力学性质汇总PPT课件

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1、结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 4-2 4-2 矿物的力学性质矿物的力学性质( (包括：包括：解理、硬度、延展性、脆性、弹性和挠性解理、硬度、延展性、脆性、弹性和挠性) )一、矿物的解理、断口和裂开一、矿物的解理、断口和裂开一）解理与断口一）解理与断口1 1、矿物的解理与断口的概念、矿物的解理与断口的概念q解理与解理面解理与解理面矿物受外力矿物受外力( (敲打、挤压等敲打、挤压等) )作用后，作用后，沿着一定的结晶方向沿着一定的结晶方向发生破裂，并能裂出光滑平面的性质发生破裂，并能裂出光滑平面的性质称解理，这些平面称称

2、解理，这些平面称解理面。解理面。q断口断口 如果矿物受外力作用，可在如果矿物受外力作用，可在任意方向破裂并呈各种凹凸任意方向破裂并呈各种凹凸不平的断面形状不平的断面形状( (如贝壳状、锯齿状如贝壳状、锯齿状),),该断面为断口。该断面为断口。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程2 2影响矿物解理发育的因素影响矿物解理发育的因素 解理是由解理是由矿物的晶体结构矿物的晶体结构决定的，由于晶体结构具有决定的，由于晶体结构具有异向性，在不同的结晶方位上化学键力有差异。异向性，在不同的结晶方位上化学键力有差异。 解理往往解理往往沿着面

3、网间中化学健力最弱的方向沿着面网间中化学健力最弱的方向产生产生。表。表现在以下方面：现在以下方面：1 1）解理面一般）解理面一般平行于面网密度最大的面网平行于面网密度最大的面网。 从几何角度看，面网密度大，从几何角度看，面网密度大，面网间距也大，面网间面网间距也大，面网间的引力就小的引力就小，故解理容易沿此方向产生。，故解理容易沿此方向产生。 例如金刚石的解理平行于例如金刚石的解理平行于111 111 。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适

4、用专业：矿物加工工程 2 2）解理面常平行于由）解理面常平行于由异号离子组成的电性中和异号离子组成的电性中和的面网。的面网。 在电性中和的面网上，网内质点间的静电引力强，在电性中和的面网上，网内质点间的静电引力强，而而相邻面网间的静电引力弱相邻面网间的静电引力弱。 实例：石盐的晶体结构中实例：石盐的晶体结构中, ,（100100）是由）是由NaNa+ +和和ClCl- -组成，且组成，且数量相等而达到电性中和，故石盐沿数量相等而达到电性中和，故石盐沿 （100100）产生解理。）产生解理。 3 3）当相邻面网为）当相邻面网为同号离子同号离子时，其间易产生解理。时，其间易产生解理。 因同号离子间

5、的斥力，使其相邻面网间联系力弱。因同号离子间的斥力，使其相邻面网间联系力弱。 实例：萤石沿（实例：萤石沿（111111）方向有由）方向有由F F-1-1组成的两个相邻面网，组成的两个相邻面网，其解理面平行（其解理面平行（111111）而产生。）而产生。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 如石墨为层状结构，如石墨为层状结构，层内层内CCCC的离子间距为的离子间距为0.142nm0.142nm，具共价键和，具共价键和键；键； 石墨层间距离为石墨层间距离为0.340 nm0.340 nm，具，具分子键分子键。显然，显然，层内键力

6、比层间的层内键力比层间的键力强键力强，故解理沿，故解理沿（00010001）层的方问产生。）层的方问产生。4 4）解理面通常沿着）解理面通常沿着化学键力最弱化学键力最弱的方向。的方向。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程3 3 矿物解理的分级矿物解理的分级 根据矿物解理发育程度根据矿物解理发育程度, ,矿物的解理矿物的解理分为五个等级分为五个等级：1 1）极完全解理）极完全解理 矿物在外力作用下矿物在外力作用下极易裂极易裂成成薄片薄片。解理面光滑、平解理面光滑、平整，很难出现断口。整，很难出现断口。2)2)完全解理完全解理

7、矿物在外力作用下，矿物在外力作用下，很容易很容易沿解理方向裂成平面沿解理方向裂成平面( (但不但不成薄片成薄片) )，解理面平滑；如方解石、方铅矿、萤石等。，解理面平滑；如方解石、方铅矿、萤石等。3 3）中等解理）中等解理 矿物在外力作用下，产生矿物在外力作用下，产生明显的明显的解理，解理面不太连续和光滑，有解理，解理面不太连续和光滑，有断口。如白钨矿等。断口。如白钨矿等。方解石的完全解理方解石的完全解理结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 4 4）不完全解理）不完全解理 矿物在外力作用下，矿物在外力作用下，不易不易裂出解理

8、面，解理面小而裂出解理面，解理面小而不平整，易出现断口。（磷灰石）。不平整，易出现断口。（磷灰石）。 5 5）极不完全解理）极不完全解理 矿物受外力作用后，矿物受外力作用后，极难极难出现解理，多形成断口，出现解理，多形成断口，一般称无解理。如石英、石榴石、黄铁矿等。一般称无解理。如石英、石榴石、黄铁矿等。 结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程完全解理 中等解理 不完全解理 极不完全解理 极完全解理结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解注解: : 关于解理

9、关于解理矿物的解理与断口出现的难易程度矿物的解理与断口出现的难易程度互为消长互为消长。一个晶体。一个晶体上如解理越发育，则断口出现的机会愈少。上如解理越发育，则断口出现的机会愈少。解理既体现出矿物晶体的解理既体现出矿物晶体的异向性异向性，又体现出晶体的，又体现出晶体的对称对称性性， 如重晶石属斜方晶体，平行如重晶石属斜方晶体，平行001001有一组完全解理，平有一组完全解理，平行行210210有二组中等解理。有二组中等解理。 不同种矿物，其解理发育程度不同。有些矿物无解理，不同种矿物，其解理发育程度不同。有些矿物无解理，有些矿物有一组或数组程度不同的解理。有些矿物有一组或数组程度不同的解理。

10、结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 方铅矿方铅矿石墨石墨重晶石重晶石萤石萤石闪锌矿闪锌矿结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 在观察矿物的解理时，应该在观察矿物的解理时，应该在矿物单体上观察在矿物单体上观察，因为，因为矿物的解理是矿物的解理是在单体上产生在单体上产生的，并且要注意解理面与晶面的，并且要注意解理面与晶面的区别。的区别。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 在实际矿物中，解

