自然元素金属互化物大类分解PPT课件

1、第十五章第十五章 自然元素矿物大类自然元素矿物大类一一 概述概述 概念：概念：单质单质、类质同象混晶、类质同象混晶 种数：种数：5050种以上。种以上。 分布：分布：占地壳总重量不足占地壳总重量不足0.1%0.1%，不均匀，不均匀自然自然金、自然铜、自然铂、金刚石、石墨等富集成矿床。金、自然铜、自然铂、金刚石、石墨等富集成矿床。 第1页/共28页金属元素：贵金属8元素和Cu，铁陨石中常见Fe、Co、Ni。类质同象普遍，形成金属混晶如银金矿（Au，Ag）。半金属元素：As、Sb、Bi（Se、Te）。 As与Sb在高温下形成类质同象混晶，低温时分解成自然砷和自然锑；Sb与Bi可成连续类质同象系列，

2、而As与Bi即使在熔融态下也不混合。非金属元素主要有C和S。Si可呈微粒包体产于地幔岩中。1. 1. 化学成分化学成分第2页/共28页结构型：结构型：1 1）配位型：）配位型：金属元素及其互化物矿物具立方面心式紧密堆积的金属元素及其互化物矿物具立方面心式紧密堆积的铜型铜型（配位数为（配位数为1212）、六方）、六方最紧密堆积的最紧密堆积的锇型锇型（配位数为（配位数为1212）和立方体心式紧密堆积的）和立方体心式紧密堆积的铁（铁（-Fe-Fe）型）型（配位（配位数为数为8 8），金刚石具），金刚石具四面体配位型四面体配位型；2 2）环状环状（自然硫）、（自然硫）、链状链状（自然碲）、（自然碲）、

3、层状层状（石（石墨、自然砷）。墨、自然砷）。2.2. 晶体化学晶体化学第3页/共28页化学键化学键：1 1）金属元素矿物具特征的）金属元素矿物具特征的金属键金属键。2 2）半金属元素矿物按元素的金属性递增而）半金属元素矿物按元素的金属性递增而从从金属键+共价键的多键型向金属键转变。3 3）非金属元素和类似物矿物变化很大。）非金属元素和类似物矿物变化很大。第4页/共28页同质多象：同质多象：本大类非金属元素矿物的同质多象较常见本大类非金属元素矿物的同质多象较常见，如，如C C的同质二象、的同质二象、S S的同质三象。的同质三象。对称程度：对称程度：金属元素矿物多为金属元素矿物多为等轴晶系等轴晶系

4、，少数为，少数为六方六方晶系晶系；半金属元素矿物为三方晶系。；半金属元素矿物为三方晶系。非金属元素和类似物矿物变化很大。非金属元素和类似物矿物变化很大。第5页/共28页具具配位型、架状和环状的矿物配位型、架状和环状的矿物自形晶主要自形晶主要为为粒状粒状，其中金属元素矿物少见自形而多为，其中金属元素矿物少见自形而多为它形不规则状；它形不规则状；具具层状结构的半金属元素矿物和石墨层状结构的半金属元素矿物和石墨主要主要为为片状片状。3 3 形态与物理性质形态与物理性质第6页/共28页金属元素在物理性质上呈现典型的金属金属元素在物理性质上呈现典型的金属特性特性金属色、金属光泽、不透明、低硬度金属色、金

5、属光泽、不透明、低硬度（锇、铱为例外）、无解理、大比重、强延（锇、铱为例外）、无解理、大比重、强延展性、强导电性和强导热性。展性、强导电性和强导热性。第7页/共28页半金属元素矿物从自然砷、自然锑到自然半金属元素矿物从自然砷、自然锑到自然铋，金属特性逐渐增强铋，金属特性逐渐增强：颜色从锡白色变化为银白色，条痕灰色，金属光颜色从锡白色变化为银白色，条痕灰色，金属光泽增强，低硬度变得更小，由于其层状结构而发育的泽增强，低硬度变得更小，由于其层状结构而发育的00010001完全解理完好程度下降，高相对密度增大，从完全解理完好程度下降，高相对密度增大，从无延展性变为弱延展性，从无导电性变为具导电性。无

6、延展性变为弱延展性，从无导电性变为具导电性。第8页/共28页非金属元素和类似物矿物的晶体化学非金属元素和类似物矿物的晶体化学特点不同而使不同矿物在物性上变化甚大特点不同而使不同矿物在物性上变化甚大。第9页/共28页地壳地壳：自然金、自然银、自然铜、自然铂、自然：自然金、自然银、自然铜、自然铂、自然硫、金刚石和石墨；硫、金刚石和石墨；地幔和核地幔和核- -幔边界幔边界：金刚石、石墨、自然铁、自：金刚石、石墨、自然铁、自然硅和自然镍；然硅和自然镍；陨石：陨石：铁纹石、镍纹石、亮石墨、自然钼、金刚铁纹石、镍纹石、亮石墨、自然钼、金刚石等。石等。4. 4. 成因产状成因产状铂族元素矿物主要出现于基性、

