三水鋁石

三水鋁石
三水鋁石
	三水鋁石
基本資料
類別	氫氧化物礦物
化學式	Al(OH)3
施特龍茨分類	4.FE.10
晶體分類	Prismatic (2/m) ; (same H-M symbol)
晶體空間群	P21/m
性質
晶系	單斜晶系
莫氏硬度	2.5-3
比重	2.35

三水鋁石，Al(OH)₃，是氫氧化鋁的礦物形式之一。它通常是 γ-Al(OH)₃ ^[1]^{: 2}（但有時為 α-Al(OH)₃。^[2]）。它有時也被稱為水鋁礦。

Ball-and-stick model of the part of the crystal structure of gibbsite

三水鋁石是鋁的重要礦石，因為它是構成岩石鋁土礦的三個主要相之一。

三水鋁石具有三個命名的結構多晶型或多型：三羥鋁石（通常為 α-Al(OH)₃， ^[1]^{: 2} 但有時為 β-Al(OH)₃)^{[來源請求]}, doyleite 和 nordstrandite。三水鋁石可以是單斜或三斜的，而三羥鋁石是單斜的。^[1]^{: 13} Doyleite 和 nordstrandite 是三斜的。^[1]^:13

結構

三水鋁石的結構很有趣，類似於雲母的基本結構。基本結構形成連接的八面體的堆疊片。每個八面體由一個鋁離子與六個氫氧根鍵合組成，每個氫氧根基團由兩個鋁八面體共享。^[3] 三分之一的潛在八面體空間缺少中央鋁。結果是中性片：鋁為+3價的離子，氫氧根為–1價的離子，每六個氫氧化物一個鋁的淨陽離子電荷為 (+3)/6 = +1/2，同樣淨陰離子電荷每兩個鋁原子一個氫氧化物的數量是 (-1)/2 = -1/2。三水鋁石片上沒有電荷意味着沒有電荷將離子保留在片之間並充當「膠水」將片保持在一起。這些片材僅通過弱殘留鍵結合在一起，這使之成為非常柔軟且易於裂解的礦物。^{[來源請求]}

三水鋁石的結構與水鎂石、Mg(OH)₂的結構密切相關。然而，與三水鋁石的鋁（Al³⁺）相比，水鎂石的鎂（Mg²⁺）中的較低電荷不需要三分之一的八面體沒有中心離子以保持中性層。三水鋁石和水鎂石的不同對稱性是由於層的堆疊方式不同。

三水鋁石層在某種程度上形成了礦物剛玉、Al₂O₃ 的「平面圖」。剛玉的基本結構與三水鋁石相同，只是氫氧根被氧取代。由於氧的電荷為-2，這些層不是電中性的，並且要求它們必須與初始層上方和下方的其他鋁結合，從而產生框架結構，即剛玉結構。

三水鋁石之所以有趣還有另一個原因，因為它經常作為其他礦物結構的一部分被發現。中性氫氧化鋁片夾在重要粘土組的矽酸鹽片之間：伊利石、高嶺石和蒙脫石/蒙脫石組。單獨的氫氧化鋁層與單獨的三水鋁石層相同，被稱為「三水鋁石層」。^[4]

三水鋁石的晶格參數取決於用於測量或計算它們的特定方法，因此顯示為以下範圍。已有文獻報道了0.484或0.494 nm的Al-Al層間距。^[5]

三水鋁石結構特性
晶系	單位晶格分子數（Z）	晶格參數（nm）			格角 (°)
晶系	單位晶格分子數（Z）	a	b	c	α	β	γ
單斜 ^[6]	4	0.850-0.868	0.487-0.508	0.922-0.974	90	92.8-94.5	90
三斜 ^[1]^{: 13}	16	1.733	1.008	0.973	94.2	92.1	90.0

礦物學性質

Index of Refraction ^[1]^{: 12}
α	β	γ
1.568	1.568	1.587

詞源

三水鋁礦以 George Gibbs（1776–1833），美國礦物收藏家的名字命名。^[7]

參見

以人名命名的礦物列表

參考

^ ^1.0 ^1.1 ^1.2 ^1.3 ^1.4 ^1.5 Wefers, Karl; Misra, Chanakya. Oxides and hydroxides of aluminum. Alcoa Research Laboratories. 1987 [2021-11-15]. OCLC 894928306. （894928306 原始內容請檢查|url=值 (幫助)存檔於2022-05-14）.
^ N.N. Greenwood and A. Earnshaw, "Chemistry of Elements", 2nd edition, Butterworth and Heinemann, 1997
^ Saalfeld, H.; Wedde, M. Refinement of the crystal structure of gibbsite, Al(OH)₃ (PDF). Zeitschrift für Kristallographie. 1974, 139: 129–135 [2021-11-15]. （原始內容 (PDF)存檔於2022-03-03）.
^ on Galleries.com. [2021-11-15]. （原始內容存檔於2011-10-04）.
^ Advances in catalysis.. Amsterdam. : 321–325. ISBN 978-0-12-800300-8. OCLC 894277485.
^ Gale, Julian D.; Rohl, Andrew L.; Milman, Victor; Warren, Michele C. An ab Initio Study of the Structure and Properties of Aluminum Hydroxide: Gibbsite and Bayerite. The Journal of Physical Chemistry B. 2001, 105 (42): 10236–10242 [2021-11-15]. ISSN 1520-6106. doi:10.1021/jp011795e. （原始內容存檔於2021-11-15）（英語）.
^ Gibbsite Mineral Data on Webmineral.com. [2021-11-15]. （原始內容存檔於2022-01-09）.

進一步閱讀

Hurlbut, Cornelius S.; Klein, Cornelis, 1985, Manual of Mineralogy, 20th ed., ISBN 0-471-80580-7

[:0-1] 1.0 ^1.1 ^1.2 ^1.3 ^1.4 ^1.5 Wefers, Karl; Misra, Chanakya. Oxides and hydroxides of aluminum. Alcoa Research Laboratories. 1987 [2021-11-15]. OCLC 894928306. （894928306 原始內容請檢查|url=值 (幫助)存檔於2022-05-14）.

[2] N.N. Greenwood and A. Earnshaw, "Chemistry of Elements", 2nd edition, Butterworth and Heinemann, 1997

[3] Saalfeld, H.; Wedde, M. Refinement of the crystal structure of gibbsite, Al(OH)₃ (PDF). Zeitschrift für Kristallographie. 1974, 139: 129–135 [2021-11-15]. （原始內容 (PDF)存檔於2022-03-03）.

[4] Galleries.com. [2021-11-15]. （原始內容存檔於2011-10-04）.

[5] Advances in catalysis.. Amsterdam. : 321–325. ISBN 978-0-12-800300-8. OCLC 894277485.

[6] Gale, Julian D.; Rohl, Andrew L.; Milman, Victor; Warren, Michele C. An ab Initio Study of the Structure and Properties of Aluminum Hydroxide: Gibbsite and Bayerite. The Journal of Physical Chemistry B. 2001, 105 (42): 10236–10242 [2021-11-15]. ISSN 1520-6106. doi:10.1021/jp011795e. （原始內容存檔於2021-11-15）（英語）.

[7] Gibbsite Mineral Data on Webmineral.com. [2021-11-15]. （原始內容存檔於2022-01-09）.

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