Реферат на тему свойства минералов

Обновлено: 02.07.2024

Внешними признаками минералов наряду с формой их кристаллов являются их физические свойства: твердость, плотность, спайность, хрупкость, упругость, пластичность, ковкость, оптические свойства (например, окраска, цветная иризация, блеск, прозрачность, двупреломление), а также магнитные и электрические свойства и такие свойства, как вкус, запах и ощущение при прикосновении, т. е. восприятие минералов на ощупь гладкими, твердыми или шероховатыми. Все они позволяют определять минералы по их внешним признакам.

Вложенные файлы: 1 файл

реферат ПО ГЕОЛОГИИ И ЛИТОЛОГИИ.doc

НЕКОТОРЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО ПОВОДУ НАИБОЛЕЕ ХАРАКТЕРНЫХ ВНЕШНИХ ПРИЗНАКОВ ГРУППИРОВКА МИНЕРАЛОВ ПО ЦВЕТУ

По цвету среди минералов различаются цветные, бесцветные и окрашенные (примесями или облучением).

Металлические окраски: серебряно-белая, латунно-желтая, шпейсово-желтая (окраска колокольной бронзы), золотисто-желтая, бронзово-желтая, медно-красная, томпаково-бурая (цвет смуглой кожи), стально-се-рая и железно-черная.

Бесцветными являются водяно-прозрачные, чистые минералы (горный хрусталь и алмаз).

Окрашенные минералы — окраска вызывается минеральными примесями, включениями жидкости или газа, а также радиоактивным излучением.

По Бетехтину выделяются минералы —эталоны того или иного цвета, окраска которых отлцчается наибольшим постоянством:

ГРУППИРОВКА МИНЕРАЛОВ ПО БЛЕСКУ

Рудные минералы характеризуются металлическим блеском (галенит, пирит, халькопирит и др.); различают также алмазный блеск (алмаз, сфалерит), стеклянный блеск (кварц на поверхностях граней, берилл, кальцит, полевой шпат и др.), жирный блеск (поверхность излома кварца, нефелина, серы и др.), перламутровый блеск (слюда, опал, гипс и др.), шелковистый блеск (асбест, халцедон, псиломелан), матовый блеск (полевые шпаты, землистый гематит, каолинит, псиломелан и др.).

ПРОЗРАЧНОСТЬ МИНЕРАЛОВ

чивают, например молочный кварц, берилл, слюда. Многие рудные минералы просвечивают по краям, например сфалерит, пираргирит, и, наконец, наблюдаются абсолютно непрозрачные минералы, такие, как магнетит, хромит, галенит, золото, платина и серебро.

РАЗЛИЧИЕ МИНЕРАЛОВ ПО ЦВЕТУ ЧЕРТЫ

Цветную или не окрашенную (бесцветную) черту получают, царапая минералом с достаточным нажимом неглазурованную фарфоровую пластинку. Цвет оставляемой минералом черты дает нам указания на тот или иной минеральный вид.

Так, например, лимонит (бурый железняк) дает коричневую черту, гематит (красный железняк)—красную, магнетит (магнитный железняк)—черную. Кварц и все минералы, имеющие твердость от 7 до 10, вообще не дают черты или имеют белую (бесцветную) черту.

Во многих случаях цвет черты и цвет минерала сильно различаются.

ТВЕРДОСТЬ МИНЕРАЛОВ

В соответствии с химическим составом и строением кристаллической решетки минералы обнаруживают различную твердость. Алмаз, например, имеет чрезвычайно высокую твердость, а такие минералы, как графит, гипс и тальк, наоборот, очень мягкие и царапаются ногтем. Твердость минералов определяется по шкале твердости Мооса, включающей десять минералов. Каждый последующий (по твердости) минерал царапает более мягкий предыдущий, чем и задаются интервалы твердости.

В практике используется следующее деление: минералы с твердостью от 1 до 2 царапаются ногтем, с твердостью от 3 до 5 — острием ножа, минералами с твердостью от 6 до 7 можно царапать стекло, а минералами с твердостью от 8 до 10 — резать его.

ПЛОТНОСТЬ МИНЕРАЛОВ

Измерение плотности минералов (в г/см 3 ) весьма важно для их определения и прежде всего имеет практическое значение при подсчете запасов промышленных минеральных и рудных месторождений. Минералы с вы-сокой атомной массой (такие, как серебро, золото, платина) отличаются высокой плотностью, минералы с металлическим блеском — средней, а с неметаллическим (это большей частью породообразующие минералы) — малой плотностью.

