人造矿物

石英具有压电效应，按晶体一定方向切割的薄片广泛应用于电子工业上，如雷达上就需要这种切片，但要想获得这种薄片，必须是透明、无缺陷的石英晶体，大小还有一定要求（不小于6×6×6mm）。虽然石英在自然界普遍分布，但符合要求的石英晶体却很少，即使有这种晶体，在开采过程中也很容易将晶体震裂，影响使用价值。自从1947年实验室培养出人工晶体后，为工业生产提供了大量透明可用的晶体，现在光学和电子工业上所用的石英晶体都是人造石英晶体。20世纪80年代末全世界人造石英生产能力已近2000吨。

随着人们生活水平的提高，宝石的需求量也不断增长，但宝石矿的产出不多，且分布局限，所以人工合成宝石就代替了相应的天然宝石。人造祖母绿、人造刚玉、人造变石、人造绿松石等与天然宝石基本一致，都已经生产出来并在市场上销售。

人造矿物的研究发展迅速，现在不仅合成相似于自然界产出的矿物的人造矿物，并且在实验室还合成许多自然界没有的人工晶体，以满足工业需要。

许多人造矿物的性能已接近或超过相应的天然矿物，有些人造矿物可以代替某些

天然矿物，成本比开采天然矿物的成本还低，并且可以控制矿物的质量和大小。所以人造矿物的研究和生产发展很快。

金刚石以其最大的硬度、半导体性质以及光彩夺目的光泽，分别应用于钻头切割、电子工业和宝石工业上。从1955年开始在实验室合成人造钻石，但颗粒较小只有1克拉左右，这种钻石不够透明故多用于切割工业。而用于首饰上的金刚石只有少数是人工合成的，大多数是以其它人工合成的矿物作为金刚石的代用品。人造立方氧化锆（ZrO2）、人造金红石（TiO2）、人造尖晶石（MgAl2O4）等，这些矿物都具有高的折射率和色散，打削加工后均能出现闪闪发光的色散效应，可代替金刚石用于首饰工业，镶嵌在戒指上，而人工合成的金刚石其中含有B、Be、Al等杂质，使其半导体性能强于天然金刚石。

在科学发展史上，矿物的定义曾经多次演变。按现代概念，矿物首先必须是天然产出的物体﹐从而与人工制备的产物相区别。但对那些虽由人工合成，而各方面特性均与天然产出的矿物相同或密切相似的产物，如人造金刚石﹑人造水晶等，则称为人工合成矿物。早先，曾将矿物局限于地球上由地质作用形成的天然产物。但是，近代对月岩及陨石的研究表明，组成它们的矿物与地球上的类同。有时只是为了强调它们的来源，称它们为月岩矿物和陨石矿物，或统称为宇宙矿物。另外还常分出地幔矿物，以与一般产于地壳中的矿物相区别。其次，矿物必须是均匀的固体。气体和液体显然都不属于矿物。但有人把液态的自然汞列为矿物；一些学者把地下水﹑火山喷发的气体也都视为矿物。至于矿物的均匀性则表现在不能用物理的方法把它分成在化学成分上互不相同的物质。这也是矿物与岩石的根本差别。此外，矿物这类均匀的固体内部的原子是作有序排列的，即矿物都是晶体。但早先曾把矿物仅限于“通常具有结晶结构”。这样，作为特例，诸如水铝英石等极少数天然产出的非晶质体，也被划入矿物。这类在产出状态和化学组成等方面的特征均与矿物相似，但不具结晶构造的天然均匀固体特称为似矿物（mineraloid）。似矿物也是矿物学研究的对象，往往并不把似矿物与矿物严格区分。每种矿物除有确定的结晶结构外，还都有一定的化学成分，因而还具有一定的物理性质。矿物的化学成分可用化学式表达，如闪锌矿和石英可分别表示为ZnS和SiO2。但实际上所有矿物的成分都不是严格固定的，而是可在程度不等的一定范围内变化。造成这一现象的原因是矿物中原子间的广泛类质同象替代。例如闪锌矿中总是有Fe2 替代部分的Zn2 ，Zn：Fe（原子数）可在1：0到约6：5间变化。此时其化学式则写为（Zn，Fe）S，石英的成分非常接近于纯的SiO2，但仍含有微量的Al3 或Fe3 等类质同象杂质。最后，矿物一般是由无机作用形成的。早先曾把矿物全部限于无机作用的产物，以此与生物体相区别，后来发现有少数矿物，如石墨及某些自然硫和方解石，是有机起源的，但仍具有作为矿物的其馀全部特征，故作为特例，仍归属于矿物。至于煤和石油，都是由有机作用所形成，且无一定的化学成分，故均非矿物，也不属于似矿物。绝大多数矿物都是无机化合物和单质，仅有极少数是通过无机作用形成的有机矿物，如草酸钙石[Ca(C2O4)·2H2O]等。