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文档简介
作业1、用典型结构分析的方法分析萤石晶体的结构,并画出其晶胞图。2、比较矿物中不同类型“水”的特征。3、举例说明晶体内部结构与结晶习性间的关系。4、比较金刚石和闪锌矿晶体中解理产生的不同原因。作业1、用典型结构分析的方法分析萤石晶体的结构,并画出其晶胞1
自然元素
矿物大类自然元素
矿物大类2重点金刚石与石墨晶体结构的区别。用晶体结构的知识解释金刚石与石墨物理性质的差异。用典型结构的分析方法分析金刚石与石墨的晶体结构。重点金刚石与石墨晶体结构的区别。3
自然元素矿物:
在自然界以单质形式存在的矿物。
已知的自然元素矿物种>50,约占地壳总重量的
1‰,分布极不均匀。§1概述§1概述4一、化学组成
1.金属元素:
主要包括:(1)部分铜族元素:Cu、Ag、Au(2)铂族元素:Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt
2.半金属元素:
As、Sb、Bi
3.非金属元素:
C、S
一、化学组成5
二、晶体化学特点、形态及物理性质
据键性,大致分3种
晶格类型:
1.金属晶格
典型金属键
大多数矿物的原子呈最紧密堆积,结构型较简单,对称性较高。
二、晶体化学特点、形态及物理性质6
(1)
多数呈立方最紧密堆积,具立方面心格子的铜型结构,如
自然铜、自然金、自然铂、自然钯……(1)多数呈立方最紧密堆积,7
(2)少数呈六方最紧密堆积,具六方格子,如自然锇等。
(3)α-Fe型:原子按立方体心紧密堆积,配位数为8。(2)少数呈六方最紧密堆积,8
形态:
晶体呈等轴粒状或六方板状,
集合体为树枝状、片状、块状等。
物理性质:具典型的金属特性:
金属色,金属光泽,不透明。
硬度低(Os、Ir例外),解理不发育,强延展性。比重大。电和热的良导体。形态:9
2.原子晶格
晶格中质点以共价键联结,如金刚石(
C
)
。
物理性质:
硬度高,光泽强,具脆性,不导电。金刚石晶体结构2.原子晶格金刚石晶体结构10
3.分子晶格
1)如石墨(
C
):
层状结构,层内具共价键—金属键,层间为分子键,表现在物理性质上具明显的异向性,
具{
0001
}
极完全解理,硬度低,
金属光泽,电的良导体。
石墨结构3.分子晶格石墨结构11
2)如自然硫自然硫(
-S
):
8个S原子以共价键联结成
S8环状分子,环分子间为
分子键,故其硬度低,熔点低,导电导热性差。2)如自然硫自然硫(-S):12
一、自然铜族
包括自然铜、自然银、自然金等矿物。§2主要矿物一、自然铜族§2主要矿物13
自然金:
Au
化学组成:
纯金极少见,常有一定数量的类质同像混入物Ag
。
自然金—自然银完全类质同像系列
Ag含量(%)0~55~1515~5050~8585~9595~100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自然金:AuAg含量014
此外,尚可含少量
Cu、Pd、Bi、Pt、
Te、Ir等。含Cu20%者称铜金矿;含
Pd5~11%者称钯金矿;含Bi4%者称铋金矿。
自然金的纯度以成色来表示,
用千分数示之。此外,尚可含少量Cu、Pd、Bi、Pt、15
晶体结构:
等轴晶系,Fm3m。
Au
原子呈立方最紧密堆积,
具立方面心格子的铜型结构。
形态:
一般呈分散粒状、不规则粒状或树枝状等集合体。第八章之一自然元素矿物大类课件16鉴定特征鉴定特征:
金黄色颜色及条痕,强金属光泽。
硬度低(2~3),无解理,强延展性。
比重大(15.6~19.3)。熔点高(1062℃)。
化学性质稳定,在空气中不氧化,只溶于王水。
鉴定特征鉴定特征:17
二、碳族
金刚石:
C
化学组成:
带色和不透明者常含
Si、Al、Ca、
Mg、B、N、Fe、Ti
等杂质及石墨、
橄榄石、磁铁矿、金红石等包裹体。二、碳族18
杂质N
和
B
的含量和存在形式,
直接影响着金刚石的
光、电、热等
物理性能,成为金刚石分类依据。杂质N和B的含量和存在形式,19金刚石分类类型
杂质元素
物理性能
备注
NBI型
Ia型
含量>0.1%,以聚集体形式,呈极细小片状导电、导热性较差机械强度高
在天然金刚石中占98%
Ib型
含量较低,主要以分散的顺磁性N形式导热性较差在天然金刚石中约占1%;绝大多数合成金刚石为Ib型Ⅱ型
Ⅱa型
不含N
或含N<
0.001%不含B良好的导热性在金刚石矿床中的含量一般<2~3%Ⅱb型含B
