn lên của tinh thể.
Tại các đng lệch trong khoáng vật thng chứa các tạp chất
khác nhau. Tớnh chất cơ học và hỡnh dạng khoáng vật cng thay đổi.
Hiện tng này đc quan sát di kớnh hiển vi bằng phng pháp ăn
mòn axit. Trên bề mặt khoáng vật sẽ xuất hiện các hố mòn.
18
Hình 1
.6.
Sai háng cÊu tróc kho¸ng vËt
a- LÖch biªn, b - LÖch xo¾n
(Theo Milovsky A.V., Kononov O.V. 1982)
19
Chng 2
C TNH HểA HC CA KHONG VT
2.1. Thnh phn húa hc
Bản chất hoá học của khoáng vật c xác nh chủ yếu dựa vào
sự có mặt của các nguyên tố hoá học tạo nên khoáng vật. Các nguyên
tố này chiếm tỷ l khối lng nhất nh trong khoáng vật.
Những nguyên tố có số clark lớn thng tạo nên khoáng vật chiếm
lng chủ yếu
trong vỏ Trái Đất.
Khoáng vật có thành phần cố nh chiếm lng nhỏ trong số trên

4000 khoáng vật:
Kim cng - C
Thạch anh SiO
2
Khoáng vật có thành phần thay đổi chiếm lng chủ yếu và rất
phổ biến. Những
khoáng vật của nguyên tố t sinh: Au, Ag, Cu cng là
khoáng vật có thành phần thay
đổi. Đặc biệt đối với khoáng vật silicat
và alumosilicat đặc tớnh này thể hin rất rõ.
2.1.1. Nguyờn t chớnh
Nguyên tố chớnh là những nguyên tố chiếm lng chủ yếu trong
thành phần
khoáng vật. Những nguyên tố này quyết nh đặc tớnh hóa
học của khoáng vật và một
loạt các tớnh chất khác của khoáng vật.
2.1.2. Nguyờn t ph
Trong khoáng vật các nguyên tố ph chiếm lng nhỏ, tồn tại ở
dạng thay thế đồng hỡnh hoặc ở dạng tạp chất cơ học.
Nh trên đã nêu, vàng tự sinh thng chứa vài phần trăm Ag,
Cu. ở đây Ag, Cu là nguyên tố phụ. Nhng hàm lng nguyên tố phụ
trong khoáng vật ở các loại hỡnh mỏ khác nhau sẽ không giống nhau.
Chúng thay đổi ph thuộc vào điều kiện thành tạo khoáng vật.
Trong các khoáng vật có thành phần phức tạp, thng ch một số
nguyên tố b thay thế. Trong khoáng vật olivin - (Mg,Fe)
2
[SiO
4
], mỗi ô
mạng cơ sở của cấu trúc

chứa một lng nguyên tố silic và oxy nhất
nh, ch có lng Fe và Mg thay đổi, mặc
dù tổng khối lng của chúng
không đổi.
Trong cấu trúc tinh thể khoáng vật, nguyên tố ph chiếm một số
v trớ của
nguyên tố chớnh, thay thế chúng, hoặc chiếm v trớ giữa các nút
mạng, ở các v trớ lch mng

20
Lng nguyên tố phụ tăng lên còn do các tạp chất cơ học, di
dạng bao thể trong
khoáng vật, ở ranh giới giữa các cá thể trong tập
hợp khoáng vật dạng hạt
Vai trò chớnh, phụ của nguyên tố trong khoáng vật cng phải đc
hiểu cho đúng.
Có những nguyên tố giữ vai trò chớnh trong khoáng vật
này, nhng lại giữ vai trò phụ
trong khoáng vật khác; Vớ dụ bari (Ba) là
nguyên tố chớnh tạo nên barit- Ba[SO
4
] nhng lại là nguyên tố phụ trong
octocla - K[AlSi
3
O
8
].
Tuy nhiên nhiều nguyên tố không bao giờ tạo nên khoáng vật độc
lập: khớ trơ.
Một số vấn đề cần lu ý, hàm lng một số nguyên tố trong vỏ Trái

Đất rất cao và
là nguyên tố chớnh trong khoáng vật thỡ số lng khoáng
vật của chúng cng chiếm t
lệ lớn nh khoáng vật của silic, nhôm, sắt
2.2. Thay th ng hỡnh
Ngi đầu tiên nhận thấy các nguyên tố có thể thay thế nhau
trong cấu trúc tinh thể là Enkha - Mitelic (1819). Ông lấy vớ d về
muối của P và As.Na
2
[HAsO
4
].12H
2
O Na
2
[HPO
4
].12H
2
O. Sau này
Mendeleev, Vernadsky, Ferxman, Goldsmid, Belov đã mở rộng khái
niệm về sự thay thế đồng hỡnh và xác nh nguyên nhân của thay thế
đồng hỡnh.
Quan niệm hiện nay về thay thế đồng hỡnh đó là khả năng của
các
nguyên tố thay thế lẫn nhau trong cấu trúc tinh thể mà không làm
thay đổi cấu trúc. õy l mt hin tng khụng nhng cú ý ngha quan trng
trong nghiờn cu lý thuyt v khoỏng vt m cũn cú ý ngha rt ln trong cuc
sng.
Ngày nay, trong khoáng vật học, khái niệm Nguyên tố đồng

