闪锌矿的成分很复杂,表观相差也很大

时间:2023-11-17 08:29:02

如果我们面前有这样一块黄褐色的矿物,它的断口闪亮平滑,而且掂在手里很重,看上去好像不是矿石。这种矿物就是闪锌矿。闪锌矿主要成分很简单,其实就是一个锌原子搭配一个硫原子。但记住,这只是它的主要成分哦。因为闪锌矿除了是面前的黄褐色,还拥有褐色、暗褐色、黑褐色,甚至纯黑色等颜色,而且纯黑色的闪锌矿闪着真正的金属光泽。

为什么主要成分相同,表观却相差如此之大呢?

闪锌矿的成分很复杂,表观相差也很大

这是因为闪锌矿中还有别的成分。闪锌矿颜色之所以发暗,是由于其中含有硫化铁。若是没有铁,那闪锌矿会是黄绿色或淡黄色。含铁量越高,矿物颜色越深。也就是说,闪锌矿含铁量的标志是它的颜色。

利用X射线探究闪锌矿内部结构,我们可以看到硫原子和锌原子的组装方式是四面体式,也就是说每个锌原子会被4个硫原子包围,同时每个硫原子也被4个锌原子包围。要是把铁原子放在某些锌原子的位置上,闪锌矿的颜色就深了。同时,铁原子在矿物中分布得很均匀,比如,每100个锌原子里有1个铁原子,或者是每50个、30个、10个……虽然在自然界中铁含量远远多于锌,但铁只能在闪锌矿中占一定的限度,我们称这种特性为有限的可混性。

关于闪锌矿结构我们可以举一个好玩的比喻。

树林里有一个空的狐狸洞,要是老鼠来,洞太大。要是熊来,那么估计只有脚能放进去。太大太小都不合适,只有与狐狸体形差不多的貂才能舒舒服服地躲进这个洞里。

闪锌矿内部的情形就和狐狸洞差不多,只有和锌原子大小差不多的原子才能占据锌的位置。

闪锌矿中还有镉、镓、铟、铊、锗……显然锌是一个很好客的主人。其实,硫也很好客,只是没有那么热情,它对硒和碲这两个分散元素是很不错的。

现在,我们知道,闪锌矿成分要比我们刚开始认为的复杂多了。黝铜矿、黄铜矿等其他矿大致也是这样的。

后来,对于闪锌矿,地球化学家又发现了几条规律:铁含量高的闪锌矿中几乎没有镉,可铟含量很多,有时锗含量也很高;镓主要在浅褐色闪锌矿中,镉主要在蜜黄色闪锌矿中。暗黑色闪锌矿中硒和碲含量较高。不同条件下,自然帮我们选择好了可以住进闪锌矿中的“旅客”。

找到稀有分散元素很难,需要用特别的方法。虽然这些元素的含量极少,但它们的价值很大,所以花费大力气找它们是很值得的。我们除了可以运用普通化学分析方法外,还可以使用光谱分析和X射线分析。

正常情况下,不用复杂的化学分析就能测出某种矿物里含有多少其他元素。闪锌矿中的铟含量要是达到0.1%,那就不算是锌矿石而是铟矿石了,因为铟含量虽然不高,可它的价值要远大于那些锌。

为什么要注意这些分散元素?它们为什么这么重要?其实是因为它们独特的用途,用这些元素单质或化合物制得的产品,都有很特别的性质。比如,氧化钍一受热就能发出灿烂的光辉,所以用它做煤气灯罩;铷和铯材质的镜子易放出电子,所以用来制造光电管。