––矿物晶体化学式计算方法
化学通式与晶体化学式
(chemical formula)是指简单意义上的、用以表达矿物化学成分的分子式，
(crystal-chemical formula)是指能够反映矿物中各元素结构位置的化学
(1)钾长石的化学通式为：KAlSi
O8或K2OAl2O36SiO2，而其晶体化学式则
K[AlSi
O8]；
磁铁矿的化学式可以写为：Fe
O4，但其晶体化学式为：FeOFe2O3。
具Al
SiO5化学式的三种同质多像矿物：红柱石、蓝晶石和夕线石具有不同的晶
矿物中的水
这些水在矿物中可以三种不同的形式存在：吸附水、
吸附水以机械吸附方式成中性水分子状态存在于矿物表面或其内部。吸附
110C时则逸
结晶是成中性水分子参加矿物晶格并占据一定构造位置。常作为配位体围
] 2H2O。
(或称化合水)：常以H
O+表示，结构水呈H+、OH-、H3O+等离子形式参加
OH-最常见。H
O+离子少见，
H
O+ H+ + H2O。结构水如沸石水、层间水等。由于H3O+与
+大小相近，白云母KAl
[AlSi3O10](OH)2在风化过程中K+易被H3O+置换形成水云母(K,
––矿物晶体化学式计算方法
O+)Al2[AlSi3O10](OH)2。
所以在计算矿物晶体化学式要考
定比原理
某产地的磁铁矿的化学分析结果为：FeO=31.25%，Fe
O3=68.75%，已知它们
71.85和159.70。因此，FeO和Fe
O3的分子比为：
O3=(31.25/71.85):68.75/159.70)=1.01:1
FeOFe
O3或Fe3O4。
某金绿宝石的化学成分为BeO=19.8%，Al
O3=80.2%，它们的分子量分别为25
102，因此两者之间的分子比为：
80.2/102)=1:1
BeOAl
O3或BeAl2O4。
矿物化学式的书写
单质元素的化学式只写元素符号；
金属互化物的化学式按元素的电负性递增顺序从左到右排列，如Te、Ag的电
2.1和1.8，所以碲银矿的化学式应写为AgTe；Bi和Te的电负性分别为：
和2.1，楚碲铋矿的化学式则为：BiTe。呈类质同像替代的元素用圆括号包括，按
离子化合物的化学式的书写顺序为：正离子排左，负离子排右，正离子电价由
相同电价依电负性大小由小到大；如钾长石K[AlSi
O8]、橄榄石(Mg,Fe)2[SiO4]。
Cu
[CO3](OH)2；
––矿物晶体化学式计算方法
CaSiO
2H2O。
原子–分子计算法：直接把元素的百分含量换算成原子或分子比，在计算硫化物、
CuFeS
，Cu、Fe、S的原子量分别为63.54、55.85和32.07，黄铜矿“分
63.54+55.85+(232.07)=183.53；那么可分别计算得到三个元素的重量
100)/183.53=34.64%;
100)/183.53=30.42%;
32.07100)/183.53=34.94%。
A1(wt%)
原子量 A3=A1/A2 A3=A3/0.545
34.64 63.54 0.545 1
30.42 55.85 0.545 1
34.91 32.07 1.090 2
CuFeS
。
A1(wt%) A2原子量 A3=A1/A2 A3=A3/0.396
22.2 56.08 0.396 1
29.4 71.80 0.409 1.03
48.4 60.09 0.805 2.03
CaOFeO2SiO
。
氧原子计算法
8个氧，而钾被钠替代后，不管替
8个氧，另一个例子是斜长石
系列的两个端员矿物：
Na[AlSi
O8]和Ca[Al2Si2O8]，虽然发生了Na+ +
4+ Ca2+ + Al3+的复杂替代，但它们的氧原子数总是8。
已知氧原子数的一般计算法
––矿物晶体化学式计算方法
X (Y为单位晶胞中的阳离子数；Y’为阳离子系数；X氧原子系数)
Y
Om为例，
氧化物重量百分比/氧化物分子量；
已知通式中的氧原子数/(m氧化物重量百分比/氧化物分子量)
A1 A2 A3 A4
重量百
(%) 氧化物分子量 分子数=A1/A2 阳离子系数Y’ 氧原子系数 阳离子数Y
O3 57.89 101.96 0.568 1.136 1.704 Al3+ 1.782
O3 9.72 152 0.064 0.128 0.192 Cr3+ 0.200
12.56 71.80 0.175 0.175 0.175 Fe2+ 0.201
19.32 40.31 0.479 0.479 0.479 Mg2+ 0.751
99.46
=1.569
A1 A2 A3 A4
重量百
(%) 氧化物分子量 分子数=A1/A2 阳离子系数Y’ 氧原子系数 阳离子数Y
68.71 60.09 1.143 1.143 2.286 Si4+ 3.002
O3 19.50 101.96 0.191 0.382 0.573 Al3+ 1.003
O 11.40 61.98 0.184 0.368 0.184 Na+ 0.967
O 0.12 94.20 0.001 0.002 0.001 K+ 0.005
0.09 56.08 0.002 0.002 0.002 Ca2+ 0.005
99.82 3.046
=2.626
(Na
K0.005Ca0.005)[Al1.003Si3.002O8]。
