小学生科学知识精选（在线免费阅读）

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有趣的矿物化学性质

矿物是由自然界中100多个元素当中任何一个或二个以上的元素组成的。因此矿物的化学性质就离不开这些元素的组合性质。 　　人们把化学元素分为亲气元素、亲石元素和亲生物元素等。亲石元素与岩石圈关系密切又称为亲氧元系，主要集中分布于地球的岩石圈中，是构成地壳岩石的主要元素，包括锂、铍、硼、碳、氧、纳、镁、硅等，多达53种元素。有趣的是，这些元素的离子最外层电子层多具有8个电子，呈惰性气体型的稳定结构，位于原子容积曲线的下降部分。 　　矿物的化学键是指矿物分子中原子间的化学结合力。化学键主要分为三种类型：离子键、共价键、金属键。 　　当带正负电荷的阴阳离子由于静电吸引形成离子化合物时，阳离子和阴离子之间的结合力称离子键。如石盐Na离子和Cl离子的结合即为离子键NaCl。 　　当原子形成分子或分子化合物时，由于共用电子对所形成的原子之间的结合力称关价键。如两个氧原子形成一个氧分子时，两者为共价键。 　　此外金属键也是一种特殊的金属原子间的结合力。如陨石中特有的矿物铁纹石，是镍和碳两个原子的化学结合力。 相同矿物薄片显示不同的景观 　　同质多象是指化学成分相同的物质，在不同的物理化学条件下结晶成具有不同结构晶体的性质。我们都知道金刚石是由碳原子组成的，而石墨也是由碳原子组成的，但由于结构晶体的性质不同，它们之间有极不相同的物理性质。在硬度方面金刚石是物质中硬度最大的，而石墨却是最小的。 　　同象异质是指矿物的结构相同，而化学成分不同，如方解石是碳酸钙，而菱镁矿的化学成分是碳酸镁，可它们的结构是相同的，都为三方晶系。 　　由于矿物具有各种有趣的化学性质，使宇宙间存在几千种特性不同的矿物，而且人们还在逐年发现许多新的矿物。

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矿石制品保养







　　金制品  金元素本身不怕酸碱溶液的腐蚀。它仅仅溶于王水（一种盐酸加硫酸的混合液）。金制品摆放在任何场所都不会变质，它很耐腐蚀。所以长期佩带在身上尽管与人体和汗水接触，也不会发生腐蚀。有时落上厚厚的灰尘，可以用清水冲洗，然后用真丝布擦干后，即可光亮如初。

　　银制品  银的物理化学性质不如金。它怕接触酸类物质，遇酸后特别容易氧化，这时它的表面会出现一层灰黑的颜色。了解银的这些性质，佩带银制的装饰品，必须注意防止与酸碱类物品的接触。人们身上的汗水会使银制品很快腐蚀变成灰黑或黑色。保养的方法就是经常用清水冲洗，用真丝磨擦。如果氧化腐蚀变得很黑，可以用牙膏磨擦抛光，用这种办法可使银制品恢复原貌。

　　珍珠  珍珠饰品的保养比较简单，因为它的化学成分是碳酸钙。也害怕与酸类接触，一旦受到腐蚀就会失去珍珠光泽。我们分泌的汗水呈酸性，夏天汗水很多，会使珍珠项链、耳针和戒指逐渐变乌，悄悄失去珍珠光泽，如果注意观察，还会发现经过腐蚀后有些变形和缩小。呵护珍珠的唯一办法就是经常用清水冲洗。夏天我们在洗浴时不要忘了也洗一洗佩带的珍珠。

　　大多数宝石都出自天然宝石材料，这些材料表面看起来都是坚硬的矿物质。但宝石矿物含各种不同的化学元素。例如，金刚石的化学成分是碳，它的硬度是最硬的，为摩氏硬度的最高级，化学性质也很稳定。因此它被认为是最贵重的宝石，即不怕酸，也不怕碱。钻石饰品经常用真丝布擦擦，它就永远会保持晶莹剔透、夺目灿烂的光辉。

