earth杂志(地球杂志大铅)
铬铅矿
铅是一种金属元素,元素符号Pb,原子序数82,是原子量最大的非放射性元素。是一种比绝大多数材料密度都大的金属。
我们看到的铅块通常呈现灰褐色。其实,铅原本的颜色为青白色,在空气中表面很快会被一层暗灰色的碱式碳酸铅薄膜覆盖。
铅的晶体结构为立方晶格。铅的密度大、硬度小、熔点低、沸点高,耐腐蚀,具有延展性,对电和热的传导性能差,可以吸收放射线。
方铅矿
铅的以上优点,再加上铅矿较低地获取成本,使它被广泛应用于化工、电缆、蓄电池和放射性防护等工业。
另外,不得不提的一点是铅对人体有毒性,铅是一种会在人体软组织和骨骼中富集的重金属神经毒素,会损害神经系统,产生神经系统相关疾病。
早在7000年前,古埃及《圣经·出埃及记》中就提到了铅。中国古代,不仅炼金术使用的材料中有铅的身影,而且二里头文化的青铜器中已经发现有加入铅的合金材料。在辉煌的青铜器时代里,铅与锡一起构成了青铜中最重要的合金元素。
三星堆青铜面具,图片/李忠东
在自然界中,铅的单质很少,主要将铅和锌、铜等金属同时开采提炼。目前,已知世界上有60多种矿物含铅。方铅矿(PbS硫化铅)是最主要的含铅矿物,其铅含量达86.6%。常见的含铅矿物有白铅矿(PbCO3碳酸铅)、铅矾矿(PbSO4硫酸铅)。除了常见的含铅矿物,还有硫锑铅矿、脆硫锑铅矿、铬铅矿等。
下面我们对部分含铅矿物进行简单介绍。
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方铅矿(PbS)
方铅矿是一种铅的硫化物。晶体常呈立方体的晶形,集合体通常为粒状或致密块状。
方铅矿
方铅矿易溶于硫酸,并且会产生具有臭鸡蛋气味的硫化氢气体。
方铅矿是一种比较常见的矿物,是分布最为广泛的提炼铅的重要矿石矿物。铅和锌具有类似的粒子半径和化学价,因此,在岩层中,方铅矿常和闪锌矿共生。
方铅矿
方铅矿是人类最早开采的矿石之一。古埃及时期,人们使用方铅矿作为化妆品;巴比伦人与古罗马人也从方铅矿中冶炼白银。早在商代前,古人就从方铅矿中提炼铅,并用于青铜器铸造;西周时期制造的铅戈含铅量达99.75%。由于方铅矿中多含有白银,古代也曾大量开采。
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白铅矿(PbCO3)
白铅矿成分为碳酸铅,呈白色或浅黄、褐色等,金刚光泽。晶体呈板柱状,集合体呈致密块状、钟乳状、皮壳状、土状;和其他碳酸盐矿物有类似的特征,遇盐酸会产生气泡;它是方铅矿在地表经氧化后的次生矿物。在阴极射线照射下,会发出浅蓝绿色荧光。
安大略博物馆藏白铅矿
白铅矿的硬度比较低,仅略大于指甲。但是它具有很高的色散值,堪比钻石。加拿大安大略博物馆藏有一颗896.39克拉的白铅矿,是目前已经发现的质量最大、品质最好的晶体。
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硫酸铅矿(PbSO4)
又称铅矾,化学成分为硫酸铅,一般为方铅矿被氧化后形成的。纯净的矿物颜色为无色到白色,含有其他元素或杂质时会表现为蓝色、灰色及黄色,晶体通常为透明至半透明。硫酸铅矿的晶体形态一般为板状、短柱状或者锥状,晶体集合体则为颗粒状、块状、钟乳状等。
硫酸铅矿
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铬铅矿(PbCrO4)
铬铅矿也被称为赤铅矿,因为最常见的铬铅矿矿物通常呈现红色。其化学成分为铬酸铅,黑色金属铬最早就是在铬酸铅矿物中被发现的。
铬铅矿晶体通常为深红色,也可以是桔黄色,具有较强的金刚光泽或玻璃光泽。晶体通常会呈现为长柱状、针状、簇状。
因其具有鲜艳的红色,所以人们常常将其用于颜料、油漆、涂料等。一些精美的铬铅矿矿物标本非常受大众喜爱,被人们争相保存收藏。现今发现的最美丽的铬铅矿标本来自澳大利亚塔斯马尼亚,其他著名产地有巴西、美国西南部等。
铬铅矿
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钼铅矿(PbMO4)
钼铅矿化学成分为钼酸铅,是排名第二的常见钼矿,仅次于辉钼矿,也是提取金属钼的次要来源。
钼铅矿颜色可以为黄色、红色、橙色、褐色、灰色等,具有金刚光泽、油脂光泽。钼铅矿晶体的最显著特征是其形态,通常会表现为细薄的方片状或者倾斜的方板状,也可以是块状或颗粒状集合体。
钼铅矿
当晶体结构中的部分钼被钨替代时,晶体会呈现亮红色。钼铅矿也是一种次生矿物,通常形成于铅钼矿床的氧化带附近。较为著名的优质矿物晶体产地有墨西哥、斯洛文尼亚、中国、美国等。
钼铅矿
接下来的三种矿物钒铅矿、砷铅矿、磷氯铅矿有着千丝万缕的关系,它们都属于磷灰石族矿物。不仅成因相似,都形成于铅矿床的氧化带,而且晶体结构也非常相似。
钒酸根、砷酸根和磷酸根三个酸根离子具有相同的负电荷,都是-3价,而且离子大小也基本相同,在晶体结构中的钒(V)、砷(As)、磷(P)可以互相置换或者替代。它们三者可以形成固溶体系列。
