第1920章自然元素矿物

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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——磁黄铁矿：
化学组成：Fe1-xS，表明Fe离子有缺席，原 因是Fe3+代替Fe2+
晶体结构：红砷镍矿型结构（S做六方最紧密 堆积，Fe充填所有的八面体空隙）。
注意：缺席位可以在晶体结构中有序或无 序分布，这导致结构变化，有序排列可产生超 晶胞。
物理性质：棕褐色，含Fe多 时可呈铁黑色，半金属光泽－ 金刚光泽，{110}解理（几 组？夹角？），硬度小于小刀， 重。
成因：热液型，常与方铅矿 共生，形成铅锌硫化矿床。含 Fe多小（或颜色深浅）可指 示温度：高温Fe多，色深。
用途：提炼Zn，还可综合利 用其中的稀有元素。
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第1920章自然元素矿物
物理性质：自然金属元素矿物－－金属键的特点（有
哪些特点？）；自然非金属元素矿物－－非金属键 的特点，物性各异，与化学键有关。
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第1920章自然元素矿物
第十八章 自然元素大类
分类
o 自然金属元素类：铜族（Cu、Au、Ag） 铂族（Pt、Ir、Ru 、Os等）
o 自然非金属元素类：C: 金刚石、石墨、C60 S: 自然硫
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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——黄铁矿：
化学组成：Fe[S2]，常 类质同像混入Co，Ni，
•
Au，Ag。
黄
铁
晶体结构：NaCl型结
矿
构的衍生结构。对称型 降低为
结 构
m3(3L24L33PC)
思考： NaCl型结构的 对称型是什么？为什么 黄铁矿结构对称降低？
世界上产金刚石的主要为南非，我国山东、辽宁也产。 世界上最大的金刚石产于南非，重3000多克拉，我国最大
的 金刚石“常林钻石”158克拉，发现于山东临沭县常林 村。
用途：宝石之王，极硬材料，半导体等。
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第19201章自克然元拉素矿＝物 0.2克
主要矿物简介——石墨：
化学组成：C 晶体结构：为一典型层状结构（图片），层内：每个C原 子外的1个s轨道与2个p轨道形成3个sp2杂化轨道，与 周围3个C原子形成共价键，所以，C都是三角形配位； 还有一个p轨道没有参加杂化，这个p轨道垂直层面，相 互重叠形成大键（金属键）。层与层之间还有分子键。
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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——方铅矿：
形态：粒状、致密块状。
物理性质：铅灰色，强金 属光泽，立方体解理（几 组？符号？夹角？），硬 度小于小刀，重。
成因：热液型，常与闪锌 矿共生，形成铅锌硫化矿 床。
用途：提炼Pb，Ag多时 也可提炼Ag。
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第1920章自然元素矿物
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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——磁黄铁矿：
形态：致密块状。 物理性质：暗古铜黄色，褐色锖色，金属光泽， 无解理，硬度小于小刀，重。 成因：岩浆型（超基性的铜镍硫化矿床），接 触变质型，热液型。 用途：提炼S。
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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——辉钼矿：
化学组成：MoS2， 类质同像含Re，并且 是Re最主要的存在形 式。
晶体结构：层状结构： [MoS6]三方柱层与S 组成的空八面体层相间 堆积形成。
•S组成的三方 柱层，充填Mo
•S组成的八面 体层，不充填 Mo
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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——辉钼矿：
形态：片状。 物理性质：铅灰色，金属光泽，{0001} 极完全解理，解理片具挠性，硬度小。与石 墨很像，但在上釉瓷板上条痕黄绿色。 成因：热液型。 用途：提炼Mo,Re。
思考： C原子是最紧密堆积吗？
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•Sp3杂化轨道
第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——金刚石：
形态：呈单晶体产出，八面体、菱形十二面体等。（图片） 物理性质：（请同学们自己说说）。 成因：高温高压产物，只能形成于地下深处岩浆作用，主 要产于超基性的金伯利岩（一种形成于地幔或下地壳的， 但被迅速带至地面浅处的岩石）中；砂岩。