　　属于氧化物和硅酸盐类的宝石不怕稀的酸液腐蚀，化学性质比较稳定。这类宝石有翡翠、红宝石和蓝宝石、祖母绿、石榴子石、水晶、玛瑙和绿柱石等。这类宝石虽然不怕汗水的腐蚀，但它们性脆，惧怕尖硬的车西刻碰。保存这类宝石时应妥善安放，呵护它们的最好方法是经常佩带，由于皮肤合适的温度和湿润度，这些饰品会因长期佩带更为透彻鲜艳。

　　属于碳酸盐类的宝石与上述宝石不同，它们怕接触酸性物品，佩带时由于与汗水接触，为避免腐蚀作用的侵害，需要经常用清水洗冲。

　　另外，金、银和石质的宝石饰品和工艺品最好避免直接的阳光爆晒，除银器之外，都可用清水定期冲洗，洗后用真丝布擦拭干净，让它们永远保持鲜艳夺目的光彩。

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工业“味精”矿物

何为工业“味精”矿物呢？要解释这个问题，首先让我们回到日常生活中来，我们炒菜时常常有这样的经验，放入少量的味精会使菜的颜色更鲜艳，味道更鲜美。在工业原料生产过程中，放入少量“味精”也会使生产的产品有更优的品质，这种工业“味精”当然与我们炒菜时用的味精不同。但它确实是一种重要的、不可替代的资源，这种工业“味精”就是稀土资源。工业“味精”用途广泛，从原子能、冶金、石油、航空、航天、电子和电气工业、化学纺织、照相、照明、玻璃、陶瓷、医药、农业直至生活常用的打火石等都离不开稀土元素。 稀土矿物 　　举例来说，在原子能工业中，稀土可以作为控制、结构与减速材料并用于压力反应堆中。70年代以来，冶金工业应用稀土量急剧增长，稀土可作为合金的添加剂、还原剂与脱氧、脱硫剂，只要在钢中加入很少一点稀土就可显著改善其物理化学性能。如美国在几种型号的不锈钢中，每一吨加入0.68-2.2千克稀土氧化物，就使浇铸钢锭的数量增加了5倍，轧钢成品率提高10％。 含稀土的银镁合金质轻坚固，是飞机、导弹、火箭的良好结构材料。在磁性材料方面也是非常好的添加剂材料。 　　稀土资源在我国非常丰富，北有白云鄂博，南有江西、湖南、两广和福建。但它们不是同一种类型矿床。白云鄂博矿床的稀土资源是以矿物形式存在，多为轻稀土矿物。而南方五省是以离子形式存在，多为重稀土矿物。 硅铍钇矿──工业“味精”矿物 　　在南方五省存在着大面积的花岗岩岩石。这种岩石中含有大量的稀土矿物。这些稀土矿物随着花岗岩一道风化而使稀土以离子状态存在于风化的黏土中。它们为我国提供了大量的重稀土资源。含有重稀土矿物主要是钇易解石、硅铍钇矿、褐钇铌矿、含稀土的榍石、氟碳钙钇矿、黑稀金矿、磷钇矿、砷钇矿、黄钇钽矿和烧绿石等。也有含轻稀土矿物，它们是褐帘石、独居石、绿帘石和含稀土的磷灰石等。建国几十年来，对稀土矿物的开采、开发和利用，已使我国工业的发展获益非浅，许多工业的发展离开稀土不行，如此说来，稀土矿物确实是必不可少的工业“味精”矿物。

