结晶矿物学14.PPT

1,14硫化物及其类似化合物,概述单硫化物及其类似化合物双硫化物及其类似化合物硫盐复习思考题,结晶学与矿物学,,2,14-1概述,硫化物及其类似化合物包括一系列金属元素与硫、硒、碲、砷等相化合的化合物。矿物种数有350种左右，而其中硫化物就占2/3以上，它们只占地壳总重量的0.15。化学成分与硫组成化合物的最主要元素为铁、钴、镍、钼、铜、铅、锌、银、汞、镉、铋、锑、砷等。晶体化学特征性质上的特点区别于标准离子晶格的晶体。这是因为在硫化物及其类似化合物中原子间的键性复杂，不仅表现共价键性，还显示一定的离子键性，甚至还有金属键性。物理性质绝大多数硫化物及其类似化合物呈金属色、显金属光泽、条痕色深而不透明。仅少数硫化物如雄南、雌黄、辰砂、闪锌矿等具金刚光泽，半透明。单硫化物和硫盐矿物硬度低，其摩斯硬度在24之间，双硫化物及其类似化合物，其硬度增高至56.5左右，同时缺乏解理或解理不完全，面其它硫化物大多具有明显解理性。这一类矿物的熔点低，比重一般在4以上。,结晶学与矿物学,,3,14-2单硫化物及其类似化合物1,需要掌握的矿物方铅矿,闪锌矿,辰砂,磁黄铁矿,镍黄铁矿,黄铜矿,斑铜矿,辉锑矿,雄黄,雌黄,辉钼矿,铜蓝学习要点化学组成结构特点晶体形态物理性质鉴定特征,结晶学与矿物学,,4,14-2单硫化物及其类似化合物2,方铅矿化学组成PbS,成分中常含Ag、Bi、Sb、Se等结构特点等轴晶系；点群m3m。空间群Fm3m；a05.93;Z4。NaCl型结构，硫离子按立方密堆积，铅离子充填于八面体空隙，阴阳离子的配位数均为6。晶体形态常呈立方体晶形，有时以八面体与立方体聚形出现。物理性质铅灰色；条痕灰黑色；金属光泽。硬度23；解理平行{100}完全；比重7.47.6。鉴定特征铅灰色，金属光泽，立方体完全解理，比重大。,结晶学与矿物学,,5,14-2单硫化物及其类似化合物3,闪锌矿化学组成ZnS,成分中通常含有Fe等各种类质同象混入物结构特点等轴晶系；点群43m。空间群F43m；a05.3985；Z4。晶体结构表现为硫离子成立方密堆积，锌离子充填于半数的四面体空隙，阴阳离子的配位数均为4晶体形态晶形常呈四面体，有时呈菱形十二面体，见以111为接合面的双晶物理性质当含铁量增多时，颜色由浅变深，从浅黄黑色,条痕白色褐色；光泽由树脂光泽至半金属光泽；从透明至半透明。硬度3.54；解理平行{110}完全。比重3.94.1，随含Fe量的增加而降低鉴定特征菱形十二面体完全解理、条痕、光泽以及经常与方铅矿密切共生,结晶学与矿物学,,,,6,14-2单硫化物及其类似化合物4,辰砂包括HgS三个同质多象变体三方晶系的辰砂、等轴晶系的黑辰砂以及六方晶系的六方辰砂。后两者在自然界分布稀少。化学组成HgS,有时含Se、Sb、Cu、Te等结构特点三方晶系,点群32,空间群P312,a04.14，c09.49；Z3,晶体结构属变形NaCl型结构晶体形态双晶常见，常成以c轴为双晶轴的贯穿双晶矛状双晶物理性质猩红色；条痕红色；金刚光泽。硬度22.5；解理平行{1010}完全;比重8.05鉴定特征猩红色及红色条痕，比重大，硬度低,结晶学与矿物学,,,,,7,14-2单硫化物及其类似化合物5,磁黄铁矿有两个同质多象变体在320℃以上稳定的为高温六方晶系变体6/mmm。P63/mmc；a03.43，c05.69；Z2和在320℃以下稳定的为低温单斜晶系变体2/m。C2/c；a06.86，b011.90，c012.85，β118；Z32。化学组成一般用Fe1-xS表示,混入物以Ni和Co为最常见结构特点晶体结构属红镍矿NiAs型结构晶体形态晶形呈六方板状、柱状或桶状，但很少见物理性质暗青铜黄色，条痕灰黑色；金属光泽;硬度4，性脆；解理平行{1010}不完全；比重4.64.7,具磁性鉴定特征暗青铜黄色，具磁性,结晶学与矿物学,,,,,8,14-2单硫化物及其类似化合物6,镍黄铁矿化学组成通常以Fe,Ni9S8表示其化学式，实际上∑MeS98的情况不常见，一般均有不同程度的偏离,除类质同象混入物Co外，还发现Cu、Ag、Rh、Pd、Se、Te等结构特点等轴晶系；点群m3m;空间群Fm3m；a010.17；Z4晶体形态通常成细小颗粒在磁黄铁矿、黄铜矿中柱状或桶状物理性质古铜黄色；条痕绿黑色；金属光泽;硬度34；性脆；八面本{111}解理完全;比重5;不具磁性鉴定特征完全的解理和不具磁性与磁黄铁矿相区别,结晶学与矿物学,,,,,9,14-2单硫化物及其类似化合物7,黄铜矿两种同质多象变体低温四方晶系和高温等轴晶系变体。