7、超基性岩浆岩中铂族元素矿物主要出现于基性、超基性岩浆岩中, ,常与铜镍硫化物和铬铁矿共生。常与铜镍硫化物和铬铁矿共生。自然金、自然银和自然铜及半金属元素矿物主要为热液作用产物。金刚石主要产于自然金、自然银和自然铜及半金属元素矿物主要为热液作用产物。金刚石主要产于超基性的金伯利岩和高压相的榴辉岩中，石墨多是变质作用产物，而自然硫则以火超基性的金伯利岩和高压相的榴辉岩中，石墨多是变质作用产物，而自然硫则以火山作用和生物作用形成的最重要山作用和生物作用形成的最重要。第10页/共28页根据元素的属性，将本大类矿物划分为根据元素的属性，将本大类矿物划分为1.1.金属元素矿物金属元素矿物2.2.半金属元素

8、矿物半金属元素矿物3.3.非金属元素矿物非金属元素矿物5. 5. 分类分类第11页/共28页1 1、自然铜族（自然铜、自然金、自然铜族（自然铜、自然金- -银系列矿物）银系列矿物）（1 1）包括自然铜、自然银、自然金等矿物。包括自然铜、自然银、自然金等矿物。（2 2）铜型结构：立方面心格子。铜型结构：立方面心格子。（3 3）由于由于AuAu和和AgAg的原子半径相近、晶体结构的原子半径相近、晶体结构类型相同、地球化学性质相似，故可形成完全类质类型相同、地球化学性质相似，故可形成完全类质同象。而铜的原子半径较小，在高温时才与金形成同象。而铜的原子半径较小，在高温时才与金形成类质同象。类质同象。二

9、二 金属元素矿物类金属元素矿物类 Native MetalsNative Metals第12页/共28页铜型结构：铜原子呈立方面心排列，铜型结构：铜原子呈立方面心排列，以金属键联系以金属键联系。 第13页/共28页树枝状自然铜【物理性质物理性质】 铜铜红色红色，表面常因，表面常因氧化而出现氧化而出现棕黑棕黑色锖色色锖色；条痕铜；条痕铜红色；金属光泽，红色；金属光泽，不透明。无解理；不透明。无解理；断口呈锯齿状。断口呈锯齿状。硬度硬度2.52.53 3。相相对密度对密度8.958.95( (纯纯铜铜) )。具延展性具延展性。熔点熔点1.0831.083C C。为热和电的良导为热和电的良导体。体。

10、ha第14页/共28页自然金【鉴定特征鉴定特征】 颜色及条痕颜色及条痕金黄色金黄色，强金属光泽，相对，强金属光泽，相对密度大密度大19.319.3，低硬度，低硬度2.5-32.5-3，强延展性；化学性稳定，火强延展性；化学性稳定，火烧不变色；熔点烧不变色；熔点1062 1062 C C。颜色条痕硬度区别黄铁矿黄铜矿0第15页/共28页1 1）自然铂亚族：铜型结构自然铂亚族：铜型结构包括自然铂、自然钯、自然铱和自然铑，为包括自然铂、自然钯、自然铱和自然铑，为等轴晶系等轴晶系，可见八面体或立方，可见八面体或立方体晶形。体晶形。2 2）自然锇亚族：锇型结构自然锇亚族：锇型结构包括自然锇、自然钌等，为

11、包括自然锇、自然钌等，为六方晶系六方晶系，呈六方板状晶形，硬度（约为，呈六方板状晶形，硬度（约为6 6）明）明显高于前者（约为显高于前者（约为4 4）。）。本族矿物一般为本族矿物一般为银白色和钢灰色银白色和钢灰色，硬度比自然金硬度比自然金族高族高，也具有与自然金族类似的其他，也具有与自然金族类似的其他金属特性金属特性。2.2.自然铂族自然铂族 Platinum GroupPlatinum Group第16页/共28页自然铂（含金）自然铂（含金）【物理性质物理性质】锡白色，含锡白色，含铁高时呈钢灰色；条痕钢铁高时呈钢灰色；条痕钢灰色；金属光泽；不透明。灰色；金属光泽；不透明。无解理；断口锯齿状。

12、硬无解理；断口锯齿状。硬度度4 44.54.5。相对密度。相对密度21.521.5( (纯铂纯铂) )。熔点。熔点17741774C C。强延展性。微具磁性。电强延展性。微具磁性。电和热的良导体。和热的良导体。 第17页/共28页（1 1）主要有自然砷、自然锑、自然铋、主要有自然砷、自然锑、自然铋、自然硒等。自然硒等。（2 2）三方晶系。三方晶系。（3 3）自然硒具链状分子型结构，其他具砷型层状结自然硒具链状分子型结构，其他具砷型层状结构，即可视为由构，即可视为由NaClNaCl型结构沿型结构沿L L3 3发生畸变而呈略显层状发生畸变而呈略显层状的菱面体格子结构。的菱面体格子结构。（4 4）自

