鈣鈦礦

此條目介紹的是礦物。關於化合物結構，請見「鈣鈦礦 (結構)」。

鈣鈦礦（英語：Perovskite）是一種鈣鈦氧化物礦物，化學式為CaTiO₃。它的名稱也適用於與CaTiO₃（^XIIA^2+VIB⁴⁺X²⁻₃）具有相同類型晶體結構的化合物類別，被稱為鈣鈦礦結構。^[6]許多不同的陽離子可以嵌入這種結構中，從而可以開發多種工程材料。^[7]

鈣鈦礦
基質上的鈣鈦礦晶體，尺寸：2.3 x 2.1 x 2.0 cm
基本資料
類別	氧化物礦物
化學式	CaTiO3
IMA記號	Prv[1]
施特龍茨分類	4.CC.30
晶體分類	雙錐體 (mmm) H-M記號：(2/m 2/m 2/m)
晶體空間群	Pnma
性質
分子量	135.96
顏色	黑色、紅棕色、淡黃色、黃橙色
晶體慣態	偽立方，晶體呈現立方輪廓
晶系	斜方
雙晶	複雜穿透孿晶
解理	[100]良好，[010]良好，[001]良好
斷口	貝殼狀
莫氏硬度	5–5.5
光澤	金剛光澤到金屬光澤；可能泥土光澤
條痕	灰白色
透明性	透明到不透明
比重	3.98–4.26
光學性質	雙軸 (+)
折射率	nα = 2.3, nβ = 2.34, nγ = 2.38
參考文獻	[2][3][4][5]

歷史

該礦物於1839年由古斯塔夫·羅斯（英語：Gustav Rose）在俄羅斯的烏拉爾山發現，並以俄羅斯礦物學家列夫·佩羅夫斯基（1792–1856）的名字命名。^[3]維克多·戈德施密特（英語：Victor Goldschmidt）於1926年在他關於容差因子的工作中首次描述了鈣鈦礦的顯著晶體結構。^[8]晶體結構後來於1945年由海倫·梅高（英語：Helen Megaw）根據鈦酸鋇的X射線衍射數據發表。^[9]

產生

由於與長石共生的不穩定性，在地函中發現的鈣鈦礦在希比內山脈的出現僅限於二氧化矽欠飽和的超鎂鐵質岩和副長深成岩中。鈣鈦礦以小自面體到半面體晶體的形式出現，填充造岩矽酸鹽之間的空隙。^[10]

在恆星和褐矮星中

在恆星和褐矮星中，鈣鈦礦晶粒的形成是光球層中二氧化鈦耗盡的原因。溫度較低的恆星在其光譜中具有占主導地位的二氧化鈦譜帶；隨著質量更低的恆星和褐矮星的溫度降低，CaTiO₃會形成，並且在低於2000K的溫度下無法檢測到TiO。二氧化鈦的存在被用來定義冷M型矮星和冷L型矮星之間的過渡。^[11][12]

特殊性質

鈣鈦礦在火成岩中的穩定性受到其與榍石的反應關係的限制。在火山岩中沒有同時發現鈣鈦礦和榍石，唯一的例外是喀麥隆的鈣鈦礦。^[13]

物理性質

鈣鈦礦具有近立方結構，通式為ABO
3。在這種結構中，位於晶格中心的A位離子通常是鹼土或稀土元素。位於晶格角落的B位離子是3d、4d和5d過渡金屬元素。如果戈德施密特容差因子${\displaystyle t}$在0.75-1.0之間，則大量的金屬元素在鈣鈦礦結構中是穩定的。^[14]

${\displaystyle t={\frac {R_{A}+R_{\rm {O}}}{{\sqrt {2}}(R_{B}+R_{\rm {O}})}},}$

其中R_A、R_B和R_O分別是A和B位元素和氧的離子半徑。

鈣鈦礦晶體經常被誤認為是方鉛礦；然而，方鉛礦具有更好的金屬光澤、更大的密度、完美的解理和真正的立方對稱性。^[15]

