什麽是礦物質？
人類的衣食住行等方方面面都離不開礦物。比如蓋房子需要的各種材料，隨身攜帶的寶石，日常的食用鹽，都來自於礦產。
什麽是礦物質？
只有滿足下列條件的物質才能稱為礦物:
1)礦物是各種地質作用形成的天然化合物或簡單物質，如火山作用。它們可以是固體(如應時、鉆石)、液體(如天然水銀)、氣體(如火山噴流中的水蒸氣)或膠體(如蛋白石)。
2)礦物有壹定的化學成分。例如，鉆石的成分是元素碳(C)，應時是二氧化矽(SiO2)，但天然礦物成分並不完全純凈，往往含有少量雜質。
3)礦物也有壹定的晶體結構，其原子排列有規律。比如應時的晶體排列是矽離子的四個角上各連接壹個氧離子形成壹個四面體，這些四面體在角上相互連接形成三維空間的框架結構。
如果有足夠的生長空間，所有的固體礦物都有壹定的形態。例如，鉆石形成八面體形狀，應時經常在圓柱體上形成帶有水平條紋的圓柱。當沒有成長的空間時，它們固有的形式就無法表現出來。
4)礦物具有相對穩定的物理性質。如方鉛礦為鋼灰色，有明亮的金屬光澤，不透明。它的粉末(條痕)黑而軟(可用小刀劃開)，可分裂成三組互相成直角的光滑解理面(完美解理)，很重(比重7.4-7.6)。
5)礦物是礦物和巖石的基本單位。
礦物和礦石
什麽是礦石？
通常，從金屬礦床中開采出來的具有冶煉金屬價值的固體物質稱為礦石，俗稱常指礦石。在選礦術語中，稱為原礦、粗礦或噴砂。礦石壹般由有用的金屬礦物組成，即礦石礦物及其伴生脈石。
礦石礦物是指工業上可以從中提取壹種或幾種有用金屬元素的礦物。礦石礦物多為不透明礦物，常帶有金屬光澤，如黃銅礦和方鉛礦，分別為銅和鉛。但有些是透明礦物。礦石礦物有時以天然金屬的形式產生，如天然金和鉑，但大多數是化合物。
工業上使用的各種金屬都是從許多種金屬礦物中提煉出來的。壹種金屬元素可以從幾種不同的礦物中提取出來。例如，銅可以從輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦、黃銅礦、自然銅和孔雀石中提取。同樣，有些礦物也可以提取兩種或兩種以上的金屬元素，如鉀釩鈾礦石，可以提取鈾和釩。
在漢字中，“礦”和“珍”這兩個字是通用的，但起初它們反映了人們對自然界中兩種性質不同的礦物的認識:前者指非金屬礦物，後者指金屬礦物。在中國古代，凡是不經過加工提煉的礦料，都叫做“礦”和“湯”。人們首先使用石頭和粘土，然後開始冶煉金屬礦石。“礦”和“鎮”兩個詞的產生、並存和普遍，是社會生產力發展的反映。
“礦”字，原寫為“”，象征壹種挖掘工具的形象。早在戰國時期(公元前475年-公元前221年)，壹些主管采礦的官員就稱“滿”、“匡”，象征著采礦的聲音。
在西方，采礦活動起步較晚，直到中世紀規模才日益擴大，所以“礦產”壹詞出現的時間較晚。它來源於中世紀拉丁語minera，原意為礦、礦石、礦，mine壹詞由此而來。顯然，在西方，“礦物”的概念也是在生產實踐的基礎上形成的。
礦物和巖石
礦物廣泛分布在地殼中。例如，沙子中的黃金，河流和湖泊中的水和冰，鹽湖中的鹽，應時，花崗巖中的長石和雲母都是礦物。
雖然在實驗室條件下可以獲得壹些與天然礦物成分和性質相似的物質，但由於它們是人工合成而非自然地質作用的產物，所以被稱為“人造礦物”或“合成礦物”。隕石和月光石來自其他天體，其中的礦物稱為“隕石礦物”和“月光石礦物”或“宇宙礦物”。這樣，它們就可以和地球上形成的礦物區別開來。
什麽是巖石？
巖石是指地球上部(地殼和上地幔)各種地質作用形成的形狀穩定的固體集合體，由壹種或多種礦物和天然玻璃組成。
