成分变化

如上所述，大多数矿物在化学性质上有相当大的差异作文．这种变化是由于在特定结构中一个离子或离子基被另一个离子或离子基取代而产生的。这种现象被称为离子取代坚实的解决方案．有三种类型的固溶体是可能的，它们可以用它们相应的机制来描述，即取代的、间隙的和不存在的。

取代固溶体是最常见的品种。例如，如上所述，在碳酸盐矿物菱锰矿(MnCO_3.)，菲^{2 +}可代替锰^{2 +}在结构的原子位置上。

取代的程度可能受各种因素的影响，与尺寸有关离子做最重要的人。只有当两种不同元素的离子半径相差大约15%或更少时，它们才能自由地相互替换。如果半径相差15%到30%，就会发生有限的替换，而超过30%的差异就不太可能发生替换。这些极限，由经验数据，只是近似的。

晶体生长的温度在决定离子取代的程度方面也起着重要作用。温度越高，热紊乱的范围就越广水晶结构和较不严格的是空间要求。因此，在低温下生长的晶体中不可能发生的离子取代可能在高温下生长的晶体中出现。KAlSi的高温形式_3.O₈（透长石)，例如，可以容纳更多钠(Na)代替钾(K)比能微斜长石它的低温对应物。

影响离子取代的另一个因素是结构中正电荷和负电荷之间的平衡。取代一价离子(如Na⁺,一个钠阳离子二价离子(如Ca^{2 +},一个钙阳离子)需要进一步的取代以保持结构电中性。

简单的阳离子或阴离子取代是取代固溶体最基本的类型。一个简单的阳离子取代可以用A表示复合一般形式的一个⁺X⁻在哪个阳离子中B⁺部分或全部取代阳离子一个⁺．这个例子中的两个阳离子有相同的化学键价(+1)，替换K⁺(钾离子)为钠⁺(钠离子)在NaCl(氯化钠)结构。类似地，替换阴离子X⁻通过Y⁻在一个一个⁺X⁻化合物代表一个简单的阴离子取代;氯的替换就是例子⁻（氯离子)与Br⁻（溴离子)在KCl(氯化钾)的结构。一个完整的固溶系列包括在一个或多个原子位置上用一种元素替换另一种元素，其范围超过所有可能的范围作文并且由两个端元定义。例如，的两个端元橄榄石[(毫克、铁)₂SiO₄]，镁₂SiO₄),铁橄榄石(铁₂SiO₄)，定义一个完整的固溶级数(称为forsterite-fayalite系列)，其中镁阳离子(毫克^{2 +})都被铁部分或全部取代^{2 +}．

在某些情况下，阳离子B^{3 +}可能会取代一些一个^{2 +}复合一个^{2 +}X²⁻．所以化合物会保持中性，等量的一个^{2 +}必须同时被第三个阳离子取代，C⁺．这可以用方程形式表示为2一个^{2 +}←→B^{3 +}+C⁺；两边的正电荷是相等的。替换诸如此类的被称为耦合的替换。的斜长石长石级数以耦合置换的形式，在它的两个端元之间表现出完全固溶体，钠长石(NaAlSi_3.O₈),钙长石(CaAl₂如果₂O₈)．每一个Na的原子取代⁺通过Ca^{2 +}是伴随着更换的吗硅阳离子(Si^{4 +})由铝阳离子(Al^{3 +})，从而保持电中性:Na⁺+如果^{4 +}←→Ca^{2 +}+基地^{3 +}．

第二种主要的离子取代是间隙固溶体，或间质置换。它发生在原子，离子或分子填充晶体结构中原子、离子或离子群之间的空隙(空隙)。这种间隙在某些晶体中可能以通道状空腔的形式出现，例如环硅酸盐水苍玉(_3.艾尔₂如果₆O₁₈)．钾，铷(Rb),铯(Cs),水，以及氦(他)，都是些大的离子而且气体在绿柱石的管状空隙中发现的。

最不常见的固溶体类型是省略固溶体，在晶体中包含一个或多个原子位置，没有完全填充。最著名的例子是磁黄铁矿(铁_1−x在这种矿物中，每个铁原子被六个相邻的原子包围硫原子。如果磁黄铁矿中的每一个铁位点都被亚铁占据，则其分子式为FeS。然而，在铁的位置上有不同百分比的空位，因此公式为Fe₆年代₇通过铁₁₁年代₁₂，后者非常接近纯FeS。磁黄铁矿的分子式通常写成Fe_1−x年代,随着x范围0 ~ 0.2。它是一种被称为缺陷结构的矿物，因为它有一个没有完全占据的结构部位。