结晶矿物学13.PPT
2020/7/16,1,结晶学与矿物学13自然元素矿物,概述自然铜族矿物自然硫族矿物金刚石-石墨族矿物复习思考题,欢迎光临结晶矿物网络教室,2020/7/16,2,13自然元素矿物13-1概述1,在自然界中已知有20种左右金属－非金属元素呈单质形式出现。目前已知自然元素矿物超过50种。自然元素矿物占地壳总重量不足0.1，且在地壳中的分布很不平均。化学成分在金属元素中以铂族和金为最主要，其次是铜和银;半金属元素主要是砷、锑、铋;在非金属元素中以硫和碳为最主要。晶体化学结构类型对金属元素,结构类型有铜型立方密堆积，CN12,如Pt、Cu、Au、Ag等;锇型六方密堆积，CN12,如Os;铁alpha-Fe型原子按立方体心式密堆积，CN8。对半金属元素,结构类型为砷型在形式上可视为由立方面心格子沿三次轴发生畸变而略呈现层状的菱面体格子;对非金属自然元素,结构类型有金刚石型、自然硫型、石墨型。,结晶矿物网络教室,2020/7/16,3,13自然元素矿物13-1概述2,键性金属元素为典型的金属键;半金属元素,由金属键逐步向多键性转变;对非金属自然元素,视不同矿物而异其中金刚石具典型共价键，结构类型为金刚石型；自然硫具分子键，呈分子结构型；石墨具层状结构，层内为共价键-金属键，层与层之间为分子键。物理性质金属元素矿物表现为金属色、反射力强而不透明、金属光泽、强延展性、导电性和导热性、硬度低、无解理、比重大;半金属元素矿物中金属性较强者，其物理性质趋向于接近金属自然元素矿物。自然铋、自然锑、自然砷三矿物非金属性依次增加，硬度趋向于加大，胞性趋向于增高，金属光泽则趋向于减弱，比重趋向于降低;非金属元素矿物中，自然硫具分子键，表现为硬度低、比重小、性胞、熔点低并易升华。金刚石和石墨差异较大。,结晶矿物网络教室,2020/7/16,4,13自然元素矿物13-2自然铜族矿物1,包括自然铜,自然金和自然银。自然金自然银自然铜化学组成主元素AuAgCu微元素Au,AgAu,CuAu,CuAu和Ag的原子半径相似为1.79和1.75Angstrom,很容易类质同象代替,但不是完全类质同象系列;Cu的半径较小,约为1.57Angstrom,只能在高温时才与Au形成固溶体。,结晶矿物网络教室,,,,2020/7/16,5,13自然元素矿物13-2自然铜族矿物2,结构和参数均为铜型结构,等轴晶系,点群m3m,空间群Pm3m,CN12自然金自然银自然铜晶胞参数a04.0704.0773.089单胞分子数444什么是铜型结构,结晶矿物网络教室,,,,2020/7/16,6,13自然元素矿物13-2自然铜族矿物3,晶体形态单晶体均少见,多呈树枝状,致密块状或片状集合体。自然金八面体{111},菱形十二面体{110}自然银立方体{100},八面体{111},或两者聚形自然铜立方体{100},结晶矿物网络教室,2020/7/16,7,13自然元素矿物13-2自然铜族矿物4,物理性质均为金属光泽,硬度2.5左右,电和热的良导体,延展性高。自然金自然银自然铜颜色金黄色银白色铜红色条痕金黄色银白色铜红色比重19.310.58.95熔点1062960.51083oC,结晶矿物网络教室,,,,2020/7/16,8,13自然元素矿物13-2自然铜族矿物5,成因产状自学,结晶矿物网络教室,2020/7/16,9,13自然元素矿物13-3自然硫族矿物1,自然硫具有三个同质多象变体，即a-,b-和g-硫。在自然条件下只有a-硫才是稳定的。如果温度高于95.6℃,a-硫转变为单斜晶系的b-硫，当温度降低时仍回复为a-硫。g-硫在常温常压下不稳定，而转变为a-硫。[化学组成]S,火山作用成因的自然硫往往含有少量Se、As、Te;由生物化学作用沉积的自然硫则夹杂有泥质、有机质等混入物。[结构和参数]斜方晶系,点群mmm,空间群Fddd；单胞参数为a010.437,b012.845A,C024.369;Z16。自然硫的结构中,硫分子由八个原子组成，原子上下交替排列，构成硫八环。[形态]晶形常呈双锥状或厚板状，由菱方双锥、菱方柱、板面等组成。,结晶矿物网络教室,2020/7/16,10,13自然元素矿物13-3自然硫族矿物2,[物理性质]不同色调的黄色；晶面呈金刚光泽，而断面显油脂光泽。贝壳状断口；硬度12；性脆；解理不完全;燃点低;比重2.052.08。[成因和产状]见于地壳的最上部分和其表部,其形成有着不同的途径。