正文 第12章(1 / 3)

鑽石是自然界中最硬的物質,是摩氏硬度10級的唯一的礦物,所以被譽為"硬度之王".它的抗摩硬度是剛玉的140倍,超過石英的1100倍,因而其無與倫比的硬度可想而知。

應當指出:這裏說的鑽石硬度特別大,是指它抵抗外力刻劃的能力強;但它又具有脆性,怕重擊,重擊或跌撞後將會順其解理破碎。所以盡管鑽石是自然界中最硬的物質,但是用一把錘子也可能把它敲碎。因此,佩戴鑽石首飾時,應特別注意保護。

金剛石是鑽石

金剛石,俗稱鑽石,是無色正八麵體晶體,由碳原子以四價鍵鏈接,為目前已知自然存在最硬物質。目前已知隻有聚氮化硼(BN)x的硬度超過金剛石。

在金剛石晶體中,碳原子按四麵體成鍵方式互相連接,組成無限的三維骨架,是典型的原子晶體。在金剛石晶體中,每個碳原子都以SP3雜化軌道與另外4個碳原子形成共價鍵,構成正四麵體。由於金剛石中的C-C鍵很強,所以所有的價電子都參與了共價鍵的形成,沒有自由電子,所以金剛石不僅硬度大,熔點極高,而且不導電。在工業上,主要用於製造鑽探用的探頭和磨削工具,形狀完整的金剛石還用於製造手飾等高檔裝飾品,其價格十分昂貴。

金剛石易碎

金剛石是世界上最硬的東西,但它卻易碎,為什麼?

金剛石雖然堅硬,但在晶體學上還是存在強度較弱的晶麵,隻要找準了這個晶麵,沿特定方向施加衝擊力,金剛石就會沿這個晶麵解理(斷裂)開。所以金剛石的破碎是有特定方向的,不是隨心所欲的。

琥珀

琥珀的英文名稱為Amber,來自拉丁文Ambrum,意思是"精髓".也有說法認為是來自阿拉伯文Anbar,意思是"膠",因為西班牙人將埋在地下的阿拉伯膠和琥珀稱為amber.中國古代認為琥珀為"虎魄".

最早記錄的化石樹脂是石炭紀,但琥珀一直到白堊紀早期才出現。著名的琥珀沉積岩來自波羅的海地區和多米尼加共和國。琥珀主要是古代裸子植物的樹脂,但現在則有開花類植物所產生的樹膠。波羅的海區琥珀有時含有昆蟲或植物的殘體。推測該琥珀可能是在原始鬆樹種Pinus succinifera 的森林中形成。全新世的半化石硬樹脂與琥珀的不同處在於它們在有機溶液中會熔解。

琥珀是第三紀鬆柏科植物的樹脂,經地質作用掩埋地下,經過很長的地質時期,樹脂失去揮發成分並聚合、固化形成琥珀。它常與煤層相伴而生。琥珀是碳氫化合物,含有琥珀酸和琥珀樹脂,化學成分為C10H16O,其中碳79%,氫10.5%,氧10.5%,有時還含有少量硫化氫。琥珀的形狀多呈餅狀、腎狀、瘤狀、拉長的水滴狀和其它不規則形狀。屬非晶質體。顏色多呈黃色、橙黃色、棕色、褐黃色或暗紅色,淺綠色和黃色、淡紫色的品種極為罕見。油脂光澤,透明至半透明。折光率1.539-1.545,無多色性。硬度2-3,密度1.1-1.16g/cm3.性脆,無解理,具貝殼狀斷口。琥珀為有機物,加熱到150℃即軟化,250℃-300℃熔融,散發出芳香的鬆香氣味。琥珀溶於酒精。常含有昆蟲、種子和其它包裹體。

現在樹脂被進行商業化收集,例如產自新西蘭高瑞鬆的硬樹脂。波羅的海區琥珀用珠寶焐,而硬樹脂則用於裝飾業。琥珀的品種和評價。中國根據琥珀的不同顏色、特點劃分的品種為金珀、血珀、蟲珀、香珀、靈珀、石珀、花珀、水珀、明珀、蠟珀、密臘、紅鬆脂等,其中金珀是珍貴優質琥珀。

能吸水膨脹的膨潤土

膨潤土也叫斑脫岩或膨土岩。它最早發現在美國的懷俄明州的古地層中,呈黃綠色的粘土,加水後能膨脹成糊狀,後來人們就把凡是有這種性質的粘土,統稱為膨潤土。其實膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石,含量在85-90%,膨潤土的一些性質也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等。可以成致密塊狀,也可為鬆散的土狀,用手指搓磨時有滑感,小塊體加水後體積脹大數倍至20-30倍,在水中呈懸浮狀,水少時呈糊狀。蒙脫石的性質和它的化學成分和內部結構有關。