11、理等级不完全受上述五个等级所限在实际矿物中，解理等级不完全受上述五个等级所限制，有些矿物的解理，可能属于上述五个等级中的某两制，有些矿物的解理，可能属于上述五个等级中的某两个等级的过渡情况。个等级的过渡情况。实例实例：萤石、普通角闪石的完全解理，要比方铅矿、方解石的萤石、普通角闪石的完全解理，要比方铅矿、方解石的完全解理差些，而比中等解理要好些，可以把它们视为完全解理差些，而比中等解理要好些，可以把它们视为中等到完全解理中等到完全解理。 只有只有晶质矿物晶质矿物才能产生解理，才能产生解理，它是矿物固有的性质它是矿物固有的性质，同种矿物具有相同的解理，同种矿物具有相同的解理，是矿物重要的鉴定特征

12、是矿物重要的鉴定特征。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程根据解理发育情况可以根据解理发育情况可以推测矿物晶体结构的某些特征推测矿物晶体结构的某些特征，尤其是尤其是了解化学键强度的分布和晶体的对称性了解化学键强度的分布和晶体的对称性。对于宝石加工而言，解理是一种不利的因素，它给琢对于宝石加工而言，解理是一种不利的因素，它给琢磨加工带来不便，一般解理发育的宝石，磨加工带来不便，一般解理发育的宝石，抛光的方向抛光的方向不能平行于解理的方向。不能平行于解理的方向。 断口与解理不同，断口与解理不同，不论在晶体或非晶体矿物上均可不论在

13、晶体或非晶体矿物上均可发生发生。容易产生断口的矿物，由于其断口常具有一定的形态，容易产生断口的矿物，由于其断口常具有一定的形态，因此可用来作为鉴定矿物的一种辅助特征。因此可用来作为鉴定矿物的一种辅助特征。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程4 4、矿物断口的形态、矿物断口的形态1 1）类型划分）类型划分q 贝壳状断口贝壳状断口 断口呈椭圆形的光滑曲面，断口呈椭圆形的光滑曲面，面上常出现不规则的面上常出现不规则的同同心条纹心条纹，形似贝壳状形似贝壳状。如石英和玻璃质矿物。如石英和玻璃质矿物。q 锯齿状锯齿状 断口呈尖锐的锯齿状

14、，断口呈尖锐的锯齿状，延展性很强延展性很强的矿物具有此种断的矿物具有此种断口。口。 结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程q纤维状及多片状纤维状及多片状 断口面呈维状或细片状。如纤维石膏、蛇纹石等。断口面呈维状或细片状。如纤维石膏、蛇纹石等。q参差状参差状 断口面参差不齐、粗糙不平。断口面参差不齐、粗糙不平。大多数矿物具有此种断大多数矿物具有此种断口，口，如磷灰石。如磷灰石。q 土状土状 为土状矿物（如高岭石、铝矾土等）所特有的粗糙为土状矿物（如高岭石、铝矾土等）所特有的粗糙断口形状，断口面呈细粉状。断口形状，断口面呈细粉状。

15、结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程贝壳状贝壳状 锯齿状锯齿状 土状土状 参差状参差状结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程二）裂开二）裂开 矿物晶体在外力作用下矿物晶体在外力作用下沿着一定结晶方向沿着一定结晶方向裂开的性质，裂开的性质，裂开的面称裂开的面称裂开面裂开面。从外表看，同解理很相似，但二者。从外表看，同解理很相似，但二者成因不同。成因不同。1 1矿物产生裂开的原因矿物产生裂开的原因 1) 1)矿物裂开面可能是矿物裂开面可能是沿着双晶接合面特别是聚

16、片双晶的沿着双晶接合面特别是聚片双晶的接合面发生接合面发生。 2) 2) 矿物矿物沿某一面网存在有他种成分的细微包裹体，或沿某一面网存在有他种成分的细微包裹体，或者是固溶体离溶物者是固溶体离溶物，这些物质作为该方向面网间的夹层，这些物质作为该方向面网间的夹层，有规律地分布，使矿物产生裂开有规律地分布，使矿物产生裂开( (例如磁铁矿沿例如磁铁矿沿111 111 含含TiTi方向的裂开方向的裂开) )。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解：裂开与解理的区别注解：裂开与解理的区别 裂开与解理在本质上不同：裂开与解理在本质上不同

17、： 1.1.裂开面裂开面很少是特别光滑的很少是特别光滑的，一般只沿着一个方向发，一般只沿着一个方向发生，而解理则生，而解理则沿着结晶方向沿着结晶方向在矿物的各个部位都能出现。在矿物的各个部位都能出现。 2. 2.同种矿物并非都有裂开的性质同种矿物并非都有裂开的性质，它不是矿物固有的，它不是矿物固有的特性；而解理则不然，凡是具有解理的矿物种，其所有特性；而解理则不然，凡是具有解理的矿物种，其所有矿物个体中皆存在解理。矿物个体中皆存在解理。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 二、矿物的硬度二、矿物的硬度 矿物的硬度是指矿物矿物

18、的硬度是指矿物抵抗外力刻划、压入或研磨等抵抗外力刻划、压入或研磨等机械作用的能力机械作用的能力，是鉴定矿物的重要特征之一，矿物硬，是鉴定矿物的重要特征之一，矿物硬度以度以H H表示。表示。 一）矿物硬度的测定方法一）矿物硬度的测定方法 测定硬度的方法很多，有测定硬度的方法很多，有刻划法、压入法、研磨法刻划法、压入法、研磨法、等，其中以前两种方法应用最为广泛。等，其中以前两种方法应用最为广泛。 结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程1 1、刻划法、刻划法 在矿物学中一直沿用，摩氏硬度计是在矿物学中一直沿用，摩氏硬度计是18221

19、822年由德国物年由德国物理学家理学家FriedrichMohsFriedrichMohs所提出。摩氏硬度计由十种标准所提出。摩氏硬度计由十种标准矿物组成，按其软硬程度排列成十级：矿物组成，按其软硬程度排列成十级：结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程1 1）测定方法）测定方法 将欲测矿物和硬度计中某一矿物相互刻划将欲测矿物和硬度计中某一矿物相互刻划。 如某一矿物能划动磷灰石则其硬度大于磷灰石，但如某一矿物能划动磷灰石则其

20、硬度大于磷灰石，但又能被正长石所刻划，即其硬度小于正长石，则该矿又能被正长石所刻划，即其硬度小于正长石，则该矿物的硬度为物的硬度为5 5到到6 6之间，可写成之间，可写成5656。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解：关于刻划硬度注解：关于刻划硬度实际对矿物进行鉴定时还可以用更简便的方法来代替硬实际对矿物进行鉴定时还可以用更简便的方法来代替硬度计，比如度计，比如指甲的硬度为指甲的硬度为2.52.5，铜币的硬度为铜币的硬度为3.53.5，小刀的小刀的硬度为硬度为5.55.5，钢针的硬度为，钢针的硬度为6.56.5。矿物的硬