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非金属矿产资源及其用途

我们通常所说的非金属矿产指的是除金属矿石、矿物燃料以外具有经济价值的任何种类的岩石、矿物或矿物集合体。 　　非金属矿产是为人类最早利用的一种矿产，石器时代的石刀、石斧、以及新石器时代仰韶文化（公元前五千—三千年）的彩陶，都充分说明了这一点。至二十世纪初人类所利用的主要非金属矿产约有六十种，而目前竟达二百种以上。随着现代工业的发展，可供工业利用的矿物和岩石种类还将继续增长。 　　非金属矿床种类繁多，如磷矿床、盐类矿床、石棉矿床、石墨矿床、金刚石矿床和宝玉石矿床等等，并且分布广泛、使我们有可能大量地加以利用。构成非金属矿床的矿石矿物主要是含氧盐类，特别是以硅酸盐、硫酸盐为主，磷酸盐、硼酸盐次之，氧化物，卤化物和某些自然元素也可以形成矿床。 　　非金属矿石的利用方式与金属矿石不同。在工业上，只有少数非金属矿石是用来提取和使用某些非金属元素或其化合物的，如硫、磷、钾、硼等等，这些矿石的工业价值主要取决于有用元素的含量和矿石的加工性质。而大多数非金属矿石则是直接利用其中的有用矿物、矿物集合体或岩石的某些物理、化学性质和工艺技术特性。举例来说，金刚石大多利用它的硬度和光泽；云母是利用其绝缘性和透明度，它可作为电子工业的重要原料；水晶是利用其光学和压电性能等等。 　　目前，非金属矿产在我国利用得比较广泛，主要是在以下几方面： 　　1. 农业方面 　　人们为了提高并保持农作物的产量，在农田中大量使用由磷、钾矿石生产的磷肥和钾肥以及农用轻稀土，为农业的丰收作出了贡献。 　　2. 工业方面 　　在玻璃、化工、造纸、橡胶、食品、医药、电子电气、机械、飞机、雷达、导弹、原子能、尖端技术工业以及光学、钻探等方面也需要品种繁多，有特殊工艺技术特点的非金属矿产。如硅石和长石是制造玻璃的主要原料；石墨在火箭、导弹的装置中用作耐热材料，并在许多方面用作机械运转的润滑剂。云母是电气、无线电和航空技术中不可缺少的电气绝缘材料；明矾可作炼铝、制造钾肥和硫酸的原料，也可用于印刷，造纸，油漆工业等。 　　3. 陶瓷工业方面 　　无论是在工业上还是民用生活上，我们几乎离不开陶瓷制品，其应用数量之多，使用范围之广给人们带来许多便利，而陶瓷的制造原料就是诸如高岭土、叶蜡石和硅灰石等非金属矿物。 用黏土矿物制作的陶器 　　4. 建筑材料方面 　　建材用矿物原料占整个非金属矿产量的90％，仅石灰岩一项，一年的消耗量就达数十亿吨。随着现代化城市建筑向高层发展，人们已注意研究和寻找具有轻质、高强、隔热、隔音和防震等性质的非金属原料。 　　5. 冶金工业的辅助材料方面 　　随着冶金工业的高速发展，需要大量的非金属矿产，用以制造耐火材料、熔剂的原料。 　　非金属矿产在整个国民经济中占有相当重要的地位，是现代化建设的重要物质基础。目前包括我国在内的世界各国都十分重视非金属矿产的科学研究和普查勘探，以期不断扩大非金属矿产的种类和利用领域，来造福人类。