蒙脫石的性質和層間的交換性陽離子種類有很大關係。根據層間主要交換性陽離子的種類,通常蒙脫石分為鈣蒙脫石和鈉蒙脫石。

蒙脫石有吸附性和陽離子交換性能,可用於除去食油的毒素、汽油和煤油的淨化、廢水處理;由於有很好的吸水膨脹性能以及分散和懸浮及造漿性,因此用於鑽井泥漿、阻燃(懸浮滅火);還可在造紙工業中做填料,可優化塗料的性能如附著力、遮蓋力、耐水性、耐洗刷性等;由於有很好的粘結力,可代替澱粉用於紡織工業中的紗線上漿既節糧,又不起毛,漿後還不發出異味,真是一得。

總的說,鈉質蒙脫石(或鈉膨潤土)的性質比鈣質的好。但世界上鈣質土的分布遠廣於鈉質土,因此除了加強尋找鈉質土外就是要對鈣質土進行改性,使它成為鈉質土。

膨潤土(蒙脫石)由於有良好的物理化學性能,可做粘結劑、懸浮劑、觸變劑、穩定劑、淨化脫色劑、充填料、飼料、催化劑等,廣泛用於農業、輕工業及化妝品、藥品等領域,所以蒙脫石是一種用途廣泛的天然礦物材料。

稀土元素礦產

稀土是門捷列夫化學元素周期表中鑭係(鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥)15個元素和39號元素釔的總稱。中國是世界上稀土資源最豐富的國家,素有"稀土王國"之稱,總保有儲量TR2O3約9000萬噸,居世界第1位。全國稀土礦探明儲量的礦區有60多處,分布於16個省(區),以內蒙古為最,占全國的95%,湖北、貴州、江西、廣東等省次之。我國稀土礦產不僅儲量大,而且品種多、質量好,礦床類型獨特,如內蒙古白雲鄂博沉積變質-熱液交代型铌-稀土礦床和南嶺地區的風化殼型礦床,在世界上均居獨特地位。我國稀土礦產多與其他礦產共生,南方以重稀土為主,北方以輕稀土為主。稀土礦自元古宙至新生代均有礦床形成,尤以中生代的燕山期為盛。

4、有機礦產

天然氣

天然氣是一種多組分的混合氣體,主要成分是烷烴,其中甲烷占絕大多數,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣,以及微量的惰性氣體,如氦和氬等。在標準狀況下,甲烷至丁烷以氣體狀態存在,戊烷以上為液體。

天然氣係古生物遺骸長期沉積地下,經慢慢轉化及變質裂解而產生之氣態碳氫化合物,具可燃性,多在油田開采原油時伴隨而出。

天然氣蘊藏在地下多孔隙岩層中,主要成分為甲烷,比重0.65,比空氣輕,具有無色、無味、無毒之特性。 天然氣公司皆遵照政府規定添加臭劑(四氫噻吩),以資用戶嗅辨。

若天然氣在空氣中濃度為5%~15%的範圍內,遇明火即可發生爆炸,這個濃度範圍即為天然氣的爆炸極限。爆炸在瞬間產生高壓、高溫,其破壞力和危險性都是很大的。

依天然氣蘊藏狀態,又分為構造性天然氣、水溶性天然氣、煤礦天然氣等三種。而構造性天然氣又可分為伴隨原油出產的濕性天然氣、與不含液體成份的幹性天然氣。

石油

石油是一種液態的,以碳氫化合物為主要成分的礦產品。原油是從地下采出的石油,或稱天然石油。人造石油是從煤或油頁岩中提煉出的液態碳氫化合物。組成原油的主要元素是碳、氫、硫、氮、氧。

石油的原料是生物的屍體,生物的細胞含有脂肪和油脂,脂肪和油脂則是由碳、氫、氧等3種元素組成的。生物遺體沉降於海底或湖底並被淤泥覆蓋之後,氧元素分離,碳和氫則組成碳氫化合物。

我們已經在地球上發現3000種以上的碳氫化合物,石油是由其中350種左右的碳氫化合物形成的,比石油更輕的碳氫化合物則成為天然氣。煤礦與石油的成因很類似,但煤是植物的化石,又是固態。

大量產生碳氫化合物的岩石即稱為"石油源岩".埋沒於地中的石油源岩受到地熱和壓力的影響,再加上其他多種化學反應之後就產生石油,而石油積存於岩石間隙之間便形成油田。

石油的生成

地球的半徑大約是6400公裏,覆蓋地球表麵的地殼下方是由岩石形成厚達2900公裏的"地慢",其下方則是由金屬形成的"地核",並以大約5100公裏深處分界,分為"外核"與"內核".外核主要是由液態金屬鐵組成,內核則主要是固態鐵。 地球表麵鋪滿堅硬的"板 塊",厚度約有100公裏,是由向上噴出的"洋脊"產生的,'在 緩緩移動到"海溝"後就沉降於 另一板塊下方。 80年代後期,人們學會捕捉地震波傳遞到地球內部時的立體圖,於是發現令人驚訝的地慢活動狀況。高溫又巨型的上升流"超級卷流"由地底湧上後,以蘑菇形態分別存在於夏威夷和非洲大陸正下方。此外,低溫的巨型下降流"冷卷流"則以水滴形態占據亞洲大陸及南美洲大陸正下方的冷卷流似乎是沉降到地函底部。