本分类方案首先根据化学组成的基本类型，将矿物分为五个大类。大类以下，根据阴离子（包括络阴离子）的种类分为类以及亚类。类以及亚类以下，一般即为族。矿物族的概念一般是指化学组成类似并且晶体结构类型相同的一组矿物。但是为了便于说明某些矿物种之间的联系，有时我们也把某些同质多象变体或者化学成分上近似但结构类型有一定差异的一组矿物，归之于同一个族。前者如石英族，后者如针铁矿一纤铁矿族。但有时为便于讲述，还将族再分为亚族。族（或亚族)以下，一般即为种。矿物种是对矿物进行具体阐述的基本单位。在种以下有时我们列出了亚种，有时则未将所阐述矿物的所有亚种一律列出，具体情况视需要而定。最后，需要说明的是，有些矿物类，如硒化物、碲化物、锑化物、铋化物、溴化物、碘化物、碘酸盐等等，以及有机化合物大类的矿物，由于在自然界罕见，同时在本教材中对于它们所属的矿物种也未进行具体的阐述，因此在本教材的分类中，都未予列入。现将本教材所用分类（族和种从略）列出如下：第一大类自然元素第二大类硫化物及其类似化合物第一类单硫化物及其类似化合物第二类对硫化物及其类似化合物第三类含硫盐第三大类卤素化合物第一类氟化物第二类氯化物第四大类氧化物和氢氧化物第一类简单氧化物第二类复杂氧化物第三类氢氧化物第五大类含氧盐第一类硅酸盐第一亚类岛状结构硅酸盐第二亚类环状结构硅酸盐第三亚类链状结构硅酸盐第四亚类层状结构硅酸盐第五亚类架状结构硅酸盐第二类碳酸盐第三类硫酸盐第四类铬酸盐第五类钨酸盐和钼酸盐第六类磷酸盐、砷酸盐和钒酸盐23
23 本分类方案首先根据化学组成的基本类型，将矿物分为五个大类。大类以下，根据阴离 子(包括络阴离子)的种类分为类以及亚类。类以及亚类以下，一般即为族。 矿物族的概念一般是指化学组成类似并且晶体结构类型相同的一组矿物。但是为了便于 说明某些矿物种之间的联系，有时我们也把某些同质多象变体或者化学成分上近似但结构类 型有一定差异的一组矿物，归之于同一个族。前者如石英族，后者如针铁矿—纤铁矿族。但 有时为便于讲述，还将族再分为亚族。族(或亚族)以下，一般即为种。 矿物种是对矿物进行具体阐述的基本单位。在种以下有时我们列出了亚种，有时则未将 所阐述矿物的所有亚种一律列出，具体情况视需要而定。 最后，需要说明的是，有些矿物类，如硒化物、碲化物、锑化物、铋化物、溴化物、碘 化物、碘酸盐等等，以及有机化合物大类的矿物，由于在自然界罕见，同时在本教材中对于 它们所属的矿物种也未进行具体的阐述，因此在本教材的分类中，都未予列入。 现将本教材所用分类（族和种从略）列出如下： 第一大类 自然元素 第二大类 硫化物及其类似化合物 第一类 单硫化物及其类似化合物 第二类 对硫化物及其类似化合物 第三类 含硫盐 第三大类 卤素化合物 第一类 氟化物 第二类 氯化物 第四大类 氧化物和氢氧化物 第一类 简单氧化物 第二类 复杂氧化物 第三类 氢氧化物 第五大类 含氧盐 第一类 硅酸盐 第一亚类 岛状结构硅酸盐 第二亚类 环状结构硅酸盐 第三亚类 链状结构硅酸盐 第四亚类 层状结构硅酸盐 第五亚类 架状结构硅酸盐 第二类 碳酸盐 第三类 硫酸盐 第四类 铬酸盐 第五类 钨酸盐和钼酸盐 第六类 磷酸盐、砷酸盐和钒酸盐
