沒有幻燈片標(biāo)題-北大地空學(xué)院

1、1,07 硫化物及其類似化合物礦物,概述單硫化物及其類似化合物雙硫化物及其類似化合物硫鹽復(fù)習(xí)思考題,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),2,概述,硫化物及其類似化合物包括一系列金屬元素與硫、硒、碲、砷等相化合的化合物。礦物種數(shù)有350種左右，而其中硫化物就占2/3以上，它們只占地殼總重量的0.15%?；瘜W(xué)成分 與硫組成化合物的最主要元素為鐵、鈷、鎳、鉬、銅、鉛、鋅、銀、汞、鎘、鉍、銻、砷等。晶體化學(xué)特征 性質(zhì)上的特點區(qū)別于標(biāo)準(zhǔn)離子晶格

2、的晶體。這是因為在硫化物及其類似化合物中原子間的鍵性復(fù)雜，不僅表現(xiàn)共價鍵性，還顯示一定的離子鍵性，甚至還有金屬鍵性。物理性質(zhì) 絕大多數(shù)硫化物及其類似化合物呈金屬色、顯金屬光澤、條痕色深而不透明。僅少數(shù)硫化物如雄南、雌黃、辰砂、閃鋅礦等具金剛光澤，半透明。單硫化物和硫鹽礦物硬度低，其摩斯硬度在2~4之間，雙硫化物及其類似化合物，其硬度增高至5~6.5左右，同時缺乏解理或解理不完全，面其它硫化物大多具有明顯解理性。這一類礦物的熔點低，比

3、重一般在4以上。,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),3,單硫化物及其類似化合物,需要掌握的礦物:方鉛礦, 閃鋅礦, 辰砂, 磁黃鐵礦, 鎳黃鐵礦, 黃銅礦, 斑銅礦, 輝銻礦, 雄黃, 雌黃, 輝鉬礦, 銅藍(lán)學(xué)習(xí)要點:化學(xué)組成結(jié)構(gòu)特點晶體形態(tài)物理性質(zhì)鑒定特征,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),4,單硫化物及其類似化合物－－方鉛礦,化學(xué)組成: PbS, 成分中常含Ag、Bi、Sb、Se等結(jié)構(gòu)特點: 等軸晶系；點群m3m?？臻g群Fm3m；a0=5.93; Z

4、=4。 NaCl型結(jié)構(gòu)，硫離子按立方密堆積，鉛離子充填于八面體空隙，陰陽離子的配位數(shù)均為6。晶體形態(tài): 常呈立方體晶形，有時以八面體與立方體聚形出現(xiàn)。物理性質(zhì): 鉛灰色；條痕灰黑色；金屬光澤。硬度2~3；解理平行{100}完全；比重7.4~7.6。鑒定特征: 鉛灰色，金屬光澤，立方體完全解理，比重大。,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),5,單硫化物及其類似化合物－－方鉛礦,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),a{100}立方體，d{110}菱形十二面體o{111}八

5、面體，p{212}三角三八面體,6,單硫化物及其類似化合物－－閃鋅礦,化學(xué)組成: ZnS, 成分中通常含有Fe等各種類質(zhì)同象混入物結(jié)構(gòu)特點: 等軸晶系；點群43m?？臻g群F43m；a0=5.3985；Z=4。晶體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為: 硫離子成立方密堆積，鋅離子充填于半數(shù)的四面體空隙，陰陽離子的配位數(shù)均為4晶體形態(tài): 晶形常呈四面體，有時呈菱形十二面體，見以(111)為接合面的雙晶物理性質(zhì): 當(dāng)含鐵量增多時，顏色由淺變深，從淺黃~黑色, 條