21、度粗略地划分为：小于指甲矿物的硬度粗略地划分为：小于指甲( (2.5)2.5)、指甲与、指甲与小刀之间小刀之间(2.55.5)(2.55.5)及大于小刀及大于小刀( (5.5)5.5)三级。三级。此外，还可借助铜针此外，还可借助铜针( (H H3)3)、玻璃片玻璃片( (H H5.5)5.5)、瓷器片瓷器片( (H H66.5)66.5)等来粗略确定矿物的硬度。等来粗略确定矿物的硬度。摩氏硬度摩氏硬度只表示矿物间相对硬度大小，各级硬度间没有只表示矿物间相对硬度大小，各级硬度间没有倍数和比例的关系。倍数和比例的关系。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工

22、工程适用专业：矿物加工工程 2 2、压入法、压入法 压入法是用合金或金刚石制成压入法是用合金或金刚石制成一定形状的压头一定形状的压头，在，在矿物光面上施加矿物光面上施加一定的负荷一定的负荷( (重量重量) ) ，根据负荷与压痕，根据负荷与压痕表面积表面积( (或深度或深度) )的大小，的大小，计算计算求得矿物的硬度大小。求得矿物的硬度大小。压痕表面积与负荷（压痕表面积与负荷（P P）成正比关系，与硬度成反比。成正比关系，与硬度成反比。 硬度越大，抵抗压入的能力就越大，产生压痕的表硬度越大，抵抗压入的能力就越大，产生压痕的表面积越小。面积越小。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物

23、的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程压入法因使用不同的压头和测试技术而有多种方法。其压入法因使用不同的压头和测试技术而有多种方法。其中以英国维克斯中以英国维克斯- -阿姆斯特朗公司制造的应用较广阿姆斯特朗公司制造的应用较广, ,维克维克( (VickerVicker) )法法( (又称维氏法又称维氏法) ) ，其硬度，其硬度以以HvHv或或VHNVHN表示。表示。 维氏法压头是用维氏法压头是用正方形的金刚石锥体正方形的金刚石锥体，锥体二对角面锥体二对角面的交角的交角( ()为为136136，压痕呈正方形锥形，压痕呈正方形锥形。 设负荷为设负荷为P(kg)P(kg)，压痕对角线

24、长度为压痕对角线长度为d(mm)d(mm)，根据负荷与根据负荷与压痕表面积，计算以负荷面积压痕表面积，计算以负荷面积( (kgkgmmmm2 2) )为单位的维克为单位的维克显微硬度值。显微硬度值。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解：注解：1 1、维克法测定矿物硬度较刻、维克法测定矿物硬度较刻划法精确，在应用时可换算划法精确，在应用时可换算成摩氏硬度，成摩氏硬度，赫鲁晓夫赫鲁晓夫(M(MM MXpymob)Xpym

25、ob)提出摩氏硬度提出摩氏硬度(H(HM M) )与维克硬度与维克硬度(H(Hv v) )间的转换关间的转换关系为系为：结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程滑石 2 正长石 930 石膏 35 石英 1120 方解石 172 黄玉 1250 萤石 248 硬玉 2100磷灰石 610 金刚石 10000 注解注解2 2 摩氏硬度计中，十种矿物的摩氏硬度计中，十种矿物的压入硬度压入硬度如下，单位如下，单位kg/mmkg/mm2 2 结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿

26、物加工工程二二) ) 影响矿物硬度的因素影响矿物硬度的因素 1 1、矿物的硬度主要取决于、矿物的硬度主要取决于矿物晶体结构的牢固程度矿物晶体结构的牢固程度，与与化学键的类型及其强度密切相关化学键的类型及其强度密切相关。 具典型具典型共价键共价键的矿物硬度最大，具的矿物硬度最大，具离子键离子键的矿物硬的矿物硬度中等，具度中等，具金属键金属键的矿物硬度较小，具的矿物硬度较小，具分子键分子键的矿物硬度的矿物硬度最小。最小。 2 2、自然界中，、自然界中，具有离子晶格的矿物十分普遍具有离子晶格的矿物十分普遍，而离子键，而离子键的强度随离子性质的不同而有差异，因而矿物硬度变化大，的强度随离子性质的不同而

27、有差异，因而矿物硬度变化大，其影响因素如下：其影响因素如下：结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程离子半径离子半径 当矿物的晶体结构类型及离子电价相同时，矿物的硬当矿物的晶体结构类型及离子电价相同时，矿物的硬度度随着离子半径的减小而增大随着离子半径的减小而增大。 实例：方解石与菱镁矿，它们都是同结构的含二价阳实例：方解石与菱镁矿，它们都是同结构的含二价阳离子的碳酸盐矿物，因离子的碳酸盐矿物，因CaCa2+2+半径是半径是0.108nm0.108nm，MgMg2+2+半径是半径是0.066nm0.066nm，所以方解石，所以方解

28、石(CaCO(CaCO3 3) )的硬度是的硬度是3 3，而菱镁矿，而菱镁矿(MgCO(MgCO3 3) )则是则是4.54.5。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 离子电价离子电价 当晶体结构类型和离子半径相同时，当晶体结构类型和离子半径相同时，离子电价越高，离子电价越高，键力越强，矿物硬度越大键力越强，矿物硬度越大。实例：萤石实例：萤石(CaF(CaF2 2) )和方钍石和方钍石(Th0(Th02 2) )，二者具有相同的结构，二者具有相同的结构，CaCa2+ 2+ 、ThTh4+4+的离子半径也很相近的离子半径也很相

29、近(0.120nm(0.120nm和和0.112nm)0.112nm)，但，但CaCa2+2+与与ThTh4+4+电价不同，故萤石的硬度是电价不同，故萤石的硬度是4 4，而方钍石是，而方钍石是6.56.5。 结构堆积紧密程度结构堆积紧密程度 一般说来，一般说来，晶体结构中原子晶体结构中原子( (或离子或离子) )堆积紧密时堆积紧密时，硬，硬度大，否则硬度小。度大，否则硬度小。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 实例：方解石与文石是实例：方解石与文石是CaCOCaCO3 3的同质多象变体，但前者的同质多象变体，但前者( (相

30、对密度相对密度2.72)2.72)比后者比后者( (相对密度相对密度2.94)2.94)结构结构“松弛松弛”，故方解石硬度是故方解石硬度是3 3，文石硬度是，文石硬度是4 4。配位数配位数 矿物硬度随配位数的增大而增大矿物硬度随配位数的增大而增大。 配位数与堆积紧密程度相关配位数与堆积紧密程度相关，配位数增大，结构紧密配位数增大，结构紧密堆积程度随之增大堆积程度随之增大，因此硬度大。，因此硬度大。实例：实例：CaCa2+2+在方解石中的配位数为在方解石中的配位数为6 6，在文石中为，在文石中为9 9，后，后者硬度大。者硬度大。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专

