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1、硫化物是金属或半金属元素与硫结合而成的天然化合物。硫化物矿物已发现有300多种，约由26种造矿元素所组成 ，绝大多数是热液作用的产物；表生作用亦有产出。常形 成具有工业意义的矿床 硫化物及其类似化合物矿物化学组成阴离子自然界中硫元素在不同的氧化 还原条件下，呈现不同氧化状态 ：S2-S22-S0S4+S6+。S2-, S22-组成硫化物S0形成自然硫S4+是SO2S6+以SO42-存在于硫酸盐中硫化物中阴离子硫可以具有不同 的价态，大部分硫以S2-的形式与 阳离子结合，亦可以对硫S22-的 形式与阳离子结合，还可以与半 金属元素As, Sb, Bi组成络阴离子 团AsS33-、SbS33-等形
2、式与阳离 子结合形成硫的类似化合物。 阳离子阳离子主要是铜型离子以及靠近铜 型离子一边的过渡型离子。主要是 Cu, Pb, Zn, Ag, Hg, Fe, Co, Ni等。本类矿物类质同像代替非常广泛， 在阳离子或阴离子之间都可有类质 同象产生。阴离子S, Se, Te, As, Sb, Bi之间常发生完全的或不完全的类 质同像。特别是，在硫化物中一些 稀有分散元素往往呈类质同象混入 物存在。例如，Re常在辉钼矿中作 为类质同象混入物代替Mo，但它 却很少与硫组成独立矿物。这些硫 化物矿物可作为稀有金属矿床综合 利用。因而具有重要的经济价值。 晶体结构 硫化物的晶体结构常可看作硫离子作最紧密堆
3、积，阳离 子位于四面体或八面体空隙，因此，金属阳离子的配位多面 体很多是八面体和四面体或一些畸变的多面体硫离子具有多键性：离子键 共价键 金属键由于阳离子为亲铜元素，极化能力强，电负性中等，而 阴离子硫易被极化，电负性较小，因而阴阳离子电负性差较 小，致使硫化物的化学键体现着离子键向共价健的过渡，且 以共价键为主，同时，由于S离子的半径较大，因此又常常带 有金属键的成分 简单硫化物对称程度较高，多数为等轴晶系或六方晶系 ，少数为斜方、单斜晶系；对硫化物的对称由于对硫离子的 定向性而略有降低；组成复杂的硫盐矿物对称程度较低，主 要是单斜和斜方晶系形态及物理性质简单硫化物和对硫化物大多数晶形较好，
4、特别是对硫化物 完好晶形更为常见。硫盐矿物自形性较差。硫化物主要呈粒 状或块状集合体出现。大多数硫化物具有金属色，金属光泽，低透明度和强反射 率，如方铅矿、黄铜矿、黄铁矿。少数呈非金属色，金刚光 泽，半透明，如闪锌矿、辰砂、雄黄、雌黄等。简单硫化物具有完好的解理，对硫化物解理不发育。简单 硫化物和硫盐的硬度低，一般24；具有层状结构的辉钼矿 、铜蓝、雌黄等硬度较小（12），而对硫化物由于阴离子 为对硫、对砷或砷硫对使硬度增高，可达56.5。硫化物相 对密度较大，一般在4以上，这是由于组成硫化物的多数金属 元素具有较大的原子量 成因及产状在内生的岩浆作用的晚期，可形成Fe, Ni, Cu的硫化物
5、， 如基性超基性岩中的磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿组成的 铜镍硫化物矿床。绝大部分硫化物是热液作用的产物。在硫化物矿物的形 成过程中，热液介质中的H2S起着重要的作用。通常认为温 度约在400C，热液形成时硫在热液中呈H2S气态分子状态 ，随着温度降低，热液中硫的溶解度增大，并由于溶解分 子的增多，有利于电离，当在一定温度压力条件下，热液 中S2-的浓度增大到一定程度时，与不同金属元素结构而形 成各种不同的硫化物组成。高温热液阶段主要形成辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂等中温热液阶段形成黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿低温热液阶段形成雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂等 分 类 简单硫化物：阴离子硫呈S2-与