6、痕白色~褐色；光澤由樹脂光澤至半金屬光澤；從透明至半透明。硬度3.5~4；解理平行{110}完全。比重3.9~4.1，隨含F(xiàn)e量的增加而降低鑒定特征: 菱形十二面體完全解理、條痕、光澤以及經(jīng)常與方鉛礦密切共生,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),,,7,單硫化物及其類似化合物－－閃鋅礦,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),閃鋅礦的晶體結(jié)構(gòu),8,單硫化物及其類似化合物－－辰砂,包括HgS三個同質(zhì)多象變體：三方晶系的辰砂、等軸晶系的黑辰砂以及六方晶系的六方辰砂。后兩者在自然界分

7、布稀少?；瘜W(xué)組成: HgS, 有時含Se、Sb、Cu、Te等結(jié)構(gòu)特點: 三方晶系, 點群32, 空間群P312, a0=4.14Å，c0=9.49Å；Z=3, 晶體結(jié)構(gòu)屬變形NaCl型結(jié)構(gòu)晶體形態(tài): 雙晶常見，常成以c軸為雙晶軸的貫穿雙晶(矛狀雙晶)物理性質(zhì): 猩紅色；條痕紅色；金剛光澤。硬度2~2.5；解理平行{1010}完全; 比重8.05鑒定特征: 猩紅色及紅色條痕，比重大，硬度低,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),

8、,,,9,單硫化物及其類似化合物－－辰砂,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),c{0001}平行雙面，m{10-10}六方柱，r{10-11}、n{20-21}、i{20-25}菱面體，x{42-63}三方偏方面體,10,單硫化物及其類似化合物－－磁黃鐵礦,有兩個同質(zhì)多象變體：在320℃以上穩(wěn)定的為高溫六方晶系變體(6/mmm。P63/mmc；a0=3.43 Å ，c0=5.69Å；Z=2)和在320℃以下穩(wěn)定的為低溫單斜晶系變體(2/

9、m。C2/c；a0=6.86Å，b0=11.90Å，c0=12.85Å，β=118°；Z=32)?；瘜W(xué)組成: 一般用Fe1-xS表示, 混入物以Ni和Co為最常見結(jié)構(gòu)特點: 晶體結(jié)構(gòu)屬紅鎳礦NiAs 型結(jié)構(gòu)晶體形態(tài):晶形呈六方板狀、柱狀或桶狀，但很少見物理性質(zhì):暗青銅黃色，條痕灰黑色；金屬光澤; 硬度4，性脆；解理平行{1010}不完全；比重4.6~4.7, 具磁性鑒定特征: 暗青銅黃色

10、，具磁性,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),,,,11,單硫化物及其類似化合物－－磁黃鐵礦,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),紅砷鎳礦型晶體結(jié)構(gòu),12,單硫化物及其類似化合物－－鎳黃鐵礦,化學(xué)組成: 通常以(Fe, Ni)9S8表示其化學(xué)式，實際上∑Me:S=9:8的情況不常見，一般均有不同程度的偏離, 除類質(zhì)同象混入物Co外，還發(fā)現(xiàn)Cu、Ag、Rh、Pd、Se、Te等結(jié)構(gòu)特點: 等軸晶系；點群m3m; 空間群Fm3m；a0=10.17；Z=4晶體形態(tài): 通常成細(xì)小顆

11、粒在磁黃鐵礦、黃銅礦中柱狀或桶狀物理性質(zhì): 古銅黃色；條痕綠黑色；金屬光澤; 硬度3~4；性脆；八面本{111}解理完全; 比重5; 不具磁性鑒定特征: 完全的解理和不具磁性與磁黃鐵礦相區(qū)別,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),,,,13,單硫化物及其類似化合物－－黃銅礦,兩種同質(zhì)多象變體：低溫四方晶系和高溫等軸晶系變體。二者轉(zhuǎn)變溫度是550℃；高溫變體的陽離子呈無序分布，低溫有序化學(xué)組成: CuFeS2, 混入物有Mn、Sb、Ag、Zn、In、B

