第五讲--自然元素类.ppt

1 金属元素 主要为铂族元素Ru Rh Pd Os Ir Pt和Cu Ag Au 而其它Fe Co Ni处于极次要地位 这些元素所构成的矿物多为典型的金属键 大多数矿物的原子是最紧密堆积 故结构型较为简单 对称性较高 其个多数为立方最紧密堆积 具立方面心格子的铜型结构 如自然铜 自然金 自然铂 自然把等 少数为六方最紧密堆积 具六方格子 像自然锇等 此类矿物在成分上类质同像的现象较为广泛 在形态上具等轴粒状和六方板状特点 在物性上 具典型的金属特性 如不透明 金属光泽 硬度低 相对密度大 延展性强 为热和电的良导体等 2 半金属元素 即As Sb Bi 它们构成的矿物具有歪曲了的NaCl型晶胞 形成略显层状的菱面体晶格 非金属元素 主要是C和S C有两个同质多像变体 一为金刚石 一为石墨 前者为纯共价键的典型实例 因而硬度特大 光泽强 相对密度大 不导电 难导热 石墨为层状结构 层内具共价链一金属键 层间为分子链 内于层间连接力弱 故在物性上具明显的异向性 产生 0001 极完全解理 S在自然界有三个同质多像变体 最常见的是自然硫 硫 它由8个S原子以共价键连接成S8环 环分子间为分子键连结 所以它的硬度低 熔点低 导电导热性也差 3 典型矿物介绍 一 自然金 1 化学成分 主要是金 其次含有Ag Cu Pd Pt Bi等 金与银是完全的类质同象系列 分为自然金 含银小于5 含银自然金 含银5 15 银金矿 含银15 50 金银矿 含银50 85 含金自然银 含银85 95 自然银 含银大于95 自然金中的金含量是以成色来表示的 即金的重量占整个重量的千分率 表示为金的成色 Au Au Ag Cu 1000金的成色常与成因有关 即成色是标型特征之一 4 2 晶体结构 等轴晶系 O5h Fm3m Z 4 a 0 4078nm 原子呈立方最紧密堆积 形成立方面心格子的铜型结构 5 3 矿物的形态 六八面体晶类 对称型为Oh即为3L44L36L29PC 完好晶体少见 常见单形有立方体 菱形十二面体 八面体 四六面体 四角三八面体等 6 4 物理性质 颜色和条痕均为金黄色 随着含银量的增加色变浅 银金矿为淡黄至奶黄色 含铜时 色变深 呈深黄色 强金属光泽 无解理 硬度2 3 相对密度15 6 18 3 纯金为19 3 在同重量的金属中金的体积最小 1Kg黄金的体积仅相当于半径为2 3cm的圆球或边长为3 71cm的立方体大小 延展性强 可抽成细丝或压成全箔 1g纯金可抽成直径为0 00434mm 长3 5km的细丝 具良好的导电 导热性能 化学性质稳定 不溶于酸和碱 只溶于王水 火烧后不变色 7 5 成因 成因极为复杂 可产于多种地质作用下 各种成因的热液型金矿 风化壳 沉积型金矿等 8 二 自然铋 1 化学成分 Bi成分较纯 有时含微量Fe S Te As Sb等元素 9 新鲜断口呈微带浅带的银白色 在空气中很快变成特有的浅红锖色 灰色条痕 强金属光泽 解理平行 0001 完全 硬度2 2 5 相对密度9 70一9 83 延展性弱 良逆磁性 导电性 物理性质 10 三 金刚石 1 化学成分 少含一些N和B 这些元素的含量直接影响着金刚石的各种物理性质 成为金刚石的分级的依据 11 2 晶体结构 等轴晶系 O7h Fd3m a 0 35595nm Z 8 等轴晶系的面心格子 把整个立方体分为八个小立方体 两两错开的小立方体中各放入一个原子 12 3 矿物的形态 八面体 菱形十二面体及其聚形 13 4 物理性质 无色透明 通常略带深浅不同的黄色色调 也有乳白色 线绿色 天蓝色 粉红色 紫色 褐色 棕色或黑色 合石墨包裹体 湖南砂矿中的金刚石呈黄色或强黄绿色 浅绿色 少量温棕黄 线灰色 它是由两种色心引起 即氮原子中心和放射性辐射损伤中心 具有一定弧氮中心的金刚石 对能量高于2 2ev 波长小于560nm 的入射光有明显的吸收而呈黄色 辐射损伤中心使C的电子结构发生变化 产生晶格缺陷 形成一系列新的吸收 使金刚石着色 典型的金刚光泽 具有高的折射率和强的色散 一经琢磨得法就显出闪烁光芒 解理 111 中等 110 不完全 硬度10 为金刚石独有的特性 相对密度3 47 3 56 一般3 52左右 抗磨性强 具发光性 日光下团圆后 夜间 或置于暗室 则发谈青蓝色的磷光 放有 夜明珠 之称 在紫外线照射下发绿色 天蓝或紫色磷光 有区域性 但也有不发光的 14 5 成因 金刚石在高温 高压条件下形成 产于与超基性岩有关的金伯利岩 角砾云母橄揽岩 橄榄岩 和钾镁煌斑岩小 它们通常呈岩管 岩墙和岩脉产出 也可呈喷发状态产出 在金伯利岩中橄榄石 金云母 富铬镁铝榴石 铬透辉石 镁钛铁矿 镁铬铁矿 镁尖晶石 钙钛矿和金刚石成组合 其中血红色的镁铝榴石和镁钛铁矿是含矿金伯利岩的标型矿物 我国山东 贵州 辽宁等先后发现金刚石的原生矿床 世界闻名的金刚石产地是南非金伯利 15 四 石墨 1 化学成分 含有其他一些杂质成分 甚至可达10 20 主要有二氧化硅 氧化铝 氧化亚铁 氧化镁 氧化钙 五氧化二磷 氧化铜等 此外还有一些水 沥青 粘土 16 2 晶体结构 六方晶系 D46h P63 mmc a 0 246nm c 0 680nm Z 4 为典型的层状结构 每层由碳原子排列成六方环状网 上层面网的碳原子对着下层面网六方环的中心 层间为分子键 层内是共价键 金属键 17 3 矿物的形态 为六方板状晶形 常见的单形有 平行双面 六方双锥 六方柱 底面常具三角形条纹 完好晶体少见 多为鳞片状 致密块状 土状等 18 4 物理性