二者转变温度是550℃；高温变体的阳离子呈无序分布，低温有序化学组成CuFeS2,混入物有Mn、Sb、Ag、Zn、In、Bi等结构特点四方晶系；点群42m,空间群I42d;a05.24,c010.32；Z4。晶体结构类似闪锌矿，其单胞好似由两个闪锌矿晶胞叠加而成晶体形态单晶体不常见，晶形呈四方四面体、四方偏三角面体、四方双锥物理性质黄铜色，条痕绿黑色；金属光泽;硬度34；性脆。比重4.14.3鉴定特征黄铁矿相似，以其更黄的颜色和较低的硬度加以区别,结晶学与矿物学,,,,,,10,14-2单硫化物及其类似化合物8,斑铜矿有两个同质多象变体。228℃以上为高温等轴晶系变体m3m,Fm3m；a05.50A；Z1，其结构可视为阳离子成统计性分布的反萤石型缺位结构;低温变体属四方晶系42m。P421c；a010.94；c021.88；Z16，其结构相当复杂化学组成Cu5FeS4,但其成分的实际变动很大结构特点晶体形态单晶体极为少见，通常成致密块状或粒状集合体物理性质新鲜断面呈暗铜红色，条痕灰黑色；金属光泽;硬度3；性脆;比重4.95.0鉴定特征暗铜红色，但表面常见锖色；低硬度,结晶学与矿物学,,,,,,11,14-2单硫化物及其类似化合物9,辉锑矿化学组成Sb2S3,含少量As、Pb、Ag、Cu、Fe等混入物结构特点斜方晶系；点群mmm;空间群Pbnm；a011.20，b011.28A，c03.83A；Z4。晶体结构中,S紧密衔接和Sb锑离子组成平行c轴链，链内硫与锑离子的距离仅为2.5A；而链间则为3.2A左右，键力较弱，因而沿着这一方向{010}表现出解理性。晶体形态单晶体呈柱状或针状，柱面具有明显的纵纹物理性质铅灰色；条痕黑色；金属光泽。硬度2；性脆；解理平行{010}完全，解理面上常有横的聚片双晶纹，比重4.6鉴定特征铅灰色，柱状晶形，解理布有横纹,结晶学与矿物学,,,12,14-2单硫化物及其类似化合物10,雌黄化学组成As2S3,类质同象混入物Sb，可达3结构特点单斜晶系；点群2/m;空间群P21/c;a011.49,b09.59,c04.25,β9027；Z4。雌黄的晶体结构表现为砷、硫离子连接成层，层中每一砷离子所包围，而每个硫离子与两个砷离子相连接晶体形态单晶体呈板状或短柱状,集合体成片状、梳状、土状等物理性质柠檬黄色；条痕鲜黄色；油脂光泽至金刚光泽。硬度1.52；解理平行{010}极完全，薄片具挠性。比重3.5鉴定特征铅灰色，柱状晶形，解理布有横纹,结晶学与矿物学,,,13,14-2单硫化物及其类似化合物11,雄黄化学组成As4S4结构特点单斜晶系；点群2/m;空间群P21/n；a09.27，b013.50，c06.56，β10633；Z4。晶体结构系由As4S4分子所构成，分子中的四个硫原子与四个砷原子之间以共价键相维系，而分子与分子间则以分子键相连接晶体形态单晶体通常细小，呈柱状物理性质桔红色；条痕淡桔红色；晶面上具金刚光泽，断面上现树脂光泽。硬度1.52；性脆；解理平行{010}完全。比重3.6鉴定特征桔红色，条痕淡桔红色，硬度低,结晶学与矿物学,,,14,14-2单硫化物及其类似化合物12,辉钼矿二种多型2H型六方晶系，点群6/mmm,空间群P63/mmc；a03.15，c012.30;3R型三方晶系；点群3m。空是群R3m；a03.16，c018.33,其物理性质彼此间极为相似化学组成MoS2,类质同象混入物有Re等0.n1.88、Se等结构特点辉钼矿的晶体结构,钼离子组成的面网，夹在上下由硫离子组成的面网之间，共同构成一个结构层。Mo为六次配位，与S构成三方柱形配位多面体。而结构层可视为以Mo为中心的三方柱彼此共棱构成晶体形态单晶体呈六方板状，但往往不完全。