6、阳离子（包括铜型和过渡 型离子，如Cu, Pb, Zn, Ag, Hg, Fe, Co, Ni）结合而成，如方 铅矿（PbS）、闪锌矿（ZnS）、辰砂（HgS）等对硫化物：阴离子呈哑铃状对硫S22-，对砷As22-，以 及AsS2-、SbS2-等与阳离子（主要是Fe, Co, Ni等过渡型离 子）结合而成，如毒砂（FeAsS）、黄铁矿（FeS2）等硫盐：硫与半金属元素As, Sb, Bi结合组成络阴离子团 AsS33-、SbS33-等形式，然后再与阳离子（主要是Cu, Ag, Pb三种铜型离子）结合而成较复杂的化合物。如黝铜矿 砷黝铜矿（Cu12Sb4S13Cu12As4S13），硫砷银矿（A
7、g3AsS3 ），硫锑银矿（Ag3SbS3） 根据阴离子特点分为三类常见矿物介绍形态及物性：晶体常呈立方 体、八面体。铅灰色，条痕 黑色，金属光泽。100三组 完全解理。硬度23。相对 密度7.4-7.6 方铅矿（galena) PbS晶体结构：硫离子呈立方最紧密 堆积，铅离子充填在所有八面体 空隙中。阴阳离子的配位数均为6 ，化学键为离子键到金属键的过 渡类型S SS Pb闪锌矿（sphalerite) ZnS形态及物性：粒状。颜色由无 色到浅黄、棕褐至黑色，随成 分中含Fe量的增加而变深。松 脂光泽至半金属光泽；透明至 半透明。具平行110的六组完 全解理。硬度3.54。相对密度 3.94
8、.2,不导电。晶体结构：闪锌矿结构为S 离子作立方最紧密堆积， Zn2+离子充填了它的半数四 面体空隙。面网110为Zn2+ 离子和S2+离子的电性中和面 ，完全解理沿此方向发生。 Fe类质同像代替Zn使晶胞增 大，a0(nm)从0.540（纯ZnS ）至0.545（Fe 26.2%）黄铜矿(chalcopyrite) CuFeS2晶体结构黄铜矿有三种同质多像变体：高温等轴晶系变体，在550C以上 无序闪锌矿型结构当温度在550213C时，为有序四 方晶系变体形态和物性黄铜色，表面常有斑驳的蓝、紫、褐 色的锖色膜，条痕绿黑色，金属光泽 。无解理。摩氏硬度34，性脆，比 重4.14.3。黄铜矿易
9、被误认为黄铁矿和自然金， 但以其更黄的颜色和较低的硬度与黄 铁矿相区别，以其绿黑色的条痕、性 脆及溶于硝酸与自然金相区别。在地 表风化作用下，黄铜矿常变为绿色的 孔雀石和蓝色的蓝铜矿 黄铜矿与水晶辉锑矿 (antimonite) Sb2S3形态及物性：呈柱状、针状、束状、放 射状集合体和柱状晶簇。铅灰色或钢灰 色。金属光泽，不透明。解理平行 010完全，解理面上常有横纹（聚片 双晶纹）；硬度22.5，相对密度4.51 4.66晶体结构：链状结构，由SbS3三 方锥联成锯齿状的链沿c轴延伸， 两个链联接成(Sb4S6)n的链带，平 行（010）排列成层。Sb-S之间以 离子键金属键相联，链带间以
