18-19章自然元素矿物

1、第十七章 矿物的分类和命名矿物的晶体化学分类：以晶体的结构与成分作为分类依据。分为：大类类（亚类）族（亚族）种（亚种、变种）族 矿物的晶体化学分类：种：具有确定的晶体结构和相对稳定的化学成分。同质多像变体：虽然成分相同，但结构不同，物理性质也不同，属不同矿物种。如：金刚石与石墨。多型变体：成分相同，且结构差异不大，物理性质也相近，属同一矿物种。如：2H石墨与3R石墨。矿物的晶体化学分类：完全类质同像系列：两个端员为两个独立的矿物种，并以中间二分法将整个系列分为两个矿物种，端员之间的成分可作亚种。如： MgCO3-FeCO3 菱镁矿 菱铁矿 （种） （种） 含铁菱镁矿 （亚种）同一矿物，因化学成

2、分或物理性质、形态上出现较明显差异的，称为该矿物的变种或异种。如：铁闪锌矿（Zn,Fe）S是闪锌矿ZnS的变种，紫水晶是石英的变种，镜铁矿是呈片状的赤铁矿的变种。矿物的晶体化学分类（仅列出大类）第一大类 自然元素矿物第二大类 硫化物及其类似化合物矿物第三大类 氧化物和氢氧化物矿物第四大类 含氧盐矿物第五大类 卤化物矿物在以后的章节里，我们将按以上分类对各大类、类、族、种矿物进行分门别类地介绍。矿物的命名：按成分：自然金、钛铁矿；按物理性质：橄榄石、方解石、重晶石；按形态：石榴子石、十字石；按物理性质化学成分：方铅矿、黄铜矿、磁铁矿；按物理性质形态：绿柱石、红柱石；按地名：高岭石、香花石、包头矿

3、；按人名：张衡矿矿物的命名：“矿”金属矿物：方铅矿、黄铜矿“石”非金属矿物：方解石、石榴子石“晶”透明矿物：水晶“玉”宝石类矿物：黄玉、刚玉“砂”细小颗粒产出矿物：辰砂“华”地表次生的松散状矿物：钴华、钼华“矾”溶于水的矿物：胆矾第十八章 自然元素大类 概述呈单质状态产出的矿物；也可以是多种金属元素形成的金属互化物、合金。单质如：自然金Au、金刚石C；金属互化物如：Fe0.83Si2（相当于化合物，含量比列固定）合金如：Au-Ag（类质同像系列，含量连续变化）在有些情况下，金属互化物与合金不好区分。第十八章 自然元素大类 概述化学组成：只有某些元素能形成自然元素矿物（表181）晶体结构：自然金

4、属元素矿物主要为铜型结构（立方最紧密堆积）、锇型结构（六方最紧密堆积），半金属元素矿物为砷型结构（NaCl结构沿L3变形，L33L23PC）；自然非金属元素矿物结构各异。物理性质：自然金属元素矿物金属键的特点（有哪些特点？）；自然非金属元素矿物非金属键的特点，物性各异，与化学键有关。第十八章 自然元素大类 分类自然金属元素类：铜族（Cu、Au、Ag） 铂族（Pt、Ir、Ru 、Os等）自然非金属元素类：C: 金刚石、石墨、C60 S: 自然硫自然半金属元素类：As、 Sb、Bi主要矿物简介自然金： 化学成分：Au，与Ag呈完全类质同像，形成金银矿、银金矿等： 晶体结构：铜型结构（立方最紧密堆积

5、）（图片）； 思考：晶系？对称型？ 形态：不规则粒状集合体，树枝状等 （图片）； Ag含量（%）0551515505085859595100矿物名称自然金含银自然金银金矿金银矿含金自然银自然银主要矿物简介自然金： 物理性质： （请同学们自己说出）； 成因：热液型，砂金（沉积砂矿），变质型。 用途：“硬通货”，装饰，精密仪器，耐高温、腐蚀材料等。关于黄金的纯度：成色Au的含量，用千分数表示：首饰用“K”表示纯度：24K金表示100纯度的金，18K则表示18/24纯度的金。主要矿物简介金刚石： 化学组成：C，但通常还含N、B，并且根据含N、B的多少对金刚石进行分类。 晶体结构：为一典型结构（图片）