參見

• 以人名命名的礦物列表

參考資料

1. Warr, L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols. Mineralogical Magazine. 2021, 85: 291–320 [2022-05-09]. （原始內容存檔於2022-07-22）.
2. Prehnit (Prehnite) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Mineralienatlas.de
3. Perovskite （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Webmineral
4. Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W. and Nichols, Monte C. (Eds.) Perovskite （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Handbook of Mineralogy. Mineralogical Society of America, Chantilly, VA.
5. Inoue, Naoki and Zou, Yanhui (2006) Physical properties of perovskite-type lithium ionic conductor （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Ch. 8 in Takashi Sakuma and Haruyuki Takahashi (Eds.) Physics of Solid State Ionics. pp. 247–269 ISBN 978-81-308-0070-7.
6. Wenk, Hans-Rudolf; Bulakh, Andrei. Minerals: Their Constitution and Origin. New York, NY: Cambridge University Press. 2004: 413 [2022-05-09]. ISBN 978-0-521-52958-7. （原始內容存檔於2022-04-30）.
7. Szuromi, Phillip; Grocholski, Brent. Natural and engineered perovskites. Science. 2017, 358 (6364): 732–733. Bibcode:2017Sci...358..732S. PMID 29123058. doi:10.1126/science.358.6364.732 .
8. Golschmidt, V. M. Die Gesetze der Krystallochemie. Die Naturwissenschaften. 1926, 14 (21): 477–485. Bibcode:1926NW.....14..477G. S2CID 33792511. doi:10.1007/BF01507527.
9. Megaw, Helen. Crystal Structure of Barium Titanate. Nature. 1945, 155 (3938): 484–485. Bibcode:1945Natur.155..484.. S2CID 4096136. doi:10.1038/155484b0.
10. Chakhmouradian, Anton R.; Mitchell, Roger H. Compositional variation of perovskite-group minerals from the Khibina Complex, Kola Peninsula, Russia (PDF). The Canadian Mineralogist. 1998, 36: 953–969 [2016-06-10]. （原始內容 (PDF)存檔於2010-06-29）.
11. Allard, France; Hauschildt, Peter H.; Alexander, David R.; Tamanai, Akemi; Schweitzer, Andreas. The Limiting Effects of Dust in Brown Dwarf Model Atmospheres. Astrophysical Journal. July 2001, 556 (1): 357–372. Bibcode:2001ApJ...556..357A. ISSN 0004-637X. S2CID 14944231. arXiv:astro-ph/0104256 . doi:10.1086/321547 （英語）.
12. Kirkpatrick, J. Davy; Allard, France; Bida, Tom; Zuckerman, Ben; Becklin, E. E.; Chabrier, Gilles; Baraffe, Isabelle. An Improved Optical Spectrum and New Model FITS of the Likely Brown Dwarf GD 165B. Astrophysical Journal. July 1999, 519 (2): 834–843. Bibcode:1999ApJ...519..834K. ISSN 0004-637X. doi:10.1086/307380  （英語）.
13. Veksler, I. V.; Teptelev, M. P. Conditions for crystallization and concentration of perovskite-type minerals in alkaline magmas. Lithos. 1990, 26 (1): 177–189. Bibcode:1990Litho..26..177V. doi:10.1016/0024-4937(90)90047-5.
14. Peña, M. A.; Fierro, J. L. Chemical structures and performance of perovskite oxides (PDF). Chemical Reviews. 2001, 101 (7): 1981–2017. PMID 11710238. doi:10.1021/cr980129f.^{[永久失效連結]}
15. Luxová, Jana; Šulcová, Petra; Trojan, M. Study of Perovskite (PDF). Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2008, 93 (3): 823–827. S2CID 97682597. doi:10.1007/s10973-008-9329-z.^{[失效連結]}