5力学性质讲解课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,工艺矿物学,5矿物的物理性质,适用专业：矿物加工工程,4-2 矿物的力学性质,(包括：,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）解理与断口,1、矿物解理与断口的概念,解理与解理面,矿物受外力(敲打、挤压等)作用后，,沿着,一定的结晶方向,发生破裂，并能裂出,光滑平面,的性质,称解理，这些平面称解理面。,断口,如果矿物受外力作用，可在,任意方向破裂并呈各种凹凸不平,的断面形状,(如贝壳状、锯齿状),该断面为断口。,2影响矿物解理发育的因素,解理是由,矿物的晶体结构,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。,解理往往,沿着面网间中化学健力最弱的方向,产生,。表现在以下方面：,1）解理面一般,平行于面网密度最大的面网,。,从几何角度看，面网密度大，,面网间距也大，面网间的引力就小,，故解理容易沿此方向产生。,例如金刚石的解理平行于（111） 。,2）解理面常平行于由,异号离子组成的电性中和,的面网。,在电性中和的面网上，,相邻面网间的静电引力弱,。,实例：石盐的晶体结构中,（100）是由Na,+,和Cl,-,组成，且数量相等而达到电性中和，故石盐沿 （100）产生解理。,3）当相邻面网为,同号离子,时，其间易产生解理。,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（111）方向有由F,-1,组成的两个相邻面网，其解理面平行（111）而产生。,如石墨为层状结构，层内CC的离子间距为,0.142nm,，具共价键和键；,石墨层间距离为,0.340,nm，具,分子键,。,显然，,层内键力比层间的键力强，,故解理沿（0001）层的方问产生。,4）解理面通常沿着,化学键力最弱,的方向。,3 矿物解理的分级,根据矿物解理发育程度,矿物的解理,分为五个等级,：,1）极完全解理,矿物在外力作用下,极易裂,成,薄片,。,解理面光滑、平整，很难出现断口。,2)完全解理,矿物在外力作用下，,很容易,沿解理方向裂成平面(但不成薄片),，解理面平滑；如方解石、方铅矿、萤石等。,3）中等解理,矿物在外力作用下，产生,明显的,解理，解理面不太连续和光滑，有断口。如白钨矿等。,方解石的完全解理,4）不完全解理,矿物在外力作用下，,不易,裂出解理面，解理面小而不平整，易出现断口。,（磷灰石）。,5）极不完全解理,矿物受外力作用后，,极难,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。,完全解理,中等解理,不完全解理,极不完全解理,极完全解理,注解: 关于解理,矿物的解理与断口出现的难易程度,互为消长,。一个晶体上解理越发育，则断口出现的机会愈少。,解理既体现出矿物晶体的,异向性,，又体现出晶体的,对称性,，,如重晶石属斜方晶体，平行（001）有一组完全解理，平行（210）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，有些矿物有一组或数组程度不同的解理。,方铅矿,石墨,重晶石,萤石,闪锌矿,在观察矿物的解理时，应该,在矿物单体上观察,，因为矿物的解理是,在单体上产生,的，并且,要注意解理面与晶面,的区别。,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个等级的过渡情况,。,实例,：,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,中等到完全解理,。,只有,晶质矿物,才能产生解理，,它是矿物固有的性质,，,同种矿物具有相同的解理,，,是矿物重要的鉴定特征,。,根据解理发育情况可以,推测矿物晶体结构的某些特征,，尤其是,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，它给琢磨加工带来不便，一般解理发育的宝石，,抛光的方向不能平行于解理的方向。,断口与解理不同，,不论在晶体或非晶体矿物上均可发生,。,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,。,4、矿物断口的形态,1）类型划分,贝壳状断口,断口呈椭圆形的光滑曲面，,面上常出现不规则的,同心条纹,，,形似贝壳状,。,如石英和玻璃质矿物。,锯齿状,断口呈尖锐的锯齿状，,延展性很强,的矿物具有此种断口。,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。,参差状,断口面参差不齐、粗糙不平。