第五讲自然元素类

第五讲自然元素类1第1页，共20页，2023年，2月20日，星期一金属元素：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第2页，共20页，2023年，2月20日，星期一半金属元素：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(α—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第3页，共20页，2023年，2月20日，星期一典型矿物介绍：

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第4页，共20页，2023年，2月20日，星期一（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第5页，共20页，2023年，2月20日，星期一（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第6页，共20页，2023年，2月20日，星期一（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第7页，共20页，2023年，2月20日，星期一（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第8页，共20页，2023年，2月20日，星期一二、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第9页，共20页，2023年，2月20日，星期一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第10页，共20页，2023年，2月20日，星期一三、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第11页，共20页，2023年，2月20日，星期一（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第12页，共20页，2023年，2月20日，星期一3）矿物的形态：八面体、菱形十二面体及其聚形13第13页，共20页，2023年，2月20日，星期一（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第14页，共20页，2023年，2月20日，星期一5）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第15页，共20页，2023年，2月20日，星期一四、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第16页，共20页，2023年，2月20日，星期一（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第17页，共20页，2023年，2月20日，星期一（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第18页，共20页，2023年，2月20日，星期一（4）物理性质：铁黑至钢灰色，条痕为光亮黑色，金属光泽，隐晶