发布时间 : 星期三 文章结晶学及矿物学课后答案更新完毕开始阅读99a4fd746bd97f192379e918
答：为了系统而全面地研究矿物，就必须对种类繁多的矿物进行科学的分类。
目前较为合理的分类方案是以晶体化学为基础的分类方案，因为决定矿物本质特征的是矿物的化学成分与
晶体结构。
其它的分类方案对矿物的特征各有侧重，有根据矿物化学成分为依据的化学成分分类，也有以元素的地球化学特征为依据的地球化学分类和以矿物成因为依据的成因分类。这些分类方案的考虑都没有晶体化学分
类全面。
晶体化学分类划分的级序由大到小分别为：大类、类、族和种4级。种是矿物分类中的基本单位。它们的划
分依据见下表：
级序 大类 类 族 种
对同质多像问题，由于变体间虽然化学成分相同，但结构不同，性质差异也较大，故视为各自独立的矿物种。对于类质同像系列的矿物，它们的结构相同，物理性质相似，其化学组成可以在一定范围内变化。国际新矿物及矿物命名委员会规定，只有端元矿物才可作为矿物种而独立命名，类质同像系列的中间成分者可作为矿物种之下的亚种。
2.对于一种新矿物，你认为应如何命名比较科学、合理?
答：矿物命名的依据多种多样，有的是矿物本身的特征，如化学成分、形态、物理性质等命名，有的依据
发现该矿物的地点或人或研究学者的名字命名。
如果发现新矿物，以矿物的特征来命名比较合理，因为这样有助于熟悉矿物的主要成分和性质。
第十八章习题
1.自然金属元素矿物的晶体化学特征与形态、物性的关系如何?
答：自然金属元素矿物的化学成分为金属元素，主要包括：铜族元素和部分铂族元素。它们的晶体结构一般为等大球最紧密堆积（大多数为立方最紧密堆积、少量六方最紧密堆积），结构较简单，对称程度较高。化学键是典型的金属键，是金属晶格的晶体。这就决定了矿物的宏观性质是金属晶格晶体的特点。 形态：晶体呈等轴粒状或六方板状，集合体为树枝状、片状、块状等。这是由于内部质点最紧密堆积的缘故。
物理性质：具典型的金属特性：金属色，金属光泽，不透明。硬度低（Os、Ir 例外），解理不发育，强延展性。比重大。电和热的良导体。这是因为它们是金属晶格晶体的缘故。
异。金刚石的空间格子为立方面心格子，晶格中质点以共价键联结，是典型的原子晶格晶体。这些晶体化学特征导致其外形为等轴晶体形态，如立方体、八面体等；物理性质表现为硬度高，光泽强，具脆性，不导电。石墨的空间格子为三方或六方格子，层状结构，层内具共价键—金属键，层间为分子键。这些特征表现在外形上为板状、片状晶体形态；表现在物理性质上为晶体具明显的异向性，具{ 0001 } 极完全解理，硬度低，金属光泽，电的良导体。
2.试以金刚石、石墨为例说明同质多像的概念。为什么它们同为C组成,但形态、物性截然不同? 答：金刚石和石墨的化学成分相同，但它们的晶体结构和晶格类型有很大差异，从而导致了它们宏观形态和物理性质上存在很大的差
3.从石墨的结构特点解释其物性特征。
答：石墨具有典型的层状结构（见右图），层内具共价键—金属键，层间为分子键。这些特征表现在物理性质上为晶体具明显的异向性，具{ 0001 } 极完全解理，硬度低，金属光泽，熔点和沸点高，电的良导体。 4.金属互化物矿物与合金有什么区别?与呈化合物的矿物(如黄铜矿(CuFeS2)、毒砂(FeAsS)等)有什么区
划 分 依 据 化合物类型 阴离子或络阴离子种类 晶体结构型和阳离子性质 一定的晶体结构和化学成分 举 例 含氧盐大类 硅酸盐类 长石族 正长石 K[AlSi3O8] 别？
答：金属互化物是指两种或两种以上的金属元素按确定比例以金属键和共价键结合在一起形成的物质,合金是指两种或两种以上的金属元素形成的固溶体,以金属键为主,各金属元素的含量是不确定的，是可以连续变化的。而化合物中可以存在阴离子、阳离子、金属原子、非金属原子等,以离子键、共价键、金属键、分子键等形成化合，各离子、原子的含量比基本上固定，在类质同象的范围内各离子、原子含量可以在一点的范围变化。
第十九章
1.简单硫化物和复硫化物各有什么基本特征？这些基本特征主要由哪些因素引起？
答：简单硫化物， 组分简单，对称程度一般较高，多为等轴或六方晶系，少数属斜方或单斜晶系。大多数硫化物的晶形较好，特别是复硫化物更常见完好晶形。简单硫化物解理发育，复硫化物解理不完全或无解理。简单硫化物的硬度较低，一般在2～4，层状结构者(辉钼矿、雌黄……)为 1～2 ；但复硫化物具较高的硬度，一般5～6.5，个别达7～8。
形成上述差异的原因在于它们晶体结构中质点的排布和化学键力的分布不同。简单硫化物的晶体结构可以认为是S2-作最紧密堆积，阳离子充填空隙，而且化学键有离子健向金属键或共价键过渡的特点。而复硫化物的晶体结构中，哑铃状 [S2]2-的伸长方向在结构中犬牙交错配置，使各方向键力相近，故解理极不完全，而硬度大。
2.对比金刚石、闪锌矿、黄铜矿晶体结构的异同。
答：闪锌矿（ZnS）的空间格子为立方面心格子，晶体结构中S2-作立方最紧密堆积，而Zn2+充填一半的四面体空隙，从而构成稳定的结构。而黄铜矿（CuFeS2）的结构是闪锌矿的衍生结构，只是将阳离子由Zn2+换成了Fe2+和Cu2+，且Fe2+与Cu2+相间分布。而金刚石空间格子也是立方面心格子，从质点的排布上看还是可以参考闪锌矿的结构，将金刚石结构看成其中一套相当点的C原子作立方最紧密堆积，相当于闪锌矿中S2-的占位，另一套相当点的C原子充填一半的四面体空隙，相当于闪锌矿中Zn2+的占位（金刚石中的C原子可以划分为两套相当点）。
3.磁黄铁矿产生“缺席构造”的原因？磁黄铁矿的“超结构”是什么含义?