15.999，基本等于阴离子电荷16。
含(OH)– 矿物化学式的计算法
– = H
O + O2-
A1 A2 A3 A4
重量百
(%) 氧化物分子量 分子数=A1/A2 阳离子系数Y’ 氧原子系数 阳离子数Y
38.32 60.09 0.638 0.638 1.276 Si4+ 5.684
2.89 79.9 0.036 0.036 0.072 Ti4+ 0.321
O3 15.21 101.96 0.149 0.258 0.447 Al3+ 2.298
O3 1.49 159.7 0.009 0.018 0.027 Fe3+ 0.160
––矿物晶体化学式计算方法
15.58 71.8 0.217 0.217 0.217 Fe2+ 1.933
0.22 70.9 0.003 0.003 0.003 Mn2+ 0.027
13.17 40.31 0.327 0.327 0.327 Mg2+ 2.913
0.74 56.08 0.013 0.013 0.013 Ca2+ 0.116
O 0.20 61.98 0.003 0.006 0.003 Na+ 0.053
O 8.01 94.20 0.085 0.17 0.085 K+ 1.514
O+ 4.04 18 0.224 0.448 0.224 OH- 3.991
99.82 2.694
=8.909
(Mg,Fe)6-4(Fe3+,Al)0-2(Al2Si6O20)(OH)4
含F、Cl矿物化学式的计算法
F、Cl，这些阴离子替代氧使矿物中的总的氧原子数实际过剩
F、Cl的矿物晶格中，这些
但不是氧化物形式，同时又分析了F、
，所以分析总量必然超过100%。因此，必须对氧进行校正：从总量中扣除被F、Cl
F、Cl是一价，一克分子氯(235.45=70.90)替代一克原
(16.00)，因此，扣除氯的计算公式为：
(16/70.90)=0.23 Cl
(16/219)=0.42 F
A1 A2 A3 A4
重量百
(%) 氧化物分子量 分子数=A1/A2 阳离子系数Y’ 氧原子系数 阳离子数Y
O5 42.00 141.94 0.296 0.592 1.48 P5+ 5.945
O3 0.03 159.7 0.000 0.000 0.000 Fe3+ 0.000
0.01 70.9 0.000 0.000 0.000 Mn2+ 0.000
0.02 40.31 0.000 0.000 0.000 Mg2+ 0.000
55.88 56.08 0.996 0.996 0.996 Ca2+ 10.01
3.72 19 0.196 0.196 0.196 F 1.968
101.66 2.672
1.57 -0.083
100.09 0.083 2.589
=10.042
A1 A2 A3 A4
重量百
(%) 氧化物分子量 分子数=A1/A2 阳离子系数Y’ 氧原子系数
阳离子数Y
71.93 56.08 1.283 1.283 1.283 Ca2+ 0.93
48.55 19 2.555 2.555 F- 1.85
––矿物晶体化学式计算方法
120.48 3.838
20.49 -1.078
99.99 2.76
=0.7246，或以2个F为基准计算Ca离子数：
A1 A2 A3 A4
重量百
(%) 氧化物分子量 分子数=A1/A2 阳离子系数Y’ 氧原子系数 阳离子数Y
71.93 56.08 1.283 1.283 1.283 Ca2+ 1.004
48.55 19 2.555 2.555 F- 2
120.48
20.49
99.99
含水矿物的计算法
Cu
(CO3)(OH)2，如果水测量结果不理想的话，在计算其
(4)来计算。
A1 A2 A3 A4
重量百
(%) 氧化物分子量 分子数=A1/A2 阳离子系数Y’ 氧原子系数 阳离子数Y
71.31 79.55 0.896 0.896 0.896 1.989
0.45 81.34 0.006 0.006 0.006 0.013
19.78 44 0.450 0.450 0.900 0.999
91.54 1.802
=2.220
(Cu
Zn0.013)2.002(C0.999O)(OH)2。
阳离子总数固定计算法
A1 A2 A3 A4
重量百
(%) 氧化物分子量 分子数=A1/A2 阳离子系数Y’ 氧原子系数 阳离子数Y
O5 19.26 265.8 0.072 0.144 0.360 0.678
O5 50.61 441.8 0.115 0.230 0.575 1.082
4.09 79.9 0.051 0.051 0.102 0.240
0.97 270.03 0.004 0.004 0.008 0.019
O3 3.34 291.6 0.011 0.022 0.033 0.103
16.61 56.08 0.296 0.296 0.296 1.393
––矿物晶体化学式计算方法
0.57 61.98 0.009 0.018 0.009 0.085
0.66 19 0.035 0.165
0.28
95.83
；2/(0.144+0.230+0.051)=4.7059
理想化学配比计算法
电子探针不能分辨元素的价态，例如电子探针不能测定磁铁矿中Fe2+和Fe3+