6、，单晶胞内除了立方面心上有C原子外，晶胞内还有4个C原子。化学键：每个C原子外的1个s轨道与3个p轨道形成4个sp3杂化轨道，与周围4个C原子形成共价键，所以，C都是四面体配位。思考：C原子是最紧密堆积吗？Sp3杂化轨道主要矿物简介金刚石： 形态：呈单晶体产出，八面体、菱形十二面体等。（图片） 物理性质：（请同学们自己说说）。 成因：高温高压产物，只能形成于地下深处岩浆作用，主要产于超基性的金伯利岩（一种形成于地幔或下地壳的，但被迅速带至地面浅处的岩石）中；砂岩。 世界上产金刚石的主要为南非，我国山东、辽宁也产。 世界上最大的金刚石产于南非，重3000多克拉，我国最大的 金刚石“常林钻石”15

7、8克拉，发现于山东临沭县常林村。 用途：宝石之王，极硬材料，半导体等。 1克拉0.2克主要矿物简介石墨： 化学组成：C 晶体结构：为一典型层状结构（图片），层内：每个C原子外的1个s轨道与2个p轨道形成3个sp2杂化轨道，与周围3个C原子形成共价键，所以，C都是三角形配位；还有一个p轨道没有参加杂化，这个p轨道垂直层面，相互重叠形成大键（金属键）。层与层之间还有分子键。Sp2杂化轨道未参加杂化的p轨道主要矿物简介石墨： 形态、物理性质：同学们自己说说。 成因：高温变质。 用途：耐高温材料，润滑剂，导电材料。主要矿物简介富勒烯（C60）与纳米碳管： 化学组成：C，是在合成过程中新发现的C元素的物

8、相。 晶体结构： C60：60个C原子形成一个像足球一样的大分子； 纳米碳管：类似于石墨层卷曲成管。它们结构新颖，物理性质特别，具有超导性、量子效应等，引起人们的关注。主要矿物简介自然硫： 化学组成：S，一般不纯。 晶体结构：分子型结构，S8分子： 分子内为共价键，分子间为分子键。 形态：块状、粒状、土状。 物理性质： 黄色，晶面金刚光泽， 断口油脂光泽，无解理，硬度小， 轻，性脆。 成因：生物化学沉积，火山喷气。 用途：制造硫酸。 续铜型结构返回返回金刚石结构与铜型结构对比返回返回 石墨结构（2H多型），与金刚石结构对比思考： 2H多型是什么意思？ （返回）石墨层状结构金刚石结构思考题：1、

9、自然金属元素矿物的共性？2、自然金的成因类型？3、金刚石、石墨的结构特点？化学键特点？从它们的结构、化学键特点解释它们各自的物性特点。4、金刚石的成因特点？5、天然金刚石是否含N、B？含什么杂质的金刚石是半导体？ 第十九章 硫化物及其 类似化合物大类 概述化学组成：阴离子为S，以及少量Se、Te、As、Sb，阳离子为铜型离子（Cu、Pb、Zn、Ag）以及靠近铜型离子一边的过渡型离子（Fe、Co、Ni）。另外，常含一些稀有元素Ge、Ga、Re、Tl等可综合利用。该大类矿物是工业上有色金属和稀有分散元素矿产的重要来源。 晶体化学特点：S作最紧密堆积，阳离子充填空隙。但具体结构有变异。化学键以共价键

10、为主（铜型离子极化力强，S易被极化，两者电负性差小）第十九章 硫化物及其 类似化合物大类 概述物理性质：大多表现为金属矿物、半金属矿物的特点。成因：热液成因为主（铅锌硫化矿床），也有基性岩浆成因的（铜镍硫化矿床），还有接触交代的。 但在地表条件下不稳定，易被氧化。 硫化矿床次生富集带：氧化带次生富集带原生硫化矿床第十九章 硫化物及其 类似化合物大类 分类简单硫化物类：阴离子为S2-： 方铅矿PbS、闪锌矿ZnS、黄铜矿CuFeS2、磁黄铁矿Fe1xS、辉钼矿MoS2、辉铜矿Cu2S、辉锑矿Sb2S3、雌黄 As2S3、雄黄As4S4、辰砂HgS、斑铜矿Cu5FeS4。复硫化物类：阴离子为对硫离

