Minerales naturales no metálicos
Los principales elementos que constituyen los minerales naturales no metálicos son el azufre y el carbono. Debido a que los minerales naturales no metálicos varían mucho en sus tipos de estructura cristalina y enlaces químicos, sus propiedades físicas también varían mucho.
(1) Grupo del azufre natural
El azufre natural tiene tres variantes polimórficas: azufre α del sistema ortorrómbico, azufre β y azufre γ del sistema monoclínico, sólo el azufre alfa es estable. en la naturaleza. Además, existe azufre en estado amorfo coloidal.
Azufre natural α-S azufre
Sistema cristalino ortorrómbico. La forma del cristal suele ser bicónica o en forma de placa gruesa, y consta de biconos rómbicos, columnas rómbicas y placas (Figura 4-2). Suele aparecer en forma de grumos, gránulos, polvos y agregados de estalactitas.
Figura 4-2 Cristales de azufre naturales
Tiene diferentes tonalidades de amarillo; las franjas son de color blanco a amarillo claro, la superficie del cristal es como esmeril y las rodajas tienen una grasa; lustre. Densidad 2,05 a 2,08 g/cm3; punto de fusión bajo, inflamable, olor a azufre.
El azufre natural se forma en la superficie tras la condensación directa del vapor de azufre o la oxidación incompleta o la oxidación-reducción de sulfuros como el sulfuro de hidrógeno y la pirita. Las causas más importantes de los depósitos naturales de azufre son los depósitos bioquímicos de bacterias y las erupciones volcánicas. Los depósitos sedimentarios de azufre formados por deposición bioquímica se forman por reducción bacteriana de sulfato en lagunas cerradas. A menudo forman capas intermedias con capas de carbonato, capas de yeso, etc., y tienen un alto valor industrial. La principal fuente de azufre natural en China es la zona volcánica de Datun en el norte de Taiwán.
★Las principales características de identificación son el color, baja dureza, fragilidad, fusibilidad e inflamabilidad.
Se utiliza principalmente como materia prima para la producción de azufre industrial y ácido sulfúrico, así como para la producción de fertilizantes químicos y detergentes sintéticos, colorantes, resinas sintéticas, explosivos y productos farmacéuticos.
(2) Grupo diamante-grafito
Este grupo incluye cuatro variantes policristalinas homogéneas de carbono: diamante, diamante hexagonal, grafito y zeolita. Sin embargo, el diamante hexagonal y la zeolita son muy raros en la naturaleza. En los últimos años, solo se han descubierto trazas de la sustancia de carbono fullereno en los meteoritos. Su composición molecular es C60, que se compone de 60 átomos de carbono. Su estructura se compone de anillos de 5 o 6 átomos de carbono conectados entre sí. , formando una molécula esférica hueca similar a la forma de una pelota de fútbol.
Diamante Diamante C
Figura 4-3 Cristal de diamante
Sistema de cristal isométrico. La mayoría de los cristales son octaedros, dodecaedros romboédricos y policristales. También se pueden observar policristales compuestos por cubos, tetraedros, etc. (Figura 4-3, Figura 4-4). Las caras de los cristales suelen estar grabadas y las caras de los cristales octaédricos muestran hoyos triangulares invertidos. Debido a la disolución en la naturaleza, la mayoría de los diamantes suelen tener caras de cristal curvas y se producen en forma de cristales redondos, cristales convexos o cristales rotos. Incoloro y transparente, a menudo con distintos tonos de amarillo o marrón. También hay algunos diamantes que aparecen en azul, negro, amarillo y rosa. La superficie del cristal tiene un brillo de diamante estándar y la superficie de fractura es similar a la grasa. Dureza 10; frágil; escisión paralela media {111}. Densidad 3,50-3,52g/cm3. El diamante puro tiene un pequeño coeficiente de expansión térmica y buena conductividad térmica. La conductividad térmica a temperatura ambiente es casi 5 veces mayor que la de la plata.
