钠硼解石是一种常见的硼酸盐,它产在干旱地区，主要分布在南美和我国青藏高原盐湖中,以及土耳其西阿纳托里亚(West Anatolia)硼矿和美国西部Kramer硼矿中。它是青海盐湖硼矿的主要矿石类型。是沉积物和火山碎屑中的硼被水冲刷分解出来后形成的。钠硼解石的晶体是无色透明的，具有玻璃一样的光泽。但一般见到的钠硼解石都是晶体的集合体，呈白色，具有丝般光泽。

NaCa[B3B2O7(OH)4]·6H2O是自然界常见的一种硼酸盐,它主要分布在南美和我国青藏高原的盐湖中,以及美国西部第三纪Kramer硼矿和土耳其西Anatolia硼矿中。钠硼解石是柴达木盆地的大柴旦、小柴旦盐湖硼矿的主要矿石类型,它常以透镜状或蜂窝状析出,显然是次生的,是在上复沉积物埋葬后形成的。

晶体化学

钠硼解石是含硼酸阴离子的矿物,含有不同价键的硼原子。早期认为该矿中具有〔B5O11〕n-3基团,1963年戈尔博夫推测钠硼解石与硼钠钙石NaCa〔B5O7(OH)4〕·4H2O有类似结构,把钠硼解石写成NaCa[B5O7(OH)4]·4H2O.给出了它的晶胞参数。1978年subrataGhose采用x射线法测定单晶精细结构参数和键距,指出它的结构是全部16个氢原子都处于不对称单元,都形成氢键。晶胞参数a=8.816(3)Ab=12.870(3)A,c=6.678(1)A,a=9.036(2),,β=109.05(2),γ=104.98(4),γ=688(4)A3,z=2,计算密度为1.9559/cm3。结构中含有五个硼酸阴离子,它是由三个四面体的硼和二个三角形的硼组成,这个独立的络阴离子再与Ca2+、Na+阳离子键合,氢键形成纲络结构平均键距(A)=B一O键四面体中为1.475,三角形中B一O键为1.367,Na一O键为2.421,Ca一O键为2.484,O一H键为0.80,H...O键为2.08,O…O键为2.852。由于氢键使O…O键距略有差异3.082(4)和3.194(3)变到最小值.2955(3)。通常H,o分子孤对电子与Na十或ca,+离子相接。由于八角体和多角链在延伸方向平行于C轴,所以晶体为纤维状。从结构表明硼酸盐晶胞为B5O6(OH)6-3的多聚合离子。理论组成(%)：Na2O 7.65，CaO 13.85，B2O3 42.95，H2O 35.55。分子式应写为NaCaB5O6(OH)6·5H2O.

结构与形态

三斜晶系，a0=0.881nm，b0=1.286nm，c0=0.668nm，α=90。15'，β=109。10'，γ=105。05'；Z=2。

平行双面晶类，Ci-1(C)；晶形沿c轴呈针状。常见单形：平行双面b、a、m、M 、c。具聚片双晶。集合体通常为由针状、纤维状晶体组成的白色绢丝状、团块状和放射状。有的呈结核状、肾状或土状块体。

物理性质

无色，集合体为白色。玻璃光泽，集合体丝绢光泽。透明。解理、 完全。硬度2.5。相对密度1.96。性极脆。手捏即成粉末。有滑感。

偏光镜下：无色。二轴晶(+)。2V=78。Ng=1.518(计算)，Nm=1.505，Np=1.497。

化学组成

人工合成与天然的钠硼解石的纯化都比较困难,一方面它的溶解度小不易进行重结晶,另一方面自然沉积的矿物中往往含有泥沙或包裹体等杂质。笔者先从盐湖沉积矿物中挑选较纯的钠硼解石,再进行重力浮选,洗涤,最后进行干燥处理。在测定Na2O含量时用原子吸收法和分光光度法进行核对。所得化学组成列于表1。表1是世界各地的钠硼解石矿物组成,从表1可以看出我们所得的矿物组成与理论组成很符合。因而在此基础上进行各项物化特征的研究结果是可靠的。

