1、第六章第六章 自然元素矿物大类自然元素矿物大类Native ElementsNative Elements金属元素：贵金属8元素和Cu，铁陨石中常见Fe、Co、Ni。 金属元素间的类质同象十分普遍，形成金属混晶矿物如银金矿（Au，Ag）；也可形成互化物如铁镍矿(Ni3Fe)。半金属元素有As、Sb、Bi（Se、Te）。 As与Sb在高温下形成类质同象混晶，低温时分解成自然砷和自然锑或砷锑互化物AsSb；Sb与Bi可形成连续类质同象系列，而As与Bi即使在熔融态下也不混合。非金属元素主要有C和S。Si可呈微粒包体产于地幔岩中。C、Si、N、P形成碳化物、硅化物、氮化物和磷化物。1.1. 化学成分
2、化学成分结构型：结构型：1 1）配位型：）配位型：金属元素及其互化物矿物具立方面心式紧密堆积的金属元素及其互化物矿物具立方面心式紧密堆积的铜型铜型（配位数为（配位数为1212）、六方最紧密堆积的）、六方最紧密堆积的锇型锇型（配位（配位数为数为1212）和立方体心式紧密堆积的）和立方体心式紧密堆积的铁（铁（-Fe-Fe）型）型（配位数为配位数为8 8），金刚石和），金刚石和- -碳硅石碳硅石SiCSiC具具四面体配位型四面体配位型；2 2）环状环状（自然硫）、（自然硫）、链状链状（自然碲）、（自然碲）、层状层状（石（石墨、自然砷）、墨、自然砷）、架状架状（陨碳铁矿（陨碳铁矿FeFe3 3C C）
3、。）。2. 2. 晶体化学晶体化学化学键：化学键：1 1）金属元素及其互化物矿物具特征的）金属元素及其互化物矿物具特征的金属金属键键；2 2）半金属元素矿物按元素的金属性递增而）半金属元素矿物按元素的金属性递增而从从金属键+共价键的多键型向金属键转变。3 3）非金属元素和类似物矿物变化很大。）非金属元素和类似物矿物变化很大。2. 2. 晶体化学晶体化学同质多象：同质多象：本大类非金属元素矿物的同质多象较常见本大类非金属元素矿物的同质多象较常见，如，如C C的同质二象、的同质二象、S S的同质三象。的同质三象。对称程度：对称程度：金属元素及其互化物矿物多为金属元素及其互化物矿物多为等轴晶系等轴晶
4、系，少数为少数为六方晶系六方晶系；半金属元素矿物为三方晶；半金属元素矿物为三方晶系。系。非金属元素和类似物矿物变化很大。非金属元素和类似物矿物变化很大。2. 2. 晶体化学晶体化学具具配位型、架状和环状的矿物配位型、架状和环状的矿物自形晶主要自形晶主要为为粒状粒状，其中金属元素矿物少见自形而多为，其中金属元素矿物少见自形而多为它形不规则状；它形不规则状；具具层状结构的半金属元素矿物和石墨层状结构的半金属元素矿物和石墨主要主要为为片状片状。3 3 形态与物理性质形态与物理性质金属元素及其互化物矿物在物理性质上金属元素及其互化物矿物在物理性质上呈现典型的金属特性呈现典型的金属特性金属色、金属光泽、
5、不透明、低硬度金属色、金属光泽、不透明、低硬度（锇、铱为例外）、无解理、大比重、强延（锇、铱为例外）、无解理、大比重、强延展性、强导电性和强导热性。展性、强导电性和强导热性。3 3 形态与物理性质形态与物理性质半金属元素矿物从自然砷、自然锑到自然半金属元素矿物从自然砷、自然锑到自然铋，金属特性逐渐增强铋，金属特性逐渐增强，颜色从锡白色变化为，颜色从锡白色变化为银白色，条痕灰色，金属光泽增强，低硬度变银白色，条痕灰色，金属光泽增强，低硬度变得更小，由于其层状结构而发育的得更小，由于其层状结构而发育的00010001完全完全解理完好程度下降，高相对密度增大，从无延解理完好程度下降，高相对密度增大，