31、业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程矿物中的水矿物中的水 矿物中无论含矿物中无论含H H2 2O O分子或分子或OH)OH)- -，都将使硬度降低都将使硬度降低。实例：石膏实例：石膏(CaSO(CaSO4 4.2H.2H2 2O)O)的硬度是的硬度是1.521.52，硬石膏，硬石膏(CaS0(CaS04 4) )的硬度则是的硬度则是33.533.5。三三) ) 矿物硬度的异向性与对称性矿物硬度的异向性与对称性1 1、硬度曲线、硬度曲线 由于矿物晶体结构具有对称性和异向性由于矿物晶体结构具有对称性和异向性，导致矿物硬，导致矿物硬度也具有对称性和异向性。度也具有对称性和异向性。 把晶面上不同方向

32、的硬度值测出之后，把晶面上不同方向的硬度值测出之后，取晶面中央一取晶面中央一点为中心点为中心，在不同的方向上，按硬度值的比例绘出半径，在不同的方向上，按硬度值的比例绘出半径，连接半径末端所成的曲线，称为连接半径末端所成的曲线，称为“硬度曲线硬度曲线” ” 结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解注解1 1：硬度曲线既反映了矿物硬度的：硬度曲线既反映了矿物硬度的对称性对称性（硬度曲线（硬度曲线形状对称），又反映了形状对称

33、），又反映了异向性异向性（不同方向硬度大小不同）。（不同方向硬度大小不同）。注解注解2 2 ：在肉眼鉴定矿物时，必须在矿物单体的：在肉眼鉴定矿物时，必须在矿物单体的新鲜面新鲜面上进行，尽量避开风化、裂隙及矿物集合体方式等形成上进行，尽量避开风化、裂隙及矿物集合体方式等形成的的虚假硬度虚假硬度。四）研究硬度的意义四）研究硬度的意义1 1）矿物在工业上的合理应用）矿物在工业上的合理应用 高硬度的金刚石广泛用于制造高硬度的金刚石广泛用于制造研磨、抛光、切割研磨、抛光、切割等重等重要工具；低硬度的石墨则是重要的要工具；低硬度的石墨则是重要的固体润滑剂固体润滑剂，对于宝，对于宝石，一般要求大硬度，且不易

34、磨损。石，一般要求大硬度，且不易磨损。2 2）选矿方面的应用）选矿方面的应用结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程三、矿物的脆性和延展性三、矿物的脆性和延展性1 1 脆性概念脆性概念 矿物受外力作用矿物受外力作用容易破碎容易破碎的性质称为脆性。的性质称为脆性。注解注解1. 1. 脆性是脆性是离子键矿物离子键矿物的一种特性，绝大多数矿物具有过的一种特性，绝大多数矿物具有过渡型的离子渡型的离子共价键，共价键，矿物的离子键性程度越大，脆性矿物的离子键性程度越大，脆性就越强就越强。2.2.具有脆性的矿物被小刀刻划时，具有脆性的矿物被小

35、刀刻划时，可出现小粒或粉末可出现小粒或粉末。实例：方铅矿的硬度虽大于小刀，但由于它具有明显的实例：方铅矿的硬度虽大于小刀，但由于它具有明显的脆性，因此可被压碎。脆性，因此可被压碎。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程2 2延展性概念延展性概念 矿物在拉引或锤击下，容易发生塑性变形形成矿物在拉引或锤击下，容易发生塑性变形形成细丝和细丝和薄片薄片的性质称为延展性。的性质称为延展性。注解注解 关于延展性关于延展性1 1 通常温度升高，矿物的延展性增强。通常温度升高，矿物的延展性增强。实例：自然金属矿物实例：自然金属矿物-自然金、自

36、然银、自然铜等均具自然金、自然银、自然铜等均具有良好的延展性，混入杂质，有可能使其延展性下降。一有良好的延展性，混入杂质，有可能使其延展性下降。一些硫化物矿物些硫化物矿物( (辉铜矿辉铜矿) )也具有一定程度的延展性。也具有一定程度的延展性。2 2 当用小刀刻划具有延展性矿物时，矿物表面被刻之处当用小刀刻划具有延展性矿物时，矿物表面被刻之处即即留下光亮的沟痕留下光亮的沟痕，而不出现粉末或碎粒，借此可与脆性，而不出现粉末或碎粒，借此可与脆性相区别。相区别。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程小知识：小知识：1g纯金可拉成纯金可

37、拉成3500m长、直径长、直径0.00434mm的细丝，或压成厚度为的细丝，或压成厚度为0.2310mm的金箔。的金箔。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程四、矿物的弹性和挠性四、矿物的弹性和挠性1 1、弹性概念、弹性概念 片状或显微片状矿物受外力作用发生弯曲变形，但当片状或显微片状矿物受外力作用发生弯曲变形，但当外力作用取消后，能使弯曲形变恢复原状外力作用取消后，能使弯曲形变恢复原状，此性质称为弹，此性质称为弹性。性。实例：云母、石棉等矿物，均具有弹性。实例：云母、石棉等矿物，均具有弹性。2 2、挠性概念、挠性概念 片状或

38、显微片状矿物受外力作用发生弯曲变形，外力片状或显微片状矿物受外力作用发生弯曲变形，外力作用取消后，弯曲了的形变不能恢复原状，则此性质称为作用取消后，弯曲了的形变不能恢复原状，则此性质称为挠性。挠性。实例：滑石、绿泥石等矿物均具挠性。实例：滑石、绿泥石等矿物均具挠性。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程3 3矿物具有弹性的和挠性的原因矿物具有弹性的和挠性的原因1 1）云母、石棉等层状结构的矿物，其单位层之间存在着）云母、石棉等层状结构的矿物，其单位层之间存在着部分阳离子，部分阳离子，层与层之间有一定的离子键连结。层与层之间有一

39、定的离子键连结。 当受外力弯曲时，这些离子键也被拉长或压短当受外力弯曲时，这些离子键也被拉长或压短，各，各单位层能够变弯和移动，单位层能够变弯和移动，外力取消，这些离子键能恢复外力取消，这些离子键能恢复正常，并使各单位层恢复到原位正常，并使各单位层恢复到原位，从而使矿物表现为弹，从而使矿物表现为弹性。性。2 2）滑石、绿泥石等层状结构的矿物，在其内部结构单位）滑石、绿泥石等层状结构的矿物，在其内部结构单位层与层之间，层与层之间，只有微弱的分子间力相连只有微弱的分子间力相连。当受外力弯曲。当受外力弯曲时，两种层之间可相对移动，但并不产生内应力，弯曲时，两种层之间可相对移动，但并不产生内应力，弯曲

40、变形后不能恢复原状，表现为挠性。变形后不能恢复原状，表现为挠性。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程五、矿物的密度和相对密度五、矿物的密度和相对密度1.1.两个概念两个概念1 1）矿物的密度：指单位体积矿物的质量，单位为）矿物的密度：指单位体积矿物的质量，单位为g gcmcm3 3。2 2）矿物的相对密度：纯净的单矿物在空气中的重量与）矿物的相对密度：纯净的单矿物在空气中的重量与44时同体积水的重量比，没有单位。与密度在数值上相同，时同体积水的重量比，没有单位。与密度在数值上相同，但它更易于测定。但它更易于测定。注解注解 1

