1、作业作业1 1、用典型结构分析的方法分析萤石晶体的、用典型结构分析的方法分析萤石晶体的结构，并画出其晶胞图。结构，并画出其晶胞图。2 2、比较矿物中不同类型、比较矿物中不同类型“水水”的特征。的特征。3 3、举例说明晶体内部结构与结晶习性间的、举例说明晶体内部结构与结晶习性间的关系。关系。4 4、比较金刚石和闪锌矿晶体中解理产生的、比较金刚石和闪锌矿晶体中解理产生的不同原因。不同原因。重重 点点金刚石与石墨晶体结构的区别。金刚石与石墨晶体结构的区别。用晶体结构的知识解释金刚石与用晶体结构的知识解释金刚石与石墨物理性质的差异。石墨物理性质的差异。用典型结构的分析方法分析金刚用典型结构的分析方法分
2、析金刚石与石墨的晶体结构。石与石墨的晶体结构。自然元素矿物自然元素矿物：在自然界以单质单质形式存在的矿物。已知的自然元素矿物种自然元素矿物种5050，约占地壳总重量地壳总重量的 11，分布极不分布极不均匀均匀。一一、化学组成化学组成 1金属元素金属元素：主要包括：（1）部分铜族元素铜族元素：Cu、Ag、Au （2）铂族元素铂族元素：Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt 2半金属元素半金属元素：As、Sb、Bi 3非金属元素非金属元素：C、S 二二、晶体化学特点晶体化学特点、形态及物理性质形态及物理性质 据键性键性，大致分 3 种种 晶格类型晶格类型：1金属晶格金属晶格 典型金属键金属键 大多数矿
3、物的原子原子呈最紧密堆积最紧密堆积，结构型较简单结构型较简单，对称性较高对称性较高。（1）多数呈立方最紧密堆积立方最紧密堆积，具立方面心格子立方面心格子的铜型结构铜型结构，如 自然铜自然铜、自然金自然金、自然铂自然铂、自然钯自然钯 （2）少数呈六方最紧密堆积六方最紧密堆积，具六方格子六方格子，如自然锇自然锇等。（3）-Fe型：原子按立方体心紧密堆积，配位数为8。形态形态：晶体晶体呈等轴粒状等轴粒状或六方板状六方板状，集合体集合体为树枝状树枝状、片状片状、块状块状等。物理性质物理性质：具典型典型的金属特性金属特性：金属色金属色，金属光泽金属光泽，不透明不透明。硬度低硬度低（Os、Ir 例外），解
4、理不发育解理不发育，强延展性强延展性。比重大比重大。电电和热热的良导体良导体。2原子晶格原子晶格 晶格中质点以共价键共价键联结，如金刚石金刚石（C）。物理性质物理性质：硬度高硬度高，光泽强光泽强，具脆性脆性，不导电不导电。金刚石晶体结构 3分子晶格分子晶格 1）如石墨石墨（C）：层状结构层状结构，层内层内具共价键共价键 金属键金属键，层间层间为分子键分子键，表现在 物理性质上具明显的异向性异向性，具 0001 极完全解理极完全解理，硬度低硬度低，金属光泽金属光泽，电电的良导体良导体。石墨结构 2）如自然硫自然硫自然硫自然硫（-S）：8个个S原子原子以共价键共价键联结成 S8环状分子环状分子，环
5、分子间环分子间为 分子键分子键，故其硬度低硬度低，熔点熔点低，导电导热性差导电导热性差。一一、自然铜族自然铜族 包括自然铜自然铜、自然银自然银、自然金自然金 等矿物。自然金自然金：Au 化学组成化学组成：纯金极少见纯金极少见，常有一定一定 数量数量的类质同像混入物类质同像混入物 Ag。自然金自然金自然银完全类质同像系列自然银完全类质同像系列 Ag含量含量（%）0551515505085859595100矿物名称矿物名称自然金自然金含银含银自然金自然金银金矿银金矿 金银矿金银矿含金含金自然银自然银自然银自然银 此外，尚可含少量少量 Cu、Pd、Bi、Pt、Te、Ir等。含Cu20%者称铜金矿铜金
6、矿；含 Pd511%者称钯金矿钯金矿；含Bi4%者称 铋金矿铋金矿。自然金自然金的 纯度纯度以成色成色来表示，用千分数千分数示之。1 10 00 00 0其其他他金金属属组组分分金金成成色色AgAuAu 晶体结构晶体结构：等轴晶系等轴晶系，Fm3m。Au 原子原子呈立方最紧密堆积立方最紧密堆积，具立方面心格子立方面心格子的铜型结构铜型结构。形态形态：一般呈分散粒状分散粒状、不规则粒状不规则粒状或树枝状树枝状等集合体集合体。鉴定特征鉴定特征鉴定特征鉴定特征：金黄色颜色金黄色颜色及条痕条痕，强金属光泽强金属光泽。硬度低硬度低(23)，无解理无解理，强延展性强延展性。比重大比重大(15.619.3)
7、。熔点熔点高高(1062)。化学性质稳定化学性质稳定，在空气中不氧化不氧化，只溶于王水只溶于王水。二二、碳族碳族 金刚石金刚石：C 化学组成化学组成：带色带色和不透明不透明者常含 Si、Al、Ca、Mg、B、N、Fe、Ti 等杂质杂质及石墨石墨、橄榄石橄榄石、磁铁矿磁铁矿、金红石金红石等包裹体包裹体。杂质N 和 B 的含量含量和存在形式存在形式，直接影响着金刚石金刚石的 光光、电电、热热等 物理性能物理性能，成为金刚石金刚石分类依据分类依据。金金 刚刚 石石 分分 类类类类 型型 杂杂 质质 元元 素素 物物 理理性性 能能 备备 注注 N B I型型 Ia 型型 含量0.1%，以聚集体形式，
