钙氟磷灰石,其化学式为Ca5F(PO4)3,纯的钙氟磷灰石含P2O542.26%、CaO55.56%、F3.77%,但由于同晶取代作用与半生杂质的影响,天然磷灰石往往比纯氟磷灰石品味低,其P2O5最高含量为40.70%,F为2.8-3.4%. 同晶取代是指氟磷灰石Ca5F(PO4)3晶格中的一些独立离子被某些结晶化学半径相近的其它离子所取代,如Ca5F(PO4)3中的阳离子Ca2+,可部分被其它阳离子Ba2+、Mg2+等取代,阴离子F-、PO43-的一部分可能被OH-、CL-、CO32-、SO42-、SiO42-等离子取代. 在同晶取代情况下,磷灰石矿物可以用Ca10R2(PO4)6表示,式中R代表F-、OH-、CL-等离子.在多数情况下,天然磷灰石以氟磷灰石最多,其次为羟基磷灰石Ca10(HO)2(PO4)6,氯磷灰石则很少.和氟磷灰石半生的主要杂质矿物有霞石(Na,K)AlSiO4·nSiO2、辉石——霓石NaFe(SiO3)2、钛磁铁矿Fe3O4·FeTiO3·TiO2、钛铁矿FeTiO3、榍石CaTiSiO2·nSiO2、长石等. 根据所含杂或共生矿物的不同,可呈灰白色、灰绿色或紫色等,尤以灰绿色较为普遍. 磷灰石属六角晶系,其结构呈六方双锥晶型结晶,晶型常呈六方柱形或六方锥状,但多数是不太规则的结晶颗粒,结构坚固致密,不含结晶水,一般磷灰石的密度为3.18-3.41,氟磷灰石的比热容为0.832J/g·℃,标准生成热为6829.0KJ/mol.
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