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電氣石（英文名稱：tourmaline）是電氣石族礦物的總稱，化學(xué)成分較復(fù)雜，是多條造巖礦物的集合體，是以含硼為特征的鋁、鈉、鐵、鎂、鋰的環(huán)狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。電氣石硬度通常為7~7.5，其密度分不同種類而略有不同，詳見下表。電氣石又稱托瑪琳石、碧璽等。電氣石具有壓電性、熱釋電性、導(dǎo)電性、遠(yuǎn)紅外波段電磁輻射等性能。應(yīng)用領(lǐng)域包括復(fù)合材料、農(nóng)用環(huán)保領(lǐng)域、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、污水處理等領(lǐng)域。電氣石
本詞條是多義詞，共3個(gè)義項(xiàng)
硼硅酸鹽礦物
電氣石（tourmaline）是電氣石族礦物的總稱，化學(xué)成分較復(fù)雜，是以含硼為特征的鋁、鈉、鐵、鎂、鋰的環(huán)狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。電氣石硬度通常為7~7.5，其密度分不同種類而略有不同，詳見下表。電氣石又稱托瑪琳石、碧璽等。
電氣石具有壓電性、熱釋電性、導(dǎo)電性、遠(yuǎn)紅外輻射和釋放負(fù)離子性等獨(dú)特性能，通過物理或化學(xué)方法與其他材料復(fù)合，可制得多種功能材料，被應(yīng)用于環(huán)保、電子、醫(yī)藥、化工、輕工、建材等領(lǐng)域。
基本信息
| 中文名 | 碧璽 |
| 硬度 | 7-8 |
| 別名 | 電氣石 托瑪琳 碎邪金 |
| 類別 | 硅酸鹽類-硼硅酸鹽 |
| 化學(xué)式 | Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6［Si6O18］［BO3］3(OH,F)4 |
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簡(jiǎn)介
電氣石
電氣石是一類環(huán)狀硅酸鹽礦物，其結(jié)構(gòu)通式可表示為XY3Z6Si6O18（BO3）3W4，式中X=Na、Ca、K、空位， Y=Mg、Fe、Mn、AI、Fe、Mn、Li，Z=AI、Fe、Cr、Mg，W=OH、F、O。其中X，Y，Z三位置的原子或離子種類不同會(huì)影響電氣石的物理性質(zhì)。晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性為R3m。電氣石的主要礦種有鐵電氣石（Sehorl）、鎂電氣石（Dravite）和鋰電氣石（Elbaite）等。
主要電氣石族礦物及其密度如下表：
展開表格
電氣石塊
礦山直接開采下來(lái)的單個(gè)晶體狀或微小晶粒聚集成一定體積的塊狀電氣石。
電氣石砂
粒徑大于0.15mm小于5mm的電氣石顆粒。
電氣石塊或砂經(jīng)過加工獲得的粉狀產(chǎn)品。
對(duì)于各型產(chǎn)品的具體參數(shù)，請(qǐng)參見《JC/T 2012-2010 電氣石 電氣石粉》中相關(guān)規(guī)定。
研究簡(jiǎn)史
有關(guān)電氣石的記載，始于古錫蘭，之后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)它具有電性、壓電性，并被用于紅外光譜探測(cè)和熱像等儀器上。1880年Jacques和Pierre首次發(fā)現(xiàn)了電氣石的壓電性效應(yīng)。1989年，日本學(xué)者Kubo首次發(fā)現(xiàn)了電氣石存在自發(fā)電極、電氣石微粒周圍存在靜電場(chǎng)現(xiàn)象，就此對(duì)電氣石微粉的電場(chǎng)效應(yīng)展開了一系列應(yīng)用研究，由此興起了電氣石在環(huán)境、人體保健領(lǐng)域的研究新熱潮。此后，日本，美國(guó)等國(guó)學(xué)者紛紛開始了對(duì)這一方面的應(yīng)用性研究，陸續(xù)申請(qǐng)了多項(xiàng)專利。
特性
自發(fā)電極性
當(dāng)電氣石晶體所處環(huán)境溫度與壓力變化時(shí)，晶體中帶電粒子之間發(fā)生相對(duì)位移，正負(fù)電荷中心發(fā)生分離，晶體的總電矩發(fā)生變化，從而導(dǎo)致極化電荷產(chǎn)生。電氣石的自發(fā)極化效應(yīng)表現(xiàn)為，在電氣石晶體周圍存在著以c軸軸面為兩極的靜電場(chǎng)。當(dāng)電氣石晶粒很小時(shí)，電氣石微粒的作用相當(dāng)于一電偶極子，由于正負(fù)電荷作用相互抵消，在平行于c軸方向電場(chǎng)強(qiáng)度最大，電氣石的自發(fā)極化效應(yīng)是永久性的，與其結(jié)構(gòu)和成分密切相關(guān)。
壓電、熱電效應(yīng)