8、呈极细小片状 导 电、导 热 性较差机械强度 高 在天然金刚石中 占 98%Ib 型型 含量 较低，主要以 分散的 顺磁性 N 形式 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 型型 a型型 不含 N 或 含 N 0.001%不含 B 良好的导热性 在金刚石矿床中的 含量一般2 3%b型型 含B 天蓝色，具半导体性能 罕 见 混合型混合型 在同一颗粒中 N的分布不均匀 晶体结构晶体结构：等轴晶系等轴晶系，对称型对称型 m3m，具立方面心格子立方面心格子。C原子原子位于立方立方 晶胞晶胞的8个角顶个角顶和6个面中心个面中心，以及 相间地相间地分布于半数半数的1/8小立方
9、小立方 晶胞晶胞的中心中心。CN=4。金刚石金刚石（C）返回返回 形态形态：多呈111、110，常呈浑圆粒状浑圆粒状。鉴定特征鉴定特征：浑圆粒状浑圆粒状。金刚光泽金刚光泽。极高极高的 硬度硬度（H=10），解理解理 111 中等中等。日光曝晒日光曝晒后，在暗处发淡青蓝色磷光淡青蓝色磷光。幻灯片 30幻灯片 27金刚石晶体形态金刚石晶体形态返回返回 用途用途：名贵宝石名贵宝石、切削工具切削工具、研磨材料研磨材料、精密仪器精密仪器的零件零件、钻头钻头、尖端技术材料尖端技术材料等。主要产地主要产地有澳大利亚澳大利亚、南非南非、俄罗斯俄罗斯、扎伊尔扎伊尔、巴西巴西、美国美国及我国山东山东、辽宁辽宁、贵
10、州贵州、江苏江苏、湖南湖南等。n 最大的宝石级金刚石最大的宝石级金刚石1905年发现于南非年发现于南非的普列米尔，重的普列米尔，重3106克拉，取名为克拉，取名为“库里库里南南”。n 中国最大的金刚石是中国最大的金刚石是1977年在山东临沭年在山东临沭县常林村发现的，重县常林村发现的，重158.786克拉，取名为克拉，取名为“常林钻石常林钻石”，是国宝。，是国宝。n 金刚石经琢磨后称钻石，自古以来就是最金刚石经琢磨后称钻石，自古以来就是最贵重的宝石（如蓝钻石、黑钻石、金钻石等），贵重的宝石（如蓝钻石、黑钻石、金钻石等），无色、微蓝和玫瑰色的为上品。金刚石还可用无色、微蓝和玫瑰色的为上品。金刚石
11、还可用做钻头、切割工具、研磨材料以及高温半导体做钻头、切割工具、研磨材料以及高温半导体或尖端工业的原材料。或尖端工业的原材料。金刚石鉴定特征金刚石鉴定特征返回返回石墨石墨：C 鉴定特征鉴定特征：鳞片状鳞片状、致密块状致密块状、土状土状。铁黑色铁黑色 钢灰色钢灰色，条痕亮黑色条痕亮黑色，半金属光泽半金属光泽。0001 极完全解理极完全解理，硬度小硬度小(1-2)。比重小比重小，性软性软，有滑感有滑感，易污手易污手，可书写可书写。石墨结构石墨结构返回返回 用途用途：冶金冶金工业：作 高温坩埚铸件高温坩埚铸件 机械机械工业：润滑剂润滑剂 电池电池工业：电极电极 原子能原子能工业：中子减速剂中子减速剂
12、 用于制造铅笔芯铅笔芯、涂料涂料、染料染料等。石墨石墨-3R可作合成金刚石合成金刚石的原料原料。石墨鉴定特征石墨鉴定特征返回返回n 石墨内部的碳原子呈层状排列，一个石墨内部的碳原子呈层状排列，一个碳原子周围只有碳原子周围只有3个碳原子与其相连，碳个碳原子与其相连，碳与碳组成了六边形的环状，无限多的六边与碳组成了六边形的环状，无限多的六边形组成了一层。层与层之间联系力非常弱，形组成了一层。层与层之间联系力非常弱，而层内三个碳原子联系很牢，因此受力后而层内三个碳原子联系很牢，因此受力后层间就很容易滑动，这就是石墨很软能写层间就很容易滑动，这就是石墨很软能写字的原因。字的原因。n 金刚石内部的碳原子
13、呈金刚石内部的碳原子呈“骨架骨架”状三维状三维空间排列，一个碳原子周围有空间排列，一个碳原子周围有4个碳原子相个碳原子相连，因此在三维空间形成了一个骨架状，这连，因此在三维空间形成了一个骨架状，这种结构在各个方向联系力均匀，联结力很强，种结构在各个方向联系力均匀，联结力很强，因此使金刚石具有高硬度的特性。因此使金刚石具有高硬度的特性。n 石墨在石墨在5-6万大气压（万大气压（5-6）103MPa）及摄氏及摄氏1000至至2000度高温下，再用金属铁、度高温下，再用金属铁、钴、镍等做催化剂，可使石墨转变成金刚石。钴、镍等做催化剂，可使石墨转变成金刚石。C60结构C60又称布基球又称布基球Buckball、富氏烯、富氏烯FullereneC60作为结构基元，作为结构基元，C60间以范氏力结合而间以范氏力结合而成成C60固体，质软。固体，质软。C60分子可以与金属离子或非金属离子结合分子可以与金属离子或非金属离子结合成盐类。成盐类。C60在半导体、光学等方面有奇异性能在半导体、光学等方面有奇异性能。自然硫自然硫返回返回返回返回矿物鉴定特征矿物鉴定特征
