自然元素礦物

1、結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)5 自然元素礦物,概述自然銅族礦物自然硫族礦物金剛石-石墨族礦物,自然元素礦物 概述,自然元素礦物超過(guò)50種，占地殼總重量~0.1%，不均勻分布。部分可富集成具有工業(yè)意義的礦床化學(xué)成分 金屬元素：Pt、Au、Cu、Ag (VIII B的鉑族和 I B的銅族)半金屬元素：As、Sb、Bi非金屬元素：S、C晶體化學(xué) 結(jié)構(gòu)類(lèi)型金屬元素：銅型(A1型密堆積), 如Pt、Cu 、Au 、Ag;

2、 鋨型(A3型密堆積，CN=12), 如 Os; a-Fe型(A2型密堆積，CN=8) , 如Fe; 半金屬元素：砷型(在形式上可視為由立方面心格子沿三次軸發(fā)生畸變而略呈現(xiàn)層狀的菱面體格子); 非金屬元素：金剛石型、自然硫型、石墨型,自然元素礦物 概述,鍵性 金屬元素：為典型的金屬鍵半金屬元素：由金屬鍵逐步向多鍵

3、性轉(zhuǎn)變非金屬元素：視不同礦物而異: 金剛石具典型共價(jià)鍵；自然硫具分子鍵；石墨具層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為共價(jià)鍵，層間為分子鍵物理性質(zhì)金屬元素礦物：金屬色、反射力強(qiáng)而不透明、金屬光澤、強(qiáng)延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、硬度低、無(wú)解理、比重大; 半金屬元素礦物：金屬性較強(qiáng)者，其物理性質(zhì)趨向于接近金屬自然元素礦物。自然鉍、自然銻、自然砷三礦物非金屬性依次增加，硬度趨向于加大，胞性趨向于增高，金屬光澤則趨向于減弱，比重趨向于降低; 非金屬元素礦物：自

4、然硫具分子鍵，表現(xiàn)為硬度低、比重小、性胞、熔點(diǎn)低并易升華。金剛石和石墨差異較大。,自然銅族礦物,包括自然銅, 自然金和自然銀。 自然金自然銀自然銅主元素 Au Ag Cu微元素Au, Ag Au, Cu Au, Cu,,,,Au和Ag的原子半徑相似(為1.79和1.75 A), 很容易類(lèi)質(zhì)同象代替, 但不是完全類(lèi)質(zhì)同象系列; Cu的半徑較小, 約為1.57 A, 只能在高溫時(shí)才與

5、Au形成固溶體。,【化學(xué)組成】,自然銅族礦物,均為銅型結(jié)構(gòu), 等軸晶系, 點(diǎn)群m3m, 空間群Pm3m, CN=12自然金 自然銀 自然銅晶胞參數(shù)(a) 4.070 4.077 3.089 單胞分子數(shù)4 4 4什么是銅型結(jié)構(gòu)?,,,,【結(jié)構(gòu)和參數(shù)】,自然銅族礦物,單晶體均少見(jiàn), 多呈樹(shù)枝狀, 致密塊狀或片狀集合體。自然金: 八面體{

6、111}, 菱形十二面體{110} 自然銀: 立方體{100},八面體{111}, 或兩者聚形自然銅: 立方體{100},【晶體形態(tài)】,自然銅族礦物,均為金屬光澤, 硬度2.5左右, 電和熱的良導(dǎo)體, 延展性高。 自然金自然銀自然銅顏色金黃色銀白色銅紅色條痕金黃色銀白色銅紅色比重19.310.58.95熔點(diǎn)1062960.51083 oC,【

7、物理性質(zhì)】,,,,自然銅族礦物,自然金：熱液作用（高、中、低溫?zé)嵋海⑼馍饔?砂金) 自然銀：中低溫?zé)嵋鹤饔?、硫化物礦床氧化帶自然銅：形成于多種地質(zhì)過(guò)程中的還原條件下,【成因產(chǎn)狀】,關(guān)于Au的一些知識(shí),成色：指自然金的化學(xué)成分中金所占的比例，用千分?jǐn)?shù)表示 Au成色＝Au?1000/(Au+Ag+其它金屬組分）首飾用Au的純度：用K表示。純金為24K(含金量100%)，18K 相當(dāng)

8、于24K中金占18份，其它金屬占6份國(guó)際計(jì)量單位：盎司(Ounce)表示，1盎司(oz) = 31.103 g)。,自然硫族礦物,自然硫具有三個(gè)同質(zhì)多象變體，即a-, b-和g -硫。在自然條件下只有a-硫才是穩(wěn)定的。如果溫度高于95.6℃, a-硫轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本档腷-硫，當(dāng)溫度降低時(shí)仍回復(fù)為a-硫。 g -硫在常溫常壓下不穩(wěn)定，而轉(zhuǎn)變?yōu)閍-硫。【化學(xué)組成】 S, 火山作用成因的自然硫往往含有少量Se、As、Te; 由生物化學(xué)作用

9、沉積的自然硫則夾雜有泥質(zhì)、有機(jī)質(zhì)等混入物。【結(jié)構(gòu)和參數(shù)】 斜方晶系, 點(diǎn)群mmm, 空間群Fddd；單胞參數(shù)為: a0=10.437, b0=12.845A, C0=24.369; Z=16。自然硫的結(jié)構(gòu)中, 硫分子由八個(gè)原子組成，原子上下交替排列，構(gòu)成硫八環(huán)?！綶形態(tài)】 常呈雙錐狀或厚板狀，由菱方雙錐、菱方柱、板面等組成。,自然硫族礦物,【物理性質(zhì)】 不同色調(diào)的黃色；晶面呈金剛光澤，而斷面顯油脂光澤。 貝殼狀斷口；硬度1~