,大多数矿物具有此种断口，,如磷灰石。,土状,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。,贝壳状,锯齿状,土状,参差状,二）裂开,在外力作用下,矿物晶体沿着一定结晶方向,裂开的性质，裂开的面称,裂开面,。从外表看，同解理很相似，但二者成因不同。,1矿物产生裂开的原因,1)矿物裂开面可能是,沿着双晶接合面特别是聚片双晶的接合面发生,。,2) 矿物,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,，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(例如磁铁矿沿（111） 含Ti方向的裂开)。,注解：裂开与解理的区别,裂开与解理在本质上不同：,1.裂开面,很少是特别光滑的,，,一般只沿着一个方向发生,，而解理则,沿着结晶方向,在矿物的各个部位都能出现。,2.,同种矿物并非都有裂开的性质,，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，其所有矿物个体中皆存在解理,。,二、矿物的硬度,矿物的硬度是指矿物,抵抗外力刻划、压入或研磨等机械作用的能力,，是鉴定矿物的重要特征之一，矿物硬度,以H表示,。,一）矿物硬度的测定方法,测定硬度的方法很多，有,刻划法、压入法、研磨法,、,等，其中以前两种方法应用最为广泛。,1、刻划法,在矿物学中一直沿用，摩氏硬度计是,1822年由德国物理学家Friedrich Mohs,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：,1）测定方法,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5到6之间，可写成,56,。,注解：关于刻划硬度,实际对矿物进行鉴定时还可以用,更简便的材料来代替,硬度计，比如,指甲的硬度为2.5,，,铜币的硬度为3.5,，,小刀的硬度为5.5，钢针的硬度为6.5,。,矿物的硬度粗略地划分为：小于指甲(2.5)、指甲与小刀之间(2.55.5)及大于小刀(5.5)三级。,此外，还可借助铜针(H3)、玻璃片(H5.5)、瓷器片(H66.5)等来粗略确定矿物的硬度。,特别注意：摩氏硬度,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。,2、压入法,压入法是用,合金或金刚石制成一定形状的压头,，在矿物光面上,施加一定的负荷(重量),，根据负荷与压痕表面积(或深度)的大小，,计算求得矿物的硬度大小,。,压痕表面积与,负荷（P）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，产生压痕的表面积越小。,压入法根据使用的,压头和测试技术,不同而有多种方法。其中以,英国维克斯-阿姆斯特朗,公司制造的应用较广,维克(Vicker)法(又称维氏法) ，其硬度,以Hv或VHN表示。,维氏法压头是用,正方形的金刚石锥体,，,锥体二对角面的交角()为136，压痕呈正方形锥形,。,设负荷为P(kg)，压痕对角线长度为d(mm)，根据负荷与压痕表面积，计算以负荷面积(kgmm,2,)为单位的维克显微硬度值。,注解：,1、维克法测定矿物硬度,较刻划法精确,，在应用时可换算成摩氏硬度，,赫鲁晓夫,(MMXpymob)提出摩氏硬度(H,M,)与维克硬度(H,v,)间的转换关系为,：,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2 摩氏硬度计中，十种矿物的,压入硬度,如下，单位kg/mm,2,二) 影响矿物硬度的因素,1、矿物的硬度主要取决于,矿物晶体结构的牢固程度,，,与,化学键的类型及其强度密切相关,。,具典型,共价键,的矿物硬度最大，具,离子键,的矿物硬度中等，具,金属键,的矿物硬度较小，具,分子键,的矿物硬度最小。,2、自然界中，,具有离子晶格的矿物十分普遍,，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，其影响因素如下：,离子半径,当矿物的晶体结构类型及离子电价相同时，矿物的硬度,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离子的碳酸盐矿物，因Ca,2+,半径是0.108nm，Mg,2+,半径是0.066nm，所以方解石(CaCO,3,)的硬度是3，而菱镁矿(MgCO,3,)则是4.5。,离子电价,当晶体结构类型和离子半径相同时，,离子电价越高，键力越强，矿物硬度越大,。