1、第一部分矿物的简易化学试验一、 矿物的简易化学试验方法介绍矿物的简易化学试验为一种快速、灵敏的化学定性方法。一般是利用简单的化学试剂队矿物中的主要化学成分或某些物理性质进行检验，配合矿物的外表特征活其它镜下资料初步鉴定矿物。简易化学试验方法很多，这里主要介绍吹管分析法、粉末岩磨法、显微结晶化学分析法、磷酸溶矿法及染色法等。在了解各种方法的基本原理及操作步骤的基础上，多操作、多运用、多对比是熟练掌握各种试验方法的重要途径。吹 管 分 析 法吹管分析是借助吹管工具进行人工吹气是酒精火焰温度提高到 1000以上，籍此可以促进矿物试样分解并顺利地进行物理或化学作用，从而达到鉴定矿物的目地。吹管火焰和普
2、通火焰一样，分三部分（内焰、还原焰、氧化焰） 。稳定的、持续的吹管火焰中的氧化焰和还原焰是使实验准确、快速进行的首要条件。也就是说，吹管火焰的稳定程度与试验效果有着十分密切的关系。为此，初学者必须不断地练习用两腮肌肉压气、自然地吹气和唤气。利用吹管鉴定矿物的方法很多，现择要介绍一些行之有效地方法。1.珠球反应（或称硼砂或磷盐珠球染色反应）原理：利用含变价金属元素（Fe，Mn,Cr,Ni,V,Ti,Co）的矿物与硼砂（或磷盐）的作用，形成硼酸盐（或磷酸盐） ，通过在氧化焰中氧化，在还原焰中还原之后，能呈现出不同的颜色来鉴定矿物。操作步骤：将烧红的铂丝或硬铅笔芯沾上硼砂（或磷盐）失水变成乳白色小球
3、之后，至于火焰中吹成透明的小球（此称为珠球） 。若珠球粒径过小，则可依上序反复操作，知道具有米粒大小的球即可。用水沾湿硼砂珠球（或将珠球烧红）后立即去沾事先已砸碾成粉末的试样，分别置于吹管氧化和还原焰中进行反应（反应时能观察到珠球翻滚现象） ，知道反应作用完毕（即停止翻滚） ，即可取出珠球，观察颜色。注意事项：1. 沾上的矿粉要细，且用量要很少；2. 将珠球放准位置，火焰必须保持稳定、连续不断；3. 进行硫化物或砷化物试验时，不能直接用铂丝，以免产生硫（砷）化铂而使铂丝损坏。这样易损坏铂丝。4.观察完毕后，可将染色珠球加热到熔化，用手指慢慢弹去，切勿用手硬拉或锤砸，这样已损坏铂丝。反应结果：表
4、 1 中列出了某些元素的珠球反应结果，供查阅用。表 1 硼砂珠球和磷盐珠球反应硼砂珠球反应 磷盐珠球反应氧化焰 还原焰 氧化焰 还原焰元素 用量 珠球热时珠球冷时珠球热时珠球冷时珠球热时珠球冷时珠球热时珠球冷时MnGrFeCoNiCuTiMo少量少量-中等少量-中等少量-中等少量-中等少量-中等中等大量紫色黄色黄色蓝色紫色绿色浅黄色浅黄色红紫色黄绿色无色蓝色红褐色天蓝色无色无色无色绿色瓶绿色蓝色灰色不透明浅绿色微灰色褐色无色绿色浅绿色蓝色灰色不透明红色褐紫色褐色灰紫色黄色褐红色蓝色褐红色绿色浅黄色黄绿色紫色黄绿色黄色蓝色黄红色天蓝色无色无色无色绿色黄红色蓝色红色浅绿色灰绿色褐绿色无色绿色无色蓝