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多彩的矿物

天然的矿物五颜六色，赤橙黄绿青蓝紫，令人目不暇接。人们把各种不同的颜色赋予了不同的含义。 　　红色表示活力、健康、热情和希望。红色的矿物有红宝石、红石榴子石和红电气石等。它们都是宝石级矿物。 　　黄色表示温和、光明和快活。黄色的矿物有黄色的黄玉、黄色的琥珀，它们可以制作装饰品。自然硫也是黄色的矿物。 　　绿色表示青春、和平和朝气。绿色的矿物有绿柱石、孔雀石、橄榄石、金绿宝石等。 　　蓝色表示秀丽、清新和宁静。蓝色的矿物以青金石为代表，我国古称“琉璃”，它是一种天蓝至深蓝色的石料。微透明—不透明，摩氏硬度为5-5.5，具有油脂光泽。仔细观察青金石，可以发现矿物中夹有黄铁矿的细粒，磨光面上往往在深蓝色背景中呈现出闪亮的金星，很早以来，就作为一种贵重的细雕及装饰石料。 多彩的欧泊宝石 　　紫色表示高贵、典雅和华丽。 紫色的矿物有紫水晶、紫萤石等。 　　白色表示纯洁、神圣和清爽。石英、钠长石、方解石、白云石和白钨矿等均为雪白色矿物。 　　在各种颜色中，金色最吸引人的目光，金色表示光荣、华贵和辉煌。金色的矿物有自然金、黄铜矿、黄铁矿等。有时人们往往把黄铜矿和黄铁矿当成自然金。 　　橙色表示兴奋、喜悦和活泼。橙色的矿物主要是稀土矿物，黄河矿、氟碳铈钡矿、氟碳铈矿和铈钡矿等都显示出橙色。 　　青色表示坚强和庄重。这种矿物较为稀少，主要是铀矿物，如沥青铀矿、铀黑以及方钍石等。 　　黑色表示神秘、静寂和悲哀。黑色矿物种类比较多，常见的有磁铁矿、黑云母、烟水晶、黑钨矿、石墨、黑色金刚石、方铅矿、闪锌矿和钛铁矿等。 　　矿物世界真是多彩醒目。虽然矿物本身无生命，但却给生命带来了莫大的活力。

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宝石王

──钻石

一说到钻石，几乎人人都知道，它是宝石之王。钻石的学名叫“金刚石”，它的化学成分是碳（C），很不值钱；金刚石按矿物学理论属等轴晶系，碳元素在高温高压条件下紧密堆积结晶成无色透明的晶体，有八面体、菱形十二面体、四面体和六面体的晶形。由于结晶时的条件不同有的晶形好，有的晶形不好，有时含有微量杂质元素，会出现粉、绿、兰、金黄、紫色和黑色，带颜色的就成了有价值的珍品。 　　金刚石硬度很大，这里的硬度指的是磨氏硬度（非抗击性），是目前已知最硬的物体，定为十度，它的比重不大D＝3.2。 　　你知道目前为止所找到的世界上最大的金刚石晶体有多重吗？有3106克拉，相当于621.2克，也就是一斤二两多重。该晶体叫“库里南”，产在南非普拉米尔金伯利岩筒，为世界第一，已经装饰在英国女王的皇冠上，象征着权势和尊贵。 　　你想知道金刚石是从哪里来的吗？金刚石作为一种非金属矿产，它同样产在几种岩石里，在地质上把它们分做三种矿床类型。 　　一、金伯利岩中的金刚石： 　　金伯利岩是一种特殊的岩浆岩，它的成分富镁、铁、钾质，由橄榄石、金云母、辉石、钛铁矿、钙钛矿和磷灰石组成，还有一个重要成员镁铝榴石，它以含铬（Cr）高为标志。金伯利岩岩浆来自地球内部地幔的深处（约60～100公里），如此深的地方温度和压力都很大，在这种环境下矿物开始结晶，一般认为金刚石就是这样结晶的。已结晶的金刚石随着金伯利岩浆从深处上升，经过几十公里或百公里到达地表，在岩浆里有固态物（矿物），液态物和气态物，压力很大，快到地表时会象火山一样爆发出来，所以金伯利岩多数呈火山筒状，称为“金伯利岩筒”，还有少数呈脉状。是不是所有的金伯利岩都含金刚石呢？不是的，只有约10％的金伯利岩含金刚石，含宝石级钻石的更少，这可能和金伯利岩生成时的环境有关。 　　二、钾镁煌斑岩中的金刚石： 　　是最近十几年的新发现，它也是一种来自地幔的深源岩浆岩，成分上有较大的变化，化学成分富镁富钾、富钛，矿物成分和金伯利岩不同，橄榄石、镁钛铁矿和镁铝榴石很少，含较多的金云母、白榴石、镁闪石等。它产出情况和金伯利岩相似，也呈岩筒或岩脉状，下部是岩浆岩，向上砾岩、凝灰岩增多，很容易风化。世界上已发现几处这种岩石，只有澳大利亚的埃伦代尔地区钾镁煌斑岩筒内所含的金刚石最好最多，产量可以和金伯利岩相媲美。 　　不管是金伯利岩还是钾镁煌斑岩，岩体在地壳产出的深度，一般为1～2公里，这种岩石都比较容易风化，有利于选出金刚石。 　　三、金刚石砂矿： 　　金伯利岩、钾镁煌斑岩经日晒雨淋，岩石风化，上部的金刚石自然可以从岩石里剥离出来随水而流，在河床中形成砂矿，这种砂矿中的金刚石，经河水选矿，往往能见到很好的宝石。     我国金刚石矿很少，只在山东蒙阴县，辽宁大连复县有少数金伯利岩筒，而且含金刚石不多，质量也比较差。钾镁煌斑岩的发现，在南方和新疆有一些信息，但还不能准确定名，其中是否含金刚石，有待进一步研究。在湖南沅水流域曾发现过金刚石砂矿，见到一些好钻石，总的产量还很少；非常奇怪的是查了几十年就是找不到金刚石砂矿的来源，这真是大自然留给我们的难解之迷。