由此我們不難看出，巖石是由壹種或幾種礦物組成的集合體。其中，由壹種礦物組成的巖石稱為獨居石，如由方解石組成的大理石和由應時組成的石英巖。由幾種礦物組成的巖石稱為復式巖石，如由應時、長石和雲母組成的花崗巖，由基性斜長石和輝石組成的輝長巖等。另外，巖石是形狀穩定的固體，沒有壹定形狀的液體，如油、氣、散沙、泥漿等，都不是巖石。
人造礦物
由於有些礦物在自然界中產量較少，不能滿足工業生產的需要，所以對人造礦物的研究從65438+20世紀40年代就開始了。許多人造礦物的性能已經接近或超過相應的天然礦物，有些人造礦物可以替代某些天然礦物，成本低於開采天然礦物的成本，而且礦物的質量和粒度可控。因此，人造礦物的研究和生產發展迅速。
應時具有壓電效應。晶體某壹方向切割的切片廣泛應用於電子行業，如雷達。但是，要獲得這樣的切片，必須是透明、無缺陷、具有壹定尺寸(不小於6×6×6mm)的應時晶體。雖然應時在自然界中分布廣泛，但符合要求的應時晶體卻很少。即使有這種晶體，在開采過程中也很容易開裂，影響使用價值。自從1947年在實驗室培育出人造晶體以來，為工業生產提供了大量透明可用的晶體。現在光學和電子工業中使用的應時晶體都是人造應時晶體。20世紀80年代末，世界人造應時的生產能力接近2000噸。
鉆石因其最大的硬度、半導體特性和耀眼的光澤，分別用於鉆切、電子工業和寶石工業。合成鉆石從1955開始在實驗室合成，但粒度只有1克拉左右。這種鉆石透明度不夠，所以多用於切割行業。但珠寶中使用的鉆石只有少數是合成的，大部分都是用其他合成礦物作為鉆石的替代品。人造立方氧化鋯、人造金紅石、人造尖晶石等。這些礦物都有很高的折射率和色散，切割後都可以有閃閃發光的色散效果。它們可以代替鉆石用於珠寶行業，鑲嵌在戒指上，而合成鉆石含有B、Be、Al等雜質，使得其半導體性能優於天然鉆石。
隨著人們生活水平的提高，對寶石的需求越來越大，但寶石產量少，分布有限，於是合成寶石取代了相應的天然寶石。人造祖母綠、人造剛玉、人造變質巖、人造綠松石與天然寶石基本相同，都已經在市場上生產銷售。
人造礦物的研究發展迅速。現在不僅合成了類似於自然界產生的人造礦物，還在實驗室合成了許多自然界沒有的人造晶體，以滿足工業的需要。
礦物的化學成分
礦物的化學成分和晶體結構是決定礦物所有性質的兩個最基本的因素。但可以在壹定的小範圍內變化。根據它們的明顯變化，我們可以把礦物分為以下幾類:
1)化學成分基本固定的礦物。這類礦物的化學成分基本上是固定的，也就是說，其成分的變化範圍很小，壹般可以完全忽略不計。它們在化學上遵守壹定比例定律和倍數比例定律，它們的化學成分可以用確定的化學式表示。例如金剛石C、石鹽NaCl、黃銅礦CuFeO2、赤鐵礦Fe2O3、重晶石Ba[SO4]、白雲石CaMg(CO3)2等。
2)化學成分不確定的礦物。這類礦物的化學成分可以在壹定範圍內發生變化，而這種變化是由構成礦物本身的成分的變異引起的。這裏基本可以概括為三種情況:壹種是固溶體，壹種是含礦物的沸石水或層間水，壹種是膠體。比如橄欖石(Mg，Fe) [SiO _ 4]，化學式中寫在括號內用逗號隔開的元素，表示是類質同象替代元素，Mg和Fe的比例不固定。
3)不符合組合比例的礦物。我們也知道，所有結晶礦物的化學成分都服從恒定比例和倍數比例定律，各成分之間存在壹定的組合比例。但有些晶體並不遵守這些規律，即屬於所謂的非化合物比化合物。比如方鉛礦Fe1-xO的Fe原子總是比O原子少。這種現象是由晶體結構中的壹些缺陷引起的。
礦物的使用
礦物的利用可以說在我們的生活中無處不在。除了利用礦物的成分，另壹方面，是利用礦物的各種物理性質。
利用礦物質的成分
