第一大类自然元素.docx

第一大类自然元素自然铜（Copper）【化学组成】Cu原生自然铜中往往含有少量的Au（可达2%〜3%）、Ag（可达3%〜4%）、Fe（可达2%〜3%）等混入物而次生自然铜的化学成分则较纯净晶体结构】等轴品系；-Fm3m，具铜型结构；a0=0.361nm； Z=4形态】通常呈不规则树枝状、片状或致密块状集合体以单晶出现时可见有立 方体｛100｝、八面体｛111｝、菱形十二面体｛110｝,亦可有四六面体｛410｝等单形 但自然铜完好的晶体很少见可依（111 ）成双晶物理性质】铜红色，表面常因氧化而出现棕黑色锖色；条痕铜红色；金属光泽， 不透明无解理；断口呈锯齿状硬度2.5〜3相对密度8.95（纯铜）具延展 性熔点1083°C为热和电的良导体成因及产状】自然铜常见于原生热液矿床、含铜硫化物矿床氧化带下部及砂岩 铜矿床中，它是各种地质作用过程中还原条件下的产物自然铜在地表及氧化环境中不稳定，易氧化成氧化物和碳酸盐，如赤铜矿、孔雀 石、蓝铜矿等矿物鉴定特征】铜红色，表面氧化膜呈棕黑色，强延展性，相对密度大主要用途】积聚量大时可作为铜矿石开采自然金（Gold）Au【化学组成】成分中常有Ag类质同像置换Au，两者可形成完全类质同像系列。

当成分中含AgV5%时称自然金；含Ag在5%〜15%时称含银自然金；15%〜50%时 称银金矿；50%〜85%称金银矿；85%〜95%时称含金自然银；＞95%时称为自然银此外，自然金化学成分还有少量的B、Pt、Cu、Pd、Te、Se、Ir等元素晶体结构】等轴品系；-Fm3m，具铜型结构；a0=0.408 nm； Z=4形态】通常呈不规则粒状集合体此外尚可见树枝状、鳞片状、薄片状、网状、 纤维状，偶见较大的团块状集合体肉眼可辨的单品体少见，显微镜下常可见自 形 半自形品体，常见的单形有：立方体｛100｝、八面体｛111｝、菱形十二面体｛110｝、四六面体｛210｝及四角三八面体｛311｝常依（111 ）形成双晶我国学者薛君治（1993）通过大量研究认为自然金的形态具有标型意义一般地，在深部形成者形态较简单，浅部则形态复杂总的变化趋势是，深部以八面体｛111｝为主，中深部以菱形十二面体｛110｝为主，浅部以四角三八面体｛311｝、三角三八面体｛223｝或其它更复杂的形态为主物理性质】颜色与条痕色均为金黄色，但随其成分中含Ag量的增高而逐渐变 浅，含Ag量愈高者色愈浅，全银金矿时呈淡黄色全奶黄色，含Cu时，色变深， 呈深黄色；金属光泽，随Ag的含量增高光泽加强。

无解理硬度2.5〜3相对 密度19.3（纯金）具强延展性可以锤成金箔或抽成细丝熔点1 062°C为热和 电的良导体化学性质稳定，不溶于酸，只溶于王水火烧后不变色成因及产状】自然金主要形成于各种高、中温热液作用和变质作用过程中世界上主要的金矿床类型有：各种热液脉型金矿、变质砾岩型金矿、古老变质岩 中的石英脉型金矿、沉积岩中浸染型金矿和砂金型金矿80年代以前所发现的 金矿床以变质砾岩型规模最大，进入90年代后，美国、澳大利亚、加拿大、南 非等国相继发现一系列与各种热液作用有关的石英脉、长石石英质脉型特大型金 矿，打破了长期以来世界金的主要来源以变质砾岩型金矿占绝对优势的格局近 年来国家投入大量资金找金矿，但找金工作尚无重大突破，目前我国还未发现世 界级特大型金矿我国已发现的金矿主要类型有热液型和风化型、砂金型最有 名的金矿产地有山东、湖南、河南、黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古等鉴定特征】金黄色，强金属光泽，相对密度大，低硬度，强延展性；化学性 稳定，火烧不变色与黄铁矿的区别除了硬度、条痕、化学稳定性及相对密度性 质外，较为简易的区别是后者易于被击碎主要用途】自然金几乎是Au的唯一来源各种金矿床中开采的基本上都是自 然金。