電氣石同時(shí)具有壓電效應(yīng)和熱電效應(yīng)，當(dāng)周圍環(huán)境發(fā)生變化，溫度或壓力改變時(shí)，電氣石晶格內(nèi)晶鍵發(fā)生扭轉(zhuǎn)，電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，使得電氣石一端帶正電，另一端帶負(fù)電。相反的電極被定義為c和c，c是冷卻或加壓過程中沿c軸壓縮的正極，c是在加熱或減壓過程中沿c軸膨脹的負(fù)極。
分類
礦物種分類
有學(xué)者將電氣石分為鎂鐵鋰電氣石、鈣鎂電氣石、鈉錳電氣石、布格電氣石四個(gè)礦物種。
（1）鎂鐵鋰電氣石：Na（MgFeAlLi）3Al6（BO3）3（Si6O18）（O，OH，F(xiàn)）4
根據(jù)三元完全類質(zhì)同象（類質(zhì)同象是在一種晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中﹐本來(lái)完全可由某種離子或原子占據(jù)的位置﹐部分地由性質(zhì)類似的他種離子或原子所占據(jù)﹐共同形成均勻的﹑單一相的混合晶體的現(xiàn)象。一般而言，相互替代的原子或離子的半徑接近，離子類型和化學(xué)鍵相同或相近，則比較容易形成類質(zhì)同象替代，同時(shí)還要能保持電價(jià)平衡）種的劃分分為三個(gè)亞種：
鎂電氣石（Dravite）：NaMg3Al6（BO3）3（Si6O18）（OH）4
鐵電氣石（Schorl）：NaFe3Al6（BO3）3（Si6O18）（OH）4
鋰電氣石（Elbaite）：Na（Li1.5Al1.5）Al6（BO3）3（Si6O18）（OH）3（OH）
（2）鈉錳電氣石：NaMn3Al6（BO3）3（Si6O18）（OH）4
（3）鈣鎂電氣石：CaMg3（Al5，Mg）（BO3）3（Si6O18）（OH）4
（4）布格電氣石：NaFe3Al6（BO3）3（Si6O18）O3F
顏色分類
粉體改性方法
電氣石的電效應(yīng)、離子吸附性等會(huì)隨著其粉體粒徑的減小而呈增強(qiáng)趨勢(shì)，并具有一系列優(yōu)異的表面與界面性質(zhì)，但由于粉體顆粒的比表面積大，比表面能高，在制備和加工處理過程中極易產(chǎn)生團(tuán)聚，使得電氣石在復(fù)合材料中分散不均勻，從而影響復(fù)合材料的綜合性能。為提高電氣石粉體在復(fù)合材料基體中的分散性，增強(qiáng)電氣石復(fù)合材料的綜合性能，需要對(duì)電氣石粉體進(jìn)行表面改性。
機(jī)械力化學(xué)改性
該方法是指通過摩擦﹑粉碎等強(qiáng)烈機(jī)械力作用有目的地活化顆粒表面，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜或表面無(wú)定形化，從而增強(qiáng)它與有機(jī)物或其他無(wú)機(jī)物的反應(yīng)活性，達(dá)到表面改性的目的。
表面有機(jī)包裹法
應(yīng)用領(lǐng)域
水處理
由于電氣石具有永久的自發(fā)性電極，產(chǎn)生的靜電場(chǎng)對(duì)水中重金屬離子（Cu、Pb、Zn、Cd）和雜質(zhì)有吸附作用因此可將其應(yīng)用于污水處理等方面。
飾品原料
作為寶石原料。自然界電氣石（電氣石）是色彩和色調(diào)最豐富的礦物種。電氣石是具有獨(dú)特3次極軸的晶體結(jié)構(gòu)，在電氣石不同結(jié)晶學(xué)位置都有多種類質(zhì)同像出現(xiàn)，致使成分極為復(fù)雜。沿極軸方向隨著化學(xué)成分的變化，晶體結(jié)構(gòu)的調(diào)整，因此電氣石晶體色彩變換無(wú)窮，有紅色、粉紅色、黃色、藍(lán)色、綠色、紫色、茶色、無(wú)色、咖啡色、赤色、黑色等11種色彩，色調(diào)的過渡性層次感強(qiáng)烈。
電磁屏蔽材料
其他
發(fā)現(xiàn)
電氣石最早發(fā)現(xiàn)于斯里蘭卡，當(dāng)時(shí)被視為與鉆石、紅寶石一樣珍貴的寶石。人們注意到這種寶石在受熱時(shí)會(huì)帶上電荷，這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)，故得名電氣石。
化學(xué)組成
物理性質(zhì)
電氣石有鎂電氣石、鋰電氣石、鉻電氣石、鐵電氣石等。
電氣石的顏色隨著成分不同而異：
富含F(xiàn)e的電氣石呈黑色，富含Li、Mn和Cs的電氣石呈玫瑰色，亦呈淡藍(lán)色，富含Mg的電氣石常呈褐色和黃色，富含Cr的電氣石呈深綠色。在自然界中，鎂電氣石、鋰電氣石非常稀少，一般用于珠寶工藝品，很難應(yīng)用于工業(yè)中。具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的為鐵電氣石此外，電氣石常具有色帶現(xiàn)象，垂直c軸由中心往外形成水平色帶，或c軸兩端顏色不同。玻璃光澤。無(wú)解理；有時(shí)可有垂直L3的裂開。硬度7～7.5，相對(duì)密度3.03～3.25，隨著成分中Fe，Mn含量的增加，相對(duì)密度亦隨之增大。不僅具有壓電性，并且還具有熱釋電性(因?yàn)槠鋯蜗蜉SL3是極軸)。
成因及產(chǎn)狀
另注
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碧璽：色彩最為豐富的寶石
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