第七类硝酸盐第八类硼酸盐第四节矿物的命名人类在长期的生产斗争和科学实验中，接触并使用了种种不同的矿物，为了区别和认识这些不同的矿物，对每种矿物都曾给予了一定的名称。在这方面，我国有着悠久的历史。如水晶、雄黄等，就是二千多年以前我国人民所创造的矿物名称。在我国现在所用的矿物名称中、还沿用了某些我国古代矿物名称的字尾，如“石”、“矿”、“玉”、“晶”、“砂”、“华”，“矾”等。一般是非金属矿物名称用“石”，如滑石、方解石；金属矿物名称用“矿”，如方铅矿、黄铜矿：可作为宝石的矿物名称用“玉”，如刚玉、硬玉；呈透明晶体的矿物名称用“晶”，如水晶、黄晶；经常以细小颗粒出现的矿物名称用“砂”，如硼砂、辰砂；在地表附近形成且呈松散状的矿物名称用“华”，如钻华、镍华：易溶于水的矿物名称用“矾”，如胆矾、明矾，至于每个矿物种的具体命名，一般是以该矿物的化学成分，物理性质，形态特点，或结合两种特点而命名的，此外还有一些是以该矿物的首先发现地或人名而命名的。这种情况可从下列举例中见到：(1)以化学成分命名的：如自然金、硼砂。这两种矿物分别以金和硼作为主要成分。(2)以物理性质命名的：如电气石、橄榄石。前者具有显著的热电性；后者的颜色呈橄榄绿色。(3)以形态特点命名的：如方柱石、石榴子石。前者的晶形常呈四方柱状：后者常呈四角三八面体或菱形十二面体的粒状集合体而状如一团石榴子。(4)结合两种特点命名的：如方铅矿。既表明其常呈立方体的形态并具立方体解理，又表明以铅为其主要成分。(5)以地名命名的：如香花石。是以该矿物的发现地点(香花岭)而命名的。(6)以人名命名的：如章氏硼镁石（按英文名称Hungtsaoite转译可称为鸿钊石)，是纪念我国地质学前辈章鸿钊而命名的。我国目前在矿物学中所用的大量矿物名称，其来源不一。有些是沿用我国固有的名称，如辰砂、水晶、雄黄等，有的是由我国学者首创命名的名称，如香花石、包头矿等；有些是借用日文中的汉字名称，如绿帘石、天河石、冰长石等，更多的是历年来我国矿物学工作者各自从不同的外文矿物名称转译而来的。由于现代矿物学研究的发展，某些名称已不尽适用，同时，由于其他种种原因，在译名中还存在着某些混乱和不当之处。这些给矿物学的学习和研究均带来不便，甚至可能造成错误。因此对于我国当前使用的矿物名称似应进行一次整理工作。本教材所用的矿物名称，绝大部分是沿用已久的名称，少数为改用的已被接受的名称。24
24 第七类 硝酸盐 第八类 硼酸盐 第四节 矿物的命名 人类在长期的生产斗争和科学实验中，接触并使用了种种不同的矿物，为了区别和认识 这些不同的矿物，对每种矿物都曾给予了一定的名称。在这方面，我国有着悠久的历史。如 水晶、雄黄等，就是二千多年以前我国人民所创造的矿物名称。在我国现在所用的矿物名称 中、还沿用了某些我国古代矿物名称的字尾，如“石”、“矿”、“玉”、“晶”、“砂”、“华”，“矾” 等。一般是非金属矿物名称用“石”，如滑石、方解石；金属矿物名称用“矿”，如方铅矿、黄 铜矿；可作为宝石的矿物名称用“玉”，如刚玉、硬玉；呈透明晶体的矿物名称用“晶”，如水 晶、黄晶；经常以细小颗粒出现的矿物名称用“砂”，如硼砂、辰砂；在地表附近形成且呈松 散状的矿物名称用“华”，如钴华、镍华；易溶于水的矿物名称用“矾”，如胆矾、明矾。 至于每个矿物种的具体命名，一般是以该矿物的化学成分，物理性质，形态特点，或结 合两种特点而命名的，此外还有一些是以该矿物的首先发现地或人名而命名的。