化学：轻火石与重白火石有什么用区别？谢谢！

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-10-24 17:43 标签： 火岩石 
打火石它是一种人造合金,含有两种特别的金属铈(ce)与镧(La)。从独居石（磷铈镧矿）提炼钍的时候,副产品中可以得到铈和镧。这两种金属在空气里都容易氧化,所以平时要浸在煤油（俗称的臭油）里保存。铈受热会迅速氧化而自燃、镧在常温被敲打或锉磨,碎屑就会迅速氧化而爆出火花。这两兄弟的火爆性子,正好让人善加利用,成为优良的打火石材料。这两种金属是银灰色和银白色,打火石通常看起来是金黄色,这又为什么呢？原来这两种金属不耐磨,必须加进一些铜或铁来增加硬度,以免打不了几次就磨完了！这两种金属都属于稀土金属,当然还有许多用途,在冶金工业、玻璃工业、石油工业、光学仪器等方面,都有别的元素无法取代的重要性。

谢邀。本人非历史学，考古及古生物（古人类方向）学科出身，仅针对题主所提问题给出查阅资料归纳及个人观点。

问题涉及几个相关方面，我整理如下：

首先明确一下“燧石”的概念，根据岩石学教材，可知燧石应定义为岩石，而不是单纯的矿物。那么按照岩石学的分类，燧石属于沉积岩并且是内源沉积岩中的常见硅质岩类 。主要由蛋白石，玉髓和石英等矿物组成。隐晶质结构，少数为鲕粒结构，致密，坚硬，具贝壳状断口，颜色多样，以灰黑色者为最常见，也有黄色/灰白色的。燧石岩多呈结核状，透镜状或条带状产于碳酸盐岩或泥质岩中，少数成较薄的层状，但不成巨厚的岩层。

成因与地质分布省略，若有兴趣可翻阅岩石学教材。

简略说一下燧石岩的用途，因为其硬度高，常用作研磨材料。

（1） 燧石由于坚硬，破碎后产生锋利的断口，所以是最早为石器时代的原始人所

，绝大部分石器都是用燧石打击制造的。这里需要说明一下，我本身不是历史学，考古学以及古生物学（古人类方向）出身，所以无法考证具体石器出土时代。

（2）燧石和铁器击打会产生火花，所以也为古代人用作取火工具，中国古代常用一小块燧石和一把铁制的“火镰”击打取火，所以燧石也叫作火石，燧石枪也是利用扳机击打火石引发火药的。

这里我们需注意到“铁器”与燧石岩在取火中的重要作用，下文会有继续说明。

首先，石英族为氧化物类矿物下的一个亚族，本族矿物包括成分为SOi2的一系列同质多像变体，自然界中已发现为10种石英族的矿物。你的题中所指具有压电效应的石英即常见的α-石英（低温石英）。

1.α-石英（低温石英）

以下内容来自《结晶学与矿物学》教材：

α-石英(低温石英)和β-石英(高温石英)是SiO2的两种同质多像变体。β石英在573～870°C范围内稳定，低于537°C将转变为α-石英。因此，自然界所见的石英是往往是α-石英。通常未加特别说明的“石英”，即指α-石英。

化学组成：化学成分较纯，但石英中常含不同数量的气态、液态和固态物质的机械混入物。

最常见的双晶有道芬双晶和巴西双晶。这两种双晶，从外形上看,与单晶体极为类似。这些双晶可依据x面(三方偏方面体)的分布来确定。因为单晶上的x面是绕c轴每隔120°出现一次的,如果每隔60°就出现一次，则一定是道芬双晶。此时构成双晶的两个单晶均为左形晶的话，则为左旋道芬双晶；均为右形晶时，则为右旋道芬双晶。在理想情况下若两个x面成左右反映关系对称分布,则说明它是由一个左形晶与一个右形晶贯穿而成，应为巴西双晶。另外，双晶的缝合线,在道芬双晶上一般是曲线，而在巴西双晶上一般是折线,如果将石英晶体垂直它的c轴切开,把断面磨光，并用氢氟酸腐蚀，擦干后观察断面上反光,如有双晶存在,即可看到蚀像的双晶花纹。道芬双晶的蚀像花纹一般呈弯曲的岛屿状,而巴西双晶则为复杂的折线图案。另外，也可直接用晶面蚀像花纹来区别：在缝合线两边的同一柱面上的蚀像坑方位不一样，如果两边蚀像坑之间存在二次轴，则为道芬双晶，如果两边蚀坑之间存在对称面，则为巴西双晶。道芬双晶两个个体的偏光面旋转方向是相同的,或是左旋或右旋,因此仍可用作光学材料,但在压电材料上是无用的,又称电双晶；巴西双晶既不能作压电材料,又不能用作光学材料,又称光双晶。 此外，偶尔还有日本双晶。