12、i等結(jié)構(gòu)特點: 四方晶系；點群42m, 空間群I42d; a0=5.24, c0=10.32；Z=4。晶體結(jié)構(gòu)類似閃鋅礦，其單胞好似由兩個閃鋅礦晶胞疊加而成晶體形態(tài): 單晶體不常見，晶形呈四方四面體、四方偏三角面體、四方雙錐物理性質(zhì): 黃銅色，條痕綠黑色；金屬光澤; 硬度3~4；性脆。比重4.1~4.3鑒定特征: 黃鐵礦相似，以其更黃的顏色和較低的硬度加以區(qū)別,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),,,,,14,單硫化物及其類似化合物－－黃銅礦,結(jié)晶

13、學(xué)與礦物學(xué),黃銅礦晶體結(jié)構(gòu),p{112}四方四面體p’{1-12}四方四面體Z{201}四方雙錐,15,單硫化物及其類似化合物－－斑銅礦,有兩個同質(zhì)多象變體。228℃以上為高溫等軸晶系變體(m3m, Fm3m；a0=5.50A；Z=1)，其結(jié)構(gòu)可視為陽離子成統(tǒng)計性分布的反螢石型缺位結(jié)構(gòu); 低溫變體屬四方晶系(42m。P421c；a0=10.94；c0=21.88；Z=16)，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜化學(xué)組成: Cu5FeS4, 但其成分的

14、實際變動很大結(jié)構(gòu)特點:晶體形態(tài): 單晶體極為少見，通常成致密塊狀或粒狀集合體物理性質(zhì): 新鮮斷面呈暗銅紅色，條痕灰黑色；金屬光澤; 硬度3；性脆; 比重4.9~5.0鑒定特征: 暗銅紅色，但表面常見錆色；低硬度,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),,,,,16,單硫化物及其類似化合物－－輝銻礦,化學(xué)組成: Sb2S3, 含少量As、Pb、Ag、Cu、Fe等混入物結(jié)構(gòu)特點: 斜方晶系；點群mmm; 空間群Pbnm；a0=11.20，b0=11.2

15、8A，c0=3.83A；Z=4。晶體結(jié)構(gòu)中, S緊密銜接和Sb銻離子組成平行c軸鏈，鏈內(nèi)硫與銻離子的距離僅為2.5A；而鏈間則為3.2A左右，鍵力較弱，因而沿著這一方向{010}表現(xiàn)出解理性。晶體形態(tài): 單晶體呈柱狀或針狀，柱面具有明顯的縱紋物理性質(zhì): 鉛灰色；條痕黑色；金屬光澤。硬度2；性脆；解理平行{010}完全，解理面上常有橫的聚片雙晶紋，比重4.6鑒定特征: 鉛灰色，柱狀晶形，解理布有橫紋,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),,17,單硫化物

16、及其類似化合物－－雌黃,化學(xué)組成: As2S3, 類質(zhì)同象混入物Sb，可達(dá)3%結(jié)構(gòu)特點:單斜晶系；點群2/m; 空間群P21/c; a0=11.49, b0=9.59, c0=4.25, β=90°27'；Z=4。雌黃的晶體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為砷、硫離子連接成層，層中每一砷離子所包圍，而每個硫離子與兩個砷離子相連接晶體形態(tài): 單晶體呈板狀或短柱狀, 集合體成片狀、梳狀、土狀等物理性質(zhì): 檸檬黃色；條痕鮮黃色；油脂光澤至

17、金剛光澤。硬度1.5~2；解理平行{010}極完全 ，薄片具撓性。比重3.5鑒定特征: 鉛灰色，柱狀晶形，解理布有橫紋,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),,18,單硫化物及其類似化合物－－雄黃,化學(xué)組成: As4S4結(jié)構(gòu)特點: 單斜晶系；點群2/m; 空間群P21/n；a0=9.27，b0=13.50，c0=6.56，β=106°33'；Z=4。晶體結(jié)構(gòu)系由As4S4分子所構(gòu)成，分子中的四個硫原子與四個砷原子之間以共價鍵相維系，而