6、从无延展性变为弱延展性，从无导电性变为具导电性展性变为弱延展性，从无导电性变为具导电性。3 3 形态与物理性质形态与物理性质非金属元素和类似物矿物的晶体化学非金属元素和类似物矿物的晶体化学特点不同而使不同矿物在物性上变化甚大特点不同而使不同矿物在物性上变化甚大。3 3 形态与物理性质形态与物理性质地壳地壳：自然金、自然银、自然铜、自然铂、自然：自然金、自然银、自然铜、自然铂、自然硫、金刚石和石墨；硫、金刚石和石墨；地幔和核地幔和核- -幔边界幔边界：金刚石、石墨、自然铁、自：金刚石、石墨、自然铁、自然硅和自然镍；然硅和自然镍；陨石：陨石：铁纹石、镍纹石、亮石墨、自然钼、金刚铁纹石、镍纹石、亮石
7、墨、自然钼、金刚石、陨磷铁矿和陨碳铁矿等。石、陨磷铁矿和陨碳铁矿等。4. 4. 成因产状成因产状铂族元素矿物主要出现于基性、超基性岩浆岩中铂族元素矿物主要出现于基性、超基性岩浆岩中, ,常与铜镍硫常与铜镍硫化物和铬铁矿共生。自然金、自然银和自然铜及半金属元素矿化物和铬铁矿共生。自然金、自然银和自然铜及半金属元素矿物主要为热液作用产物。金刚石主要产于超基性的金伯利岩和物主要为热液作用产物。金刚石主要产于超基性的金伯利岩和高压相的榴辉岩中，石墨多是变质作用产物，而自然硫则以火高压相的榴辉岩中，石墨多是变质作用产物，而自然硫则以火山作用和生物作用形成的最重要山作用和生物作用形成的最重要。根据元素的属
8、性和元素间的结合方式，将根据元素的属性和元素间的结合方式，将本大类矿物划分为本大类矿物划分为1.1.金属元素（含金属互化物）矿物金属元素（含金属互化物）矿物2.2.半金属元素矿物半金属元素矿物3.3.非金属元素矿物非金属元素矿物5. 5. 分类分类二二 金属元素矿物类金属元素矿物类 Native MetalsNative Metals铜型结构：铜原子呈立方面心排列，铜型结构：铜原子呈立方面心排列，以金属键联系以金属键联系。 树枝状自然铜树枝状自然铜【物理性质【物理性质】 铜铜红色红色，表面常因，表面常因氧化而出现氧化而出现棕黑棕黑色锖色色锖色；条痕铜；条痕铜红色；金属光泽，红色；金属光泽，不透
9、明。无解理；不透明。无解理；断口呈锯齿状。断口呈锯齿状。硬度硬度2.52.53 3。相相对密度对密度8.958.95( (纯纯铜铜) )。具延展性具延展性。熔点熔点1.0831.083C C。为热和电的良导为热和电的良导体。体。自然金自然金砂金矿砂金矿【鉴定特征【鉴定特征】 颜色及条痕颜色及条痕金黄色金黄色，强金属光泽，相对，强金属光泽，相对密度大密度大19.319.3，低硬度，低硬度2.5-32.5-3，强延展性；化学性稳定，火强延展性；化学性稳定，火烧不变色；熔点烧不变色；熔点1062 1062 C C。颜色条痕硬度区别黄铁矿黄铜矿分为具分为具铜型结构的自然铂和锇型结构的自然锇两铜型结构的
10、自然铂和锇型结构的自然锇两个亚族个亚族。前者包括自然铂、自然钯、自然铱和自然铑，为前者包括自然铂、自然钯、自然铱和自然铑，为等轴晶系等轴晶系，可见八面体或立方体晶形。，可见八面体或立方体晶形。后者包括自然锇、自然钌等，为后者包括自然锇、自然钌等，为六方晶系六方晶系，呈六，呈六方板状晶形，硬度（约为方板状晶形，硬度（约为6 6）明显高于前者（约为）明显高于前者（约为4 4）。）。本族矿物一般为本族矿物一般为银白色和钢灰色银白色和钢灰色，硬度比自然金硬度比自然金族高族高，也具有与自然金族类似的其他，也具有与自然金族类似的其他金属特性金属特性。2.2.自然铂族自然铂族 Platinum GroupP
11、latinum Group铂矿自然铂（含金）【物理性质】锡白【物理性质】锡白色，含铁高时呈钢色，含铁高时呈钢灰色；条痕钢灰色；灰色；条痕钢灰色；金属光泽；不透明。金属光泽；不透明。无解理；断口锯齿无解理；断口锯齿状。硬度状。硬度4 44.54.5。相对密度相对密度21.521.5( (纯铂纯铂) )。熔点熔点17741774C C。强。强延展性。微具磁性。延展性。微具磁性。电和热的良导体。电和热的良导体。 三三 半金属元素矿物类半金属元素矿物类 Native Semimetals Native Semimetals 四四 非金属元素矿物类非金属元素矿物类 Native NonmetalsNat