10、2；性脆；解理不完全; 燃點(diǎn)低; 比重2.05~2.08?！境梢蚝彤a(chǎn)狀】 見(jiàn)于地殼的最上部分和其表部, 其形成有著不同的途徑。生物化學(xué)作用形成的沉積硫礦床在硫化物礦床氧化帶下部，由金屬硫化物氧化分解而成, 如FeS2 + Fe2 (SO4)3 → 3FeSO4 + 2S石膏分解，由硫細(xì)菌作用而分解，形成自然硫。【鑒定特征】 自然硫以其顏色、光澤、低硬度、性脆和易熔為特征。,金剛石-石墨族礦物,包括C的四個(gè)同質(zhì)多象變體：金

11、剛石、六方剛石(Lonsdaleite)、石墨和亮石墨(chaoite)。六方金剛石和亮石墨在自然界很罕見(jiàn)。,金剛石-石墨族礦物,C 的相圖,金剛石,【化學(xué)組成】C, 常含有Si, Al, Ga, Mg, Mn, C...以包體形式存在, N可進(jìn)入晶格?！窘Y(jié)構(gòu)和參數(shù)】C外層電子的sp3雜化: C-C鍵角為 109?28?16??, C-C 距為1.54 Å 見(jiàn)金剛石結(jié)構(gòu)【[形態(tài)】常見(jiàn)形態(tài):

12、 八面體{111}, 菱形十二面體{110}, 立方體{100}及其聚形。少見(jiàn)形態(tài): 四六面體{hk0}, 六八面體{hkl}. 常林鉆石為{100} + {hk0}【物理性質(zhì)】高硬度(10, 具有方向性, 比石英硬度高1000倍! 最硬的物質(zhì)? )、抗磨性高、熱的良導(dǎo)體、 熱膨脹系數(shù)小、折射率高(2.40 - 2.48)、 強(qiáng)色散、抗酸堿(不溶于王水)、戰(zhàn)略資源,金剛石,【成因和產(chǎn)狀】

13、 原生金剛石－－金伯利巖,金剛石,【成因和產(chǎn)狀】 次生金剛石－－砂礦,單體產(chǎn)出的金剛石,名鉆“Hope”罕見(jiàn)的深藍(lán)色, 隱約透出兇惡的光芒, 與奇特和悲慘

14、相伴隨, 被稱(chēng)為“噩運(yùn)之鉆” 。重45.52 ct, 產(chǎn)自17世紀(jì)的印度。,鉆石的評(píng)價(jià)與選購(gòu)，應(yīng)從以下四個(gè)方面考慮（4C標(biāo)準(zhǔn)）：　　顏色（color）：以無(wú)色為最好，色調(diào)越深，質(zhì)量越差。具有彩色的鉆石，如：紅、粉紅、綠、藍(lán)色等，又屬于鉆石中的珍品，價(jià)格昂貴?！　¤龋╟larity）：應(yīng)在十倍顯微鏡下仔細(xì)觀察鉆石潔凈程度，瑕疵越多，所在位置越明顯，則質(zhì)量越差，價(jià)格也相應(yīng)地要降低?！　≈亓浚╟arat）：鉆石的價(jià)格與重量的平方成正

15、比，重量越大，價(jià)值越高。　　切工（cut）：應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)比例切磨而成標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型。比例不合適，鉆石會(huì)不出“火“，則價(jià)格下降。如果表面有琢磨的細(xì)紋和人工損傷，其價(jià)格也會(huì)下降。,鉆石小知識(shí),鉆石居世界五大珍貴高檔寶石之首，素有“寶石之王”、“無(wú)價(jià)之寶”的美譽(yù)。國(guó)際寶石界定鉆石為“四月誕生石”。世界上最早發(fā)現(xiàn)金剛石的國(guó)家是印度。世界上最大的鉆石是1905年1月21日在南非比勒陀利亞城發(fā)現(xiàn)的庫(kù)里南鉆石，呈淡天藍(lán)色，重量3106克拉，近似一個(gè)男人的拳

16、頭。被琢磨成大小不等的105粒鉆石，其中最大的一?！胺侵拗恰敝?30.2克拉，鑲在英王愛(ài)德華七世的權(quán)杖上。我國(guó)最著名的一顆大鉆石叫“常林鉆石”，重量158.78克拉，1977年12月21日，山東臨沭縣常林村的一位女社員魏振芳，在耕地時(shí)發(fā)現(xiàn)的?！　毷?jí)金剛石多富集于砂礦或金伯利巖和鉀鎂煌斑巖巖筒中。世界上最著名的鉆石產(chǎn)地有澳大利亞、南非、扎伊爾、博茨瓦納、俄羅斯等國(guó)。中國(guó)的遼寧、山東、湖南等省均有產(chǎn)出。,鉆石小知識(shí),石墨,【化學(xué)組成

17、】C, 常多種雜質(zhì)【結(jié)構(gòu)和參數(shù)】2H多型空間群: P63/mmc 3R多型空間群: R3m C 原子外層電子的sp2雜化: C-C鍵角為 120?, C-C 距為1.42 Å。 層間為分子鍵, 3.35 Å。見(jiàn)2H型石墨結(jié)構(gòu)【[形態(tài)】單晶體呈片狀或板狀, 很罕見(jiàn), 通常為片狀或土狀集合體【物