5、色黄红色无色褐紫色纯绿色2.硝酸钴试验原理：含有 Al、Mg、Zn、Sn 元素的浅色矿物，通过氧化焰作用，形成氧化物后再与稀硝酸钴溶液作用，形成具有颜色的钴盐。操作步骤：用镊子夹住具有尖薄菱角状的矿块，在吹管氧化焰下对矿块菱角进行煅烧，使其成为松散状后，在其上加一滴稀硝酸钴溶液，此时可能出现蓝色或黑色，这不是反应结果，需要在氧化焰下煅烧后取出，冷却后观察矿块受煅烧部位的颜色。反应结果：Al-蓝色 （Al 2 O3 Co2 O3 ）Mg-肉红色 （ MgO Co2 O3 ）Zn-绿色 （ ZnO Co2 O3 ）3 焰色反应（或称火焰染色）原理：有些金属，特别是碱金属、碱土金属的化合物，在氧化焰
6、作用下，形成挥发性化合物，而使火焰染色。操作步骤：用镊子夹住矿块（或矿物薄片）在普通酒精灯火焰中烧之，有些易分解的矿物可使火焰染成颜色，有些较难分解的矿物，则需在吹管氧化焰下燃之才能使火焰染色；还有一些矿物则需加上一滴盐酸后在置于火焰中烧之使火焰呈色。在观察焰色反应时要注意力集中，因为有的焰色持续时间较长，也有不少矿物的焰色反应只是瞬息间一闪而过。反应结果:见表 2。表 2 元素火焰染色元素 火焰颜色 备注LiSrCuNaKCaBMoBaPS暗红红绿（CuO）蓝（CuCl）黄紫转红绿黄绿绿蓝绿蓝煅烧后没有碱性反应（Sr 不同） ；出现早、不持久；隔绿色玻璃即看不到火焰染色煅烧后呈现碱性反应（与
7、 Li 不同） ；鲜艳、持久、但需反复加 HCl强烧；隔绿色玻璃观察时，火焰好像浅蓝色强烈；用 HCl 湿润后变天蓝色隔蓝玻璃时看不到染色需加 HCl 湿润；隔蓝玻璃时火焰似染成绛红色用 HCl 湿润后染色强烈，透过绿玻璃似为绿色加酒精（生成硼酸乙脂）后鲜艳煅烧后无碱性反应出现晚，需反复加 HCl，烧后呈现碱性反应加浓 H2 SO4 湿润后染色明显火焰微弱，同时有硫臭4、在闭管中的反应（闭管试验）原理：某些含有升华元素（S、As、Hg 等）及水（H 2O、OH ）的矿物，在空气不很畅通或封闭状态下加热（即在闭管中加热）后，能在管壁上冷却凝结其升华物或水珠，前者可根据其颜色和形态帮助鉴定矿物。操
8、作步骤：将矿物置于闭管，用镊子夹住闭管，倾斜一定角度置于酒精灯火焰上加热。注意事项：在做试验前，务必将空闭管先加热使其中的水蒸气全部排除出去； 1用折叠成窄条状的纸片将试样送入闭管底部以保持管壁清洁； 2对于含水矿物来说，由于水在晶体结构中牢固程度不同，所以受热后放 3水的速度及数量均会有所不同，因此进行试验时，对矿物颗粒的大小及加热程度都有所选择，必要时可在吹管火焰中进行。5、熔度试验由于矿物的成分及内部结构均有所不同，它们在高温条件下被熔化的难易程度（称为熔度，用 F 表示）也有所不同，因此这种试验在鉴定矿物方面能起一定的作用。同种矿物，由于形成条件不同，混入物也有差异，熔度也会有些变化。
9、按矿物熔化的相对难易程度，将矿物的熔度分为七级，每级的代表及划分标志如下:F1 .辉锑矿 甚至大块矿物在普通烛焰中也易熔化；F2 .黄铜矿 薄片在烛焰中能熔化F3.铁铝榴石 后块只能在吹管火焰中熔成小球F4 .阳起石 薄块在吹管火焰中能熔成圆头F5.正长石 尖锐的碎块在吹管中勉强能烧圆F6 .古铜辉石 只有经过强烈的、长久的吹管火焰煅烧后才能使尖锐边缘熔化F7.石 英 完全不熔6.碱性反应原理：含碱金属、碱土金属元素的碳酸盐、硫酸盐、卤化物及某些铝硅酸盐（钠沸石）矿物，在氧化焰中分解成为碱金属、碱土金属的氧化物，加水后呈氢氧化物，而使红色试纸变蓝（碱性反应） 。操作步骤：用镊子家住矿块，在氧化