13、然硒针状，其他粒状或片状。自然硒针状，其他粒状或片状。（5 5）新鲜断面呈锡白色或银白色，金属光泽，具抗新鲜断面呈锡白色或银白色，金属光泽，具抗磁性。随元素的金属性渐强矿物则更多地显现金属矿物的磁性。随元素的金属性渐强矿物则更多地显现金属矿物的性质。自然硒具性质。自然硒具10101 100完全解理，具完全解理，具00010001完全解理。完全解理。三三 半金属元素矿物类半金属元素矿物类 Native Semimetals Native Semimetals ABCa =5.600AABC第18页/共28页 环状亚类环状亚类 ：自然硫族：自然硫族 层状亚类层状亚类 ：石墨族：石墨族 配位型亚类：

14、金刚石族配位型亚类：金刚石族四四 非金属元素矿物类非金属元素矿物类 Native NonmetalsNative Nonmetals第19页/共28页【物理性质物理性质】不同色调的黄色；晶面不同色调的黄色；晶面金刚光泽金刚光泽, ,断面油脂光泽。不完全解理；断面油脂光泽。不完全解理；贝壳状断口。硬度贝壳状断口。硬度1 12 2。相对密度。相对密度2.052.052.082.08。性脆。不导电，摩擦带。性脆。不导电，摩擦带负电。负电。 【鉴定特征】黄色、油脂光泽、低硬度、性脆、硫臭味、易熔。 斜方晶系；环状分子型结构 第20页/共28页金刚石金刚石(Diamond)(Diamond)C C【化学

15、组成】 可含有N、B。【形态】 多呈单晶多呈单晶，常见圆粒状。【成因及产状】 高温高压高温高压，产于金伯利岩(角砾云母橄榄岩)、钾镁煌斑岩及榴辉岩。【鉴定特征】 极高的硬度，标准金刚光泽，晶形轮廓常呈浑圆状。【主要用途】 宝石、仪表轴承、玻仪表轴承、玻璃刀、表镶钻头等璃刀、表镶钻头等。第21页/共28页碳原子分布于立方晶胞的碳原子分布于立方晶胞的8 8个角顶、个角顶、6 6个面心和晶胞个面心和晶胞所分所分8 8个小立方体的个小立方体的4 4个相间的小立方体中心。碳原个相间的小立方体中心。碳原子以共价键与周围的另外子以共价键与周围的另外4 4个碳原子相连个碳原子相连, ,键角键角10910928

16、162816，形成四面体配位。，形成四面体配位。平行平行111111面网密面网密度大，间距也大度大，间距也大。金刚石型结构：金刚石型结构：金刚石沿111成解理第22页/共28页【形态形态】 片状或板状，常为片状或板状，常为鳞片状鳞片状, ,块状或土状集合体。块状或土状集合体。【物理性质物理性质】 颜色和条痕均颜色和条痕均为黑色；半金属光泽。平行为黑色；半金属光泽。平行00010001解理极完全。硬度解理极完全。硬度1 12 2。相对密度。相对密度2.212.212.262.26。解理片具挠性。有。解理片具挠性。有滑感，易污手。具导电性。滑感，易污手。具导电性。【成因产状成因产状】 高温变质产物

17、。高温变质产物。【主要用途主要用途】 用于制作高温用于制作高温坩埚坩埚; ; 润滑剂；电极等。润滑剂；电极等。3R3R型石墨型石墨用于合成金刚石。用于合成金刚石。第23页/共28页第十六章第十六章 金属互化物矿物大类金属互化物矿物大类一一 概述概述 概念：金属互化物概念：金属互化物 (intermetallic compound)(intermetallic compound)是由是由2 2种或种或2 2种以上金属或半金属元素以金属键和一种以上金属或半金属元素以金属键和一定比例各自占据一定结构位置而形成的；包括硅化定比例各自占据一定结构位置而形成的；包括硅化物、碳化物、氮化物和磷化物等矿物。物、碳化物、氮化物和磷化物等矿物。 种数：约种数：约2020种。种。 分布：宇宙、地幔。分布：宇宙、地幔。 意义：天体和壳幔作用研究。意义：天体和壳幔作用研究。 第24页/共28页硅化物类：罗布莎矿 （Luobushaite） 藏布矿 （ZangboiteZangboite） 碳化物类：桐柏矿 （Tongbaite） 曲松矿（Qusongite） 雅鲁矿（YarlongiteYarlongite） 氮化物类磷化物类1. 1. 分类分类第25页/共28页FeSi2 斜方晶系斜方晶系钢灰色,黑色条痕, 金属光泽, 不透明。 硬度7, 计算密度4. 55g