矿物的物理性质

1、第四章 矿物的物理性质光学性质、力学性质、密度、电学性质、磁学性质孔雀石蓝铜矿绿柱石尖晶石（一）颜色定义：矿物对入射的白色可见光中不同波长的光波吸收后，透射和反射的各种波长可见光的混合色。 矿物呈色的根本原因：矿物呈色主要由于其组成中的原子或离子之外层电子发生跃迁，选择性吸收可见光中一定波长的光波所致；也可以是因为光的反射、干涉、衍射、散射等物理光学效应而引起矿物呈色。1、自色根据呈色机理，主要有以下四种：1）离子内部电子跃迁（过渡型离子矿物）2）离子间电荷转移（变价元素的相邻离子间）3）能带间电子跃迁（能带模型）4）色心（晶格缺陷，常见F心和V心）能带模型F心 2、他色：指矿物因含外来带色的

2、杂质，气液包裹体等所引起的颜色。 如纯净水晶（SiO2）是无色透明的，若其中混入微量不同的杂质，即可具有紫色、粉红色、褐色、黑色等。 3、假色：光的反射、干涉等物理因素所引起的矿物呈色。矿物中常见的假色有：1）锖色：不透明矿物表面氧化薄膜引起反射光的干涉作用，使矿物呈现各种颜色。2）晕色：不透明矿物表面呈现彩虹般色带，由矿物内部解理面或裂缝对光连续反射，引起光的干涉而产生。3）变彩：透明矿物在转动或沿不同角度观察，可呈现不同颜色，由矿物内部有微细的叶片状包裹体，对光发生干涉、反射结果。4）乳光：矿物中见到的类似于蛋清般的乳白色浮光。矿物中其它比可见光波长为小的其他矿物或胶体微粒可，使入射光发生

3、漫反射引起。（二）矿物的条痕v矿物的条痕是矿物粉末的颜色。一般是指矿物在白色无釉瓷板上划擦时留下的粉末的颜色。 红棕色 赤铁矿 黄色铬铅矿黑色 黄铜矿（三）矿物的透明度 透明-方解石 半透明-蓝宝石不透明-黄金思考：不透明矿物铬铁矿（N=2.11，R=12.5）半金属光泽；透明矿物白铅矿（N=2.074，R=11.5-8.5）金刚光泽。为什么两者折射率相近，光泽却不一样呢？（四）矿物的光泽方铅矿金属光泽闪锌矿半金属光泽金刚石金刚光泽水晶玻璃光泽油脂光泽 透明矿物，解理不发育，在不平坦的断口上具油脂状光亮。如石英、石榴子石等沥青光泽 半透明或不透明的黑色矿物，解理不发育，在不平坦的断口上具沥青状

4、光亮。例如锡石、磁铁矿、沥青铀矿等。土状光泽 粉末状和土状集合体的矿物，表面暗淡无光。如高岭石、褐铁矿等。 丝绢光泽 透明矿物，呈纤维状集合体时，表面具丝绢光亮。如纤维状石膏、石棉等。珍珠光泽 透明矿物，在极完全的解理面上具珍珠状光亮。如云母、石膏等。“纤维石膏”表面的丝绢光泽石盐表面的油脂光泽实质是矿物晶格中的原子或离子的最外层吸收了较高的外加能量，然后以较低能量（可见光）再发射出来造成的。（五）矿物的发光性金刚石111石墨影响因素：1）解理面一般平行于面网密度最大的面网。一般在原子晶格的矿物中产生。如金刚石的解理平行111。2）平行于由异号离子组成的电性中和的面网。主要在具有离子晶格的矿物

5、中。如石盐沿100产生解理。3）两层同号离子相邻的面网时，其间易产生解理。如萤石解理平行111面4）平行于化学键力最强的方向。对于具有分子晶格的矿物。如石墨具层状结构，其解理平行0001。5）具金属晶格矿物，在外力作用下发生晶格滑移而不引起键的断裂，故只有延展性而无解理发生。石盐萤石闪锌矿方解石石墨完全解理极完全解理中等解理不完全解理极不完全解理3.断口如果矿物受外力作用，在任意方向破裂并呈各种凹凸不平的断面（如贝壳状、锯齿状）则这样的断面称为断口。1）贝壳状 断口呈圆形或椭圆形的光滑曲面，面上常出现不规则的同心条纹。如石英和玻璃质体。2）锯齿状 断口呈尖锐的锯齿状。延展性很强自然金属元素矿物

6、具有此种断口。如自然铜。3）参差状 断口面参差不齐，粗糙不平，大多数脆性矿物以及呈块状或粒状的集合体具有此种断口。如磷灰石。4）土状 港口面呈细粉状，断口粗糙，为土状矿物特有。如高龄石。5）纤维状 断面呈纤维状，见于纤维状矿物集合体。如石棉。6）平坦状 断面较平坦，见于块状矿物，如土状高岭石。硬币3.5刀刃5.5玻璃6.0石英7.0对不透明矿物，常采用显微硬度仪测定维氏硬度。维氏法压头用金刚石正方形锥体，锥体二对角面的交角为136，压痕为正方形锥形。维氏硬度 矿物 化学式 阳离子半径nm 摩斯硬度方解石 CaCO3 0.108 3菱镁矿 MgCO3 0.080 4.5矿物硬度与离子半径的关系矿

7、物硬度与离子半径的关系矿物硬度与离子电价的关系矿物硬度与离子电价的关系矿物 化学式 阴阳离子 离子电价 摩斯硬度 间距 nm 阳离子 阴离子 萤石 CaF2 0.237 2 1 4方钍石 ThO2 0.231 4 2 6.5 同质多象变体的硬度随阳离子的配位数而异同质多象变体的硬度随阳离子的配位数而异矿物 化学式 阳离子 密度 摩斯硬度 配位数 g/cm3方解石 CaCO3 6 0.272 3文石 CaCO3 9 0.294 4金刚石刀具金刚石锯片金刚石磨切片弹性的实质：层间或链间以离子键联结，受力时发生晶格位移，并产生内应力，外力撤除后，字内应力作用下形变恢复，即表现为弹性。挠性的实质：层间

8、或链间结合力较弱，受力时，层间或链间发生相对移动，由于基本上不产生内应力，故外力撤除后，形变无法恢复，即表现为挠性。举例：举例：体心立方体，体心立方体，a=2.86 10-8cm思考：思考：CsCl的密度？的密度？各晶系晶体的晶胞体积计算公式：等轴晶系 四方晶系 六方晶系 三方晶系 斜方晶系 单斜晶系 三斜晶系 3aV caV260sin2caV 323cos2cos31 aVabcV coscoscos2coscoscos1222 abcVsinabcV 等型结构矿物的相对密度与相对原子量、半径间的关系等型结构矿物的相对密度与相对原子量、半径间的关系矿物 化学式 金属元素的相相对分子 阳离子 相对分子质 半径 相对 对原子质量 质量 半径nm 量增长率% 增长率 密度菱镁矿MgCO3 24.31 84.32 0.072 3.00方解石CaCO3 40.08 100.09 0.100 18.70 38.89 2.71菱铁矿FeCO3 55.85 115.86 0.078 37.41 8.33 3.96菱锌矿ZnCO3 65.38 125.39 0.074 4