В последней группе в целом плотность возрастает с увеличением твердости.

ПОВЕРХНОСТЬ ИЗЛОМА МИНЕРАЛОВ

При раскалывании минералов, лишенных спайности или обладающих плохой спайностью, возникают незакономерные поверхности излома, который по внешнему облику характеризуется как раковистый (опал), неровный (пирит), ровный (вюртцит), занозистый (актинолит), крючковатый (самородное серебро), шероховатый (диопсид) или землистый (лимонит).

ХРУПКОСТЬ И УПРУГОСТЬ МИНЕРАЛОВ

Минералы ведут себя no-разному при различных механических воздействиях (раскалывании, царапании, резании или изгибании). Если порошок, образующийся при царапании минерала, разлетается в стороны, — минерал хрупкий (кварц, полевой шпат), если же порошок остается на месте, — минерал мягкий (тальк). Минерал называется ковким, если при царапании не образуется порошка (самородная медь); пластичными считаются минералы, которые можно расплющить молотком (платина, золото, серебро), гибкими- минералы, которые после изгиба остаются в изогнутом состоянии (самородная медь, самородные благородные металлы, хлорит), упругими минералы считаются в том случае, если после снятия нагрузки минерал возвращается в первоначальное состояние (мусковит, биотит).

СПАЙНОСТЬ МИНЕРАЛОВ

БОЛЕЕ СЛОЖНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ

СВЕТОПРЕЛОМЛЕНИЕ

Преломление света в минералах изучают с помощью поляризационного микроскопа. Встречаются минералы с высоким показателем преломления (алмаз) и минералы, слабо преломляющие свет (кварц). Большинство минералов обладают способностью разлагать луч света на два луча, в результате чего возникает раздвоенное изображение, т. е. большинство минералов обладают свойством двупреломления. Особенно четко этот эффект проявляется у водяно-прозрачного исландского шпата. Поляризационный микроскоп, который позволяет определять двупреломление, был сконструирован специально для исследования минералов и горных пород.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА

У некоторых минералов более или менее резко проявлены магнитные свойства. В случае когда такие минералы обладают полярным магнетизмом, их называют ферромагнитными. Важнейшими их представителями являются магнетит, титаномагнетит и пирротин. Во многих породах магнетит и титаномагнетит присутствуют в качестве распространенных акцессорных минералов [Большинство других железосодержащих минералов обладают более слабым магнетизмом — их называют парамагнитными (например, пироксены, ильменит и др.); многие минералы проявляют магнитные свойства лишь под воздействием электрического поля (например, пирит, халькопирит и др.). — Прим. перев,].

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Ряд минералов, главным образом легкорастворимые соли, можно различить на вкус, например каменная соль (соленая), карналлит (жгуче соленый), горькая соль (горькая). Другие минералы (и минеральные вещества) различаются по их специфическому запаху, например нефть, асфальт, сера. Некоторые минералы издают запах при раскалывании, например арсенопирит, который при ударе издает чесночный запах. Вонючий шпат из-за своего неприятного запаха полностью оправдывает свое название. Если подышать на глинистые породы, возникает характерный запах влажной земли. Существенна также степень шероховатости минералов, т. е. ощущение, возникающее при прикосновении к минералу. Выделяются главным образом жирные или гладкие и шершавые минералы.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

Простые химические и физико-химические исследования, с помощью которых устанавливается качественный и количественный химический состав минералов, весьма многообразны. Уже такое свойство, как растворимость, позволяет разделить мир минералов на трудно-и легкорастворимые минералы. При определении минералов по внешним признакам часто применяются простые химические испытания кислотами. Минеральное вещество, превращенное в порошок, растворяется или разлагается в кислотах. Раствор может быть бесцветным, окрашенным или мутным. Очень часто в сосуде остается нерастворимый осадок. Под действием реагента нередко выпадает хлопьевидный осадок. При этом наблюдается характерное окрашивание, особенно типичное в тех случаях, когда мы имеем дело с металлическими соединениями. Таким простым способом можно обнаружить соединения железа, никеля, меди, кобальта и др. Известен ряд качественных и полуколичественных реакций, в том числе окрашивание пламени (бунзенов-ской горелки), поведение минерального вещества при прокаливании в горячей части пламени, в закрытой или открытой стеклянной трубочке. Так, если в минерале присутствует кристаллизационная вода, как, например, в гипсе, влага в виде капель собирается в холодной части сосуда. Некоторые минералы, особенно сульфиды, при обжиге выделяют вонючие пары двуокиси серы. Мышьяксодержащие минералы (лёллингит, арсенопирит) образуют в стеклянной трубочке металлическое зеркало. Аналогично ведут себя сульфиды, содержащие сурьму. Однозначно определяются также капельки ртути на стенках стеклянной трубочки, когда этим способом исследуются минералы, содержащие ртуть.