11、子S22、AsS2 ： 黄铁矿FeS2、毒砂FeAsS硫盐类：阴离子团：AsS3、SbS3主要矿物简介方铅矿： 化学组成：PbS，常类质同像混入Ag。 晶体结构：NaCl型结构。 思考：怎么从堆积的角度描述其结构？ 主要矿物简介方铅矿： 形态：粒状、致密块状。 物理性质：铅灰色，强金属光泽，立方体解理（几组？符号？夹角？），硬度小于小刀，重。 成因：热液型，常与闪锌矿共生，形成铅锌硫化矿床。 用途：提炼Pb，Ag多时也可提炼Ag。主要矿物简介闪锌矿： 化学组成：ZnS，常类质同像混入Fe，以及一些稀有元素。 晶体结构：闪锌矿型结构。 思考：怎么从堆积的角度描述其结构？与金刚石结构对比？ 闪锌矿

12、结构与金刚石结构对比主要矿物简介闪锌矿： 形态：粒状、致密块状。 物理性质：棕褐色，含Fe多时可呈铁黑色，半金属光泽金刚光泽，110解理（几组？夹角？），硬度小于小刀，重。 成因：热液型，常与方铅矿共生，形成铅锌硫化矿床。含Fe多小（或颜色深浅）可指示温度：高温Fe多，色深。 用途：提炼Zn，还可综合利用其中的稀有元素。主要矿物简介黄铜矿： 化学组成：CuFeS2，（这里S2不是对硫离子，是单离子） 晶体结构：闪锌矿型结构的衍生结构。 思考：高温无序黄铜矿结构与低温有序黄铜矿结构的演变关系？ 黄铜矿结构闪锌矿结构主要矿物简介黄铜矿： 形态：致密块状。 物理性质：铜黄色，金属光泽，无解理，硬度小

13、于小刀，重。 成因：热液型，岩浆型（超基性岩浆岩），接触变质型。 用途：提炼Cu。主要矿物简介磁黄铁矿： 化学组成：Fe1-xS，表明Fe离子有缺席，原因是Fe3+代替Fe2+ 晶体结构：红砷镍矿型结构（S做六方最紧密堆积，Fe充填所有的八面体空隙）。 注意：缺席位可以在晶体结构中有序或无序分布，这导致结构变化，有序排列可产生超晶胞。 主要矿物简介磁黄铁矿： 形态：致密块状。 物理性质：暗古铜黄色，褐色锖色，金属光泽，无解理，硬度小于小刀，重。 成因：岩浆型（超基性的铜镍硫化矿床），接触变质型，热液型。 用途：提炼S。主要矿物简介辉钼矿： 化学组成：MoS2，类质同像含Re，并且是Re最主要的

14、存在形式。 晶体结构：层状结构：MoS6三方柱层与S组成的空八面体层相间堆积形成。 S组成的三方柱层，充填MoS组成的八面体层，不充填Mo主要矿物简介辉钼矿： 形态：片状。 物理性质：铅灰色，金属光泽，0001极完全解理，解理片具挠性，硬度小。与石墨很像，但在上釉瓷板上条痕黄绿色。 成因：热液型。 用途：提炼Mo,Re。主要矿物简介黄铁矿： 化学组成：FeS2，常类质同像混入Co，Ni，Au，Ag。 晶体结构：NaCl型结构的衍生结构。对称型降低为m3(3L24L33PC) 思考： NaCl型结构的对称型是什么？为什么黄铁矿结构对称降低？ 黄铁矿结构主要矿物简介黄铁矿： 形态：常见晶体形态好，

15、100 ，210，111 （各是什么单形？）。 物理性质：浅铜黄色，金属光泽，无解理，硬度大。 成因：热液型，岩浆型，接触交代型。 用途：提炼S，可综合利用其中的Co，Ni，Au，Ag。主要矿物简介毒砂： 化学组成：FeAsS。 晶体结构：在黄铁矿结构的基础上将对硫离子S2换成AsS，对称型更降低了，为单斜晶系2/m。 注意： 毒砂为90的单斜晶系结构。 （即：确定晶体的对称不能仅仅看晶胞参数，主要还是看对称要素。）主要矿物简介毒砂： 形态：常见柱状，120 ，110，101 （各是什么单形？）。 物理性质：锡白色，金属光泽，无解理，硬度大。 成因：热液型。 用途：提炼As，可综合利用其中的Co。思考题： 1、从方铅矿、闪锌矿的结构解释其解理。2、闪锌矿颜色变化的原因？可反映什么成因条件？3、方铅矿