这种情况可 从下列举例中见到： (1)以化学成分命名的：如自然金、硼砂。这两种矿物分别以金和硼作为主要成分。 (2)以物理性质命名的：如电气石、橄榄石。前者具有显著的热电性；后者的颜色呈橄 榄绿色。 (3)以形态特点命名的：如方柱石、石榴子石。前者的晶形常呈四方柱状：后者常呈四 角三八面体或菱形十二面体的粒状集合体而状如一团石榴子。 (4)结合两种特点命名的：如方铅矿。既表明其常呈立方体的形态并具立方体解理，又 表明以铅为其主要成分。 (5)以地名命名的：如香花石。是以该矿物的发现地点(香花岭)而命名的。 (6)以人名命名的：如章氏硼镁石(按英文名称 Hungtsaoite 转译可称为鸿钊石)，是纪念 我国地质学前辈章鸿钊而命名的。 我国目前在矿物学中所用的大量矿物名称，其来源不一。有些是沿用我国固有的名称， 如辰砂、水晶、雄黄等，有的是由我国学者首创命名的名称，如香花石、包头矿等；有些是 借用日文中的汉字名称，如绿帘石、天河石、冰长石等，更多的是历年来我国矿物学工作者 各自从不同的外文矿物名称转译而来的。 由于现代矿物学研究的发展，某些名称已不尽适用，同时，由于其他种种原因，在译名 中还存在着某些混乱和不当之处。这些给矿物学的学习和研究均带来不便，甚至可能造成错 误。因此对于我国当前使用的矿物名称似应进行一次整理工作。 本教材所用的矿物名称，绝大部分是沿用已久的名称，少数为改用的已被接受的名称
中篇矿物原料各论第一章自然元素矿物大类第一节概述在自然界中已知有20种左右金属和半金属元素呈单质形式独立出现，而非金属元素中主要以碳和硫呈固态自然元素矿物。金属元素之所以能呈单质出现，是与它们的电离势有关。因为电离势较大的元素，它们较难失去电子，如Au、Pt等，往往呈自然元素状态存在。目前已知自然元素矿物近90种，这是因为某些元素可形成两种或两种以上同质多象变体。例如碳有金刚石和石墨两种同质多象变体，硫有三种同质多象变体，而另一系列的元素可以形成类质同象混合晶体和金属互化物，前者如银金矿（Au，Ag)、钯铂矿(Pt，Pd)；后者如锑钯矿Pd,Sb、砷铜矿CusAs。因而自然元素矿物的数目就大于其组成元素种类的数目。自然元素矿物占地壳总重量不足0.1%，并且在地壳中的分布是很不平均的,其中的某些可以有显著的富集，甚至形成矿床（铂、金、硫、金刚石、石墨）。（1)化学成分：组成自然元素矿物的元素，在金属元素中以铂族和金为最主要，其次是铜和银，而铅、锡、锌等只是在极少见情况下偶尔产出。铁、钻、镍往往成类质同象混入于其他金属元素中，它们呈单质形式独立出现的主要见于铁陨石中。由于元素类型相同和半径上的近似，这些金属元素可成类质同象混合晶体出现，例如(Ag，Au)、(Pt，Fe)、(Pt，Ir)(Os，Ir)、(Pt，Pd)、(Fe，Ni，Co)等等。半金属元素砷、锑、铋，其中非金属性以砷最强，锑次之，铋最弱。这些元素的化学性质虽有某些共同点，却不出现在一起，只在某些情况下砷和锑构成金属互化物AsSb。在非金属元素中碳和硫呈固态形式出现，至于性质与硫近似的硒和碲，只是在极少见情况下出现，通常成类质同象混入于自然硫中。(2)晶体化学特征：按元素的原子间联结力来说，金属元素具典型金属键。它们的结构类型有铜型（原子成立方最紧密堆积，配位数为12）、钱型（原子成六方最紧密堆积，配位数为12)、铁(α一Fe)型（原子按立方体心式紧密堆积，配位数为8)。