10、焰中烧成松散状后，置于已被蒸馏水浸湿的红色试纸上，此时试纸立即变蓝。注意事项：1. 保持水、试纸、镊子的清洁2. 解离发育的矿物加热时要缓慢，或现在酒精灯中加热后，在移置吹管火焰之中。7.酸性反应原理：硫化物在吹管氧化焰作用下氧化，在水溶液中形成游离的硫酸，呈现酸性，使蓝色试纸变成红色。操作步骤及注意事项同碱性反应8.木炭上被膜反应原理：含有易挥发元素的矿物，在吹管氧化焰的作用下，形成有色氧化被膜附着在木炭的表面，通过有色被膜及所伴随的烟、气味、光等现象来鉴定矿物中所含的元素。操作步骤：1. 将木炭磨成一个平面，再在一端挖一个样坑；2. 选出欲试的矿物，砸成粉末；3. 将矿粉置于样坑中压紧，在
11、吹管氧化焰中加热。为使温度逐渐增高，以便区别生成被膜的难易程度，吹火用力程度应由轻转重，为使木炭多留下一些被膜，需注意木炭的倾斜角度（与水平面交成 30-45左右较合适） 。反应结果：见表 3.元素 被膜成分 被膜颜色 被膜位置 伴随的现象AsSbBiPbZnAa2O3Sb2O8Bi2O3BiI3(矿粉加 KI+S 试剂)PbO(矿粉加 KI+S 试剂)PbI2ZnO（Zn,Co）O(矿粉经氧化后，再在 ZnO 上加弱硝酸试液)白色薄层浓白色、边缘带蓝色白色微黄天鹅绒红色白微黄绿色黄绿色白色绿色试样远处试样附近试样附近试样远处试样附近试样附近试样附近试样附近稀薄烟及蒜臭味浓密的烟味9.硫酐反应
12、原理：用于鉴定硫化物及硫酸盐中的硫。是通过含硫矿物中的硫，在还原条件下和苏打（NA 2CO3）中的钠相结合，形成可溶于水的硫化钠（NA 2S）的熔融物，将此物置于银币上，加上一滴水，则立即在银币上形成 Ag2S 的褐色斑点（此称硫酐） 。以此证明硫的存在。MeS+Na2CO3=Na2S+MeCO32Na2S+2H2O+4Ag+O2=2Ag2S+4NaOH操作步骤： 将矿粉和 3 倍于矿粉数量的 NaCO3拌匀后置于木炭小圆坑中； 用吹管还原焰熔化上述试样； 取出熔融物中的一小粒置于银币上； 加一滴水后立刻观察银币上是否出现褐色斑点（Ag 2S）,如有发现，证明矿物中含硫。此时应立即用手加水或去
13、污粉擦掉此斑痕，否则，时间久之斑痕将不易擦掉。注意事项：对于硫酸盐矿物，在木炭中熔融的时间需要稍长一些，这样才能达到分解的目的。10.硅胶反应原理：用于鉴定硅酸盐中的 SiO2,是利用硅酸盐在酸中(HCL、HNO 3、王水)缓慢加热、煮沸，形成棉絮状或胶冻状的 SiO2nH2O 现象来确定 SiO2组分的存在。操作步骤：1.法把矿粉在玛瑙乳钵中碾成粉末（越细越好） ，然后将粉末至于试管中（矿粉数量约占试管高度的 1415） ，加入约三倍体积于矿粉的盐酸后，在酒精或严重缓慢加热使其出现胶冻状或棉絮装为止。2.法对于某些难分解的硅酸盐矿物，用上述直接法不能获得硅胶，必须首先将矿物与（a 2SiO3