41、. 1.矿物的密度变化很大，矿物的密度变化很大，1 1（石蜡、琥珀）（石蜡、琥珀）2323（铂族矿（铂族矿物），大多数矿物的密度在物），大多数矿物的密度在23.523.5之间。之间。2.2.卤化物和含氧盐类矿物较轻，氧化物、硫化物和自然金卤化物和含氧盐类矿物较轻，氧化物、硫化物和自然金属矿物的密度较大。属矿物的密度较大。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程2 2矿物相对密度的分级矿物相对密度的分级依据相对密度的大小分为三级：依据相对密度的大小分为三级：轻级：轻级： 相对密度小于相对密度小于2.52.5。如石盐。如石盐(2.1

42、2.2)(2.12.2)，石膏，石膏(2.3)(2.3)。中级中级 ： 相对密度由相对密度由2.5-42.5-4。如石英。如石英(2.65)(2.65)，金刚石，金刚石(3.5)(3.5)。重级重级 ： 相对密度大于相对密度大于4 4。如方铅矿。如方铅矿(7.47.6)(7.47.6)，自然金，自然金(15.6-19.3)(15.6-19.3)结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程3 3矿物相对密度的测定方法矿物相对密度的测定方法 (1)(1)掂量法掂量法 用手掂量矿物，以手感大致估量出矿物相对密度的用手掂量矿物，以手感大致估

43、量出矿物相对密度的等级等级( (轻、中、重级轻、中、重级) )。 该方法虽不精确，但实际工作中经常使用，尤其是该方法虽不精确，但实际工作中经常使用，尤其是对轻级和重级矿物有实用意义。对轻级和重级矿物有实用意义。 (2) (2) 测定方法测定方法 测定矿物相对密度测定矿物相对密度(D(Dm m) )的方法很多，常用的有的方法很多，常用的有比重比重瓶法、重液法、扭力天平法瓶法、重液法、扭力天平法等。等。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程q比重瓶法比重瓶法v原理：根据原理：根据固体矿物在水中的失重等于同体积的水重固体矿物在水中的

44、失重等于同体积的水重的原理测定的的原理测定的。比重瓶的容积是。比重瓶的容积是25502550cmcm3 3带有刻度的瓶带有刻度的瓶子。子。v测定方法：称量比重瓶的质量测定方法：称量比重瓶的质量P P1 1；将待测矿物的小块放在比重瓶中，将待测矿物的小块放在比重瓶中，占瓶容积的占瓶容积的1/31/3，称，称量瓶和矿物的总重量量瓶和矿物的总重量P P2 2 。将蒸馏水注入比重瓶，用抽气或加热的方法排出瓶内附将蒸馏水注入比重瓶，用抽气或加热的方法排出瓶内附着在矿物表面的气泡（加热温度着在矿物表面的气泡（加热温度8010080100）。）。用滴定管将蒸馏水注满瓶中，称量瓶、水和矿物的总重用滴定管将蒸馏

45、水注满瓶中，称量瓶、水和矿物的总重量量P P3 3。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程从瓶中倒出矿物和水，再将蒸馏水注入瓶中，达到与前从瓶中倒出矿物和水，再将蒸馏水注入瓶中，达到与前相同的水位，称量瓶和水的总重量相同的水位，称量瓶和水的总重量P4。按照公式计算相对密度按照公式计算相对密度D注解注解1、该法测定密度时要求用该法测定密度时要求用纯净的蒸馏水纯净的蒸馏水。但由于水能部。但由于水能部分的溶解矿物中的某些盐类，因此采用分的溶解矿物中的某些盐类，因此采用非极性液体（煤油）非极性液体（煤油），计算其密度时，将上面的计算结

46、果乘以液体的密度。，计算其密度时，将上面的计算结果乘以液体的密度。2、比重瓶法可以测定矿物晶体的、比重瓶法可以测定矿物晶体的碎块或粉末的密度碎块或粉末的密度，但，但操作较繁，用时较长。操作较繁，用时较长。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程q重液法重液法1）原理原理根据矿物的比重与液体比重相同时，矿物可在液体根据矿物的比重与液体比重相同时，矿物可在液体中呈悬浮状态的原理，中呈悬浮状态的原理，用液体的密度定出矿物的密度用液体的密度定出矿物的密度。该方法迅速、准确，但要求有成套的各种不同的密该方法迅速、准确，但要求有成套的各种不

47、同的密度的重液，度的重液，且不能测定密度超过且不能测定密度超过4.2的矿物的矿物。重液法不仅可测定矿物的密度，而且可用来分离不重液法不仅可测定矿物的密度，而且可用来分离不同密度的矿物，同密度的矿物，用来选矿用来选矿。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程q扭力天平法扭力天平法1)原理原理利用利用阿基米德原理阿基米德原理测定矿物的密度，测定中用的介质测定矿物的密度，测定中用的介质是是四氯化碳、酒精、甲苯等液体四氯化碳、酒精、甲苯等液体。2)测定方法测定方法称量矿物在空气中的重量称量矿物在空气中的重量p2称量装有矿样的称盘在四氯化

48、碳中的质量称量装有矿样的称盘在四氯化碳中的质量p3称量空称盘在液体中的质量称量空称盘在液体中的质量p4记录测定时的室温，查出相应温度下四氯化碳的密度记录测定时的室温，查出相应温度下四氯化碳的密度D利用公式计算矿物的密度利用公式计算矿物的密度结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程P1=0时时其中，其中，P P1 1-空称盘在空气中的重量空称盘在空气中的重量; ;p p2 2-称盘装上矿样后在空气中的重量；称盘装上矿样后在空气中的重量；p p3 3-装有矿样的称盘在液体中的重量；装有矿样的称盘在液体中的重量；p p4 4-空称盘在

49、液体中的重量；空称盘在液体中的重量；D D液液-所用液体在所用液体在tt的密度。的密度。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程4 4矿物密度的计算方法矿物密度的计算方法 假定矿物的晶体化学式中元素的原子量之和为假定矿物的晶体化学式中元素的原子量之和为M，单位，单位晶胞中相当晶体化学式的分子数晶胞中相当晶体化学式的分子数(Z)和晶胞体积和晶胞体积(V)已知，已知，则矿物密度则矿物密度Dc的理论值为：的理论值为：结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程5 5影响矿物