Дальнейшие диагностические возможности предоставляют реакции плавления с помощью паяльной трубки на древесном угле с добавкой буры, соды и др. Прежде всего таким путем определяют рудные минералы, которые при плавлении оставляют специфический металлический королек или образуют некоторые химические соединения. При испытании других рудных минералов на угле в качестве продукта реакции возникает белый или цветной (обычно пылеватый) налет.

Контроль реакции плавления производится обычно следующим образом. Если поместить паяльную трубку в пламя и вдувать воздух, то возникает острое длинное синее несветящееся окислительное пламя. Если паяльную трубку держат возле пламени, так что пламя при дутье отклоняется в сторону, то пламя остается светящимся желтым — это восстановительное пламя. Раскаленный свободный углерод восстанавливает пробу минерала, когда она охвачена светящейся частью пламени.

К числу методов реакций плавления относится также сплавление минеральных веществ в стекловатые перлы с применением буры или соды, благоприятствующих процессу плавления. Такой способ особенно эффективен в случае тугоплавких минералов. К этим методам относится применяемый на протяжении нескольких столетий анализ с помощью паяльной трубки. Здесь не упоминаются современные детальные химико-аналитические методы, применяемые в научных лабораториях, где производится полный химический анализ минералов и определение элементов-примесей.

СЛОИСТЫЕ(ЛИСТОВЫЕ) СИЛИКАТЫ И АЛЮМОСИЛИКАТЫ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

К подклассу слоистых (листовых) силикатов и алюмосиликатов относятся хорошо известные всем вещества—тальк, слюды, глинистые минералы и др. Многие из них являются породообразующими минералами. Так, слюды как непременный компонент входят в граниты и их пегматиты, в некоторые сланцы и гнейсы, в грейзены. Глинистые минералы являются основной составной частью кор выветривания гранитов, габбро, эффузивов и входят в осадочные горные породы (глины, мергели и др.). Ряд минералов из класса слоистых силикатов и алюмосиликатов широко используется в промышленности: это слюды-диэлектрики — мусковит и флогопит, серпентиновый огнеупорный асбест, природный смазочный материал тальк, тальковый и пирофиллито-вый сланцы как сырье для изготовления футеровки доменных печей. Издавна глины используются как строительный материал и адсорбенты (очистители в разных технических и химических производствах). Глинистые минералы никеля добываются как руда на этот металл.

В природе почти не встречается минералов абсолютно однородных.

Эта неполная однородность их и некоторое непостоянство состава

происходят в результате внешних условий, при которых минералы

образуются, или являются следствием особых свойств химических элементов

При своем образовании минералы захватывают частицы посторонних

веществ, с которыми находятся в соприкосновении в момент образования.

Эти посторонние, чуждые минералу вещества и оказываются примешанными

к нему в переменном, случайном количестве, чисто механически. Иногда

механическая примесь посторонних веществ к какому-нибудь минералу

может количественно даже преобладать над веществом его и все-таки не

изменяет характеристических свойств самого минерала.

Совершенно отлична от этой неоднородность минералов,

Эти явления гораздо глубже. Они имеют уже не случайный,

механический, а физико-химический характер и подробнее будут

В настоящее время известно около 2000 минералов, но далеко не все

они имеют одинаковое значение как в природе, так и в жизни человека.

Всестороннее изучение минералов есть предмет минералогии

Минералогия принадлежит к циклу геологических наук, т. е. наук,

изучающих неорганическую часть земного шара. Возраст минералогии, как

науки, определяется периодом около двух тысяч лет. Таков возраст

древнейшего , дошедшего до нас минералогического трактата Феофраста,

Вспомогательными для минералогии науками являются химия, физика,

кристаллография и геология; сама же минералогия служит основой для

Возникновением своим минералогия обязана горному делу. Для того

чтобы найти минерал и затем использовать его, надо знать во-первых, что он

собою представляет, как выглядит, какими обладает свойствами и в каких

Дальше надо уметь отделить, следовательно прежде всего отличить

полезный минерал от бесполезного или даже вредного. Затем надо уметь

обработать минерал с тем, чтобы извлечь из него полезную составную часть.

