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第一章 引言1

1.1 晶体场理论的历史3

1.2 晶体场理论的研究范围3

第二章 晶体场理论概述5

2.1 引言5

2.2 轨道5

2.2.1 主量子数n6

2.2.2 角量子数l6

2.2.4 自旋量子数ms7

2.2.3 磁量子数ml7

2.3 轨道的形状和对称性8

2.4 过渡元素10

2.5 正八面体配位中的晶体场分裂11

2.6 正四面体配位中的晶体场分裂15

2.7 立方体配位中的晶体场分裂18

2.8 △的求出18

2.9 非立方环境中的晶体场22

2.10 亚恩-特勒效应22

2.11 畸变配位位置中的稳定能25

2.12 小结28

第三章 过渡金属离子的能级图与光谱31

3.1 引言31

3.2 八面体环境的能级图33

3.3 四面体环境的能级图40

3.4 低对称性环境的能级图40

3.5 选律与吸收带强度42

3.5.1 自旋多重性选律42

3.5.2 拉玻特选律43

3.6 吸收带的偏振依赖性45

3.7 吸收带带宽49

3.8 小结50

第四章 矿物吸收光谱的测量53

4.1 引言53

4.2 矿物光谱的测量技术54

4.3 吸收光谱中所用的单位56

4.3.1 用于吸收的术语56

4.3.2 波长和能量的单位58

4.4 用吸收光谱鉴定氧化状态和配位对称性58

4.4.1 含钛辉石和云母中钛的价态59

4.4.2 锰在绿帘石和云母中的稳定性60

4.4.3 十字石中铁的配位对称性65

4.5 鉴定硅酸盐矿物中的阳离子有序化67

4.6 颜色和多色性产生的原因70

4.6.1 颜色的概念70

4.6.2 多色性和二色性70

4.6.3 可见光和不可见光的多色性70

4.7 矿物颜色和多色性的起因72

4.7.1 内电子跃迁72

4.7.2 元素间电子跃迁或电荷转移76

4.7.4 带隙跃迁83

4.7.3 晶体结构缺陷引起的电子跃迁83

4.8 小结84

第五章 硅酸盐矿物中过渡金属离子的电子光谱86

5.1 引言86

5.2 矿物吸收光谱的分类87

5.3 正硅酸盐光谱88

5.3.1 橄榄石族88

5.3.2 石榴石族93

5.3.3 其它各种正硅酸盐和类质同象矿物95

5.4.1 斜方辉石系列96

5.4 链状硅酸盐的光谱：辉石族96

5.4.2 易变辉石系列102

5.4.3 透辉石-钙铁辉石系列102

5.4.4 其它各种辉石105

5.5 链状硅酸盐的光谱：角闪石族105

5.5.1 镁铁闪石-铁闪石系列105

5.5.2 阳起石系列110

5.5.3 其它各种角闪石113

5.6 环状硅酸盐的光谱113

5.7 层状硅酸盐的光谱114

5.8 架状硅酸盐的光谱115

5.9 小结115

第六章 过渡金属化合物和矿物的晶体化学117

6.1 引言117

6.2 过渡金属化合物中的原子间距离117

6.3 晶体结构中的亚恩-特勒畸变120

6.4 尖晶石的晶体化学121

6.5 硅酸盐结构中的占位情况124

6.6.2 红外技术125

6.6 晶体结构中离子占位度的测量125

6.6.1 X射线衍射技术125

6.6.3 穆斯鲍尔技术127

6.6.4 电子光谱技术127

6.7 硅酸盐中离子的占位度127

6.7.1 镁铁闪石-铁闪石系列的角闪石127

6.7.2 直闪石系列的角闪石128

6.7.3 阳起石系列的角闪石128

6.7.4 硷性角闪石128

6.7.5 斜方辉石129

6.7.6 易变辉石130

6.7.7 橄榄石130

6.7.8 绿帘石130

6.7.9 其它矿物结构131

6.8 对铁镁硅酸盐中亚铁离子有序化的解释131

6.8.1 位置畸变判据131

6.8.2 晶体场稳定能133

6.8.3 讨论134

6.9 硅酸盐结构中过渡金属离子富集的预测135

6.10 小结139

第七章 热力学性质142

7.1 引言142

7.2 硅酸盐矿物中理想溶液行为145

7.2.1 理想溶液行为的判据145

7.2.2 混合熵的判据146

7.2.3 混合热的判据148

7.3 共生铁镁硅酸盐的铁-镁比151

7.4 过渡金属离子在共生铁镁硅酸盐之间的分配152

7.5 过渡金属离子在共生矿物间的分离154

7.6 过渡元素在晶体和岩浆间的分离156

7.7 小结157

第八章 微量元素地球化学和地壳中过渡元素的分布159

8.1 引言159

8.2 微量元素159

8.3 对微量元素分布规律的认识发展史160

8.3.1 戈尔德施密特定律161

8.3.2 林伍德对戈尔德施密特定律的修正162

8.4 对控制元素分布的因素的评述163

8.4.1 离子半径判据163

8.3.3 讨论163

8.4.2 均匀性判据165

8.4.3 负电性判据165

8.4.4 熔点判据166

8.4.5 相平衡判据168

8.4.6 热力学判据169

8.5 过渡元素的火成地球化学171

8.5.1 镍的难题177

8.6.1 离子的淋滤和硅酸盐的破坏179

8.6 过渡元素的沉积地球化学179

8.6.2 沉积过程中离子的氧化184

8.7 变质过程中过渡金属离子的分离185

8.8 小结188

第九章 晶体场理论对地幔性质研究的应用191

9.1 引言191

9.2 温度对吸收光谱的影响191

9.3 压力对吸收光谱的影响192

9.4 地幔的矿物学195

9.6.1 由过渡金属离子中自旋配对引起的同质多形转变197

9.6 光谱数据在地幔研究中的应用197

9.5 地幔的化学组成197

9.6.2 地幔中自旋配对的地球物理结果200

9.6.3 过渡金属离子在地幔中的分布201

9.6.4 地幔中辐射的吸收202

9.7 小结203

第十章 分子轨道理论与过渡元素的硫化物矿物学205

10.1 引言205

10.2 分子轨道理论概述206

10.2.1 分子轨道206

10.2.2 π分子轨道的形成207

10.3 矿物中π键的形成209

10.4 原子间距离与π键的形成210

10.5 过渡金属二硫化物和有关矿物的结构稳定性212

10.6 元素在共生矿物间的分配213

10.7 小结213

附录1 宇宙、地球和地壳的组成216

附录2 光谱态命名217

附录3 群论命名218

参考文献219