半金属元素则由金属键逐步向多键性转变（既有金属键亦有共价键），其结构类型为砷型（在形式上可视为由立方面心格子沿三次轴发生畸变而呈略现层状的菱面体格子）。非金属元素中金刚石具共价键，结构类型为金刚石型；自然硫具分子键，呈分子结构型；石墨具层状结构，层内为共价键一金属键，层与层之间为分子键。(3物理性质：由于金属、半金属和非金属自然元素的原子性质、晶体结构类型和键性不同，它们的物理性质存在着很大的差异。金属自然元素的物理性质表现为：金属色、反射力强而不透明、金属光泽、强延展性、25
25 中篇 矿物原料各论 第一章 自然元素矿物大类 第一节 概 述 在自然界中已知有 20 种左右金属和半金属元素呈单质形式独立出现，而非金属元素中 主要以碳和硫呈固态自然元素矿物。金属元素之所以能呈单质出现，是与它们的电离势有关。 因为电离势较大的元素，它们较难失去电子，如 Au、Pt 等，往往呈自然元素状态存在。 目前已知自然元素矿物近 90 种，这是因为某些元素可形成两种或两种以上同质多象变 体。例如碳有金刚石和石墨两种同质多象变体，硫有三种同质多象变体，而另一系列的元素 可以形成类质同象混合晶体和金属互化物，前者如银金矿(Au，Ag)、钯铂矿(Pt，Pd)；后者 如锑钯矿 Pd3Sb、砷铜矿 Cu3As。因而自然元素矿物的数目就大于其组成元素种类的数目。 自然元素矿物占地壳总重量不足 0.1%，并且在地壳中的分布是很不平均的,其中的某些 可以有显著的富集，甚至形成矿床(铂、金、硫、金刚石、石墨)。 (1)化学成分：组成自然元素矿物的元素，在金属元素中以铂族和金为最主要，其次是 铜和银，而铅、锡、锌等只是在极少见情况下偶尔产出。铁、钴、镍往往成类质同象混入于 其他金属元素中，它们呈单质形式独立出现的主要见于铁陨石中。由于元素类型相同和半径 上的近似，这些金属元素可成类质同象混合晶体出现，例如(Ag，Au)、(Pt，Fe)、(Pt，Ir)、 (Os，Ir)、(Pt，Pd)、(Fe，Ni，Co)等等。 半金属元素砷、锑、铋，其中非金属性以砷最强，锑次之，铋最弱。这些元素的化学性 质虽有某些共同点，却不出现在一起，只在某些情况下砷和锑构成金属互化物 AsSb。 在非金属元素中碳和硫呈固态形式出现，至于性质与硫近似的硒和碲，只是在极少见情 况下出现，通常成类质同象混入于自然硫中。 (2)晶体化学特征：按元素的原子间联结力来说，金属元素具典型金属键。它们的结构 类型有铜型(原子成立方最紧密堆积，配位数为 12)、锇型(原子成六方最紧密堆积，配位数 为 12)、铁(α—Fe)型(原子按立方体心式紧密堆积，配位数为 8)。半金属元素则由金属键逐 步向多键性转变(既有金属键亦有共价键)，其结构类型为砷型(在形式上可视为由立方面心格 子沿三次轴发生畸变而呈略现层状的菱面体格子)。非金属元素中金刚石具共价键，结构类 型为金刚石型；自然硫具分子键，呈分子结构型；石墨具层状结构，层内为共价键—金属键， 层与层之间为分子键。 (3)物理性质：由于金属、半金属和非金属自然元素的原子性质、晶体结构类型和键性 不同，它们的物理性质存在着很大的差异。 金属自然元素的物理性质表现为：金属色、反射力强而不透明、金属光泽、强延展性