天蓝色,具半导体性能罕见
混合型
在同一颗粒中N的分布不均匀金刚石分类类型杂质元素物理备20
晶体结构:
等轴晶系,对称型
m3m,
具立方面心格子。C原子位于立方晶胞的8个角顶和6个面中心,以及
相间地分布于半数的1/8小立方晶胞的中心。CN
=
4
。
晶体结构:21金刚石(
C
)返回金刚石(C)返回22
形态:
多呈{111}、{110},常呈浑圆粒状。鉴定特征:
浑圆粒状。金刚光泽。极高的硬度(H=10),解理
{111}
中等。
日光曝晒后,在暗处发淡青蓝色磷光。幻灯片30幻灯片27形态:幻灯片30幻灯片2723金刚石晶体形态返回金刚石晶体形态返回24
用途:
名贵宝石、切削工具、研磨材料、
精密仪器的零件、钻头、尖端技术材料等。
主要产地有澳大利亚、南非、俄罗斯、扎伊尔、巴西、美国及我国山东、辽宁、
贵州、江苏、湖南等。用途:25最大的宝石级金刚石1905年发现于南非的普列米尔,重3106克拉,取名为“库里南”。中国最大的金刚石是1977年在山东临沭县常林村发现的,重158.786克拉,取名为“常林钻石”,是国宝。金刚石经琢磨后称钻石,自古以来就是最贵重的宝石(如蓝钻石、黑钻石、金钻石等),无色、微蓝和玫瑰色的为上品。金刚石还可用做钻头、切割工具、研磨材料以及高温半导体或尖端工业的原材料。最大的宝石级金刚石1905年发现于南非的普列26金刚石鉴定特征返回金刚石鉴定特征返回27石墨:
C
鉴定特征:
鳞片状、致密块状、土状。铁黑色—钢灰色,条痕亮黑色,半金属光泽。{0001}极完全解理,硬度小(1-2)。
比重小,性软,有滑感,易污手,
可书写。
石墨:C28石墨结构返回石墨结构返回29
用途:
冶金工业:
作
高温坩埚铸件
机械工业:
润滑剂
电池工业:
电极
原子能工业:
中子减速剂
用于制造铅笔芯、涂料、染料等。
石墨-3R可作合成金刚石的原料。用途:30石墨鉴定特征返回石墨鉴定特征返回31石墨内部的碳原子呈层状排列,一个碳原子周围只有3个碳原子与其相连,碳与碳组成了六边形的环状,无限多的六边形组成了一层。层与层之间联系力非常弱,而层内三个碳原子联系很牢,因此受力后层间就很容易滑动,这就是石墨很软能写字的原因。
石墨内部的碳原子呈层状排列,一个碳原子周围只有32金刚石内部的碳原子呈“骨架”状三维空间排列,一个碳原子周围有4个碳原子相连,因此在三维空间形成了一个骨架状,这种结构在各个方向联系力均匀,联结力很强,因此使金刚石具有高硬度的特性。
石墨在5-6万大气压((5-6)×103MPa)及摄氏1000至2000度高温下,再用金属铁、钴、镍等做催化剂,可使石墨转变成金刚石。金刚石内部的碳原子呈“骨架”状三维空间排列,一个33C60结构C60结构34C60又称布基球Buckball、富氏烯FullereneC60作为结构基元,C60间以范氏力结合而成C60固体,质软。C60分子可以与金属离子或非金属离子结合成盐类。C60在半导体、光学等方面有奇异性能。C60又称布基球Buckball、富氏烯FullereneC35自然硫返回自然硫返回36返回矿物鉴定特征返回矿物鉴定特征37作业1、用典型结构分析的方法分析萤石晶体的结构,并画出其晶胞图。2、比较矿物中不同类型“水”的特征。3、举例说明晶体内部结构与结晶习性间的关系。4、比较金刚石和闪锌矿晶体中解理产生的不同原因。作业1、用典型结构分析的方法分析萤石晶体的结构,并画出其晶胞38
自然元素
矿物大类自然元素
矿物大类39重点金刚石与石墨晶体结构的区别。用晶体结构的知识解释金刚石与石墨物理性质的差异。用典型结构的分析方法分析金刚石与石墨的晶体结构。重点金刚石与石墨晶体结构的区别。40
自然元素矿物:
在自然界以单质形式存在的矿物。
已知的自然元素矿物种>50,约占地壳总重量的
1‰,分布极不均匀。§1概述§1概述41一、化学组成
1.金属元素:
主要包括:(1)部分铜族元素:Cu、Ag、Au(2)铂族元素:Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt
2.半金属元素:
As、Sb、Bi
3.非金属元素:
C、S
一、化学组成42
二、晶体化学特点、形态及物理性质
据键性,大致分3种
晶格类型:
1.金属晶格
典型金属键
大多数矿物的原子呈最紧密堆积,结构型较简单,对称性较高。
二、晶体化学特点、形态及物理性质43
(1)
多数呈立方最紧密堆积,具立方面心格子的铜型结构,如
自然铜、自然金、自然铂、自然钯……(1)多数呈立方最紧密堆积,44