集合体呈晶簇状、梳状、粒状、致密块状。隐晶质集合体呈壳状、肾状、鲕状、球状时称石髓或玉髓(chalcedon)，呈瘤状者称燧石(chert)，具同心带状，构造由多色的石髓成层平行排列称为玛瑙(agate)。

物理性质：颜色多种多样，常为无色、乳白色、灰色。

因含各种杂质，颜色各异，而有以下异种：

紫水晶(amethyst)：紫色透明或半透明，加热可脱色。呈色原因可能是Fe3+

蔷薇石英(rose quartz)：浅玫瑰色，致密半透明。呈色原因可能是Al3+、Ti4+

烟水晶(smoky quartz)：烟色或褐色透明异种。呈色原因是在辐射线作用下，Si被Al代替使四面体产生顺磁中心缺失引起。颜色进一步加深就成了墨晶（black quartz）

黄水晶(citrine)：金黄色或柠檬黄色。呈色原因可能是含Fe2+所致。

乳石英（milky quartz）：乳白色，半透明。因含细分散气、液包体及微细裂隙而致。

因含固态包裹体而染色者，有以下异种：

葱绿石髓：含绿色针状阳起石包裹体，呈浅绿色。

砂金石：含云母、赤铁矿等细小包裹体，呈浅黄或褐红色。

猫眼石、虎眼石、鹰眼石：呈各种不同深浅的色调，具丝绢光泽，似猫眼石、虎眼(黄褐色)或鹰眼(蓝绿色)，都是由于石英交代纤维石棉所致。

碧玉：呈红、黄褐、绿色不透明的致密块体。

血玉髓(又名血滴石、血石、鸡血石)：绿色石髓碧玉，内含红色斑点。玻璃光泽；断口油脂光泽。无解理，贝壳状断口。硬度7。相对密度2.65。具压电性。

成因及产状：α石英在自然界分布极广,是许多火成岩、沉积岩和变质岩的主要造岩矿物α石英又是花岗伟晶岩脉和大多数热液脉的主要矿物成分。在伟晶脉晶洞和变质岩系中的石英脉内,α石英则是天然压电水晶的重要来源。有些石英的亚种往往有着一定的形成条件或特定的产状。如烟水晶只能在较高的温度下形成；紫水晶形成于相当低的温度和压力条件下；蔷薇石英总是呈块状产于伟晶岩脉的核心部位；玛瑙为低温热液的胶体成因产物,主要产于喷出岩的孔洞中。

鉴定特征：α石英以其晶形，无解理，贝壳状断口，硬度为特征。

主要用途：用途很广。晶体中没有任何包裹体、无双晶或裂缝的部分(不小于6mm×6mm×6mm)用作压电材料，用于制作石英谐振器(如石英手表)。此外，水晶还是重要的光学材料，它对光谱的红外和紫外部分也有良好的透明性，用以制作光谱棱镜、透镜及其它光学材料装置。玛瑙、紫水晶、蔷薇石英等可作宝玉石材料。色泽差的玛瑙和石髓用于制作研磨器具。较纯净的一般石英则大量用作玻璃原料,研磨材料,硅质耐火材料及瓷器配料。

压电原理及其运用。在此不再累赘。

三.取火方式之现代打火石
资料源自百度百科等，有兴趣也可以看一下铸造工艺教材等。
打火石为人造合金，含金属元素铈(Ce)与镧(La)，加热打火石稍加撞击会产生爆炸现象。从独居石（磷铈镧矿）提炼钍的时候，副产品中可以得到铈和镧。这两种金属在空气里都容易氧化，所以平时要浸在煤油里保存。

制造打火石合金，使用混合稀土金属，其中以铈为主同时包括镧、镨、钕等轻稀土元素。该原理主要利用稀土金属化学性质活泼，对氧的亲和力强，而铈组金属的燃点温度很低（铈165℃，镨为290℃，钕为270℃）并且燃烧时可放出大量的热量。稀土金属稀土元素是打火石合金中的基体，是主要成分，它与氧的亲和力大，反应时放出大量的热量。铁是合金中的主要填料，可提高合金硬度，与稀土铈作用，生成CeFe。CeFe：等金属间化合物，含Fe在12%以下时，加工性能良好，发火性能差，但含Fe量高于25%时，则硬度高，挤压力大，成形不良。镁元素镁能与稀土铈生成CeMg中间化合物，燃点很低，增强发火性能，含镁量高于5%，发火性能虽好，但挤压成形压力高；含镁量太低，则发光性能差，合金中晶粒细化，使合金带有韧性，摩擦时不能粉化，打出的火不是火花而是火焰。合金中的锌，无助于发火性，但可增加合金的密度和防腐蚀性能，因此，锌的成分不宜高。在合金中加入少量的铜，对打火石的发火性能和耐磨性能、储存稳定性无不良影响，而对降低压力有效，但铜成分不宜太高。