导电性和导热性、硬度低（钱、例外）、无解理、比重大。半金属元素中金属性较强者，其物理性质趋向于接近金属自然元素。但由于晶格中存在不同的键性，产生(0001)的解理。随着铋、锑、砷三元素非金属性的增加，晶格畸变的程度和键性的变化愈大，而解理的完好程度也愈显著。同时随着非金属性的增加，从铋至砷硬度趋向于加大，脆性趋向于增高，金属光泽则趋向于减弱，比重趋向于降低。非金属元素矿物中的金刚石和右墨，虽然成分相同，但由于它们的结构类型和键性差异极大，因而物理性质很不相同。金刚石具共价键，表现无色透明、金刚光泽、硬度大、不导电：石墨具多键性，层状结构中层内表现部分金属键，因而能导电，层间为分子键而出现完全的解理。此外，硬度低、半金属光泽、黑色而不透明。自然硫为分子键，表现为导电导热性极弱、硬度低、比重小、性脆、熔点低并易升华。(4)成因：自然元素矿物在成因上是很不相同的。铂族元素与基性、超基性岩浆有成因上的联系，见于岩浆矿床中。金属、半金属元素往往为热液成因的，而铜和银除了热液成因的以外，更主要的见于硫化物矿床氧化带，系含铜或含银硫化物氧化后所形成的硫酸铜.或硫酸银溶液被其他硫酸盐或硫化物所还原。例如Ag2SO4+2FeSO4→2Ag+Fe2(SO4)3。金刚石在成因上与超基性岩有关，石墨的形成主要是变质作用的结果。自然硫则以火山作用及生物化学作用形成的最为主要。(5)分类：1.铂族：自然铂2.铜族：自然铜、自然银、自然金3.砷族：自然铋4.硫族：自然硫5.碳族：金刚石、石墨第二节分述一、硫族在自然界中的硫，具有三个同质多象变体，即α一硫，β一硫和一硫。自然条件下只有斜方变体（α一硫）才是稳定的，温度高于95.6α一硫转变为单斜晶系的β一硫，但当温度降低时仍恢复为α一硫。一硫结晶成单斜晶系，但在常温压下是不稳定的，而易转变为α一硫。自然硫Sulphura一S[化学组成|自然硫的成分有时是相当纯净的。火山作用成因的硫往往含有少量Se、As、Te，有时Se的含量达5%，则称为硒硫。由生物化学作用沉积的自然硫则夹杂有泥质、有机质和地沥青等混入物。[晶体参数和结构】正交晶系。对称型3L’3PC。图1一1硫的八原子环构成硫分子ao=1.0437nm；bo=1.2845nm；co=2.4369nm。自然硫26
26 导电性和导热性、硬度低(锇、铱例外)、无解理、比重大。 半金属元素中金属性较强者，其物理性质趋向于接近金属自然元素。但由于晶格中存在 不同的键性，产生{0001}的解理。随着铋、锑、砷三元素非金属性的增加，晶格畸变的程度 和键性的变化愈大，而解理的完好程度也愈显著。同时随着非金属性的增加，从铋至砷硬度 趋向于加大，脆性趋向于增高，金属光泽则趋向于减弱，比重趋向于降低。 非金属元素矿物中的金刚石和石墨，虽然成分相同，但由于它们的结构类型和键性差异 极大，因而物理性质很不相同。金刚石具共价键，表现无色透明、金刚光泽、硬度大、不导 电；石墨具多键性，层状结构中层内表现部分金属键，因而能导电，层间为分子键而出现完 全的解理。此外，硬度低、半金属光泽、黑色而不透明。 自然硫为分子键，表现为导电导热性极弱、硬度低、比重小、性脆、熔点低并易升华。 (4)成因：自然元素矿物在成因上是很不相同的。铂族元素与基性、超基性岩浆有成因 上的联系，见于岩浆矿床中。金属、半金属元素往往为热液成因的，而铜和银除了热液成因 的以外，更主要的见于硫化物矿床氧化带，系含铜或含银硫化物氧化后所形成的硫酸铜．