Минералогия по своему содержанию делится на две большие части:

описательную и теоретическую. Описательная минералогия, как ясно из

названия, занимается исследованием и описанием минералов и всех их

свойств. Теоретическая минералогия стремится систематизировать данные

минералогии описательной, найти закономерность тех или иных явлений в

минералах, объяснить их; она изучает и разрабатывает самые методы

Как описательная, так и теоретическая минералогия изучают

Из всех свойств минералов выделим физические и химические. К

физическим относятся оптические, механические, электрические, м агнитные,

теплофизические свойства и плотность. К химическим свойствам отнесём

степень реакционной способности минералов, особенности их

взаимодействия с различными реагентами, растворимость. Есть и такие

свойства минералов, которые можно назвать физико-химическими.

На различиях плотности, электрических и магнитных свойств основаны

геофизические методы поиска и разведки месторождений полезных

ископаемых. Характер механических свойств определяет выбор способов

измельчения минералов при обработке их руд. Физико-химические свойства

поверхности зёрен и кристаллов влияют на поведение минералов при их

флотации. Термодинамические и химические свойства проявляют в

Хотя главные характеристики минералов (химический состав и

внутренняя кристаллическая структура) устанавливаются на основе

химических анализов и рентгеноструктурного метода, косвенно они

отражаются в свойствах, которые легко наблюдаются или измеряются. Для

диагностики большинства минералов достаточно определить их блеск, цвет,

Физические свойства минералов имеют большое практическое

значение (радиоактивность, люминисценция, магнитность, твёрдость,

оптические свойства и др.) и очень важны для их диагностики. Они зависят

от химического состава и типа кристаллической структуры. Например,

радиоактивные свойства минералов зависят от химического состава –

наличие радиоактивных элементов, спайность минералов зависит от

особенностей их кристаллической структуры, плотность - от химического

состава и от типа кристаллической структуры. Физические свойства могут

представлять скалярную величину (независимы от направления) , например

плотность, или быть векторными (зависящими от направления) , например

Блеск – качественная характеристика отраженного минералом света.

Некоторые непрозрачные минералы сильно отражают свет и имеют

металлический блеск. Это характерно для рудных минералов, например,

галенита (минерал свинца), халькопирита и борнита (минералы меди),

аргентита и акантита (минералы серебра). Большинство минералов

поглощают или пропускают значительную часть падающего на них света и

обладают неметаллическим блеском. Некоторые минералы имеют блеск,

переходный от металлического к неметаллическому, который называется

Минералы с неметаллическим блеском обычно светлоокрашенные,

некоторые из них прозрачны. Часто бывают прозрачными кварц, гипс и

светлая слюда. Другие минералы (например, молочно-белый кварц),

пропускающие свет, но сквозь которые нельзя четко различить предметы,

называют просвечивающими. Минералы, содержащие металлы, отличаются

от прочих по светопропусканию. Если свет проходит сквозь минерал, хотя

бы в самых тонких краях зерен, то он, как правило, нерудный; если же свет

не проходит, то он – рудный. Бывают, впрочем, и исключения: например,

светлоокрашенный сфалерит (минерал цинка) или киноварь (минерал ртути)

Минералы различаются по качественным характеристикам

неметаллического блеска. Глина имеет тусклый землистый блеск. Кварц на

гранях кристаллов или на поверхностях излома – стеклянный, тальк,

разделяющийся на тонкие листочки по плоскостям спайности, –

перламутровый. Яркий, сверкающий, как у алмаза, блеск называется

Когда свет падает на минерал с неметаллическим блеском , то он

частично отражается от поверхности минерала, а частично преломляется на

этой границе. Каждое вещество характеризуется определенным показателем

преломления. Поскольку этот показатель может быть измерен с высокой

точностью, он является весьма полезным диагностическим признаком

Характер блеска зависит от показателя преломления, а оба они – от

химического состава и кристаллической структуры минерала. В общем

случае прозрачные минералы, содержащие атомы тяжелых металлов,

отличаются сильным блеском и высоким показателем преломления. К этой

группе относятся такие распространенные минералы, как англезит (сульфат

свинца), касситерит (оксид олова) и титанит, или сфен (силикат кальция и

титана). Минералы, состоящие из относительно легких элементов, также

могут иметь сильный блеск и высокий показатель преломления, если их

атомы плотно упакованы и удерживаются сильными химическими связями.