50、相对密度的因素影响矿物相对密度的因素矿物的相对密度取决于其矿物的相对密度取决于其化学成分和内部结构化学成分和内部结构，主要，主要有如下方面：有如下方面： (1)(1)元素的原子量及离元素的原子量及离( (原原) )子半径的大小子半径的大小在结构相似的矿物中，一般是组成矿物元素的原子量在结构相似的矿物中，一般是组成矿物元素的原子量越大，其相对密度也越大。越大，其相对密度也越大。实例：实例：方解石方解石(CaC03)与菱铁矿与菱铁矿(FeCO3)两者具有相同的结构，两者具有相同的结构，钙的原子量为钙的原子量为40.08，铁为，铁为55.85，前者相对密度是，前者相对密度是2.62.9后者是后者是3

51、.74。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程实例：实例：在镁橄榄石在镁橄榄石(Mg2Si04-铁橄榄石铁橄榄石(Fe2Si04完完全类质同象系列中，全类质同象系列中，由于组分的连续变化，矿物相对密由于组分的连续变化，矿物相对密度也作规律变化。度也作规律变化。根据根据矿物的相对密度可以根据根据矿物的相对密度可以了解矿物化学成分的变化了解矿物化学成分的变化。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 注解：注解：虽然矿物中组成元素的原子量较大，相对密度越虽然矿物中组

52、成元素的原子量较大，相对密度越大，但如果大，但如果其其离子半径值较大，则相对密度随之变小离子半径值较大，则相对密度随之变小。实例：实例： 方解石方解石(CaCO(CaCO3 3) ) 与菱镁矿与菱镁矿(MgCO(MgCO3 3) )，尽管钙原子量，尽管钙原子量(40.08)(40.08)大于镁大于镁(24.32)(24.32)，但由于，但由于CaCa2+2+离子半径离子半径(0.108nm)(0.108nm)大大于于MgMg2+2+离子半径离子半径(0.088nm),(0.088nm),此时，此时，原子半径对相对密度的原子半径对相对密度的影响比原子量的影响大影响比原子量的影响大，所以菱镁矿所以

53、菱镁矿(2.93.1)(2.93.1)的相对密的相对密度大于方解石度大于方解石(2.62.9)(2.62.9)。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程(2)矿物晶体结构堆积的紧密程度和配位数的影响矿物晶体结构堆积的紧密程度和配位数的影响结构堆积紧密，配位数高时，矿物的相对密度大，反结构堆积紧密，配位数高时，矿物的相对密度大，反之则小之则小。实例：实例：碳的同质多象变体金刚石和石墨。碳的同质多象变体金刚石和石墨。金刚石和石墨均由碳原子组成，具有相同的原子半径，金刚石和石墨均由碳原子组成，具有相同的原子半径，但金刚石具立方面心格子

54、，其中碳的配位数为但金刚石具立方面心格子，其中碳的配位数为4，结构较结构较紧密紧密，相对密度是，相对密度是3.473.56；而石墨的配位数为；而石墨的配位数为3，结，结构松弛，其相对密度仅构松弛，其相对密度仅2.092.23。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程3)3)温度和压力的影响温度和压力的影响 温度升高温度升高有利于阳离子配位数的降低而形成相对密度有利于阳离子配位数的降低而形成相对密度较小的矿物，较小的矿物，压力加大压力加大则有利于形成相对密度较大的矿则有利于形成相对密度较大的矿物（煤比重的变化规律）。物（煤比重的变

55、化规律）。6 6、研究矿物相对密度的意义、研究矿物相对密度的意义矿物相对密度对某些矿物的矿物相对密度对某些矿物的鉴定、分离和应用鉴定、分离和应用等都有重等都有重要的意义。要的意义。同一种矿物，由于化学成分的变化、类质同象的代替，同一种矿物，由于化学成分的变化、类质同象的代替，以及机械混入物、包裹体的存在、洞穴与裂隙中对空气以及机械混入物、包裹体的存在、洞穴与裂隙中对空气的吸附等对矿物相对密度均会产生影响。的吸附等对矿物相对密度均会产生影响。测定矿物相对密度时，必须测定矿物相对密度时，必须挑选纯净、未经风化的矿物挑选纯净、未经风化的矿物为样品。为样品。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理

56、性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程六、矿物的磁性六、矿物的磁性1、磁性概念、磁性概念矿物矿物被被永久磁铁或电磁铁吸引或排斥永久磁铁或电磁铁吸引或排斥的性质。自然界的性质。自然界具有磁性的矿物很多，但磁性大都较弱。具有磁性的矿物很多，但磁性大都较弱。2、矿物磁性产生的原因、矿物磁性产生的原因1） 一切一切矿物矿物的磁性都起源于电流。的磁性都起源于电流。在物质的原子、分子等物质微粒内部，由于电子绕核在物质的原子、分子等物质微粒内部，由于电子绕核转动及自身绕轴线旋转产生一种转动及自身绕轴线旋转产生一种环形电流环形电流，这种环形电，这种环形电流类似于导线中的电流，在其周围空

57、间可形成磁场，流类似于导线中的电流，在其周围空间可形成磁场，使使每个物质微粒部成为一个微小的磁性体。每个物质微粒部成为一个微小的磁性体。 结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程2）一般物体通常不显示出磁性，是因为）一般物体通常不显示出磁性，是因为物体中的各个物体中的各个物质微粒由于自旋产生的电流的方向是互不相同、紊物质微粒由于自旋产生的电流的方向是互不相同、紊乱无章的，乱无章的，其其产生的磁场在空间中互相抵消产生的磁场在空间中互相抵消，因此整，因此整体不显示出磁性。体不显示出磁性。3）在外磁场作用下在外磁场作用下，物体中的各个

58、物质微粒产生的环，物体中的各个物质微粒产生的环形电流，方向大致相同，形电流，方向大致相同，物体因此显示出磁性物体因此显示出磁性。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程3、矿物磁性的分类、矿物磁性的分类矿物的磁性强弱主要是取决于矿物的磁性强弱主要是取决于组成组成元素的电子构型和元素的电子构型和磁性结构磁性结构，分类如下：分类如下：结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程1)根据矿物根据矿物在外磁场作用下行为表现在外磁场作用下行为表现，矿物的磁性分为三，矿物的磁性分

59、为三类：类：q逆磁性矿物逆磁性矿物矿物在外磁场作用下，矿物在外磁场作用下，产生很弱的感应磁性产生很弱的感应磁性，其磁化其磁化方向与外磁场方向相反，磁化率很小，方向与外磁场方向相反，磁化率很小，表现为受磁场的排表现为受磁场的排斥斥。注解：注解：逆磁性矿物的逆磁性矿物的主要阳离子多属惰性气体型，电子成主要阳离子多属惰性气体型，电子成对，具有平衡的自旋对，具有平衡的自旋。外磁场只能引起电子轨道运动的轻外磁场只能引起电子轨道运动的轻微变形，产生极小的磁化率；当外磁场移去，逆磁性即消微变形，产生极小的磁化率；当外磁场移去，逆磁性即消失。失。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适