14、）后取出研细，再按直接法步骤进行，可获得硅胶。注意事项：装有试样的试管在酒精灯火焰中务必徐徐加热，管口千万勿对别人或自己，一面溶液喷出伤人或腐蚀衣物。为保证用微火加热的条件，事先可将灯芯拧小、压低。粉末研磨法原理：本方法是利用固体物质之间所进行的反应作为分析基础，依据试样和试剂相互作用后所呈现的颜色来鉴定元素或矿物。引起反应的主要因素是： 机械研磨破坏矿物，增大颗粒表面结合力，由此产生的热量起着促进反应进行的作用。 空气中水分子的作用颗粒吸收空气中的水分，在颗粒表面形成一层水化膜，加速反应的速度。矿物中含有结晶水或研磨时哈气，都有助于反应的进行。操作步骤： 取少量矿粉和少量试剂于小瓷杯中，用玻
15、璃棒用力研磨，同时哈气，观察呈现出的颜色。 如不显色，可加一滴蒸馏水或加少许酸如 HCl、HSO 等，或徐徐加热以促进化合物分解、化合。磷酸溶解法原理：利用矿物在磷酸中溶解，将全部元素转入溶液中，使溶液呈色或与试剂反应呈色的现象来鉴别矿物中的某种元素存在与否。由于同种元素的电价有所不同，溶液呈色也可以不同，从而还能了解矿物中某些元素的价态。操作步骤及注意事项：用乳钵磨细样品，装入试管，加进磷酸;在酒精灯上加热溶矿。注意逐渐增温以免正磷酸脱水，生成偏磷酸，形成白色胶状物质，影响试验经行。在加热过程中要经常摇动试管并注意防止试液外喷；若需要加水稀释时，需等试管不烫手以后才加水；对难溶矿物可以加入少
16、许铵盐。显微结晶化学分析法简称微化分析法原理：本方法系微量分析方法之一，是利用试样与试剂液体、固体作用产生沉淀，通过显微镜观察其晶形、颜色甚至某些光学性质来鉴定矿物中的某些元素。操作步骤： 选样、细磨矿粉； 置少量矿粉于玻璃片上或试管内，加酸溶解； 冷却后在溶液中加某些溶剂，再溶解； 取一滴试液于玻璃片上，再取一滴试剂于其邻旁，用牙签轻轻沟通两夜，产生沉淀； 在显微镜下观察晶形和颜色等特征。染色法原理：某些矿物遭受破坏并溶于某些试液如 HCl、KOH、HNO、FeCl 等中后，能够使其中某些元素的离子还原成单体状态或形成水合物等，它们把矿物包围起来，形成呈色薄膜，据此可以帮助鉴定矿物。本方法所
17、呈现出来的矿物表面薄膜颜色很明显，而且又为一定矿物所特有，故是一种很有前途的简易化学实验方法。操作步骤：由于不同矿物染色方法有所不同，故其操作步骤也不完全相同，大致地可分为以下几种： 将矿物在瓷板上划出条痕，在条痕上加一定试液后，观察薄膜颜色。 在矿物板上或薄片上加试液后视其薄膜颜色。 将矿物颗粒置于锌板或铝板上加试液后视其薄膜颜色。 矿物颗粒置于试管中加试液后，在不加热的情况下观察其薄膜颜色，再在加热后观察其薄膜颜色。简易化学试验方法已有悠久历史，每种方法都有其精华，故一直沿用至今。它们对较粗粒矿物中的某些主要元素能起定性作用，但由于各种方法本身的局限性，故只能作为肉眼鉴定矿物的补充。附 常
18、用化学试剂名单盐 酸 HCl硝 酸 HNO 3硫 酸 H 2SO4磷 酸 H 3PO4醋 酸 CH 3COOH双氧水 H 2O2蒸馏水 H 2O酒 精 C 2H5OH氨 水 NH 4OH硼 砂 Na 2B4O7磷 盐 NaNH 4HPO4H2O过氧化钠 Na 2O2金属锡 Sn金属锌 Zn钼酸铵 (NH 4)2MoO4碳酸钠 Na 2CO3氢氧化钠 NaOH氢氧化钾 KOH硝酸钴 Co(NO 3)2H2O硝酸钴溶液配置法1 份固体硝酸钴加 10份水三氯化铁 FeCl 36H2O碘化钾 KI硫磺粉 S高锰酸钾 KmnO 4赤血盐 K 3Fe(CN)6黄血盐 K 4Fe(CN)6硫酸铵 KH 4N