18、分子與分子間則以分子鍵相連接晶體形態(tài): 單晶體通常細(xì)小，呈柱狀物理性質(zhì): 桔紅色；條痕淡桔紅色；晶面上具金剛光澤，斷面上現(xiàn)樹脂光澤。硬度1.5~2；性脆；解理平行{010}完全。比重3.6鑒定特征: 桔紅色，條痕淡桔紅色，硬度低,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),,19,單硫化物及其類似化合物－－輝鉬礦,二種多型：2H型(六方晶系，點群6/mmm, 空間群P63/mmc；a0=3.15，c0=12.30); 3R型(三方晶系；點群3m?？帐侨篟3m

19、；a0=3.16，c0=18.33), 其物理性質(zhì)彼此間極為相似化學(xué)組成: MoS2, 類質(zhì)同象混入物有Re等(0.n~1.88%)、Se等結(jié)構(gòu)特點: 輝鉬礦的晶體結(jié)構(gòu), 鉬離子組成的面網(wǎng)，夾在上下由硫離子組成的面網(wǎng)之間，共同構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)層。Mo為六次配位，與S構(gòu)成三方柱形配位多面體。而結(jié)構(gòu)層可視為以Mo為中心的三方柱彼此共棱構(gòu)成晶體形態(tài): 單晶體呈六方板狀，但往往不完全。底面上常有條紋物理性質(zhì): 鉛灰色；條痕為亮鉛灰色; 金屬

20、光澤; 硬度1；解理平行{0001}極完全；薄片具橈性; 有滑膩感; 比重5.0鑒定特征: 鉛灰色，金屬光澤，硬度低，底面解理極完全,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),,,,20,單硫化物及其類似化合物－－輝鉬礦,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),輝鉬礦晶體結(jié)構(gòu),21,單硫化物及其類似化合物－－銅藍(lán),化學(xué)組成: CuS (Cu2S.CuS2), 混入物有Fe、Ag、Se等結(jié)構(gòu)特點: 六方晶系；點群6/mmm。空間群P6/mmc；a0=3.796Å，c0=16

21、.36 Å；Z=6。晶體結(jié)構(gòu)具復(fù)雜層狀；Cu2+位于由三個S2-所組成的等邊三角形之中，各個三角形的角頂彼此相連成層。由S2-所占據(jù)的三角形的角頂卻又是上下相對應(yīng)的四面體的一個共用角頂，而四面體的其余角頂由由[S2]2-占據(jù)。Cu+位于四面體的中心。這樣由CuS3-三角形所連接的層及位于其上下的CuS4-四面體層就構(gòu)成銅藍(lán)復(fù)雜層狀的結(jié)構(gòu)。晶體形態(tài): 單晶體極為少見，呈細(xì)薄六方板狀或片狀。物理性質(zhì):靛青藍(lán)色；條痕灰黑；金屬光

22、澤。硬度1.5~2；性脆；解理平行{0001}完全。比重4.67鑒定特征: 鉛灰色，金屬光澤，硬度低，底面解理極完全,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),,22,雙硫化物及其類似化合物,陰離子為 [S2]2-、[Se2]2-、[Te2]2-、[As2]2-等對陰離子; 陽離子主要是Fe、Co、Ni等過渡型離子。結(jié)構(gòu)中往往是由啞鈴狀對陰離子近似于按立方密堆積而成。但由于對陰離子的存在，對稱性有所降低。對陰離子本身之間具有強烈的共價鍵，其鍵長很短, 如對硫離