3和阳离子总电
8(即以O=8为基础)
设电子探针分析数据为FeO(全铁)、TiO
和MgO，其重量百分含量分别为
、Wt(Ti)和Wt(Mg)。
在全铁含量中理论上应包括xFeO和yFe
O3，因此有：
y = Wt(Fe)…………………………………………………………………(1)
分别用氧化物重量含量除以其氧化物分子量(以单位阳离子为标准，如Al
O3
AlO
的分子量)，得到：m(Mg) 和m(Ti) ，即：
3)
2+)=x/71.8…………………………………………………………………….(4)
3+)=y/79.8…………………………………………………………………….(5)
根据假设，阳离子总数=3，即：
2+) + m(Fe3+) + m(Mg) + m(Ti)]………………………………………..(6)
单位晶胞中的阳离子数为：
––矿物晶体化学式计算方法
m(Mg)………………………….………………………………………(7)
m(Ti)………………………….…………………………………………(8)
2+)=a m(Fe2+)……………….………………………………………………..(9)
3+)=a m(Fe3+)………………………………………………………………..(10)
根据假设，阳离子总电价=8，即：
n(Fe2+) + 3 n(Fe3+) + 2 n(Mg) + 4 n(Ti) = 8…………………………………(11)
(1)、(4)~(16)代入上式，得到：
[2 m(Fe2+) + 3 m(Fe3+) + 2 m(Mg) +
4 m(Ti)]=8
{2 [Wt(Fe)-0.9y]/71.8 + 3 y/79.8 +2 m(Mg) + 4 m(Ti)}
{ [Wt(Fe)-0.9y]/71.8 + 3 y/79.8+ m(Mg) +m(Ti)}……………..………..………(12)
y = 2/71.8 Wt(Fe) + 2 m(Mg)– 4 m(Ti)…………..………(19)
电子探针除了不能区别元素的价态外，还不能分析超轻元素(即原子序数小于5
)，如Li、Be、H。但自然界中有不少矿物含有这些元素，如绿柱石、透锂铝石，
1：利用理想化学配比法计算绿柱石的化学式(只测出SiO
=67.08和
O3=19.01)。
我们知道绿柱石的化学通式为Be
Al2(Si6O18)，根据理想化学配比法的假定，
、Al、Be的阳离子总数=11，正电荷=36；
Al、Si的阳离子系数：
= 2(19.01/101.96) = 0.373
= 67.08/60.09 =1.116
+ XAl + XSi) x = 11
+ 3XAl + 4XSi) x = 36
+ 0.373 + 1.116) x = 11
+ 1.119 + 4.464) x = 36
XBe=0.558，XBe=wt(BeO)/25.01=0.558，因此，wt(BeO)=13.96
x=5.374，则单位晶胞中Be、Al、Si离子数分别为：2.999、2.004、2.997，
––矿物晶体化学式计算方法
2：计算磷酸盐矿物时，以单位(PO
)3-为基础计算。
A1 A2 A3 A4=
k
阳离子系数
O5 44.23 0.623 1.00
O3 32.27 0.633 1.016
FeO 1.56 0.022 0.035 MnO 0.37 0.005 0.008
0.12 0.002 0.003
O 11.27 0.364 0.584
O M’’=3.45 M’ 1-0.63=0.37 M
O N’’=2.30 N’ 1-0.59 N
6.99 0.368
102.56
2.94
99.62
=1/0.6232=1.6046
k=0.2306; M’’=M’ 14.94=0.2306 14.94=3.45
k=0.2555; N””=N’ 9=0.2555 9=2.30
简单矿物的端员组分计算
石榴子石族矿物的化学通式为X
Y2[SiO4]3，其中X=Mg、Fe2+、Mn、Ca；Y=Al、
3+，如果Y位置只有Al，则石榴子石的端员组分含量计算式为：
(Prp%)=100Mg/[Mg+Fe2++Ca+Mn]
(Alm%)=100Fe2+/[Mg+Fe2++Ca+Mn]
(Grs%)=100Ca/[Mg+Fe2++Ca+Mn]
(Sps%)=100Mn/[Mg+Fe2++Ca+Mn]
复杂矿物的端员组分计算
––矿物晶体化学式计算方法
Ulv%=Ti4+，计算Fe
SiO4%=Si4+，计算Mn2SiO4%=Mn2+，
(狭义)端员Spl%=Mg，计算铁尖晶石端员Hc%=(Al3+–2Mg2+)/2，
Mag%=(Fe3+–2Mn2+)/2
(wt%) 以O=4和阳离子总数=3为基础计算的阳离子数
0.12 Si4+ 0.004
6.78 Ti4+ 0.194
O3(cal) 0.49 Al3+ 0.022
O3(cal) 55.19 Fe3+ 1.581
30.81 Fe2+ 0.981
6.69 Mn2+ 0.216
0.03 Mg2+ 0.002
100.11
End-member (%) =100
Ulv 19.4
Fe
SiO4 0.4
Mn
SiO4 21.6
Spl 0.2
Hc 0.9
Mag 57.5