60、用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程q电磁性矿物电磁性矿物 矿物在外磁场作用下，矿物在外磁场作用下，产生的感应磁性较大产生的感应磁性较大，其磁化其磁化方向与外磁场方向相同，磁化率不大，为正值，表现为受方向与外磁场方向相同，磁化率不大，为正值，表现为受磁场的吸引。磁场的吸引。注解注解1 1 这类矿物较多，它们这类矿物较多，它们不被永久磁铁吸引，但可被不被永久磁铁吸引，但可被电磁铁吸引电磁铁吸引，如角闪石、辉石、电气石等。，如角闪石、辉石、电气石等。注解注解2 2 电磁性矿物电磁性矿物可分为可分为强电磁性矿物、中等电磁性矿强电磁性矿物、中等电磁性矿物和弱电磁性矿物物和弱电磁性矿物。q 磁性矿

61、物磁性矿物 矿物的矿物的碎块或粉末能被永久磁铁所吸引碎块或粉末能被永久磁铁所吸引，这类矿物数，这类矿物数量很少。如磁铁矿、磁黄铁矿、自然铁等。量很少。如磁铁矿、磁黄铁矿、自然铁等。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程2 2）根据矿物的）根据矿物的比磁化系数比磁化系数分类分类q比磁化系数比磁化系数1 1cmcm3 3的矿物在磁场强度为的矿物在磁场强度为1 1 OeOe的外磁场中所产生的磁力。的外磁场中所产生的磁力。单位为单位为cmcm3 3/g,/g,比磁化系数越大，表示矿物越容易被磁化比磁化系数越大，表示矿物越容易被磁化。q

62、矿物磁性分类矿物磁性分类 强磁性矿物强磁性矿物 比磁化系数大于比磁化系数大于300010300010-6-6 cmcm3 3/g/g，在弱在弱磁场磁场（9009001200 1200 OeOe）就容易与其它矿物分离就容易与其它矿物分离。实例：实例：磁铁矿、磁黄铁矿。磁铁矿、磁黄铁矿。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程中磁性矿物中磁性矿物比磁化系数在比磁化系数在60010-6cm3/g到到300010-6cm3/g，在，在磁场强度磁场强度20008000OeOe中可与其它矿物分离。中可与其它矿物分离。实例：钛铁矿和铬铁矿等。

63、实例：钛铁矿和铬铁矿等。弱磁性矿物弱磁性矿物比磁化系数在比磁化系数在1510-6cm3/g到到60010-6cm3/g之间，在之间，在磁场强度（磁场强度（10，000OeOe）能与其它矿物分离。）能与其它矿物分离。实例：赤铁矿、褐铁矿、辉铜矿等。实例：赤铁矿、褐铁矿、辉铜矿等。非磁性矿物非磁性矿物比磁化系数小于比磁化系数小于1510-6cm3/g，实例：石英、方解石、长石等。实例：石英、方解石、长石等。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解注解 关于矿物的磁性关于矿物的磁性1矿物的磁性强弱与温度有关矿物的磁性强弱与温度有关

64、。当温度增加时，矿物磁性逐渐减弱当温度增加时，矿物磁性逐渐减弱。磁性矿物存在一转变温度磁性矿物存在一转变温度Tc，当，当TTc时，磁性消失，时，磁性消失，转变为电磁性矿物，转变为电磁性矿物，TcTc称为居里温度称为居里温度( (或称居里点或称居里点) )。2用肉眼鉴定矿物时，利用永久磁铁和小刀为工具，将矿用肉眼鉴定矿物时，利用永久磁铁和小刀为工具，将矿物磁性粗略分成三级：物磁性粗略分成三级：结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程1)1)强磁性强磁性矿物粉末能被永久磁铁吸起。如磁铁矿。矿物粉末能被永久磁铁吸起。如磁铁矿。2)2)

65、弱磁性弱磁性 矿物粉末能被永久磁铁吸引，但矿物粉末能被永久磁铁吸引，但不能跃至磁铁不能跃至磁铁上面。上面。如铬铁矿。如铬铁矿。3)3)无磁性无磁性 矿物粉末不能被永久磁铁吸引，如黄铁矿。矿物粉末不能被永久磁铁吸引，如黄铁矿。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程4 4、研究磁性意义、研究磁性意义q依据矿物的磁性可以用来依据矿物的磁性可以用来鉴定和分选矿物鉴定和分选矿物;q矿物的磁性是矿物的磁性是磁法探矿磁法探矿的依据，它可以帮助寻找铁矿、的依据，它可以帮助寻找铁矿、圈定岩体；圈定岩体；q研究矿物的比磁化率大小可以研究矿物的比磁

66、化率大小可以指示矿物的形成条件指示矿物的形成条件，某些磁性矿物因形成温度不同，比磁化率有差异。某些磁性矿物因形成温度不同，比磁化率有差异。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程七、矿物的电学性质七、矿物的电学性质1 1导电性导电性矿物对电流的矿物对电流的传导能力传导能力称矿物的导电性。称矿物的导电性。根据矿物的能带结构类型（根据矿物的能带结构类型（能量间隔能量间隔禁带宽度禁带宽度）将矿物分为将矿物分为电绝缘体、良导体、半导体矿物电绝缘体、良导体、半导体矿物。其导电原理也可以利用其导电原理也可以利用能带理论能带理论来解释。来解释

67、。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程(1)绝缘体矿物绝缘体矿物（电阻系数为（电阻系数为10111016.cm）一般是离子键和共价键矿物一般是离子键和共价键矿物。当能带中能量间隔很大。当能带中能量间隔很大时，一般的电场不能使价带中的电子激发到导带上去，因时，一般的电场不能使价带中的电子激发到导带上去，因此不能导电。此不能导电。如金刚石如金刚石Eg=5.5eV，为典型的绝缘体矿物。，为典型的绝缘体矿物。(2)半导体矿物半导体矿物（电阻系数（电阻系数1031010.cm）矿物的价带与导带间矿物的价带与导带间能量间隔较小能量间隔较

68、小，只要用不大的激，只要用不大的激发能量发能量(如热、光、电等如热、光、电等)就可使价带中的电子跃迁到导带，就可使价带中的电子跃迁到导带，电子在导带中形成有限的电子流电子在导带中形成有限的电子流，这就是半导体矿物。，这就是半导体矿物。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程(3)良导体矿物（电阻系数为良导体矿物（电阻系数为10210-6.cm）一般是一般是金属键金属键矿物。其价带和相邻的导带重叠矿物。其价带和相邻的导带重叠(Eg=0)。电子极容易从价带跃迂到导带，形成电子流，因此。电子极容易从价带跃迂到导带，形成电子流，因此为良