23、子中S-S之距離(2.05Å)小于二倍硫離子半徑之和(3.5Å)，因而相應(yīng)地使金屬陽離子與這些對陰離子之間的距離縮短，使晶體結(jié)構(gòu)趨向于緊密；缺乏解理或解理不完全，這是對陰離子成啞鈴狀在結(jié)構(gòu)中交錯配置，使各方向鍵力比較相近所造成的。需要掌握的礦物:黃鐵礦, 毒砂學(xué)習(xí)要點: 同單硫化物,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),23,雙硫化物及其類似化合物－－黃鐵礦,化學(xué)組成: FeS2, 混入物有Co、Ni、As、Sb、Cu、Au、Ag

24、等結(jié)構(gòu)特點: 等軸晶系；點群m3, 空間群Pa3；a0=5.4176Å；Z=4。晶體結(jié)構(gòu)與方鉛礦相似，即啞鈴狀對硫離子代替了方鉛礦結(jié)構(gòu)中簡單硫離子的位置，鐵離子代替了鉛離子的位置。晶體形態(tài): 晶形常呈立方體、五角十二面體，八面體或其聚形, 在立方體晶面上常能見到晶面條紋物理性質(zhì): 淺黃銅色，條痕綠黑色；金屬光澤。硬度6~6.5；性脆；斷口參差狀。比重5鑒定特征: 淺黃銅色，條痕，高硬度,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),24,雙硫化物及

25、其類似化合物－－黃鐵礦,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),a{100}立方體，e{210}五角十二面體o{111}八面體，n{211}四角三八面體,25,雙硫化物及其類似化合物－－毒砂,化學(xué)組成: FeAsS, 常含類質(zhì)同象混入物Co，它對Fe的置換可以形成從毒砂到鐵硫砷鈷礦FeAsS-(Co,Fe)AsS的系列結(jié)構(gòu)特點: 單斜晶系: 點群2/m, 空間群P21/c; a0=9.53Å, b0=5.66Å, c0=6.43

26、97;, β=90°; Z=8); 也有三斜晶系的毒砂。晶體結(jié)構(gòu)屬于白鐵礦型。晶體形態(tài): 單晶體常呈柱狀, 集合體往往為粒狀或致密塊狀物理性質(zhì): 錫白色；條痕灰黑；金屬光澤。硬度5.5~6；性脆；解理平行{101}、{010}不完全。比重6.2鑒定特征: 錫白色，硬度高，錘擊之發(fā)蒜臭,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),26,雙硫化物及其類似化合物－－毒砂,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),a{100}、b{010}平行雙面m{110}、e{012}斜方柱

27、,27,硫鹽礦物,半金屬元素As、Sb、Bi與硫組成較復(fù)雜的絡(luò)陰離子[AsS3]3-、[SbS3]3-、[BiS3]3-、[AsS4]3-和[SbS4]3-等，具有這些絡(luò)陰離子的硫化物通常稱為硫鹽。與硫鹽中絡(luò)陰離子相結(jié)合的陽離子主要是Cu、Ag、Pb等。硫鹽礦物中絡(luò)陰離子可構(gòu)成多種復(fù)雜形式的配位。需要掌握的礦物:黝銅礦學(xué)習(xí)要點: 同單硫化物,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),28,硫鹽礦物－－ 黝銅礦,化學(xué)組成: Cu12Sb4S13, 與砷黝銅

28、礦Cu12As4S13呈完全類質(zhì)同象, 含類質(zhì)同象混入物Ag、Fe、Zn、Hg，Co、Ni等結(jié)構(gòu)特點: 等軸晶系；點群43m?？臻g群I43m；a0=10.33(黝銅礦)；a0=10.19Å(砷黝銅礦)；Z=2。單胞的大小隨著Sb置換As而有所改變晶體形態(tài): 單晶體呈四面體形，依(111)為接合面成雙晶物理性質(zhì): 鋼灰~鐵黑色；條痕與顏色相同；硬度3~4；性脆；無解理。比重4.6~5，具弱導(dǎo)電性鑒定特征: 四面體晶形，斷