或 硫酸银溶液被其他硫酸盐或硫化物所还原。例如 Ag2SO4+2FeSO4→2Ag+Fe2(SO4)3。金刚石 在成因上与超基性岩有关，石墨的形成主要是变质作用的结果。自然硫则以火山作用及生物 化学作用形成的最为主要。 (5)分类： 1．铂族：自然铂 2．铜族：自然铜、自然银、自然金 3．砷族：自然铋 4．硫族：自然硫 5．碳族：金刚石、石墨 第二节 分 述 一、硫 族 在自然界中的硫，具有三个同质多象变体，即 α－硫，β－硫和 γ－硫。自然条件下只 有斜方变体（α－硫）才是稳定的，温度高于 95.6 ℃，α－硫转变为单斜晶系的 β－硫，但当 温度降低时仍恢复为 α－硫。γ－硫结晶成单斜晶系，但在常温压下是不稳定的，而易转变 为 α－硫。 自然硫 Sulphur a－S [化学组成]自然硫的成分有时是相当纯净的。火 山作用成因的硫往往含有少量 Se、As、Te，有时 Se 的含量达 5％，则称为硒硫。由生物化学作用沉积的 自然硫则夹杂有泥质、有机质和地沥青等混入物。 [晶体参数和结构] 正交晶系。对称型 3L2 3PC。 ao=1.0437nm；bo=1.2845nm；co=2.4369 nm。自然硫 图 1－1 硫的八原子环构成硫分子
具分子结构型。晶体结构中硫分子由八个原子组成，原子上下交替排列，构成环形(图1一1)。因而硫分子通常以S8表示。单位晶胞由16个硫分子所组成，彼此之间以微弱的分子键结合。【形态】晶形常呈双锥状或厚板状，由菱方双锥、菱方柱、板面等组成。通常呈块状、粉末状。[物理性质】带有各种不同色调的黄色。晶面呈金刚光泽，而断面显油脂光泽。贝状断口。硬度1~2。性脆，解理不完全。比重2.05~2.08。[成因和产状】自然硫见于地壳的最上部分和其表部。其形成有着不同的途径。最主要的是由生物化学作用形成的和火山成因的自然硫矿床。此外，在硫化物矿床氧化带下部，由金属硫化物，主要是由黄铁矿分解而成。在某些沉积层中由石膏分解而成，例如一些盐丘顶部的石膏，由硫细菌作用而被分解，形成自然硫，【鉴定特征】自然硫以其颜色、光泽、低硬度、性脆和易熔为其特征。[主要用途】主要用来制造硫酸。硫还可以作为着色剂用于玻璃，可产生金黄色和琥珀色，可与硫化镉一起用于生产硒宝石红玻璃。二、碳族包括物理性质截然不同的碳的两个同质多象变体：金刚石和石墨。金刚石DiamondC[化学组成]金刚石中Cl2/Cl3的比值在89.24到89.78之间，亦即碳同位系比值的变动范围很小。在金刚石中几乎总是含有Si、Al、图1-2金刚石的晶形Ca、Mg和Mn，经常发现有Na、Ba、B、FeCr、Ti等元素。在某些晶体的外缘部分，即所谓有壳的晶体部分，Fe、Ti等元素杂质的含量显著增高。氮的含量可在很宽的范围内变动。氮在金刚石结构中组成各种缺陷中心，这些中心有些要引起顺磁共振。此外，金刚石的半导体性质与N、B、AI的含量有关。[晶体参数和结构】等轴晶系。对称型3L*4L°6L29PC。ao=0.356nm。金刚石的晶体结构表现于碳原子位于立方晶胞的八个角顶和六个面中心，并在其八个小立方格的半数中心相间地分布着四个碳原子，每个碳原子都与周围四个碳原子相连接，并且每两个相邻碳原子之间的距离均相等(0.154nm)。金刚石结构中碳原子形成四个共价键，键角109°28'16"。