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闻名于世的辰砂

紫色的辰砂 　　辰砂的成份是硫化汞。它的名字来源于湖南省辰州的地名，闻名于世的辰砂晶体和晶簇就产在我国贵州省和湖南省交界处的著名矿区。辰砂是呈六方晶系的菱面体或薄板状晶体，又有双晶穿插出现，可形成美丽可观的天然雕塑。它的颜色以红色为主，少数为红褐色或接近于黑色。透明至不透明，性脆而软，断口呈贝壳状和参差状。硬度2－2.5，比重8－8.2。光泽纯者呈金刚光泽，含杂质时就颜色暗淡或呈土状。 　　由于它的颜色鲜艳，晶体又美观，特别受到人们的喜爱。它与白色方解石和无色透明的石英共生在一起时，三者在适当的空间可形成美丽多姿的晶簇。在北京人民大会堂的中厅里就陈列着贵州省赠送的珍贵辰砂晶簇标本。 　　由于辰砂在什么情况下都不褪色，故可成为极好的红色染料。 　　辰砂还是炼汞的重要矿石。汞可加工成制造提炼金时所用的汞膏，此外，雷汞、温度计、气压计、无线电真空管、电气工业上的蓄电池、汞槽、整流器等的制作也都离不开辰砂。 与石英共生的柱状辰砂 　　为什么中国的辰砂在世界上著名呢？原来，人们发现的辰砂一般都呈不规则的块状、粒状、粉末状、被膜状和浸染状。但在我们中国，辰砂的形状很奇特。如在我国贵州，除了上述不同形态的辰砂外，它有稀有的其它类型，以单晶、多晶、双晶等多种姿态的晶体产出，极其罕见。这种贵重的辰砂晶体已被世界上许多著名的博物馆收藏，如大英博物馆、美国纽约的博物馆等。发现和采集这种矿石标本的难度很大，这种晶体产量很少，发现后必须小心翼翼地挖掘，否则容易破坏晶形。 　　中国产有辰砂的省分很多。主要产地集中在西南地区，如贵州东北部的婺川、印江等县；中部及南部也有产出，如黄平、八寨、兴义、紫河、省溪等地。云南省丽江、云龙、兰坪等地；以及四川、陕西、湖南、广西、辽宁、内蒙等也都发现蕴藏有辰砂矿藏。