結晶化學

結晶化學是指研究晶體的結構與其化學組成和性質間的關係和規律的一門化學。主要包括有目的地積累晶體結構的材料，並運用這些材料，配合其他數據，來闡明和解決有關的化學問題。深入揭露晶體內在關係，從而充分掌握規律，達以製備具有指定性能的晶體物質如半導體等。在科學研究和工業生產上具有重要的意義。對共生礦物的結晶化學特點進行充分研究，找出決定和影響礦物表面性質的特殊點，結合藥劑作用機理，在充分研究這些特點對藥劑吸附強度和吸附量的影響之後，可以開發出更有選擇性的浮選分離工藝 ^[1]  。

結晶化學主要內容包含以下四大部分：幾何結晶學、X射線晶體衍射學、晶體化學和晶體物理。幾何結晶學是應用對稱性的幾何理論討論了晶體宏觀外形的對稱性和晶體內部微觀結構的對稱性；X射線晶體衍射學包括晶體X射線衍射學基本理論、X射線衍射的基本實驗方法及X射線粉末法在化學中的應用；晶體化學包括了對無方向性和不飽和性的金屬鍵、離子鍵、範德瓦爾斯鍵所構成的晶體結構（用圓球的密堆積模型）規律與性能之間關係的描述，而對於較複雜化合物的晶體結構則應用負離子配位多面體的構型進行描述；晶體物理部分則應用羣論的工具分別計算了晶體的力學、電學、磁學、光學等物理參量，並導出晶體相應的物理性質，從理論上給出晶體的組成、結構與各種特殊性能之間的關係 ^[2]  。

石英具有典型的架狀晶體結構，即每個硅原子以4個單鍵分別連接4個氧原子構成硅氧四面體。而四面體中的氧原子又均為兩個硅氧四面體所共用，形成角頂相連的空間晶體結構。硅與周圍的四個氧都以原子鍵結合，其中60%是共價鍵，40%是離子鍵，且各方向的鍵力相等，故無解理面形成。

長石的晶體結構與石英基本相同，也是架狀結構。只是由於具有不同晶胞參數的[AlO₄]四面體取代了1/4的硅氧四面體，使晶體結構上有微小改變。同石英一樣，長石結構中也是靠公共氧實現環與環、鍵與鍵及面與面之間的聯結的，但與石英不同的是，由於Al³⁺的取代，各向的連結力不同。環與環間連接的公共氧兩邊均是硅氧鍵，受力均衡，故結合很緊，很難分開，即使斷裂也只能使長石出現不規則斷口。在鍵與鍵之間，由於存在為補償Al³⁺取代Si⁴⁺所造成的電價不平衡而引進的K⁺、Na⁺，這些鹼金屬離子與O^2-之間的離子鍵強度很低，加上鍵之間的硅氧鍵密度也低，故連結力較弱，長石在平行於鍵的方向形成較好的解理 ^[3]  。

1.石英和長石具有相同的晶體結構，二者在水溶液中的荷電機理也基本相同，零電點十分接近，單靠陽離子捕收劑浮選是不可能實現其分離的；

2.陰離子脂肪酸類捕收劑在石英錶面仍可靠局部正電區吸附，但這種吸附是可逆的，吸附強度很低。在長石表面有油酸根離子與Al離子之間的化學吸附，化學吸附的油酸對其他吸附油酸起一定的固定作用，提高了油酸吸附層的整體強度；

3.長石表面Al離子的存在為長石的選擇性活化提供了基礎。油酸鈉對長石的活化機理與氟化物基本相同；

4.長石與石英的晶體化學和組成上的特性仍然決定着其分離工藝發展的方向，一對這方面的深人研究，有助於開發更具選擇性的浮選分離工藝 ^[2]  。