有人认为金刚石属3L4L6P对称型。其依据是，在金刚石中有时发现有四面体的晶形。但这种论点却遭到一些人的反对，他们认为金刚石出现四面体晶形是由八面体中四个相应的晶面延伸而成，其顶角都被八面体中另四个不大的晶面不同程度地钝化，而带有尖锐顶角的典型四面体还未见到过。此外，还确定金刚石有六方晶系2H型的多型现象，并赋于它一个名称一一六方金刚石。它系陨石撞击地表时所形成。[形态】晶形呈八面体、菱形十二面体，较少呈立方体。依(111)成双晶。晶面常弯曲，27
27 具分子结构型。晶体结构中硫分子由八个原子组成，原子上下交替排列，构成环形(图 1—1)。 因而硫分子通常以 S8 表示。单位晶胞由 16 个硫分子所组成，彼此之间以微弱的分子键结合。 [形态] 晶形常呈双锥状或厚板状，由菱方双锥、菱方柱、板面等组成。通常呈块状、 粉末状。 [物理性质] 带有各种不同色调的黄色。晶面呈金刚光泽，而断面显油脂光泽。贝状断 口。硬度 1～2。性脆，解理不完全。比重 2.05～2.08。 [成因和产状] 自然硫见于地壳的最上部分和其表部。其形成有着不同的途径。最主要 的是由生物化学作用形成的和火山成因的自然硫矿床。此外，在硫化物矿床氧化带下部，由 金属硫化物，主要是由黄铁矿分解而成。在某些沉积层中由石膏分解而成，例如一些盐丘顶 部的石膏，由硫细菌作用而被分解，形成自然硫。 [鉴定特征] 自然硫以其颜色、光泽、低硬度、性脆和易熔为其特征。 [主要用途] 主要用来制造硫酸。硫还可以作为着色剂用于玻璃，可产生金黄色和琥珀 色，可与硫化镉一起用于生产硒宝石红玻璃。 二、碳 族 包括物理性质截然不同的碳的两个同质多 象变体：金刚石和石墨。 金刚石 Diamond C [化学组成] 金刚石中 C12／C13 的比值在 89.24 到 89.78 之间，亦即碳同位素比值的变动 范围很小。在金刚石中几乎总是含有 Si、A1、 Ca、Mg 和 Mn，经常发现有 Na、Ba、B、Fe、 Cr、Ti 等元素。在某些晶体的外缘部分，即所谓有壳的晶体部分，Fe、Ti 等元素杂质的含 量显著增高。氮的含量可在很宽的范围内变动。氮在金刚石结构中组成各种缺陷中心，这些 中心有些要引起顺磁共振。此外，金刚石的半导体性质与 N、B、Al 的含量有关。 [晶体参数和结构] 等轴晶系。对称型 3L4 4L3 6L2 9PC。a0=0.356nm。金刚石的晶体结 构表现于碳原子位于立方晶胞的八个角顶和六个面中心，并在其八个小立方格的半数中心相 间地分布着四个碳原子，每个碳原子都与周围四个碳原子相连接，并且每两个相邻碳原子之 间的距离均相等(0.154 nm)。金刚石结构中碳原子形成四个共价键，键角 109°28′16″。有人 认为金刚石属 3Li 4 4L3 6P 对称型。其依据是，在金刚石中有时发现有四面体的晶形。但这种 论点却遭到一些人的反对，他们认为金刚石出现四面体晶形是由八面体中四个相应的晶面延 伸而成，其顶角都被八面体中另四个不大的晶面不同程度地钝化，而带有尖锐顶角的典型四 面体还未见到过。 此外，还确定金刚石有六方晶系 2H 型的多型现象，并赋于它一个名称——六方金刚石。 它系陨石撞击地表时所形成。 [形态] 晶形呈八面体、菱形十二面体，较少呈立方体。依(111)成双晶。晶面常弯曲， 图 1－2 金刚石的晶形