首先要了解矿物的基本特征。
1.矿物的基本特征(6点)(basicfeatures)
①最基本特征:天然产出、有序结构、固体。
塑料不是矿物(非天然产出);煤不是矿物(排列无序)。水、石油、天然气也不是(非固体)。冰是矿物。
②自然界绝大多数矿物都是晶体。
99%矿物分布于地壳中。准矿物很少,蛋白石、玛瑙属之。
肉眼常见的:石英、长石、云母、方解石、黄铁矿;
偏光显微镜下常见的:长石、石英、云母、方解石、角闪石。
③矿物的化学成分基本稳定,但多含有杂质。
④矿物具有同质多象(polymorphism)现象。
如:C石墨(常压)-金刚石(高压)或富勒烯
金刚石(直径1.5cm。郭克毅等,)单质碳——富勒烯富勒烯C60属于单质碳。由60个碳原子构成的稳定分子,具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形。
因其结构封闭,形似足球(如前图),故又名足球烯。其组成及结构已经被质谱、X射线分析等实验所证明。
足球烯是美国休斯顿大学的KrotoH.W.等人于年提出的。他们用大功率激光束轰击石墨使其气化,用1MPa压强的氦气产生超声波,使被激光轰击的气化碳原子通过一个小喷嘴进入真空膨胀,并迅速冷却形成新的碳原子,从而得到了C60。
在室温下为紫红色固态晶体(半导体),掺杂后可变成临界温度很高的超导体。具有广泛应用前景:用于增强金属、新型催化剂、作光学材料等。
人类在碳方面的研究新发现,已经产生了两个诺贝尔奖。
◆ (美)柯尔·克罗托和(英)莫利,因为发现足球烯C60 ,年获物理学诺贝尔奖。
◆ (英)曼彻斯特大学俄裔安德烈·海姆(-)和康斯坦丁·诺沃肖诺夫(-),因为在石墨烯方面的研究成果,-10-05获物理学诺贝尔奖。
石墨烯(厚度如留在纸上的铅笔字迹):只有一个碳原子厚度(厚0.34nnm)的单层石墨称为石墨烯(单层石墨剥离的最小极限)。
以往制备石墨烯的工作均以失败告终。年,上述2人以极大的耐心加上一点点运气(用透明胶带对石墨反复撕开与粘帖),制备出石墨烯,并发表论文。
意义:①打破二维晶体无法真实存在的理论预言;②发现特殊新材料:即世界上最强、最硬、最韧、最薄且导电、导热性能特好的材料。强度比钢
⑤常见矿物可分为5种类型:
1.自然元素矿物,2.硫化物及其类似化合物矿物,3.卤化物矿物(氟化物类与氯化物类),4.氧化物和氢氧化物矿物,5.含氧盐矿物,可细分为:碳酸盐类、硝酸盐类和硼酸盐类矿物,硫酸盐类、钨酸盐类、磷酸盐类、砷酸盐类和钒酸盐类矿物,硅酸盐类矿物。
⑥具有色泽鲜艳、折光率高、透明度高、硬度高、化学性质稳定等特征的矿物,可称作宝玉石。
2.矿物的鉴定特征
对于矿物手标本,一般可根据形态、物理与化学性质及特征来识别和鉴定。
(1)外形(shape)
①单晶体(singlecrystal)
一向延伸:呈针状柱状,如辉锑矿Sb2S2(stibnite);二向延伸:呈板状、片状,如长石、云母(mica);三向延伸:呈菱面体、八面体、立方体、复合体,
如方解石、萤石、角闪石、辉石、黄铁矿、金刚石等。
②集合体(aggregate):矿物聚集体。
(a) 菱面体;(b)八面体;(c)立方体;(d)普通角闪石晶体;(e)普通辉石晶体一向的:纤维状,如石棉;
二向的:呈鳞片状,如绢云母;
三向的:呈粒状,如橄榄石。如方解石、萤石、角闪石、辉石、黄铁矿、金刚石等
③特殊集合体:放射状,如硅灰石CaSiO3;晶簇状,如石英;鲕状、肾状,如赤铁矿。
(2)光学性质(optical)
①透明度(transparency): 矿物薄片(厚0.03mm)能透过光线者,称透明矿物,如石英、云母、长石、方解石等。不透光者,称不透明矿物。所有金属矿物都是不透明矿物,如黄铁矿、闪锌矿。
②光泽(luster):矿物的反光能力。
● 金属光泽(metalluster):反射很强,所有金属矿物均此光泽。
● 非金属光泽(non-metalluster):反射较弱,多属透明矿物的光泽。
石英油脂光泽③颜色(color)与条痕色(streak)
● 颜色:红、黄、蓝、黑、绿、紫、白等。
● 自色(diochromatic):由化学成分和内部结构所决定的矿物本色。如方铅矿的铅灰色。
● 他色(allochromatic):混入杂质后的矿物颜色。如石英(无色)、
紫晶(Fe多)、蔷薇石英(Fe少)、烟水晶(含Mn)。
● 假色(pseudochromaticcolor):表面氧化或吸附他物后的颜色。如黄铁矿的褐色。
● 条痕色:矿物粉末的颜色。用瓷板划之,紫红色的赤铁矿呈樱红
色,黄铜色的黄铜矿呈墨绿色。
(3)力学性质(mechanical):矿物在外力下的表现。
①硬度(hardness):抵抗外力的强度。
记牢10种不同硬度的矿物摩氏硬度记:1滑石,2石膏,3方解石,4萤石,5磷灰石,6长石,7石英,8黄晶,9刚玉,10金刚石;硬度大的可刻动小的。指甲为2~2.5,小刀为5~5.5,玻璃为6。
②解理(cleavage):外力打击下矿物沿质点结合力最弱网面的定向开裂构造。
辉石、角闪石晶体横切面上有2组解理◆ 极完全解理(云母)◆完全解理(方解石)◆无解理(石英)
③断口(fracture):外力下解理不发育矿物的不规则裂开。
贝壳状(石英),锯齿状、参差状(黄铁矿、石膏)。解理发育者,断口不发育;反之亦然。
④弹性:受力后能恢复原状的,如云母。
⑤挠性:受力后不能恢复原状的,又称范性,如蛭石。
⑥延展性:可用外力任意改变其形状的。延:一维;展:二维(金)。
(4) 其他物理性质(physicalcharacters)
①相对密度(specificgravity):矿物质量与4°C同体积水的质量比。
轻:2.5;中:2.5~4;重:4(方解石2.7,黑钨矿7.5,金19.3)
②磁性(magnetism):本身有磁性,能被磁铁吸引;如磁铁矿。
③发光性:外光照射后能发光。
荧光:切断光源后,发光消失;
磷光:切断光源后,仍发光片刻。
绿柱石白钨矿:萤石(紫外光)-浅蓝荧光;金刚石:(X射线)-天蓝荧光。
④双折射:冰洲石;导电:石墨; 滑感:滑石。
绿柱石冰洲石(icelandspar)(具双折射率)
大倍,致密,最小原子氦也不能穿透它,比金刚石还硬,具20%拉伸幅度;材料
薄,20万片叠加才头发粗,可制造太空电梯;可代替硅,制造超级计算机。