,实例：萤石(CaF,2,)和方钍石(Th0,2,)，二者具有相同的结构，Ca,2+,、Th,4+,的离子半径也很相近(0.120nm和0.112nm)，但,Ca2+与Th4+电价不同,，故萤石的硬度是4，而方钍石是6.5。,结构堆积紧密程度,一般说来，,晶体结构中原子(或离子)堆积紧密时,，硬度大，否则硬度小。,实例：方解石与文石是CaCO,3,的,同质多象变体,，但前者(相对密度2.72)比后者(相对密度2.94)结构“松弛”，故方解石硬度是3，文石硬度是4。,配位数,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,，,配位数增大，结构紧密堆积程度随之增大,，因此硬度大。,实例：Ca,2+,在方解石中的配位数为6，在文石中为9，后者硬度大。,矿物中的水,矿物中无论含H,2,O分子或OH),-,，,都将使硬度降低,。,实例：石膏(CaSO,4,.2H,2,O)的硬度是1.52，硬石膏(CaS0,4,)的硬度则是33.5。,三) 矿物硬度的异向性与对称性,1、硬度曲线,由于矿物晶体结构具有,对称性和异向性,，导致矿物硬度也具有对称性和异向性。,把晶面上不同方向的硬度值测出之后，,取晶面中央一点为中心,，,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“硬度曲线”,注解1：硬度曲线既反映了矿物硬度的,对称性,（,硬度曲线形状对称,），又反映了,异向性,（,不同方向硬度大小不同,）。,注解2 ：在肉眼鉴定矿物时，必须在矿物单体的,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的,虚假硬度,。,四）研究硬度的意义,1）矿物在工业上的合理应用,高硬度的金刚石广泛用于制造,研磨、抛光、切割,等重要工具；低硬度的石墨则是重要的,固体润滑剂,，对于宝石，一般要求大硬度，且不易磨损。,2）选矿方面的应用,三、矿物的脆性和延展性,1 脆性概念,矿物受外力作用,容易破碎,的性质称为脆性。,注解,1. 脆性是,离子键矿物,的一种特性，绝大多数矿物具有过渡型的,离子共价键,，,矿物的离子键性程度越大,，,脆性就越强。,2.具有脆性的矿物被小刀刻划时，,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脆性，因此可被压碎。,2延展性概念,矿物在拉引或锤击下，容易,发生塑性变形,形成,细丝和薄片,的性质称为延展性。,注解 关于延展性,1,通常温度升高，矿物的延展性增强,。,实例：自然金属矿物-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。一些硫化物矿物(辉铜矿)也具有一定程度的延展性。,2 当用小刀刻划具有延展性矿物时，矿物表面被刻之处即,留下光亮的沟痕,，而不出现粉末或碎粒，借此可与脆性相区别。,小知识：,1g纯金可拉成3500m长、直径0.00434mm的细丝，或压成厚度为0.2310,mm的金箔。,四、矿物的弹性和挠性,1、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,外力作用取消后，能使弯曲形变恢复原状,，此性质称为弹性。,实例：,云母、石棉,等矿物，均具有弹性。,2、挠性概念,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,，称为挠性。,实例：,滑石、绿泥石,等矿物均具挠性。,3矿物具有弹性的和挠性的原因,1）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,，,层与层之间有一定的离子键连结,。,当受外力弯曲时，这些,离子键也被拉长或压短,，各单位层能够变弯和移动，,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,，从而使矿物表现为弹性。,2）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，,只有微弱的分子间力相连,。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,，弯曲变形后不能恢复原状，表现为挠性。,五、矿物的密度和相对密度,1.两个概念,1）矿物的密度：指单位体积矿物的质量，单位为gcm,3,。,2）矿物的相对密度：纯净的单矿物在空气中的重量与4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。,注解,1.矿物的密度变化很大，,1（石蜡、琥珀）23,（铂族矿物），大多数矿物的密度在,24.0,之间。,2.卤化物和含氧盐类矿物较轻，金属氧化物、硫化物和自然金属矿物的密度较大。,2矿物相对密度的分级,依据相对密度的大小分为三级：,轻级,： 相对密度小于2.5。