19、O3碳酸铵 (NH 4)2CO3茜 素 C 14H8O4二甲基乙二醛肟 C4H8O2N2(二甲基乙醛肟溶液配置法100 克重的酒精中溶固体二甲基乙二醛肟 1 克)1、2、5、8 四 羟蒽醌 （HO） 2C6H2(CO)2C6H2(OH)2对硝基苯偶氮间苯二酚 NO 2C6H4NC6H22,4(OH)2(镁试剂配置法将 0.001 克对硝基苯偶氮间苯二酚溶于 100 毫克 2N 的 氢氧化钠溶液中)亚硝酸钴 CoNO 2亚硝酸钴钠 Na3Co(NO 2)6(亚硝酸钴钠溶液配置法将 21 克亚硝酸钠与 29 克硝酸钴溶于 50 毫升蒸馏水中，加 1 毫升 80%的醋酸，24 小时后过滤，并稀释至
20、100 毫升即成)乙酸铅 Pb（C 2H3O2） 23H2O氯化铯 CsCl二、个别元素的简易化学鉴定法这里介绍的是常见矿物中某些重要的阳离子及一些阴离子的化学鉴定方法。由于化学鉴定方法比较多，这里选择的一些方法尽量要求简便、快速而灵敏。铝 （Al）主要矿物：铝土矿 Al2O3Nh2O叶腊石 Al3Si 4O10(OH) 2高岭石 Al4Si 4O10(OH) 8明矾石 Kal3SO 4O(OH) 6 等鉴定方法：1、硝酸钴试验：可获得蓝色。2、矿粉用 1：1 盐酸在试管中溶解如遇不能溶于酸的则先用碳酸钠与之共溶后在进行 ，加氨水遇试管中摇匀至溶液出现混浊，并加少许碳酸铵，在加 1-2 滴 0
21、.1 茜素溶液，即呈红色絮状沉淀。空白试验为紫色。有钴存在时，混合物不变棕色。3、威化分析法：矿粉加 1:3 硫酸在玻璃片上加热溶解，然后加入一小粒氯化铯或硫酸铯，生成无色八面体铯盐。砷 As 主要矿物：雄 黄 AsS雌 黄 As 2S3毒 砂 Fe 2S 2 As 2辉砷钴矿 CoAsS臭 葱 石 FeAsO 42H 2O 等鉴定方法：1、将矿粉置于普通火焰或吹管火焰即木炭上被膜反应中，立刻冒出白色 As2O3烟膜，并发出蒜臭味。2、取一粒矿物置于玻璃片上，加一滴 1:1 硝酸，徐徐加热溶解，蒸发至近干时即远离火源，冷却后加一小滴 1:3 磷酸，达到溶解后，将玻片置于双目镜下可见到白色的 A
22、s2O3晶质、透光下为无色透明的八面体晶体。3、矿粉用 2-3 滴硝酸加热处理，使溶液蒸干，但不热灼，再加 2-3 滴 1:1盐酸和 1-2 粒 KI 可形成桔黄色 AsI3沉淀。4、闭管反应矿粉置于闭管中加热后形成砷镜为白色 As2O3八面体晶体及黑色非晶体物质。5、矿粉用 5%盐酸溶解，加 10%硝酸后再加一滴硝酸银，产生褐色、星状、棍状的 Ag3AsO4晶体及 Ag3AsO3黄色晶体。个别矿物快速鉴定：雄黄条痕加 KOH 溶液后片刻即呈现褐至黑色。雌黄条痕加 KOH 溶液后，全部溶于其中，无残留物。臭葱石颗粒置于玻片上，加一颗 KOH 固体，再加一滴水，则矿物表面立即出现红褐色薄膜可能为 FeOH 3。硼 B主要矿物：硼酸盐矿物如硼砂 Na2H 2O 8B 4O5OH ) 4,硼镁石 Mg 2B2O4OH） （OH） ，钠硼解石