黄金储备量是衡量一个国家经济实力的指标之一，是世界性的“硬通货” 除了被用于制造货币、装饰品外，在工业上用途也极其广泛，因其具有优良的稳 定性、导热导电性、延展性常被用作如高级真空管的涂料，计算机、电视机、收 录机的涂金集成电路，核反应堆的衬料，喷气发动机和火箭发动机的涂金防热罩 或热遮护板，用于制造特种精密电子仪器的拉丝导线等等自然铂（Platinum）Pt【化学组成】成分中常含Fe、Ir、Pd、Rh、Ni等类质同像混入物晶体结构】等轴品系；-Fm3m，具铜型结构；a0=0.392 nm（纯钳）；Z=4形态】以不规则细小颗粒状、粉状、葡萄状常见，有时形成较大的块体集合 体单晶少见，偶见立方体｛100｝或八面体｛111｝的细小品体物理性质】锡白色，颜色视铁含量多少由银白全钢灰色；条痕钢灰色；金属 光泽无解理；断口锯齿状硬度4〜4.5相对密度21.5(纯铂)熔点1774°C 具延展性微具磁性电和热的良导体成因及产状】自然铂主要见于与基性、超基性岩有关的岩浆矿床如铜竦硫化 物矿床中此外，也常见于砂矿中鉴定特征】锡白、银白全钢灰色，相对密度大在空气中不氧化，在普通酸类 中不溶解主要用途】工业上利用铂的高度化学稳定性和难熔性，制作高级化学器皿， 或与竦等制成特种合金。

近年来铂族元素在人造卫星、核潜艇、火箭、导弹、遥 测遥控等国防工业上得到广泛利用自然硫(Sulphur)a-S【化学组成】成分一般不纯净火山喷气作用形成的自然硫往往含有少量Se、 As、Te和Tl而作为生物化学作用沉积的产物则夹杂有泥质、有机质、沥青等 混入物品体结构】斜方晶系；-Fddd;a0=1.044nm,b0=1.285 nm,c0=2.437 nm； Z=16晶体结构为分子型：8个S以共价键组成硫分子，原子上下交错排列在两平面上 呈环状形态】品形常呈双锥状或厚板状通常呈块状、粒状、土状、球状、粉末状、 钟乳状等集合体产出物理性质】带有各种不同色调的黄色；品面呈金刚光泽，而断面显油脂光泽 不完全解理；贝壳状断口硬度1〜2相对密度2.05〜2.08不导电， 摩擦带负电成因及产状】形成于生物化学沉积作用和火山喷气作用过程中鉴定特征】以黄色、油脂光泽、低硬度、性脆、硫臭味和易熔为特征主要用途】主要用于制造硫酸此外用于化肥、造纸、炸药、橡胶生产金刚石(Diamond)【化学组成】成分中可含有N、B、Si、Al、Na、Ba、Fe、Cr、Ti、Ca、Mg、Mn等元素其 中N、B最为重要，是目前金刚石分类的基本依据。

首先根据是否含N分为两类：一是含N 者为I型，1型又据N的存在形式进一步分为la型和lb型la型中N含量大于0.1%,以细小片状的形式存在，增强了金刚石的硬度、导热性、导电性天然金刚石中98%为Ia 型Ib型中N含量很小，N以单个原子置换金刚石中的C, Ib型绝大多数见于人造金刚石 中，而仅占天然金刚石的1%左右二是不含N或含量极微(V0.001%),又根据是否含B进 一步分为Ila型和lib型°IIa型一般不含B天然的金刚石中Ila型含量很小具良好的导 热性是Ila金刚石的特性°IIb型含B杂质元素，往往呈天蓝色，具半导体性能，IIb型金 刚石在自然界中也罕见此外，还可出现混合型金刚石，即同一颗粒金刚石内，氮的分布不均匀，既有I型区，又有II型区；或既有Ia型区，又有Ib型区晶体结构】等轴晶系；-Fd3m； a0=0.356 nm;Z=8在金刚石的晶体结构中C分布于立方晶胞的8个角顶和6个面中心，在将晶胞平均分为8个 小立方体时，其中的4个相间的小立方体中心分布有C金刚石结构中的C以共价键与周围 的另外4个C相连，键角109°28'16〃，形成四面体配位(图Z-5(b))金刚石具有紧密的 结构，原子间以强共价键相连，这些特征造成了它具有高硬度、高熔点、不导电的特性。