关于黄金的纯度：成色－Au的含量，用千分数表示：
首饰用“K”表示纯度：24K金表示100％纯度的金，18K则 表示18/24纯度的金。
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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——金刚石：
化学组成：C，但通常还含N、B，并且根据含N、B的多 少对金刚石进行分类。 晶体结构：为一典型结构（图片），单晶胞内除了立方面 心上有C原子外，晶胞内还有4个C原子。化学键：每个C 原子外的1个s轨道与3个p轨道形成4个sp3杂化轨道，与 周围4个C原子形成共价键，所以，C都是四面体配位。
第19-20章自然元素矿物
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2020/11/25
第1920章自然元素矿物
矿物的晶体化学分类：
种：具有确定的晶体结构和相对稳定的化学成分。
同质多像变体：虽然成分相同，但结构不同，物理性质
也不同，属不同矿物种。如：金刚石与石墨。
多型变体：成分相同，且结构差异不大，物理性质也相近，
属同一矿物种。如：2H石墨与3R石墨。
们的结构、化学键特点解释它们各自的物性特点。 4、金刚石的成因特点？ 5、天然金刚石是否含N、B？含什么杂质的金刚石
是半导体？
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第1920章自然元素矿物
第十九章 硫化物及其
类似化合物大类
概述
化学组成：阴离子为S，以及少量Se、Te、As、Sb， 阳离子为铜型离子（Cu、Pb、Zn、Ag）以及靠 近铜型离子一边的过渡型离子（Fe、Co、Ni）。 另外，常含一些稀有元素Ge、Ga、Re、Tl等可 综合利用。该大类矿物是工业上有色金属和稀有分 散元素矿产的重要来源。
晶体结构：铜型结构（立方最紧密堆积）（图片）； 思考：晶系？对称型？
形态：不规则粒状集合体，树枝状等 （图片）；
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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——自然金：
物理性质： （请同学们自己说出）； 成因：热液型，砂金（沉积砂矿），变质型。 用途：“硬通货”，装饰，精密仪器，耐高温、腐蚀材料 等。
o 复硫化物类：阴离子为对硫离子[S2]2－、[AsS]2－ ： 黄铁矿Fe[S2]、毒砂Fe[AsS]
o 硫盐类：阴离子团：[AsS3]、[SbS3]
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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——方铅矿：
化学组成：PbS，常类质同像混入Ag。 晶体结构：NaCl型结构。
思考：怎么从堆积的角度描述其结构？
但在地表条件下不稳定，易被氧化。
硫化矿床次生富集带：
•氧化带
•次生富集带
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•原生硫化矿床
第1920章自然元素矿物
第十九章 硫化物及其
类似化合物大类
分类
o 简单硫化物类：阴离子为S2-： 方铅矿PbS、闪锌矿ZnS、黄铜矿CuFeS2、磁黄
铁矿Fe1－xS、辉钼矿MoS2、辉铜矿Cu2S、辉锑矿 Sb2S3、雌黄 As2S3、雄黄As4S4、辰砂HgS、斑铜 矿Cu5FeS4。
晶体化学特点：S作最紧密堆积，阳离子充填空隙。 但具体结构有变异。化学键以共价键为主（铜型离 子极化力强，S易被极化，两者电负性差小）
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第1920章自然元素矿物
第十九章 硫化物及其
类似化合物大类
概述
物理性质：大多表现为金属矿物、半金属矿物的特点。
成因：热液成因为主（铅锌硫化矿床），也有基性岩 浆成因的（铜镍硫化矿床），还有接触交代的。
异的，称为该矿物的变种或异种。如：铁闪锌矿 （Zn,Fe）S是闪锌矿ZnS的变种，紫水晶是石英的变 种，镜铁矿是呈片状的赤铁矿的变种。
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第1920章自然元素矿物
矿物的晶体化学分类（仅列出大类）
o 第一大类 自然元素矿物 o 第二大类 硫化物及其类似化合物矿物 o 第三大类 氧化物和氢氧化物矿物 o 第四大类 含氧盐矿物 o 第五大类 卤化物矿物
•Sp2杂化轨道
•未参加杂化的p轨 道
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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——石墨：
形态、物理性质：同学们自己说说。 成因：高温变质。 用途：耐高温材料，润滑剂，导电材料。
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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——富勒烯（C60）与纳米碳管：