如石盐(2.12.2)，石膏(2.3)。,中级,： 相对密度由2.5-4。如石英(2.65)，金刚石(3.5)。,重级,： 相对密度大于4。如方铅矿(7.47.6)，自然金(15.6-19.3),3矿物相对密度的测定方法,(1)掂量法,用手掂量矿物，以手感大致估量出矿物相对密度的等级(轻、中、重级)。,该方法虽不精确，但实际工作中经常使用，尤其是对轻级和重级矿物有实用意义。,(2) 测定方法,测定矿物相对密度(D,m,)的方法很多，常用的有,比重瓶法、重液法、扭力天平法,等。,比重瓶法,原理：根据,固体矿物在水中的失重等于同体积的水重的原理测定的,。比重瓶的容积是2550,ml,带有刻度的瓶子。,测定方法：称量比重瓶的质量P,1,；,将待测矿物的小块放在比重瓶中，,占瓶容积的1/3,，称量瓶和矿物的总重量P,2,。,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80100）。,用滴定管将蒸馏水注满瓶中，称量瓶、水和矿物的总重量P,3,。,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P,4,。,按照公式计算相对密度D,注解,1、 该法测定密度时要求用,纯净的蒸馏水,。但由于,水能部分的溶解矿物中的某些盐类,，因此采用,非极性液体（煤油）,，计算其密度时，将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,碎块或粉末的密度,，但操作较繁，用时较长。,重液法,1）,原理,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，,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度的重液，,且不能测定密度超过4.2的矿物,。,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，,用来选矿,。,扭力天平法,1)原理,利用,阿基米德原理,测定矿物的密度，测定中用的介质是,四氯化碳、酒精、甲苯,等液体,。,2)测定方法,称量矿物在空气中的重量p,2,称量装有矿样的称盘在四氯化碳中的质量p,3,称量空称盘在液体中的质量p,4,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,P,1,=0时,其中，P,1,-空称盘在空气中的重量;,p,2,-称盘装上矿样后在空气中的重量；,p,3,-装有矿样的称盘在液体中的重量；,p,4,-空称盘在液体中的重量；,D,液,-所用液体在t的密度。,4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M，单位晶胞中相当晶体化学式的分子数(Z)和晶胞体积(V)已知，则矿物密度D,c,的理论值为：,5影响矿物相对密度的因素,矿物的相对密度取决于其,化学成分和内部结构,，主要有如下方面：,(1)元素的原子量及离(原)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越大，其相对密度也越大。,实例：,方解石(CaC0,3,)与菱铁矿(FeCO,3,)两者具有相同的结构，钙的原子量为40.08，铁为55.85，前者相对密度是2.62.9后者是3.74。,实例：,在镁橄榄石(Mg,2,Si0,4,-铁橄榄石(Fe,2,Si0,4,完全类质同象系列中，,由于组分的连续变化，矿物相对密度也作规律变化。,根据根据矿物的相对密度可以,了解矿物化学成分的变化,。,注解：,虽然矿物中组成元素的原子量较大，相对密度越大，但如果,其,离子半径值较大，则相对密度随之变小,。,实例：,方解石(CaCO,3,) 与菱镁矿(MgCO,3,)，尽管钙原子量(40.08)大于镁(24.32)，但由于Ca,2+,离子半径(0.108nm)大于Mg,2+,离子半径(0.088nm),此时，,原子半径对相对密度的影响比原子量的影响大,，,所以菱镁矿(2.93.1)的相对密度大于方解石(2.62.9)。,(2)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，反之则小,。,实例：,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，但金刚石具立方面心格子，其中碳的配位数为4，,结构较紧密,，相对密度是3.473.56；而石墨的配位数为3，结构松弛，其相对密度仅2.092.23。,3)温度和压力的影响,温度升高,有利于阳离子配位数的降低而形成相对密度较小的矿物，,压力加大,则有利于形成相对密度较大的矿物（煤比重的变化规律）。