四.古代取火方式及铁器之间的关联
根据目前的考古资料可知，距今约18000年前的山顶洞人已脱离了保存天然火种的阶段，掌握了人工取火技术。最早的人工取火方法是摩擦起火。《韩非子·五蠹》中关于远古时期人们“钻燧取火（钻即火燫，燧即火石；钻燧取火即是用火燫与火石摩擦或撞击而取火），以化腥臊”的记载，《庄子·外物》中“木与木相摩则燃”的描述，都反映了早期人工取火的情形。
南北朝时期，人们将硫磺粘在小木棒上，借助于火种或火刀火石，就能很方便地引火。这就是最原始的火柴。 公元950年前后，北宋名臣陶谷《清异录》一书中提到，有时候夜里有急事，可是还得花不少时间做灯，很不方便，于是，有一位聪明人用松木条浸染了硫磺，贮存起来备用。需要时，把它与火一接触，就会燃烧起来。古人把这种神奇之物称为“引光奴”。及至后来，这种引火的东东进了店铺，成了商品，大批量地生产、供应，便更名为“火寸条”。元朝史学家、文学家陶宗仪在《辍耕录》中也说：“杭人削松木为小片，其薄如纸，镕磺涂木片顶分许，名曰发烛，又曰焠儿。盖以发火及代烛也”，应该也是这种东西。引火的工具，除了火寸条，还有大家熟知的火折子。它是用很粗糙的土制纸卷成紧密的纸卷，插进竹筒里，然后点燃，并盖住通风的盖子。这样一来，没了火苗，但能留下一个红点点，就像抽烟的火星一样，隐隐地燃烧着，能保持很长时间不灭。到需要用时，把盖子拔掉，对着火折子轻轻一吹，就能使它复燃。
从上世纪70年代在河北藁城和北京平谷刘家河商代遗址出土的铁刃铜钺得知，中国在商代中期已经开始用铁，但属于稀有之物。西周晚期，我国开始使用铁器，进入铁铜石并用的时代（或称为早期铁器时代），河南三门峡虢国墓中出土的铜柄铁剑能够证明西周晚期我国已有人工冶炼的铁器。春秋时候，铁农具开始出现，战国时，铁农具使用范围迅速扩大。公元前2世纪，也就是秦汉时期，完全进入铁器时代。中国冶铁业出现的时间虽晚于西亚和欧洲等地，但发展迅速，在相当长的一段时间内，一直处于世界冶金技术的前列。铁器的使用，亦促进了社会经济的发展，加速了奴隶制社会的瓦解。到清末洋务运动时，中国进入机器时代。即中国在公元前6世纪已出现了生铁制品。而1972年在河北的附近发掘出那把铁镀的青铜战斧在鉴定后，得知这些铁应是由铁陨石处取得。

那么根据以上这四点，可以看出：首先燧石取火并不是单纯的利用石块相撞击而取得火种，而是在铁器出现的时代依托铁器与燧石进行撞击而发热产生的火种。但具体怎么实施的，我没见过，题主可以考证一下。而现代打火石已经利用合金来取代，跟真正意义上的石头是两回事了。 其次，根据个人经验，在野外利用地质锤敲样品时，比如在黑暗的矿井中，确实可以看见敲击时锤子跟岩石之间有明显的火花产生，但是并非可引燃火种；敲击时岩石没有含有特殊矿物，以含硅量较高，硬度硬的岩浆岩类的酸性岩为例，并未在敲样品时有臭氧产生，也没有异味。沉积岩类的燧石估计也差不多，所以你说的产生臭氧这个观点尚待考证。

第三，本人小时淘气，曾试过是否可利用两个石块撞击产生火种，以及钻木取火，均以失败告终。现在我个人怀疑古人钻木取火是否在摩擦木头时使用了矿物磷或是硫磺一类作为火药进行取火。有机会弄点样品实验一下。个人野外取火可行的，目前看来只有放大镜比较成功了。至于压电效应，似乎好像更不直观了吧。

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