生物化学作用形成的沉积硫矿床在硫化物矿床氧化带下部，由金属硫化物氧化分解而成,如FeS2Fe2SO43→3FeSO42S石膏分解，由硫细菌作用而分解，形成自然硫。[鉴定特征]自然硫以其颜色、光泽、低硬度、性脆和易熔为特征。,结晶矿物网络教室,2020/7/16,11,13自然元素矿物13-4金刚石-石墨族矿物1,包括C的四个同质多象变体金刚石、六方刚石Lonsdaleite、石墨和亮石墨chaoite。六方金刚石和亮石墨在自然界很罕见。金刚石石墨,结晶矿物网络教室,2020/7/16,12,金刚石化学组成晶体结构晶体形态物理性质及用途成因产状,结晶矿物网络教室,13自然元素矿物13-4金刚石-石墨族矿物2,2020/7/16,13,金刚石化学组成,成分为C含有元素Si,Al,Ga,Mg,Mn,经常见Na,Ba,Fe,Ti,C...以包体形式存在.N可进入晶格;无色透明,常见彩色金刚石什么所导致.如噩运之钻“Hope”,为深蓝色;“常林钻石”为淡黄色.,结晶矿物网络教室,2020/7/16,14,名钻“Hope”罕见的深蓝色,隐约透出凶恶的光芒,与奇特和悲惨相伴随,被称为“噩运之钻”。重45.52ct,产自17世纪的印度。,2020/7/16,15,金刚石晶体结构,点群m3m,空间群Fd3mC原子外层电子的sp3杂化C-C键角为1092816,C-C距为1.54结构C原子位于立方体单胞的角顶和面心,以及单胞分割的八个小立方体半数的中心,见金刚石结构,结晶矿物网络教室,2020/7/16,16,金刚石的结构参数,结晶矿物网络教室,2020/7/16,17,金刚石晶体形态,常见形态八面体{111},菱形十二面体{110},立方体{100}及其聚形.少见形态四六面体{hk0},六八面体{hkl}.常林钻石为{100}{hk0},结晶矿物网络教室,2020/7/16,18,晶体形态常林钻石的形态,结晶矿物网络教室,2020/7/16,19,金刚石物理性质及用途,高硬度Mohs硬度10,具有方向性,比石英硬度高1000倍最硬的物质抗磨性高热的良导体,热膨胀系数小折射率高2.40-2.48,强色散抗酸碱不溶于王水战略资源,结晶矿物网络教室,2020/7/16,20,金刚石成因产状,C的P-T相图原生金刚石--金伯利岩次生金刚石--砂矿,结晶矿物网络教室,2020/7/16,21,成因产状C的P-T相图,结晶矿物网络教室,2020/7/16,22,成因产状原生金刚石--金伯利岩,结晶矿物网络教室,2020/7/16,23,成因产状次生金刚石--砂矿,结晶矿物网络教室,2020/7/16,24,石墨化学组成晶体结构晶体形态物理性质及用途成因产状,结晶矿物网络教室,13自然元素矿物13-4金刚石-石墨族矿物3,2020/7/16,25,石墨化学组成,成分为C含多种杂质,结晶矿物网络教室,2020/7/16,26,石墨晶体结构1,2H多型点群6/mmm,空间群P63/mmc3R多型点群3m,空间群R3mC原子外层电子的sp2杂化C-C键角为120,C-C距为1.42,结晶矿物网络教室,,,2020/7/16,27,石墨晶体结构2,晶体结构层状结构,层内碳原子按六方环状排列，每个碳原子与相邻的三个碳原子之间的距离均相等1.42,共价键连接;层间为分子键连接,3.35。见2H型石墨结构,结晶矿物网络教室,2020/7/16,28,石墨的结构参数,结晶矿物网络教室,2H石墨点群6/mmm空间群P63/mmca02.46b02.46c06.70Z4,,,2020/7/16,29,石墨晶体形态,单晶体呈片状或板状,很罕见,通常为片状或土状集合体,结晶矿物网络教室,2020/7/16,30,石墨物理性质及用途,低硬度Mohs硬度12,具有方向性抗磨性高电的良导体{0001}解理极完全什么是石墨层间化合物,结晶矿物网络教室,2020/7/16,31,石墨成因产状,沉积变质成因接触变质成因,结晶矿物网络教室,2020/7/16,32,13自然元素矿物复习思考题,在自然金中,Ag可完全类质同象替代Au,而Cu仅能部分替代,为什么简述自然半金属的晶体化学特征与其物理性质的关系.试以金刚石和石墨为例,说明同质多象的概念.科索沃战争中的石墨弹是利用石墨的什么物理性质,结晶矿物网络教室,
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