当矿物中所含有的钒、砷和磷数量发生变化,其颜色、比重等物理性质也会逐渐发生一些变化,但晶型会基本保持不变。作为固溶体的三个端员,最显著的区别就是肉眼可见的颜色,钒铅矿常为橘红色,砷铅矿表现为黄色,磷氯铅矿则大多为翠绿色。
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钒铅矿(Pb5(VO4)3Cl)
是铅的钒酸盐氯化物,颜色主要为红色、黄色、褐色,具有松脂光泽或者金刚光泽。
矿物晶体多表现为六方长柱状、六方短柱状等,有时柱状体会表现为空心状。集合体则一般为晶簇状、球状等。这种矿物非常稀少,主要分布于铅矿的氧化带。
钒铅矿
钒铅矿是重要的提炼钒和铅的矿石原料。质量最好的矿物晶体标本主要来自巴西米纳斯吉拉斯州、纳米比亚楚梅布、墨西哥、摩洛哥等地。
钒铅矿
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磷氯铅矿(Pb5(PO4)Cl)
是一种铅的磷酸盐氯化物,因其鲜艳明亮的草绿色而受到人们喜爱。
磷氯铅矿
除了绿色还有黄色、灰色、褐色等。晶体通常表现为顶部凹陷甚至中空的六方柱结构,也可以呈现为六方柱状、球状、针状、葡萄状,有些还可以为蛹形柱体、肾状集合体、晶簇状集合体等。
精美的矿物标本产地主要有澳大利亚、西班牙、墨西哥、英国等。
磷氯铅矿
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砷铅矿(Pb5(AsO4)3Cl)
砷铅矿的名称来源于希腊语,意为“模仿者”,因砷铅矿与磷氯铅矿很相似,而且晚于磷氯铅矿被发现,于是人们就认为砷铅矿模仿磷氯铅矿。
纯净的砷铅矿为无色透明,而常见的矿物颜色有黄色、橙色、褐色等,有时也会呈现绿色、灰色。
砷铅矿
砷铅矿属于六方晶系,典型晶体呈六方柱状,也会呈板状、贝壳状、双锥状、针状,集合体会表现为葡萄状、肾状。砷铅矿易熔,在熔化过程中并会释放强烈的大蒜味。
优质的砷铅矿矿物标本主要产自墨西哥奇瓦瓦、德国、澳大利亚等。
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车轮矿(CuPbSbS3)
车轮矿是一种铅铜锑的硫化物。其晶体颜色与前面提到的都不太一样,更像是真正的金属铅化物,表现为钢灰色至铅灰色,常带有烟褐锖色。晶体会呈现短柱状或板状,集合体呈粒状或块状。
车轮矿
通常见到的晶体常会出现贯穿十字双晶,表现为轮式结构,所以中文名车轮矿。而其英文名bournonite是以法国矿物学家德布胡侬(J.L.de Bournon)命名的。
车轮矿在加热时容易熔化,而且易溶于硫酸并形成绿色溶液。车轮矿产量稀少但分布较为广泛,主要产于中温热液矿脉中。
以上含铅矿物的色彩已经非常丰富了,但好像唯独没有见到蓝色,这里就再介绍几个铅含量非常少的矿物。
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银铜氯铅矿(AgPb3Cu3(OH)6Cl7)
该矿物因呈现靛蓝至普鲁士蓝而闻名。其英文名为Boleite,因产自墨西哥的保雷奥(Boleo)而得名。
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青铅矿(PbCu(SO4)(OH)2)
青铅矿英文名为Linarite,是19世纪发现于西班牙的利纳雷斯(Linares)的一种矿物,所以用该城市名命名。
青铅矿颜色通常为深天蓝色,条痕浅蓝色。晶体一般表现为柱状或薄板状,常呈双晶产出。是铅铜硫化物矿床的次生产物,常与白铅矿、孔雀石等铜铅矿物伴生。如果将其放入稀盐酸会发白,对其持续加热时会发出爆裂声并变黑。
青铅矿
除了以上介绍的这些含铅矿物,还有一些其他矿物,比如:
脆硫锑铅矿(Pb5FeSb6S11),一种硫盐矿物,呈铅灰色,金属光泽,非常柔软。经常以块状和羽毛状集合体产出,由于晶体形态呈柱状或针状或纤维状,所以有“羽毛矿”之称。将其加热后极易熔化。
脆硫锑铅矿
硫锑铅矿(Pb5Sb4S11),为纤维状或者毡状集合体。分布广但产量稀少。
辉锑铅矿(Pb9Sb22S42)为一种铅锡硫化物,晶体呈细长柱状,柱面有纵纹,集合体呈块状、纤维状等。
砷铜铅矿(PbCu(AsO4)(OH)),颜色有绿色、橄榄绿色、灰绿色。条痕白色。玻璃光泽。半透明。世界著名产地有纳米比亚、美国、澳大利亚等。
角铅矿(Pb2(CO3)Cl2),为铅矿床氧化带的次生矿物,常与白铅矿、铝矾矿共生。在1840年因无色有毒的气体——光气(COCl2)而得名,因其所含元素相似。
黄铅矿(Pb2(SO4)O),最初于1832年被发现于英国拉纳克郡,故以此地命名。它呈白色或浅绿色,属于针状单斜晶体。
在以上含铅矿物中,除了方铅矿之外,其他含铅矿物铅元素含量都非常少,利用价值也不高,但是它们的晶体形态、外观色彩、组合结构样样都各有特色,可以说是真正的大“铅”世界,无奇不有了。
以上内容来源于:地球杂志,作者:张超
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