答：磁黄铁矿的化学成分通常为非化学计量性，通常以Fe1-xS表示（其中x=0~0.125），产生的原因是该矿物中部分Fe2+被Fe3+替代，为了保持晶体的电荷平衡，结构中阳离子位置会出现部分空位，这种现象称为缺席构造。如果空位和阳离子在晶体结构中的分布是完全有序的，就会使原晶胞扩大1倍或几倍，这种结构称为超结构。
4.辉锑矿、辉铋矿为什么呈柱状晶形,并有{010}完全解理？
答：辉锑矿（Sb2S3）具有链状结构，链是由S和Sb紧密连接而成，这些链平行于c轴。链内S和Sb的距离为0.32nm左右。链间键力较弱，因而沿这一方向{010}表现出解理性，同时晶体的形态亦是沿晶体结构中链体的方向延伸而呈平行c轴的柱状。辉铋矿（Bi2S3）的晶体结构与辉锑矿相同，所以晶体形态和解理均一致。
5.对比自然硫、雌黄、雄黄及辰砂，并指出它们的区别。
答：这四种矿物成分上有差异，结构上也有所不同，键性近似，所以部分宏观性质近似，下面列表进行对比： 矿物 成分 晶系 对称型 形态 颜色 条痕 辰 砂 HgS 三方 32 分散粒状 雄 黄 As4S4 或 AsS 单斜 2/m 体 雌 黄 As2S3 单斜 2/m 片状、土状 柠檬黄色 鲜黄色 自然硫 α-S 斜方 mmm 双锥状、后板状，土状、块状 不同色调的黄色 无色 柱状、致密粒状、土状块短柱状、板状、 红色，有铅灰色锖色 桔红色 红色 浅桔红色 光泽 金刚光泽 金刚光泽，断面树脂光泽 金刚光泽， 断面油脂光泽 {010} 极完全， 薄片具挠性 1.5～2 3.5 提炼As、 制砷化物； 中药 晶面金刚光泽，断口油脂光泽 贝壳状断口 解理 硬度 比重 {101} 完全 2～2.5 8.0～8.2 提炼Hg； {010} 完全 1.5～2 3.56 提取As、制砷化物；中药用于农药、颜料、玻璃等工业。 1~2 2.05-2.08 主要用于制造硫酸，用于化肥、造纸、炸药橡胶生产 用途 单晶可作激光调制晶材； 体； 中药(丹砂)。 成因 低温热液矿床的典型矿物 化学沉积、火山喷气 6.列表表示简单硫化物及复硫化物的主要同质多像变体矿物,你能否指出在同质多像转变中,温度对晶体结构(对称程度)的影响？
答：简单硫化物中具有同质多像变体的矿物有闪锌矿族（ZnS），黄铜矿族（CuFeS2），辉铜矿族（Cu2S），复硫化物中有黄铁矿-白铁矿族（FeS2），现列表如下： 类型 简 单 硫 化 物 辉铜矿族 黄铜矿族 族名 闪锌矿族 变体名称 闪锌矿 纤维锌矿 斜方黄铜矿 四方黄铜矿 等轴黄铜矿 斜方辉铜矿 六方辉铜矿 等轴辉铜矿 复硫 化物 黄铁矿- 白铁矿族 黄铁矿 白铁矿 变体对称 等轴 六方或三方 斜方 四方 等轴 斜方 六方 等轴 等轴 斜方 稳定温度 中高温热液 中温热液 低 中 高 低 中 高 地表不稳定 高温不稳定 由表可见，高温变体对称程度高，低温变体对称程度低。 7.硫化物矿物中哪些是标型矿物?哪些矿物具有标型特征？
答：硫化物中可以作为标型矿物的有：辰砂（HgS）、雄黄（As4S4）和雌黄（As2S3），它们均是低温热液标型矿物。具有标型特征的矿物有闪锌矿（化学成分、晶胞参数、颜色、比重等），黄铁矿（形态、导电性）等。
8.硫化物矿床氧化带中可能出现哪些矿物？
答：硫化物矿床的氧化带常常出现氧化物、氢氧化物和盐类。出现的主要矿物有：含铅矿物（如方铅矿）变为铅矾、白铅矿，含锌矿物（如闪锌矿）变为菱锌矿，含铜矿物（如黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿）变为孔雀石、蓝铜矿、赤铜矿，含铁矿物（如黄铁矿、磁黄铁矿）变为褐铁矿、黄钾铁矾、针铁矿，含砷矿物（如毒砂）变为臭蒜石。