底面上常有条纹物理性质铅灰色；条痕为亮铅灰色;金属光泽;硬度1；解理平行{0001}极完全；薄片具桡性;有滑腻感;比重5.0鉴定特征铅灰色，金属光泽，硬度低，底面解理极完全,结晶学与矿物学,,,,,15,14-2单硫化物及其类似化合物12,铜蓝化学组成CuSCu2S.CuS2,混入物有Fe、Ag、Se等结构特点六方晶系；点群6/mmm。空间群P6/mmc；a03.796，c016.36；Z6。晶体结构具复杂层状；Cu2位于由三个S2-所组成的等边三角形之中，各个三角形的角顶彼此相连成层。由S2-所占据的三角形的角顶却又是上下相对应的四面体的一个共用角顶，而四面体的其余角顶由由[S2]2-占据。Cu位于四面体的中心。这样由CuS3-三角形所连接的层及位于其上下的CuS4-四面体层就构成铜蓝复杂层状的结构。晶体形态单晶体极为少见，呈细薄六方板状或片状。物理性质靛青蓝色；条痕灰黑；金属光泽。硬度1.52；性脆；解理平行{0001}完全。比重4.67鉴定特征铅灰色，金属光泽，硬度低，底面解理极完全,结晶学与矿物学,,,16,14-3双硫化物及其类似化合物1,阴离子为[S2]2-、[Se2]2-、[Te2]2-、[As2]2-等对阴离子;阳离子主要是Fe、Co、Ni等过渡型离子。结构中往往是由哑铃状对阴离子近似于按立方密堆积而成。但由于对阴离子的存在，对称性有所降低。对阴离子本身之间具有强烈的共价键，其键长很短,如对硫离子中S-S之距离2.05小于二倍硫离子半径之和3.5，因而相应地使金属阳离子与这些对阴离子之间的距离缩短，使晶体结构趋向于紧密；缺乏解理或解理不完全，这是对阴离子成哑铃状在结构中交错配置，使各方向键力比较相近所赞成需要掌握的矿物黄铁矿,毒砂学习要点同单硫化物,结晶学与矿物学,,17,14-3双硫化物及其类似化合物2,黄铁矿化学组成FeS2,混入物有Co、Ni、As、Sb、Cu、Au、Ag等结构特点等轴晶系；点群m3,空间群Pa3；a05.4176；Z4。晶体结构与方铅矿相似，即哑铃状对硫离子代替了方铅矿结构中简单硫离子的位置，铁离子代替了铅离子的位置。晶体形态晶形常呈立方体、五角十二面体，八面体或其聚形,在立方体晶面上常能见到晶面条纹物理性质浅黄铜色，条痕绿黑色；金属光泽。硬度66.5；性脆；断口参差状。比重5鉴定特征浅黄铜色，条痕，高硬度,结晶学与矿物学,,18,14-3双硫化物及其类似化合物3,毒砂化学组成FeAsS,常含类质同象混入物Co，它对Fe的置换可以形成从毒砂到铁硫砷钴矿FeAsS-Co,FeAsS的系列结构特点单斜晶系点群2/m,空间群P21/c;a09.53,b05.66,c06.43,β90;Z8;也有三斜晶系的毒砂。晶体结构属于白铁矿型。晶体形态单晶体常呈柱状,集合体往往为粒状或致密块状物理性质锡白色；条痕灰黑；金属光泽。硬度5.56；性脆；解理平行{101}、{010}不完全。比重6.2鉴定特征锡白色，硬度高，锤击之发蒜臭,结晶学与矿物学,,19,14-4硫盐矿物1,半金属元素As、Sb、Bi与硫组成较复杂的络阴离子[AsS3]3-、[SbS3]3-、[BiS3]3-、[AsS4]3-和[SbS4]3-等，具有这些络阴离子的硫化物通常称为硫盐。与硫盐中络阴离子相结合的阳离子主要是Cu、Ag、Pb等。硫盐矿物中络阴离子可构成多种复杂形式的配位。需要掌握的矿物黝铜矿学习要点同单硫化物,结晶学与矿物学,,20,14-4硫盐矿物2,黝铜矿化学组成Cu12Sb4S13,与砷黝铜矿Cu12As4S13呈完全类质同象,含类质同象混入物Ag、Fe、Zn、Hg，Co、Ni等结构特点等轴晶系；点群43m。空间群I43m；a010.33黝铜矿；a010.19砷黝铜矿；Z2。单胞的大小随着Sb置换As而有所改变晶体形态单晶体呈四面体形，依111为接合面成双晶物理性质钢灰铁黑色；条痕与颜色相同；硬度34；性脆；无解理。比重4.65，具弱导电性鉴定特征四面体晶形，断口呈黝黑色，明显的脆性,结晶学与矿物学,,21,14-5复习思考题,单硫化物,对硫化物和硫盐的划分依据是什么说明方铅矿和闪锌矿分别具有{100}和{110}完全解理的原因方铅矿和黄铁矿的结构类型相同,为何对称性却不同如何区别如下矿物辰砂和雄黄黄铁矿和黄铜矿辉钼矿和石墨黄铜矿和自然金雌黄和自然硫,结晶学与矿物学,,