hình hay cấu tử đồng
hình tạo nên các hỗn hợp đồng hỡnh hay các
dung dịch rắn, đc sử dụng rộng rãi.
Các khoáng vật đứng đầu và
cuối của hỗn hợp đồng hỡnh gọi là khoáng vật đồng hỡnh;
chúng tạo nên
một dãy đồng hỡnh hay loạt đồng hỡnh.
2.2.1. Cỏc dng thay th ng hỡnh
Tựy theo kh nng v mc thay th ca cỏc nguyờn t húa hc cho nhau m
chỳng ta cú: thay th ng hỡnh hon ton v thay th ng hỡnh khụng hon ton.
Thay th ng hỡnh hon ton hay cũn gi l thay th ng hỡnh khụng cú
gii hn, l dng thay th m ú cỏc nguyờn t cú th thay th cho nhau bt
k t l no v khụng lm thay i cu trỳc tinh th. Vớ d nh:
Au Ag; NaSi
3
O
8
CaSi
2
O
8

21
Thay th ng hỡnh khụng hon ton hay cũn gi l thay th ng hỡnh
cú gii hn, l dng thay th m ú cỏc nguyờn t cú th thay th cho nhau
trong mt gii hn nht nh tựy theo iu kin thay th. Vớ d nh: Na K
trong fenspat. Khi nhit cao thỡ K d dng thay th cho Na trong nhúm
khoỏng vt nờu trờn, nhng nhit thp v nhit trung bỡnh thỡ chỳng hu
nh khụng thay th cho nhau v to thnh nhng khoỏng vt c lp ca riờng
chỳng. Hin tng ny l hin tng phõn ró dung dch cng hỡnh thnh loi ỏ

cú cu to võn ch c trong pecmatit rt c trng.
Thay th ng húa tr v khụng ng húa tr: khi thay th cho nhau nu
cỏc nguyờn t húa hc cú cựng húa tr s m bo cho s trung hũa in tớch
trong cu trỳc v nh vy khụng lm thay i nng lng liờn kt, khụng nh
hng n cu trỳc, bo ton c hỡnh thỏi tinh th. Vớ d s thay th ng hỡnh
ca K
+
cho Na
+
, Au
+
cho Ag
+
Nhng nu cỏc nguyờn t thay th khụng cựng
húa tr thỡ thng thay th c s kộo theo mt s thay th khỏc sao cho tng
húa tr trong thay th khụng thay thay i. Vớ d in hỡnh cho trng hp ny l
s thay th ca Na
+
húa tr 1 cho Ca
2+
húa tr 2 trong plagiocla v trit tiờu húa
tr d ca Canxi ó kộo theo s thay th ca Al
3+
cho Si
4+
. Nh vy õy ó cú s
thay th ca mt nhúm cỏc nguyờn t Ca
2+
Al
3+

Na
+
Si
4+
. S thay th ny ó tr
thnh thay th ng hỡnh khụng gii hn, hỡnh thnh lot khoỏng vt trong nhúm
plagiocla t anbit Na[AlSi
3
O
8
] n anoctit Ca[Al
2
Si
2
O
8
].
2.2.2. iu kin thay th ng hỡnh
S thay th ng hỡnh ca cỏc nguyờn t húa hc trong cu trỳc tinh th
khoỏng vt ph thuc rt nhiu iu kin khỏc nhau, nhng c bn cú:
1. Bỏn kớnh ca cỏc ion thay th: cỏc n v cu trỳc sp t chng khớt
ỳng quy lut, khụng gõy nh hng ln n cu trỳc, yu t quan trng nht l
cỏc n v thay th phi cú kớch thc xp x bng nhau. Nu n v thay th cú
bỏn kớnh khỏc nhau quỏ nhiu thỡ cu trỳc khụng bn vng. Thc nghim chng
minh rng, thun li cho s thay th ng hỡnh thỡ s khỏc bit nhau v bỏn
kớnh ion ca cỏc n v thay th phi trong mt khonh nht nh no ú, tc l
tỷ lệ hiệu bán kớnh của các ion thay thế với bán kớnh ion nhỏ (r/r)
không lớn hơn 15%.
%1510%100
1

21
=ì

R
RR
Song, trong khoáng vật có thành phần phức tạp, cấu trúc phức
tạp thỡ đại lng r/r lờn tới 40%.
22