(2)少数呈六方最紧密堆积,具六方格子,如自然锇等。
(3)α-Fe型:原子按立方体心紧密堆积,配位数为8。(2)少数呈六方最紧密堆积,45
形态:
晶体呈等轴粒状或六方板状,
集合体为树枝状、片状、块状等。
物理性质:具典型的金属特性:
金属色,金属光泽,不透明。
硬度低(Os、Ir例外),解理不发育,强延展性。比重大。电和热的良导体。形态:46
2.原子晶格
晶格中质点以共价键联结,如金刚石(
C
)
。
物理性质:
硬度高,光泽强,具脆性,不导电。金刚石晶体结构2.原子晶格金刚石晶体结构47
3.分子晶格
1)如石墨(
C
):
层状结构,层内具共价键—金属键,层间为分子键,表现在物理性质上具明显的异向性,
具{
0001
}
极完全解理,硬度低,
金属光泽,电的良导体。
石墨结构3.分子晶格石墨结构48
2)如自然硫自然硫(
-S
):
8个S原子以共价键联结成
S8环状分子,环分子间为
分子键,故其硬度低,熔点低,导电导热性差。2)如自然硫自然硫(-S):49
一、自然铜族
包括自然铜、自然银、自然金等矿物。§2主要矿物一、自然铜族§2主要矿物50
自然金:
Au
化学组成:
纯金极少见,常有一定数量的类质同像混入物Ag
。
自然金—自然银完全类质同像系列
Ag含量(%)0~55~1515~5050~8585~9595~100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自然金:AuAg含量051
此外,尚可含少量
Cu、Pd、Bi、Pt、
Te、Ir等。含Cu20%者称铜金矿;含
Pd5~11%者称钯金矿;含Bi4%者称铋金矿。
自然金的纯度以成色来表示,
用千分数示之。此外,尚可含少量Cu、Pd、Bi、Pt、52
晶体结构:
等轴晶系,Fm3m。
Au
原子呈立方最紧密堆积,
具立方面心格子的铜型结构。
形态:
一般呈分散粒状、不规则粒状或树枝状等集合体。第八章之一自然元素矿物大类课件53鉴定特征鉴定特征:
金黄色颜色及条痕,强金属光泽。
硬度低(2~3),无解理,强延展性。
比重大(15.6~19.3)。熔点高(1062℃)。
化学性质稳定,在空气中不氧化,只溶于王水。
鉴定特征鉴定特征:54
二、碳族
金刚石:
C
化学组成:
带色和不透明者常含
Si、Al、Ca、
Mg、B、N、Fe、Ti
等杂质及石墨、
橄榄石、磁铁矿、金红石等包裹体。二、碳族55
杂质N
和
B
的含量和存在形式,
直接影响着金刚石的
光、电、热等
物理性能,成为金刚石分类依据。杂质N和B的含量和存在形式,56金刚石分类类型
杂质元素
物理性能
备注
NBI型
Ia型
含量>0.1%,以聚集体形式,呈极细小片状导电、导热性较差机械强度高
在天然金刚石中占98%
Ib型
含量较低,主要以分散的顺磁性N形式导热性较差在天然金刚石中约占1%;绝大多数合成金刚石为Ib型Ⅱ型
Ⅱa型
不含N
或含N<
0.001%不含B良好的导热性在金刚石矿床中的含量一般<2~3%Ⅱb型含B
天蓝色,具半导体性能罕见
混合型
在同一颗粒中N的分布不均匀金刚石分类类型杂质元素物理备57
晶体结构:
等轴晶系,对称型
m3m,
具立方面心格子。C原子位于立方晶胞的8个角顶和6个面中心,以及
相间地分布于半数的1/8小立方晶胞的中心。CN
=
4
。
晶体结构:58金刚石(
C
)返回金刚石(C)返回59
形态:
多呈{111}、{110},常呈浑圆粒状。鉴定特征:
浑圆粒状。金刚光泽。极高的硬度(H=10),解理
{111}
中等。
日光曝晒后,在暗处发淡青蓝色磷光。幻灯片30幻灯片27形态:幻灯片30幻灯片2760金刚石晶体形态返回金刚石晶体形态返回61
用途:
名贵宝石、切削工具、研磨材料、
精密仪器的零件、钻头、尖端技术材料等。
主要产地有澳大利亚、南非、俄罗斯、扎伊尔、巴西、美国及我国山东、辽宁、
贵州、江苏、湖南等。用途:62最大的宝石级金刚石1905年发现于南非的普列米尔,重3106克拉,取名为“库里南”。中国最大的金刚石是1977年在山东临沭县常林村发现的,重158.786克拉,取名为“常林钻石”,是国宝。金刚石经琢磨后称钻石,自古以来就是最贵重的宝石(如蓝钻石、黑钻石、金钻石等),无色、微蓝和玫瑰色的为上品。金刚石还可用做钻头、切割工具、研磨材料以及高温半导体或尖端工业的原材料。最大的宝石级
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