10、 分子键相链（链内S-Sb距离为 0.25nm，链间S-Sb距离为0.32nm ），因此具010完全解理辉钼矿 (molybdenite) MoS2晶体结构：辉钼矿为层状结构，SMoS层平 行0001。层内离子联结紧密。MoS 0.235nm，为共价键金属键；层内为分子键， 联结力明显减弱。Mo为六次配位，充填于半数 由六个S组成的三方柱体中心，柱间彼此共棱连 结成层。整个结构可视为以Mo为中心的三方柱 层，与空心八面体层相间排列而成，层间间距 为0.315nm。化学成分：自然界的辉钼矿 成分几乎都近于理论值。但 在辉钼矿中常存在一个重要 的类质同像混入物是Re，高 可达2%。辉钼矿具2H和3
11、R 型多型变体，据统计，Re主 要赋存在3R和2H+3R混合型 的辉钼矿中，而在2H型辉钼 矿中含量较少形态和物性：亮铅灰色，具0001极完全解 理，板状、片状晶形黄铁矿(pyrite) FeS2常有完好的晶形，呈立方体、八面体、五角十二面体及其聚形 。立方体晶面上有与晶棱平行的条纹，各晶面上的条纹相互垂 直。集合体呈致密块状、粒状或结核状。浅黄（铜黄）色，条 痕绿黑色，强金属光泽，不透明，无解理，参差状断口。摩氏 硬度较大，达6-6.5，小刀刻不动。比重4.9-5.2。在地表条件下 易风化为褐铁矿 形态与物性成分中通常含钴、镍和硒 晶体结构：是NaCl型结构的 衍生结构，S原子组成哑铃状的
12、对硫S22-位于Cl的位置，Fe 位于Na的位置。对硫S22-的轴 向与相当晶胞1/8的小立方体的对角线方向相同，但彼 此并不相交。哑铃状对硫S22-中，SS间距为 0.210nm，小于二倍S离子半径之和0.35nm，为共价 键。相应的金属阳离子Fe2+与对硫间距离缩短，结构 上趋于紧密。立方体状黄铁矿毒砂(Arsenopyrite) FeAsS毒砂的化学成分为FeAsS，晶体属单 斜或三斜晶系的硫化物矿物，中国古 代称为白砒石。单晶体常呈柱状，集合体往往为粒 状或致密块状。其主要物理性质是： 锡白色，条痕灰黑色，金属光泽，摩 氏硬度5.5-6.0，比重6.2。锤击它，发 出蒜臭味 毒砂是分布
13、最广的一种硫砷化物，常含类质同象混入物钴 ，所以毒砂除可以作为提取砷及制造砷化物的原料外，还可 以用来提取钴。毒砂常产于高温热液矿床、伟晶岩及交代矿床中，在钨 锡矿脉中与黑钨矿、锡石共生 雌黄(Orpiment)As2S3和雄黄(realgar) AsS雄黄常呈桔红色，条痕浅桔 红色，晶面为金刚光泽，断 口显油脂光泽，透明到半透 明。具多组解理，晶体形态 多为短柱状。硬度1.52， 比重3.43.6。雌黄常呈柠檬黄色，条痕鲜黄色 ，金刚光泽至油脂光泽，透明。 晶体形态常呈短柱状、板状或片 状。有一组极完全解理。硬度1 2，比重3.43.5。雄黄与雌黄、辰砂和辉锑矿紧密共生于低温热液矿床中。雌
14、黄还可以用来制成颜料或做退色剂，是提取砷和硫的重要矿 物。雄黄也可以制农药、染料，提取硫，制造硫酸，中医可 以入药，民间用它做雄黄酒，在端午节时饮用 12AsS + 3O2= 4As2S3 +2As2O3雄黄 氧气 雌黄 砒霜辰砂又称丹砂、朱砂，化学成分 为HgS，晶体属三方晶系的硫化物 矿物。颜色常呈红色，晶体表面具有金 刚光泽，条痕红色，半透明。晶形 为板状或者柱状，穿插双晶常见。 解理发育。硬度较小，为22.5。 比重较大，为8.09 辰砂的粉末呈红色，可以经久不褪，我国利用辰砂作颜料 已有悠久的历史。“涂朱甲骨”指的就是把辰砂磨成红色粉 末涂嵌在甲骨文的刻痕中以示醒目，发生在几千年前；“ 朱笔御批”指的是封建社会的历代帝王利用辰砂的红色粉 末书写的批文，目的是为了看着醒目和长期保存 辰砂(cinnabar) HgS鸡血石