,注解：,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,挑选纯净、未经风化的矿物为样品。,6、矿物相对密度的意义,研究矿物相对密度对某些矿物的,鉴定、分离和应用,等都有重要的意义。,六、矿物的磁性,1、磁性概念,矿物 被,永久磁铁或电磁铁吸引或排斥,的性质。自然界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,1）,一切,矿物,的磁性都起源于电流。,在物质的原子、分子等物质微粒内部，由于电子绕核转动及自身绕轴线旋转产生一种,环形电流,，,这种环形电流类似于导线中的电流,，在其周围空间可形成磁场，,使每个物质微粒部成为一个微小的磁性体。,2）一般物体通常不显示出磁性,是因为,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、紊乱无章,的，,其,产生的磁场在空间中互相抵消,，因此整体不显示出磁性。,3）,在外磁场作用下,，物体中的各个物质微粒产,生的环形电流，,方向大致相同,，,物体因此显示出磁性,。,3、矿物磁性的分类,矿物的磁性强弱主要是取决于其,组成,元素的电子构型和磁性结构,，,分类如下：,1)根据矿物,在外磁场作用下行为表现,，矿物的磁性分为三类：,逆磁性矿物,矿物在外磁场作用下，,产生很弱的感应磁性,，,其磁化方向与外磁场方向相反，磁化率很小，,表现为受磁场的排斥,。,注解：,逆磁性矿物的,主要阳离子多属惰性气体型，电子成对，具有平衡的自旋,。,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，逆磁性即消失。,电磁性矿物,(顺磁性矿物),矿物在外磁场作用下，,产生的感应磁性较大,，,其磁化方向与,外磁场方向相同,，磁化率不大，为正值，表现为受磁场的吸引。,注解1,这类矿物较多，它们,不被永久磁铁吸引，但可被电磁铁吸引,，如角闪石、辉石、电气石等。,注解2,电磁性矿物可分为,强电磁性矿物、中等电磁性矿物和弱电磁性矿物,。,磁性矿物,矿物的,碎块或粉末能被永久磁铁所吸引,，,这类矿物数量很少,。如磁铁矿、磁黄铁矿、自然铁等。,2）根据矿物的,比磁化系数,分类,比磁化系数,概念,1cm,3,的矿物在磁场强度为1 Oe的外磁场中所产生的磁力。单位为cm,3,/g,比磁化系数越大，表示矿物越容易被磁化,。,矿物磁性分类,强磁性矿物,比磁化系数大于300010,-6,cm,3,/g，,在弱磁场（9001200 Oe）就容易与其它矿物分离,。,实例：,磁铁矿、磁黄铁矿。,中磁性矿物,比磁化系数在600 10,-6,cm,3,/g到300010,-6,cm,3,/g，在磁场强度20008000,Oe,中可与其它矿物分离。,实例：钛铁矿和铬铁矿,(Fe, Mg)Cr,2,O,4,。,弱磁性矿物,比磁化系数在15 10,-6,cm,3,/g到60010,-6,cm,3,/g之间，在磁场强度（10，000,Oe,）能与其它矿物分离。,实例：赤铁矿、褐铁矿、辉铜矿等。,非磁性矿物,比磁化系数小于15 10,-6,cm,3,/g，,实例：石英、方解石、长石等。,注解 关于矿物的磁性,1,强磁性,矿物的磁性强弱与温度有关,。,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Tc,，当TTc时，磁性消失，,Tc称为居里温度(或称居里点),。,2,强磁性,矿物的磁性强弱与,粒度大小,有关,，粒度越小，磁性越弱。,3,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,：,1),强磁性,矿物粉末能被永久磁铁吸起。如磁铁矿。,2),弱磁性,矿物粉末能被永久磁铁吸引，但,不能跃至磁铁,上面。 如铬铁矿。,3),无磁性,矿物粉末不能被永久磁铁吸引，如黄铁矿。,4、研究磁性意义,依据矿物的磁性可以用来,鉴定和分选矿物,;,矿物的磁性是,磁法探矿,的依据，它可以帮助寻找铁矿、圈定岩体；,研究矿物的比磁化率大小可以,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,）,七、矿物的电学性质,1导电性,矿物对电流的,传导能力,称矿物的导电性。,根据矿物晶体的能带结构类型（,能量间隔禁带宽度,）将矿物分为,电绝缘体、良导体、半导体矿物,。,其导电原理也可以利用,能带理论,来解释。,(1)绝缘体矿物 （电阻系数为10,11,10,16,.cm）,一般是离子键和共价键矿物,。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，因此不能导电。,如金刚石E,g,=5.5eV，为典型的绝缘体矿物。