由 于结构在｛111｝方向上原子的面网密度大，其间距也大，故产生｛111｝中等解理形态】自然界中金刚石大多数呈单晶产出，常见圆粒状或碎粒其单形主要是八面体｛111｝， 菱形十二面体｛110｝及它们的聚形少数为八面体｛111｝、菱形十二面体｛110 ｝与立方体｛100｝、 四六面体｛hk0｝成聚形由于熔蚀作用常见晶体呈浑圆状，晶面弯曲，并出现蚀像，不同的 单形有不同的蚀像，如八面体晶面出现三角形，立方体晶面出现四边形熔蚀坑目前也发现有些金刚石具四面体晶形(如我国辽宁已发现几颗四面体金刚石)，这样就可能导 致金刚石的对称型为3m，这与通常认为金刚石的对称型为m3m相矛盾，对于这个问题，目 前已有研究报道，认为是双晶结构引起的假像四面体晶形(A. Yacoot, M. Moore, 1993)物理性质】无色透明，常带深浅不同的黄色色调，也有呈乳白色、浅绿色、天蓝色、褐色 和黑色等等；典型的金刚石光泽，断口油脂光泽平行｛111｝解理中等硬度10相对密度 3.50〜3.52折射率N=2.40〜2.48，具强色散性纯净金刚石导热性良好，室温下 其导热率几乎是铜的5倍成因及产状】金刚石仅形成于高温高压的条件下，为岩浆作用的产物，目前仅见产于超基 性岩的金伯利岩（角砾云母橄榄岩）、钾镁煌斑岩及高级变质岩榴辉岩中。

当含金刚石的岩石遭受风化后，可以形成金刚石砂矿世界上著名金刚石产地有南非、扎伊尔、前苏联亚库梯等我国山东、辽宁、贵州等地相继 发现金刚石的原生矿床鉴定特征】极高的硬度，标准金刚光泽，晶形轮廓常呈浑圆状主要用途】金刚石具有很高的经济价值根据用途不同可分为宝石金刚石和工 业金刚石前者主要利用其光彩诱人的色泽和极高的硬度，金刚石经人工琢磨成 各种多面体后就成为“钻石”，钻石至今仍然是最紧俏、最名贵的宝石，质优粒 大者价格更为昂贵，如大于1g的优质钻石价格可达5000美元/克拉以上后者 主要利用其各种特性，如利用I型金刚石的高硬度制作仪表轴承、玻璃刀、表镶 钻头；用lib型金刚石制作固体微波器及激光器件折散热片；利用其优良的红外 线穿透性制造卫星窗口和高功率激光器的红外窗口利用其半导体性能制作整流 器、三极管等等随着科学技术的迅速发展，金刚石的用途越来越广泛石墨（Graphite）C【化学组成】成分纯净者极少，往往含大量的（10%〜20%）各种杂质如粘土、沥青及SiO2、 A12O3、FeO等各类氧化物混入物晶体结构】六方晶系；-P63/mmc;a0=0.246 nm,c0=0.680 nm； Z=4。

石墨具典型的层状结构：C成层排列，每个C与相邻的3个C之间以等距相连，每一层中的 C按六方环状排列，上下相邻层的C六方环通过平行网面方向相互位移后再叠置形成层状结 构，位移的方位和距离不同就导致不同的多型结构上下两层中的C之间的距离比同一层内 的C之间的距离要大得多（层内C一C间距=0.142 nm，层间C一C间距=0.340 nm）石墨是一 种多键型的晶体，层内主要为共价键，也有部分金属键，这是因为每个C的3个外层电子占 据3个sp2杂化轨道中，而sp2杂化轨道呈平面三方对称分布，因此可与层内周围3个C成3个O键（共价键），还有一个外层电子占据未参加杂化的一个p轨道中，此p轨道垂直 层面，同一层内的不同碳原子的这一p轨道相互平行、重叠，形成一个大n键（金属键） 而层间则为分子键这种化学键的差异造成石墨的物性具明显的异向性，并具导电性石墨具两种不同的多型，除图Z-8常见的2H型外，还有3R型形态】单晶体呈片状或板状，但完整的却极少见通常为鳞片状,块状或土状集合体物理性质】颜色和条痕均为黑色；半金属光泽；隐晶质的则暗淡平行｛0001｝解理。