12、ive Nonmetals8个硫原子以共价键联个硫原子以共价键联系系, 上下两个四方环交上下两个四方环交错排列，构成环状分错排列，构成环状分子子 。硫的八原子硫的八原子环型分子环型分子：自然硫自然硫【物理性质】不同色调的黄色；晶面金刚光泽【物理性质】不同色调的黄色；晶面金刚光泽,断面油脂光泽。不完全解理；贝壳状断口。硬断面油脂光泽。不完全解理；贝壳状断口。硬度度12。相对密度。相对密度2.052.08。性脆。不导电，。性脆。不导电，摩擦带负电。摩擦带负电。 【鉴定特【鉴定特征】黄色、征】黄色、油脂光泽、油脂光泽、低硬度、低硬度、性脆、硫性脆、硫臭味、易臭味、易熔。熔。 2 2、金刚石族、金刚石
13、族金刚石型结构：金刚石型结构：碳原子分布于立方晶胞的碳原子分布于立方晶胞的8 8个角顶、个角顶、6 6个面心和晶胞所分个面心和晶胞所分8 8个小立方体的个小立方体的4 4个相间的小立方个相间的小立方体中心。碳原子以共价键与周围的另外体中心。碳原子以共价键与周围的另外4 4个碳原子相个碳原子相连连, ,键角键角10910928281616，形成四面体配位。，形成四面体配位。平行平行111111面网密度大，间距也大面网密度大，间距也大。 金刚石沿金刚石沿111成解理成解理金刚石金刚石【物理性质【物理性质】 无色透明无色透明，常因，常因含微量元素而呈不同色调：含含微量元素而呈不同色调：含Cr呈天蓝色
14、，含呈天蓝色，含Al呈黄色，还呈黄色，还可有褐、灰、白、绿、红、紫等可有褐、灰、白、绿、红、紫等色调，含石墨包体者呈黑色；晶色调，含石墨包体者呈黑色；晶面面金刚光泽金刚光泽，断口油脂光泽；，断口油脂光泽；经经日光曝晒后置暗室发淡青蓝色磷日光曝晒后置暗室发淡青蓝色磷光光。解理解理111中等中等、110不完不完全。全。硬度硬度10（显微硬度比石英高（显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高倍，比刚玉高150倍），八倍），八面体晶面的硬度面体晶面的硬度菱形十二面体菱形十二面体晶面的硬度晶面的硬度立方体晶面的硬度。立方体晶面的硬度。相对密度相对密度3.52。性脆，抗磨性强。性脆，抗磨性强。不导电。导热性好
15、不导电。导热性好，室温下其导，室温下其导热率是铜的热率是铜的5倍。熔点高达倍。熔点高达4000，空气中燃烧温度，空气中燃烧温度8501000。疏水而亲油。疏水而亲油。 3 3、石墨族、石墨族碳原子成层排列，每个碳原子与同一层相邻的三个碳原碳原子成层排列，每个碳原子与同一层相邻的三个碳原子以等距相连，每层碳原子构成一个六方环网，上下相子以等距相连，每层碳原子构成一个六方环网，上下相邻层的碳原子间距比同一层内的碳原子间距大得多邻层的碳原子间距比同一层内的碳原子间距大得多( (层内层内0.142nm0.142nm，层间，层间0.340nm)0.340nm)。石墨层内为共价键和部分金。石墨层内为共价键和部分金属键，而层间则为分子键。属键，而层间则为分子键。 石石墨墨的的层层状状结结构：构：石墨石墨【物理性质【物理性质】 颜色和条痕均为颜色和条痕均为黑黑色色；半金属光泽；隐晶质的则暗淡。；半金属光泽；隐晶质的则暗淡。平行平行00010001解理极完全解理极完全。硬度硬度1 12 2。相对密度相对密度2.212.212.262.26。解理片具挠。解理片具挠性。性。有滑感有滑感，易污手。具导电性。，易污手。具导电性。
