矿物的物理性质2.pptx

矿物的物理性质一、矿物的光学性质1、矿物的颜色定义：对光选择性吸收的结果可见光 380－760nm，其间波长由长至短依次显示红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色，它们的混合色为白色矿物的光学效应——反射、吸收、透射? 矿物对光全部吸收时，矿物呈黑色? 对所有波长的色光均匀吸收，矿物呈不同程度的灰色? 基本上都不吸收则为无色或白色? 选择吸收某些波长的色光，矿物呈现吸收色光的互补色矿物颜色的类型 自色、他色、假色?自色是指矿物本身固有的成分、结构所决定的颜色。 自色对矿物鉴定有着重要的意义。?他色是由杂质、气液包裹体所引起的颜色?假色是因物理光学效应而产生的颜色。锖色：某些硫化物表面的氧化膜引起的颜色(干涉色） 矿物的呈色机理 A、内电子转移——过渡型金属阳离子的呈色（透明矿物）过渡型阳离子具有未充满电子的d、f轨道，进入晶体场后发生晶体场分裂，使离子外层电子轨道重新排列，(即这些轨道发生能级分裂，形成两组或几组不同级别的轨道）新形成各组间的能量差（晶体场分裂能）与可见光能量相当。当矿物受到可见光照射时，便吸收与晶体场分裂能相当的色光，跃迁到较高能级的轨道上。由于部分色光被吸收，使矿物呈现其互补色。过渡型离子——色素离子同一离子进入不同晶体场呈色不同，如Cr3+使红宝石呈红色，使钙铬榴石呈绿色。B、电荷转移——含不同价态离子矿物的呈色矿物中含有变价金属离子，由于晶体场效应的影响，当电子受到自然光的照射后从一个离子的轨道跃迁到与之相邻的另一离子轨道上去，伴随电子的转移有很强的吸收，而使矿物呈色Fe2＋Fe3+Mn2+Mn4＋Fe3+Ti4+使矿物呈色的过渡型离子离子颜色矿物举例离子颜色矿物举例Cr3+红刚玉(红宝石)Fe2+绿阳起石，绿泥石绿钙铬榴石Fe3+红赤铁矿Mn2+玫瑰菱锰矿蔷薇辉石褐褐铁矿黄绿绿帘石绿高岭石Mn4+黑软锰矿Cu2+蓝蓝铜矿[UO2]2+黄 钙铀云母绿孔雀石，绿松石C、带隙跃迁（自然金属及硫化物）能带理论认为，结晶体中的电子不再被个别原子所束缚，而为整个晶体所共有，并在晶体内部的一个三维空间的周期性势场中运动。电子运动时的能量限定在一定的区域中，它有一定的上下限值，这些电子运动所允许的能量区域就称为能带。能带理论中，电子在能带能级上的充填首先成对充填在较低能量的能级上。完全被电子填满的原子轨道形成的较低能量的能带称为满带，由未充满电子的原子轨道所形成的较高能量的能带称为导带，满带与导带之间的能量间隙为禁带。若禁带宽度与某种可见光能量相当，矿物收自然光照射时，处于满带的低能电子会吸收能量大于禁带的部分色光而越过禁带到达高能态的导带，从而使矿物致色。（1）矿物带隙宽度窄（?Eg1.77ev， ?Eg＝0), 低于可见光的能量，可见光中各种色光被大量吸收，矿物不透明，呈现较强的表色。若矿物对各种色光大致是均匀的吸收并再辐射，按照反射能力大小的不同而分别呈现为银白、锡白、钢灰、铅灰、铁黑色等。（2）矿物带隙宽度中等（ ?Eg＝1.77-3.10ev）能量间隔在可见光的范围内，矿物可选择能量比自身Eg大的各种色光，使电子跃迁而呈其互补色。如辰砂等矿物?Eg在2.5ev，吸收绿色光，呈红色。导带导带导带导带满带带隙满带带隙满带满带（3）矿物带隙宽度大（ ?Eg3.10ev)大于可见光的能量，可将光不被吸收而大部分透过，矿物无色透明D、色心呈色由于种种物理化学因素，在晶体局部范围内，质点的排列偏离严格的周期性重复规律，形成晶格缺陷。缺陷部位的电子跃迁所需能量若减小到与可见光能量相当的程度，可见光照射时便能选择性吸收色光而转移并呈色。晶体中能选择吸收可见光的点缺陷称为色心。F色心—晶格中由于阴离子缺位而引起的。对于整个晶格而言，阴离子的缺位，空位即形成带正电荷的中心，它能捕获附近离子中的电子，发生相应的电子转移，吸收某种波长的色光而使晶体呈色。如石盐的蓝色，萤石的紫色V色心—晶格中由于阳离子缺位而引起的。从经典角度考虑，缺少一个阳离子等于附近增加了一个负电荷，那么附近一个阴离子必须称为“空穴”才能保持静电的平衡。E、物理光学效应—光的反射、干涉等物理因素所引起的 矿物成色假色：锖色、晕色、变彩、乳光 晕色：某些透明矿物内部一系列平行密集的解 理面或裂隙面对光连续反射，引起光的干涉，从而使矿物表面常出现如同水面上的油膜所形成的彩虹般的色带。 锖色(tarnish): 是由于光的干涉作用引起的。硫化物表面常因氧化产生很薄的薄膜, 受日光照射后薄膜的两侧均会反射，反射光干涉后有的光波消失或减弱，有的则得到加强。因而在矿物表面上看到的是斑驳陆离的彩色 。 变彩(play of colour): 是由于衍射现象而呈色的。在拉长石的某些面上，可以看到随观察方向的不同而有蓝、绿、黄、红等颜色的变换，故称变彩。蛋白石的变