冶金工業:從礦物中提取有用的元素，冶煉成各種工業所需的金屬。最重要的是從磁鐵礦和赤鐵礦中提取鐵；從方鉛礦中提取鉛；從黃銅礦和斑銅礦中提取銅；從鉻鐵礦中提取鉻。我國產量最高的礦產是黑鎢礦，從中提取的鎢居世界第壹。中國湖南是世界著名的輝銻礦產地，從中提取了大量的銻。用於從內蒙古白雲鄂博稀土礦床中提取稀土元素的氟碳鈰礦也是世界上最豐富的。國防工業所需的金屬如鈹從石頭中提取，鈮和鉭從鈮鐵礦和鉭鐵礦中提取，原子能工業中的鈉從結晶鈉礦中提取。
礦物中除了主元素外，還會混入壹些微量元素，如鎘、銦、鍺等，稱為分散元素，這些金屬在電子工業中有重要用途。我們還提取這些分散的元素，在提取主元素的時候把它們冶煉成金屬。
化工原料:螢石可提取制成氫氟酸，黃鐵礦可制成硫酸。
農業:作為農業增產的肥料，除部分合成肥料外，鉀鹽作為鉀肥，磷灰石作為磷肥的來源。
利用礦物的物理特性
光學性質:方解石、應時、螢石最早被用作光學儀器中的棱鏡，後來發現許多礦物具有特殊的光學性質。
1960年發現寶石(剛玉)可以作為激光發射的關鍵材料。硫化鎘礦單晶具有特殊的光彈性，可用於雷達。彩色輝鉬礦具有聲光效應，在聲波的作用下能產生光的衍射。白鎢礦和綠松石有變色效果。白鎢礦在陽光下呈白色，在紫外線下呈紫色，而綠松石在陽光下呈綠色，在光下呈紅色，可用於激光全息記錄和存儲。閃鋅礦單晶用作紫外半導體激光材料。
電子特性:銅是電線中最常見的導電材料。金剛石2是壹種重要的半導體儀器。方鉛礦可作為近紅外的主要光電轉換材料，主要用於衛星探測、軍事偵察、醫用熱成像儀器等領域。應時是壓電的，多用於雷達、通訊、微處理器等。雲母和滑石可用作絕緣材料。
機械性能:主要用作磨削和切割材料，硬度大於莫氏7的礦物均可，其中金剛石硬度最高，其次是剛玉、黃玉和應時。
其他性能:石棉由於導熱系數低，可用作保溫材料，石棉板等產品可用作保溫材料。熔點高的礦物，如莫來石，可以作為耐火材料的原料。沸石、凹凸棒石、蒙脫石、坡縷石、海泡石等多種礦物可以去除廢水中的有毒元素和重金屬元素。它們是壹種能吸附氣體和液體中雜質的過濾材料，如啤酒，是治理水汙染的重要原料。
有些礦物質也可以做中藥，比如石膏、朱砂、硼砂。
寶石和玉石因其耀眼的光彩和極高的價值而成為珍貴的裝飾品。
礦物是如何形成的？
礦物是自然界各種地質作用的產物。自然界中的地質作用按其性質和能量來源可分為內生作用、外生作用和變質作用。內生能量來自地球內部，如火山作用和巖漿作用；外生效應是太陽能、水、大氣、生物(包括風化、沈降)產生的效應；變質作用是指在壹定的溫度和壓力下，形成的礦物發生變化。在這三種條件下，有三種方式形成礦物:
從氣態變成固態的火山噴出硫蒸汽或H2S氣體。前者可因氣溫驟降而直接升華為天然硫磺，H2S氣體可與大氣中的O2反應生成天然硫磺。這樣形成的天然硫存在於中國臺灣省的大屯火山群和龜山島。
從液態到固態的轉化是礦物形成的主要方式，可分為兩種形式。
(1)從溶液中蒸發和結晶。在中國青海柴達木盆地，由於鹽湖水的長期蒸發，鹽湖水不斷濃縮飽和，從中結晶出許多鹽類礦物如石鹽，這就是形成的方式。
(2)從溶液中冷卻結晶。地殼下的巖漿熔體是壹種成分極其復雜的高溫矽酸鹽熔體(其狀態就像煉鋼爐中的鋼水)。在上升過程中，溫度不斷降低，當溫度低於壹種礦物的熔點時，就結晶形成礦物。隨著溫度下降，巖漿中的所有成分都結晶形成壹系列礦物。壹般熔點高的礦物先結晶成礦物。
從固體到固體的變化主要是從無定形到結晶。火山噴出的熔巖流迅速冷卻，來不及形成結晶礦物，而是變成了無定形的火山玻璃。時間長了，這些無定形體可以逐漸轉化成各種結晶礦物。
膠體凝聚形成的礦物稱為膠體礦物。比如河水可以攜帶很多膠體，在出水口與海水相遇。由於海水中含有大量電解質，河水中的膠體產生凝膠化，形成膠體礦物，沿海地區的鮞狀赤鐵礦就是這樣形成的。
礦物都是在壹定的物理和化學條件下形成的。當外界條件發生變化時，原有的礦物可以發生變化，形成另壹種新的礦物，如黃鐵礦，在表面經過水和大氣後，可以形成褐鐵礦。