Los principales elementos que componen los minerales naturales no metálicos son el azufre y el carbono. Los minerales naturales no metálicos exhiben propiedades físicas muy diferentes debido a sus grandes diferencias en los tipos de estructuras cristalinas y enlaces químicos.
(1) Grupo del azufre natural
El azufre natural tiene tres polimorfos homogéneos: α-azufre en el sistema ortorrómbico, β-azufre y γ-azufre en el sistema monoclínico, únicamente. El alfa-azufre es estable por naturaleza. Además, existe azufre en estado amorfo coloidal.
Azufre natural Azufre α-S
Sistema cristalino ortorrómbico. La forma del cristal es a menudo bicónica o en forma de placa gruesa, y consta de bipirámides romboédricas, prismas romboédricos, placas, etc. (Figura 4-2). Generalmente en forma de grumos, gránulos, polvos, agregados similares a estalactitas, etc.
Figura 4-2 Cristales de azufre naturales
Con varios tonos de amarillo; las vetas son de color blanco a amarillo claro; la superficie del cristal tiene un brillo de diamante y la sección transversal tiene una grasa; lustre. Fractura en forma de concha; escisión incompleta; dureza 1 a 2. Densidad 2,05 ~ 2,08 g/cm3; bajo punto de fusión, inflamable y olor a azufre.
El azufre natural se forma en la superficie por sublimación directa del vapor de azufre o por oxidación o reducción incompleta de sulfuros como el sulfuro de hidrógeno y la pirita después de la oxidación. Las principales causas de los depósitos naturales de azufre son los depósitos bioquímicos y las erupciones volcánicas en las que participan bacterias. Los depósitos sedimentarios de azufre formados por procesos bioquímicos 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 mi país es la zona volcánica de Datun en el norte de Taiwán.
★ Sus principales características de identificación son su color, brillo, baja dureza, fragilidad, fusibilidad e inflamabilidad.
Se utiliza principalmente para producir materias primas para azufre industrial y ácido sulfúrico, y también se utiliza para producir fertilizantes químicos y detergentes sintéticos, colorantes, resinas sintéticas, explosivos y productos farmacéuticos.
(2) Familia Diamante-Grafito
Esta familia incluye cuatro variantes polimórficas homogéneas de carbono: diamante, diamante hexagonal, grafito y zhaojiita. Pero el diamante hexagonal y la piedra zhaoji son raros en la naturaleza. El fullereno, una sustancia de carbono descubierta en los últimos años y que sólo se encuentra en pequeñas cantidades en los meteoritos, tiene una composición molecular de C60, formada por 60 átomos de carbono, y su estructura está compuesta por anillos de 5 o 6 átomos de carbono conectados entre sí para formar una esfera, 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. Los cristales a menudo toman la forma de octaedro, dodecaedro romboédrico y formas poligonales, y también se pueden ver formas poligonales compuestas de cubos, tetraedros, etc. (Figura 4-3, Figura 4-4). A menudo hay imágenes grabadas en la superficie del cristal y hay hoyos triangulares invertidos en la superficie del cristal octaédrico. La mayoría de los diamantes en la naturaleza a menudo están doblados debido a la disolución de la superficie del cristal y se producen en forma de cristales granulares redondos y convexos. gránulos 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 tiene un brillo de grasa. Dureza 10; frágil; la escisión paralela {111} es media. Densidad 3,50~3,52 g/cm3. El diamante puro tiene un pequeño coeficiente de expansión térmica y buena conductividad térmica. Su 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)
o{111} octaedro; α{100} cubo; d{ 110}romboédrico; 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 de potasio y magnesio. Los minerales producidos con diamante incluyen olivino, piropo, diópsido de cromo, flogopita, etc. Además, también se observa producción esporádica de diamantes en eclogitas metamórficas de alta presión. Cuando las rocas que contienen diamantes se erosionan, pueden agregarse para formar importantes depósitos de diamantes bajo acción exógena.
Las zonas productoras de diamantes más famosas del mundo incluyen Sudáfrica, Congo (Kinshasa), Sierra Leona, Australia y Yakutia, Rusia, además de India, Brasil y otros lugares. El diamante más grande del mundo fue descubierto en Premel, Sudáfrica en 1906, con una masa de 3106 ct (1 ct = 200 mg). Las principales zonas productoras de diamantes en mi país son Shandong, Liaoning y Hunan. En 1977, se descubrió en Linshu, Shandong, un diamante compuesto por un cubo y un tetraedro curvo, con una masa de 158,786 ct. Se llamó "Diamante Changlin".
★Sus principales características de identificación incluyen una dureza extremadamente alta, brillo de diamante estándar, contorno de cristal a menudo redondeado y fosforescencia bajo irradiación ultravioleta.
Se pueden utilizar como piedras preciosas las incoloras o de colores brillantes y transparentes. El diamante industrial se utiliza como materiales de corte de alta dureza y brocas, matrices de trefilado en las industrias del metal y de fibras químicas, disipadores de calor en circuitos integrados, materiales semiconductores de alta temperatura en la industria de la energía atómica y materiales de ventanas láser infrarrojas en satélites. naves espaciales y misiles de largo alcance, etc.
Grafito C
El grafito más común en la naturaleza pertenece al tipo hexagonal 2H.
Agregados generalmente escamosos, masivos o terrosos. Gris acero a negro hierro, vetas negras; brillo semimetálico; agregados terrosos criptocristalinos tienen brillo opaco. Dureza 1 a 2; la escisión paralela {001} es extremadamente completa; las escamas son suaves, resbaladizas y fáciles de manchar. Densidad 2,09~2,26g/cm3. Químicamente estable; buen conductor de electricidad y calor.
El grafito se forma a menudo en condiciones de alta temperatura en la naturaleza. 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 causado por metamorfismo de contacto puede formarse por metamorfismo térmico o descomposición de minerales carbonatados del carbón o del esquisto carbonoso. 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 Nanshu, Shandong.
★Las principales características de identificación son color, brillo, escote extremadamente completo, baja dureza, baja densidad, sensación resbaladiza y fácil manchado de las manos.
Debido a su alto punto de fusión, resistencia a la corrosión e insolubilidad en ácido, el grafito se utiliza para fabricar crisoles de alta temperatura para fundir materiales compuestos de fibra de carbono y grafito; Tiene una sensación resbaladiza y se utiliza 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 a prueba de radiación en reactores de energía atómica. Es un material importante en las industrias de defensa nacional y energía nuclear. El grafito tipo 3R es la materia prima del diamante sintético.