Figura 4-4 Morfología del cristal de diamante (A, B, C) y polimorfismo (D)
o111｝octaedro; α{100}cubo; dodecaedro
La cristalización del diamante se produce en condiciones de alta temperatura y alta presión y es un producto del magma. Se produce principalmente en rocas ultrabásicas como la kimberlita y el lamprofiro. Los minerales producidos con diamante incluyen olivino, piropo, tremolita de cromo, flogopita, etc. Además, también se puede observar producción esporádica de diamantes en granates metamórficos de alta presión. Una vez que las rocas que contienen diamantes se erosionan, pueden agregarse bajo la acción de fuerzas externas para formar importantes depósitos aluviales de diamantes.
Las zonas productoras de diamantes más famosas del mundo incluyen Sudáfrica, Congo (Kinshasa), Sierra Leona, Australia, Yakutia, Rusia, India, Brasil y otros lugares. El diamante más grande del mundo fue descubierto en Premo, Sudáfrica en 1906, con una masa de 3106 ct (1 ct = 200 mg). Las zonas productoras de diamantes de China se encuentran principalmente en Shandong, Liaoning y Hunan. En 1977, se descubrió en el área de Linshu, provincia de Shandong, un diamante poligonal compuesto de cubos y tetraedros curvos. Tenía una masa de 158,786 ct y se llamó "Diamante Changlin".
★Tiene una dureza extremadamente alta y tiene el brillo del diamante estándar. La forma del contorno del cristal es mayoritariamente redonda. La irradiación ultravioleta muestra la fosforescencia como su principal característica de identificación.
Como piedras preciosas se pueden utilizar diamantes transparentes incoloros o de colores. Industrialmente, el diamante se utiliza como materiales de corte de alta dureza y brocas, matrices de trefilado en la industria del metal y de las fibras químicas, disipadores de calor en circuitos integrados, materiales semiconductores de alta temperatura en la industria de la energía atómica y ventanas láser infrarrojas en satélites. Material de naves espaciales y misiles de largo alcance.
Grafito Grafito C
El grafito más común en la naturaleza pertenece al tipo hexagonal 2H.
Agregados generalmente escamosos, masivos o terrosos. Hierro de color gris acero a negro con rayas negras; los agregados terrosos criptocristalinos tienen un brillo opaco. Dureza 1~2; Paralelo {001} se disuelve completamente; escamoso y elástico; suave, resbaladizo, fácil de pegar a las manos. Densidad 2,09-2,26 g/cm3; químicamente estable; buen conductor de electricidad y calor.
El grafito en la naturaleza suele formarse a altas temperaturas. El grafito de mayor distribución es el de origen metamórfico sedimentario, que se forma por metamorfismo regional de rocas sedimentarias ricas en materia orgánica o carbonosa. El grafito metamórfico de contacto se puede formar mediante metamorfismo térmico de carbón o esquisto carbonoso o descomposición de minerales carbonatados. Las reservas y la producción de grafito de mi país ocupan el primer lugar en el mundo, con producción en muchas provincias y regiones, como Yunshan, condado de Luobei, Heilongjiang, y Nanzhao, Shandong.
★Las principales características de identificación son el color, desintegración extremadamente completa, baja dureza, baja densidad, suavidad y fácil adherencia a las manos.
El grafito se utiliza para producir crisoles de alta temperatura para fundición; materiales compuestos de fibra de carbono y grafito debido a su alto punto de fusión, resistencia a la corrosión e insolubilidad en ácido. Tiene una sensación resbaladiza y puede usarse como lubricante para altas temperaturas y velocidades en maquinaria, aviación y otras industrias; tiene buena conductividad eléctrica y puede usarse para fabricar electrodos de baterías, etc. El grafito con alto contenido de carbono y composición pura se puede utilizar como moderador de neutrones y capa de radiación en reactores de energía atómica, y es un material importante en las industrias de defensa nacional y energía nuclear. El grafito tipo 3R es la materia prima del diamante sintético.