化学组成：C，是在合成过程中新发现的C元素的物相。 晶体结构： C60：60个C原子形成一个像足球一样的大分子； 纳米碳管：类似于石墨层卷曲成管。
o 自然半金属元素类：As、 Sb、Bi
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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——自然金：
化学成分：Au，与Ag呈完全类质同像，形成金银矿、 银金矿等：
Ag含量 （%）
矿物名称
0~5 自然金
5~15
含银 自然金
15~50
50~85
85~95
95~10 0
银金矿 金银矿
含金
自然银
自然银
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第1920章自然元素矿物
第十八章 自然元素大类
概述
化学组成：只有某些元素能形成自然元素矿物（表18 －1）
晶体结构：自然金属元素矿物主要为铜型结构（立方
最紧密堆积）、锇型结构（六方最紧密堆积），半 金属元素矿物为砷型结构（NaCl结构沿L3变形， L33L23PC）；自然非金属元素矿物结构各异。
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第1920章自然元素矿物
矿物的晶体化学分类：
完全类质同像系列：两个端员为两个独立的矿物种，并以 中间二分法将整个系列分为两个矿物种，端员之间的成 分可作亚种。如：
Mg[CO3]---------------Fe[CO3]
菱镁矿
菱铁矿
（种）
（种）
含铁菱镁矿
（亚种）
同一矿物，因化学成分或物理性质、形态上出现较明显差
在以后的章节里，我们将按以上分类对各大类、 类、族、种矿物进行分门别类地介绍。
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第1920章自然元素矿物
矿物的命名：
按成分：自然金、钛铁矿； 按物理性质：橄榄石、方解石、重晶石； 按形态：石榴子石、十字石； 按物理性质＋化学成分：方铅矿、黄铜矿、磁铁矿； 按物理性质＋形态：绿柱石、红柱石； 按地名：高岭石、香花石、包头矿； 按人名：张衡矿
它们结构新颖，物理性质特别，具有超导性、量子效应等， 引起人们的关注。
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第1920章自然元素矿物
主要矿物简介——自然硫：
化学组成：S，一般不纯。 晶体结构：分子型结构，S8分子： 分子内为共价键，分子间为分子键。 形态：块状、粒状、土状。 物理性质： 黄色，晶面金刚光泽，
断口油脂光泽，无解理，硬度小， 轻，性脆。 成因：生物化学沉积，火山喷气。 用途：制造硫酸。
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第1920章自然元素矿物
矿物的命名：
“矿”－－金属矿物：方铅矿、黄铜矿 “石”－－非：水晶 “玉”－－宝石类矿物：黄玉、刚玉 “砂”－－细小颗粒产出矿物：辰砂 “华”－－地表次生的松散状矿物：钴华、钼华 “矾”－－溶于水的矿物：胆矾
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主要矿物简介——闪锌矿：
•
化学组成：ZnS，常 类质同像混入Fe，以 及一些稀有元素。
晶体结构：闪锌矿型 结构。
思考：怎么从堆积的 角度描述其结构？与 金刚石结构对比？
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闪 锌 矿 结 构
比与 金 刚 石 结 构 对
第1920章自然元素矿物
•
主要矿物简介——闪锌矿：
形态：粒状、致密块状。
主要矿物简介——黄铜矿：
化学组成：CuFeS2，（这 里S2不是对硫离子，是单离 子） 晶体结构：闪锌矿型结构的 衍生结构。
思考：高温无序黄铜矿结 构与低温有序黄铜矿结构的 演变关系？
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•黄 铜 矿 结 构
第1920章自然元素矿物
•闪 锌 矿 结 构
主要矿物简介——黄铜矿：
形态：致密块状。 物理性质：铜黄色，金属光泽，无解理，硬度 小于小刀，重。 成因：热液型，岩浆型（超基性岩浆岩），接 触变质型。 用途：提炼Cu。
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•续
第1920章自然元素矿物
铜型结构
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•
金
•返回
刚 石
结
构
•与铜型结构对比
返回
•金刚石结构
•石墨层状结 构
石墨结构（2H多型），与金刚石结构对比
思考： 2H多型是什么意思？
（返回）
思考题：
1、自然金属元素矿物的共性？ 2、自然金的成因类型？ 3、金刚石、石墨的结构特点？化学键特点？从它
第1920章自然元素矿物
第十八章 自然元素大类
概述
呈单质状态产出的矿物；也可以是多种金属元素形成 的金属互化物、合金。
单质如：自然金Au、金刚石C； 金属互化物如：Fe0.83Si2（相当于化合物，含量比列
固定）
合金如：Au-------Ag（类质同像系列，含量连续变 化）
在有些情况下，金属互化物与合金不好区分。