X射线粉末衍射分析

对一种不纯钠硼解石53样的x射线数据列于表2左边,右边列出不同矿物的标准卡的主要d值。可见混杂有板硼石、白硼钙石、高硼钙石和石膏。两种经处理的西藏扎仓茶卡湖滨沉积的钠硼解石s,,和小柴旦湖中开采固体矿s:,它们的x射线谱线是十分一致。在低角度的d值与标准值吻合,但高角度的d值略有位移,有些微峰在标准谱中未出现(图1)。

红外光谱

我们测得的S1和S2样的红外光谱图(图2)与文献中钠硼解石红外光谱图一致。复杂的红外吸收谱反应了结构特征和键型。由上面所述钠硼解石属三斜晶系,对称性差,它是由三个四面体BO45-和两个三角形BO3-3与氢结合形成五硼酸络阴离子B5O6（OH）63-。在短波谱范围3220、3320、3420、3520cm-1的吸收带表征矿物中含结晶水的伸缩振动,3600cm-1吸收峰是M一OH面内伸缩振动谱。在长波谱范围内出现许多吸收带是B一O和B一BO伸缩振动,也有B一OH弯曲振动。在1415、1355、1315cm-1峰是BO33-非对称振动,1210和1100cm-1峰是M一OH面上键振动,1050、1000cm-1峰是BO33-对称振动,920、860cm-1是BO33-、BO45-键振动,745、715、640、535和440cm-1峰是BO33-和BO45-的键振动。钠硼解石含有BO33-和BO45-两种不同构型的聚合硼酸盐,它与闻格(1988)所归纳的硼酸盐的红外光谱的表征和归宿相符合。S3样与S1和S2的红外谱显然不同,经核对谱线含有白硼钙石、石膏、高硼钙石和板硼石与x射线鉴定的结果一致。表明它们是较为稳定的含钙硼酸盐。

光学性质

用西德ortholux生产的POL一BKI型偏光显微镜测得S1、S2样属二轴晶正光性。Vs=1.517,Nm=1.505,Vp=1.4980与文献值一致。显微照片显示,钠硼解石是针状晶体。

热分析性质

DTA差热分析和DSC微量扫描热分析测定结果列于表2中,两种方法测得的S1样和S2样峰值温度是吻合的。在20令C以下三个吸热峰是逐渐脱失钠硼解石的结晶水分子,800℃左右放热峰是多聚硼酸离子内部结构重排,900℃左右的吸热峰是无水钠硼解石熔融。1990年stoch报道了钠硼解石的热分解行为,他们根据热分析曲线配合红外光谱分析得到在118℃开始脱去1.5分子结晶水,当温度升至144℃时发生突然脱水,152℃进一步脱失水,在这两个温度下脱失3.0分子水,随着温度继续升高至600℃包括结构水3.5分子水。也就是说按NaCa〔B5O6(OH)6〕·5H2O结构式而言,其中有0.5分子结晶水是与脱失阴离子中结构OH脱水是伴随进行的。热分析中出现温度差异与样品纯度、加热速度等有关。我们的两个地区钠硼解石结果是相符的,也是正确的。

溶解度

我们在另文中详细地报导了测定钠硼解石溶解度的方法和数据处理。首次测得在水中10、15、20、25、30和35℃下的溶解度分别为3.45、3.91、4.29、5.00、5.95g/L,用溶度积常数InK对1/T作图及最小二乘法拟合,计算出溶解焓ΔH=49.8±0.89KJ/mol,溶解熵ΔS=57.0±2.9J/mol·K。

硬硼钙石为典型的干旱地区内陆湖相化学沉积产物，在正常情况下以透镜状、结核状、薄层状、裂隙和晶洞充填形式赋存于干盐湖沉积物中,大多数情况下,伴生有其他硼酸盐,如:常与石盐、芒硝、石膏、天然碱、钠硝石以及硼砂、柱硼镁石、水方硼石、库水硼镁石、板硼钙石。

可据其白色，丝绢光泽和柔软纤维状集合体识别。溶于热水中；在冷水中长时间可部分溶解并呈浆糊状。

为最主要的工业硼矿物之一。