M8自然元素大类

导电、 在天然金刚石 导热性 较差机械 中 占 98% 强度 高 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
不含 N
不含 良好的 在金刚石矿床中的 B 导热性 含量一般＜2 ～ 3%
Ⅱ型
或 天蓝色 ， Ⅱb型 含 N＜ 0.001% 含B 具半导体 性能 在同一颗粒中 N的分布不均匀
原子能工业： 中子减速剂
用于 制造 铅笔芯、涂料、染料 …

金刚石 与 石墨 的对比
金 刚 石 石 墨
等轴晶系 Fd3m 4 0.154 nm 共价键 浑圆粒状 无色 或 浅色 透明 金刚光泽 // {111} 中等 10 3.55 不良导体 六方晶系 P63/mmc 3 层内 0.142 nm ，层间 0.340 nm 层内 共价键 ，层间 分子键 六方片状 黑色 不透明 金属光泽 // {0001} 完全 1 2.23 良导体

狗头金

内生成因自然金的成色标型
＞850
深
成色
形成深度


850～750
中等
750～660
浅
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。 分 散粒状 、不规则粒状 或 树枝状 等集 合体。
晶体结构：

形态： 完好晶形少见
，一般呈

鉴定特征：
金黄色 颜色 及 条痕 ， 强金属光泽。 H 低（ 2～3 ）， 无解理，强延展性。 G 大 （15.6～19.3）。熔点高（1062℃）。


成因产状 ：
产于 金伯利岩 、橄榄岩 、 钾镁煌斑岩 和 榴辉岩 中。
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…



石墨（graphite）： C
多键型晶体， 层状结构 ： 层内 : 主要为 共价键 , 部分 金属键 ;


物理性质：
黄色，因含杂质而带有各种不同色调。 晶面呈金刚光泽，断口油脂光泽，透明 到半透明。解理不完全，硬度1—2，相 对密度低（2.05-2.08）。具有脆性。



成因及产状 火山喷发型 ： 沉积型： 风化型： 用途： 1）化学工业的基本原料，主要用于 生产硫酸。 2）用于造纸、纺织、橡胶、炸药、 农用化肥等。
自然元素在周期表的位置


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。 1）多数 呈 立方最紧密堆积，具 立方 面心格子的 铜型结构。

e.g. : 自然銥 …
自然铜、自然金、自然铂、自然钯、
3）Cu、Ag ： 除热液成因外 ， 更多见于 硫化物矿床的氧化带中。 4）金刚石 ： 岩浆作用的产物 ， 与 超基性岩有关。 5）石墨、自然硫 ： 成因类型多样。








四、分类
据 元素的类别，主要矿物 分：
1）自然金属 类 ：
主要是 铜族： 自然金最主要 铂族
2）自然非金属 类 ：
碳族 包括 硫族

化学性质稳定，在空气中 不氧化，只溶于王水。

成因产状 ：
主要产于 高、中温热液型 含金石英脉中；
蚀变岩中；
火山岩系与火山热液作用有关的 中、低温热液矿床中； 砂矿床中。

二、碳族 金刚石（diamond）： 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。

此外， 尚可 含少量 Cu 、Pd 、 Bi 、Pt 、Te 、Ir …
★



含 Cu 20% 者称 铜金矿； 含 Pd 5～11% 者称 钯金矿； 含 Bi 4% 者称 铋金矿。
★ 自然金的 纯度 以 成色（fineness）

来表示，用 千分数 （ ‰ ）示之。
Au 金成色 1000 Au Ag 其他金属组分


3）自然半金属 类 ： 很少见。
§2 主要矿物


一、自然铜族
包括 自然铜、自然银、自然金 …


等轴晶系，Fm3m 结构中金属原子呈立方最紧密堆积， 原子占据立方体单位晶胞的 8个角顶 及 6个面的中心。 C.N.= 12 。 Au 、Ag 可形成 完全类质同像； 而 Cu 在高温时 才与 Au 形成 类质同像。
铜型结构 ：


自然银

自然金（ gold ）： 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（%）
0～5 5～15 15～50 50～85 85～95 95～100
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

2）少数 呈 六方最紧密堆积，具 六方 格子，锇型结构。
e.g. : 自然锇 、自然钌 …

Cu 型 结构


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 …
物理性质：

具典型的金属特性：
金属色，金属光泽，不透明。 H 低（Os、Ir 例外），解理不发育， 强延展性。G 大。电和热的良导体。
层间 :
分子键 .
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 ， H 小（1～2）。G 小。性软，有 滑感， 易污手，可书写。



Байду номын сангаас
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
Chap. 8 自然元素矿物大类

§1 概 述

§2 主要矿物
§1 概 述

自然元素（native elements）矿物 ： 在自然界以单质形式存在的矿物。

金属互化物矿物：由2种或2种以上 金属以金属键结合而成的矿物。
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。 其中有些可显著富集，甚至形成矿床。


2）如 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。
物理性质： H 低，性脆。G 小。熔点低。 电导热性差。

硫 的 八 原 子 环 的 顶 视 和 正 视 图



三、成因
不同的矿物各有其特点 ：
1）ΣPt ： 产于与超基性岩、基性岩 有关 的岩浆矿床中。 2）Au、半金属矿物 ： 多为热液成因。


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： H 高，光泽强，具 脆性， 不导电。




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。


物理性质：
具明显的异向性。金属光泽。 { 0001 } 极完全解理 ，H 低 。 电的良导体。



，
常呈浑圆粒状。

鉴定特征 ： 浑圆粒状。 金刚光泽。极高的 H（10 ）， 解理 { 111 } 中等。 日光曝晒后，在暗处发淡青蓝色 磷光，有“夜明珠”之称。
金刚石晶体
常林钻石晶体
a: 立方体
e: 四六面体


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…


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，成为金刚石分类的基本 依据。

金 刚 石 分 类
类 型
杂 质 元 素
N
B
物 理 性 能
备
注
I型
含量＞0.1% ， Ia 型 以聚集体形式， 呈极细小片状 含量 较低 ， Ib 型 主要以 分散的 顺磁性 N 形式 Ⅱa型



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 (钌) , Rh (铑) , Pd (钯) , Os (锇) , Ir (铱) , Pt (铂)

2．半金属元素 ： As、Sb、Bi

3．非金属元素 ： C、S
罕 见
混合型


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 1/2 的 1/8 小立方晶胞的中心；C原子间以 共价键结合。 C.N. = 4 。
金刚石（a）和 石墨（b）的晶体结构
a
b
形态 ： 多呈 { 111 } { 110 }
晶系 空间群 配位数 原子间距 键性 形态 颜色 透明度 光泽 解理 硬度 相对密度 导电性
硫


族
S
自然硫
Sulfer
三种同质多像变体： α-硫 95.6 β-硫、γ-硫 三种同质多像变体中，只有α-硫 在 自然条件下稳定，也就是常说的自 然硫。


形态：
晶形常呈双锥状或厚板状。往往呈致密 块状、粒状、条带状、土状、粉末状、 钟乳状等。