,(2)半导体矿物 （电阻系数10,3,10,10,.cm ）,矿物的价带与导带间,能量间隔较小,，只要用不大的激发能量(如热、光、电等)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,，这就是半导体矿物。,如含有,铁锰等元素,的硅酸盐和氧化物等，其中,温度升高,时，可以变成半导体矿物。,(3)良导体矿物（电阻系数为10,2,10,-6,.cm）,一般是,含有,金属键,矿物。其,价带和相邻的导带重叠,(E,g,=0)。,电子极容易从价带跃迂到导带,，形成电子流，因此为良导体。,实例：黄铁矿、自然金、自然铜、石墨等。,注解：,在半导体矿物中，,杂质元素的存在及晶格缺陷,对其导电性能影响强大,，,因此，可以,通过填加杂质元素来改变半导体矿物的导电性能,。,2荷电性,1）概念：在,外部能量作用,下，使,矿物晶体表面荷电,的性质，称为矿物的荷电性。,注解：,具有荷电性的,矿物其导电性极弱或不具有导电性,。可分为,压电性和热电性,。,压电性,：某些矿物晶体，在机械压力或张力影响下，因,变形效应,而呈现的荷电性质，称为压电性。,压电效应,矿物在被压缩时产生正电荷的部位，在拉伸时，产生负电荷,。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。,电致伸缩,具有压电性的矿物晶体，把它放在一个,交变电场,中，,会产生一伸一缩的机械振动,，这种效应称为,电致伸缩。,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,。,正压电效应,当晶体受到,某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,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；,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。,压电式传感器,大多是利用正压电效应制成的。,逆压电效应,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、体积变形型,基本形式。,压电晶体,是各向异性的，并非所有晶体都能在这3种状态下产生压电效应。,实例： 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。,2,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,优良的天然压电材料,，在无线电工业用作,各种换能器、超声波发生器等,。,压电效应应用,压电效应已被应用到与人们生产、生活、军事、科技密切相关的许多领域，以实现,力电转换,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、电唱头等,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监测，并精确测出震源方位和强度，从而预测地震，减少损失。,利用压电效应制作的,压电驱动器,具有精确控制的功能，是精密机械、微电子和生物工程等领域的重要器件。,热（焦）电性,某些矿物晶体当,受热或冷却时,，,在晶体的某些结晶方向产生电荷,的性质称为焦电性。,实例：电气石，当被加热到一定温度时，,其z轴(L,3,)的一端带正电，另一端则带负电；,若将已被加热的晶体冷却，则两端电荷变号。,电气石应用：,电气石,具有压电性和热电性,等独特的物化性能，,同时,，,具有远红外波段的电磁辐射,，,产生负氧离子以及抗菌、除臭,等功能。,电气石广泛用于功能纤维、纺织、服装、涂装材料、饮水净化、建材、日用品以及复合材料等领域。,温度和压力等的变化能,引起电气石晶体的电势差,，使周围空气发生电离,在空气中产生负氧离子，从而达到净化空气的目的 ;,在涤纶熔体中添加电气石粉，可使涤纶纤维具有,远红外线保暖功能、除臭功能、负离子发射功能及抗菌功能,，被称之为,“奇异纤维”,。,电气石还应用于其他领域：,高纯度的电气石可做为,宝石材料,，制成各种饰品挂件项链、手镯等；,抗菌除臭墙纸、地板、天花板、家具、内墙涂料和混凝土等；,抗菌保鲜包装材料，如塑料薄膜、箱体和包装纸及纸箱等；,香烟过滤嘴的健康填料；,水体和空气净化材料；,牙膏、化妆品等的添加剂；,抗菌涂料或涂层材料，用于电子设备、家用电器和日用生活品等；,电气石饰品,电气石饰品,寄语,当你了解了矿物的物理性质以后，你就会为色彩斑斓、绚丽多姿的矿物世界大声喝彩。,如果你掌握了矿物的物理性质，你就向着步入矿物世界的殿堂迈出了可喜的一步。神奇的自然界始终向你敞开着大门。,利用矿物中的十二月生辰石，你还可以根据你的生月，是哪种矿物，来判断有何象征意义。你不妨试试，好运等着你。,