69、导体。为良导体。实例：黄铁矿、自然金、自然铜、石墨等。实例：黄铁矿、自然金、自然铜、石墨等。注解：注解：在半导体矿物中，在半导体矿物中，杂质元素的存在及晶格缺陷杂质元素的存在及晶格缺陷对其导对其导电性能影响强大。因此，可以电性能影响强大。因此，可以通过填加杂质元素来改变通过填加杂质元素来改变半导体矿物的导电性能半导体矿物的导电性能。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 2 2荷电性荷电性1）概念：在）概念：在外部能量作用外部能量作用下，使矿物晶体表面荷电的性下，使矿物晶体表面荷电的性质，称为矿物的荷电性。质，称为矿物的荷电性

70、。具有荷电性的具有荷电性的矿物其导电性极弱或不具有导电性矿物其导电性极弱或不具有导电性。可。可分为分为压电性和热电性压电性和热电性。v压电性压电性：某些矿物晶体，在机械作用的压力或张力影响：某些矿物晶体，在机械作用的压力或张力影响下，因下，因变形效应变形效应而呈现的荷电性质，称为压电性。而呈现的荷电性质，称为压电性。压电效应压电效应矿物在被压缩时产生正电荷的部位，在拉伸时，产生矿物在被压缩时产生正电荷的部位，在拉伸时，产生负电荷负电荷。在机械的一压一张的相互不断作用下，就可以产。在机械的一压一张的相互不断作用下，就可以产生一个交变电场，称为压电效应。生一个交变电场，称为压电效应。结晶学与矿物学

71、结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程电致伸缩电致伸缩具有压电性的矿物晶体，把它放在一个具有压电性的矿物晶体，把它放在一个交变电场交变电场中，中，会产生一伸一缩的机械振动会产生一伸一缩的机械振动，这种效应称为电致，这种效应称为电致伸缩。伸缩。当交变电场的频率和压电性矿物本身机械振动的当交变电场的频率和压电性矿物本身机械振动的频率一致时，就会发生共振现象。频率一致时，就会发生共振现象。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程正压电效应正压电效应当晶体受到某固定方向外力的作用时当

72、晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电内部就产生电极化现象极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。压电式传感器压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。大多是利用正压电效应制成的。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程逆压电效应逆

73、压电效应指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型体积变形型、厚度切变型、平面切变型5种基本形式。种基本形式。压电晶体压电晶体是各向异性的，并非所有晶体都能在这是各向异性的，并非所有晶体都能在这5种种状态下产生压电效应。状态下产生压电效应。实例：实例：石英晶体就没有体积变形压电效应，但具有石英晶体就没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。良好的厚度变形和长度变形压电效应。结晶学与矿物学结晶学与矿物学

74、5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程应用：矿物的压电性在现代科学技术中被广泛地应用，石英由于其应用：矿物的压电性在现代科学技术中被广泛地应用，石英由于其振动频率稳定、质地坚硬和化学性质稳定，成为振动频率稳定、质地坚硬和化学性质稳定，成为优良的天然压电材优良的天然压电材料料，在无线电工业用作各种换能器、超声波发生器等。，在无线电工业用作各种换能器、超声波发生器等。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用

75、专业：矿物加工工程压电效应应用压电效应应用：压电效应已被应用到与人们生产、生活、军事、科技密切压电效应已被应用到与人们生产、生活、军事、科技密切相关的许多领域，以实现力相关的许多领域，以实现力电转换等功能。电转换等功能。用压电陶瓷将外力转换成电能的特性，可以生产出不用用压电陶瓷将外力转换成电能的特性，可以生产出不用火石的压电打火机、煤气灶打火开关、炮弹触发引信等。火石的压电打火机、煤气灶打火开关、炮弹触发引信等。压电陶瓷还可以作为敏感材料，应用于扩音器、电唱头压电陶瓷还可以作为敏感材料，应用于扩音器、电唱头等等电声器件电声器件；用于压电地震仪，可以对人类不能感知的细微振动进行用于压电地震仪，可

76、以对人类不能感知的细微振动进行监测，并精确测出震源方位和强度，从而预测地震，减少监测，并精确测出震源方位和强度，从而预测地震，减少损失。损失。利用压电效应制作的压电驱动器具有精确控制的功能，利用压电效应制作的压电驱动器具有精确控制的功能，是精密机械、微电子和生物工程等领域的重要器件。是精密机械、微电子和生物工程等领域的重要器件。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程v 热（焦）电性热（焦）电性某些矿物晶体当某些矿物晶体当受热受热或冷却时或冷却时，在晶体的某些，在晶体的某些结晶方向产生荷电的性质结晶方向产生荷电的性质称为焦电性。

77、称为焦电性。实例：电气石，当被加热实例：电气石，当被加热到一定温度时，其到一定温度时，其z轴轴(L3)的一端带正电，另一端则的一端带正电，另一端则带负电；若将已被加热的带负电；若将已被加热的晶体冷却，则两端电荷变晶体冷却，则两端电荷变号。号。 结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程电气石应用：电气石应用：电气石具有气石具有压电性和性和热电性等独特的物化性能，因此，性等独特的物化性能，因此，具有具有远红外波段的外波段的电磁磁辐射，射，产生生负氧离子以及抗菌、除氧离子以及抗菌、除臭等功能。近年来广泛用于功能臭等功能。近年来广泛用于

78、功能纤维、纺织、服装、涂装、服装、涂装材料、材料、饮水水净化、建材、日用品以及复合材料等化、建材、日用品以及复合材料等领域。域。温度和温度和压力等的力等的变化能引起化能引起电气石晶体的气石晶体的电势差，使差，使周周围空气空气发生生电离即在空气中离即在空气中产生生负氧离子，从而达到氧离子，从而达到净化空气的目的，在化空气的目的，在涤纶熔体中添加熔体中添加电气石粉，可使气石粉，可使涤纶纤维具有具有远红外外线保暖功能、除臭功能、保暖功能、除臭功能、负离子离子发射功能及射功能及抗菌功能，被称之抗菌功能，被称之为“奇异奇异纤维”。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿

79、物加工工程适用专业：矿物加工工程电气石气石还应用于其他用于其他领域：域：高高纯度的度的电气石可做气石可做为宝石材料，制成各种宝石材料，制成各种饰品挂件品挂件项链、手、手镯等；等；抗菌除臭抗菌除臭墙纸、地板、天花板、家具、内、地板、天花板、家具、内墙涂料和混涂料和混凝土等；凝土等；抗菌保抗菌保鲜包装材料，如塑料薄膜、箱体和包装包装材料，如塑料薄膜、箱体和包装纸及及纸箱等；箱等；香烟香烟过滤嘴的健康填料；嘴的健康填料；水体和空气水体和空气净化材料；化材料；牙膏、化牙膏、化妆品等的添加品等的添加剂；抗菌涂料或涂抗菌涂料或涂层材料，用于材料，用于电子子设备、家用、家用电器和日器和日用生活品等；用生活品等；具有抗菌、具有抗菌、杀菌、除臭等功能的菌、除臭等功能的远红外外辐射复合陶瓷射复合陶瓷。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程电气石饰品电气石饰品结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 电气石饰品电气石饰品