9.闪锌矿和方铅矿分别具有{110}、{100}完全解理的原因各是什么？
答：闪锌矿的{110}和方铅矿的{100}方向分别是两种矿物晶体结构中面网密度最大的电性中和面，因此，容易沿着这些方向产生解理。
10.在毒砂的晶体结构中，β=90°，但为单斜晶系，你如何理解？在毒砂的晶体形态上，发育{101}斜方柱，但称之为假斜方柱，为什么？它应该是什么单形？
答：虽然毒砂的晶胞参数中β=90°，但它的对称型是2/m，根据晶体对称分类方案，它仍然属于单斜晶系。而其中的{101}斜方柱中的四个晶面，它们不能够通过毒砂的对称要素联系起来（柱体中相互平行的两对晶
面不能够通过对称要素操作发生重合），因此不属于同一单形，它只能称为假斜方柱。它应该是两个平行双面：{101}和{10-1}。
由此可见，虽然单斜晶系的晶体一般β＞90o，但β＞90o并不是单斜晶系的必要条件。
第二十章 习题
1.对比氧化物大类与硫化物大类在成分、结构、物性、成因、应用方面的主要差异。 答：下面列表从总体上对比氧化物和简单硫化物间的主要差异： 矿物 成分 简单硫化物 氧化物 阴离子：S2-，阳离子：铜型离子和部分过渡型阴离子：O2-，阳离子：惰性气体型离子和部分离子 过渡型离子 S2-作最紧密堆积，阳离子充填空隙；化学键由O2-作最紧密堆积，阳离子充填空隙；化学键由离子键向金属键和共价键过渡 离子键向共价键过渡 晶形较好，一般为等轴、六方晶系，少数斜方晶晶形较好，一般为等轴、三、六方晶系，四方晶系 系，少数斜方晶系 结构 形态 金属键的硫化物显黑色和金属色，共价键的矿物氧化物因主要为离子键和共价键，所以颜色较浅 颜色 颜色为浅色或彩色 仅含铁的氧化物颜色较深，这是因为铁为典型的过渡型离子（色素离子）。 条痕 光泽 解理 硬度 比重 用途 成因 一般黑色或彩色 金属光泽、半金属光泽或金刚光泽 一般较发育 中等、小 大或者中等 提炼有色金属以及与硫酸相关的产品 一般为彩色或无色 半金属光泽、玻璃光泽或金刚光泽 一般不发育 大、中等 中等、大 黑色金属和有色金属；仪表轴承或研磨材料、无线电工业原料、工艺美术原料及宝石的重要来源 主要热液成因 内生、外生、变质作用均有 2.为什么石英、刚玉、尖晶石的硬度特别高？ 答：由于这三种矿物的阳离子为Al3+和Si4+，它们半径小、电价高。因此，结构中共价键的成分增多——刚玉、尖晶石已经有较多的共价键成分，石英则共价键占优势。从而导致这些矿物的硬度较高。 3.为什么刚玉能成为价值昂贵的红宝石、蓝宝石、星光宝石？
答：成为宝石的条件有三：颜色好、硬度高、数量稀少。刚玉一般产于岩浆作用或接触变质和区域变质作用，产量很少。而且刚玉的摩氏硬度为9，非常大，因此易于保存。纯净的刚玉是无色，含Cr显红色称为红宝石；含Ti而显蓝色，称为蓝宝石；有些红、蓝宝石的{0001}面上可以看到因六射针状金红石包体而显示的星光效应，称为星光宝石。
4.全面对比金红石、锡石、软锰矿的异同，并说明其影响因素。
答：锡石、金红石和软锰矿它们的晶体结构相同，均系金红石型晶体结构，但由于它们的阳离子不同，与O2-形成的化学键有所区别，从而导致了它们宏观性质上有所差别，现分别描述如下： 形态 颜色 解理 硬度 金红石 完好的四方晶形 褐红、暗红色 金刚光泽 {110}中等 大 锡石 晶形与金红石相似 黄棕、深褐色 金刚光泽 无解理 大 软锰矿 常见隐晶集合体 黑色 半金属光泽 {110}完全 隐晶质小，单晶体大 5.如何识别石英中的道芬双晶和巴西双晶？