Ярким примером является алмаз, состоящий только из одного легкого

элемента углерода. В меньшей степени это справедливо и для минерала

), прозрачные цветные разновидности которого – рубин и

сапфиры – являются драгоценными камнями. Хотя корунд состоит из легких

атомов алюминия и кислорода, они так крепко связаны между собой, что

минерал имеет довольно сильный блеск и относительно высокий показатель

Некоторые блески (жирный, восковой, матовый, шелковистый и др.)

зависят от состояния поверхности минерала или от строения минерального

агрегата; смоляной блеск характерен для многих аморфных веществ (в том

числе минералов, содержащих радиоактивные элементы уран или торий).

Минералы могут иметь самые различные цвета и оттенки. Цвет минералов

зависит от их внутренней структуры, от механических примесей и главным

образом от присутствия элементов-хромофоров, т.е. носителей окраски.

Известны многие элементы-хромофоры, таковы Cr, V, Ti, Mn, Fe, Ni, Co, Cu,

U, Mo и некоторые другие. Эти элементы могут быть в минерале главными,

В качестве примеров можно привести латунно-желтый пирит (FeS

свинцово-серый галенит (PbS) и серебристо-белый арсенопирит (FeAsS

других рудных минералов с металлическим или полуметаллическим блеском

характерный цвет может быть замаскирован игрой света в тонкой

поверхностной пленке (побежалостью). Это свойственно большинству

из-за его радужной сине-зеленой побежалости, быстро возникающей на

свежем изломе. Однако другие медные минералы окрашены в хорошо всем

Некоторые неметаллические минералы безошибочно узнаются по

цвету, обусловленному главным химическим элементом (желтому – серы и

черному – темно-серому – графита и др.). Многие неметаллические

минералы состоят из элементов, которые не обеспечивают им специфической

окраски, но у них известны окрашенные разновидности, цвет которых

обусловлен присутствием примесей химических элементов в малых

количествах, не сопоставимых с интенсивностью вызываемой ими окраски.

Такие элементы называют хромофорами; их ионы отличаются

избирательным поглощением света. Например, густо-фиолетовый аметист

обязан своей окраской ничтожной примеси железа в кварце, а густой зеленый

Минералы сыграли важнейшую роль в развитии человека и создании цивилизации. В каменном веке люди пользовались кремниевыми орудиями труда. Около 10 000 лет назад человек освоил способ получения меди из руды, а с изобретением бронзы (сплава меди и олова) начался новый век - бронзовый.

Содержание работы

Файлы: 1 файл

Тарский филиал.docx

Федерального государственного бюджетного

Высшего профессионального образования

Им. П.А. Столыпина

Выполнила: студентка Борисюк М.В.

Руководитель: Банкрутенко А.В

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ……………………………………

-Прочие свойства минералов………… ………………

Земная кора состоит в основном из веществ, называемых минералами - от редких и чрезвычайно ценных алмазов до различных руд, из которых получают металлы для наших повседневных нужд.

С начала железного века 3300 лет назад, человек осваивал все больше и больше способов использования полезных ископаемых добытых из земной коры. Современная промышленность по-прежнему зависит от минеральных ресурсов Земли. Знания о том, что они собой представляют, умение отличить их друг от друга позволяют грамотно их использовать в производственных целях.

Минералы — твердые природные или искусственные тела, обладающие сравнительно постоянным химическим составом, границами раздела с другими твердыми, жидкими и газообразными телами. Минералы состоят из правильно повторяющихся в трехмерном пространстве групп ионов, атомов или молекул различных элементов.

Известно около 2200 минералов, а число их названий с разновидностями более 4000. Последнее объясняется тем, что многие минералы имеют несколько названий (синонимы). Кроме того, разновидности минералов получают самостоятельные названия благодаря отклонениям от химического состава, цвета и других свойств. Широко распространенных в природе минералов насчитывается около 450 видов, остальные встречаются редко.

Названия минералов даются по характерным физическим свойствам, по химическому составу или по месту, где они были впервые обнаружены. Многие минералы названы в честь учёных открывших или описавших их.

Многие называют минералами все, что добывают из земли. Они относят к этому разряду также ископаемое топливо, например, уголь. Однако, минералоги - люди, которые профессионально изучают минералы - считают, что уголь, нефть и природный газ - органические субстанции, поскольку образовались из остатков когда-то живых растений и животных, а потому минералами не являются.

У минералов определенный химический состав. Они всегда однородны, другими словами, все части минерала одинаковы. Этим они отличаются от горных пород, состоящих из нескольких минералов.

Минералы состоят из химических элементов, т. е. веществ, которые уже нельзя разложить на другие вещества химическим путем. Из 107 известных науке элементов 90 встречаются в естественном виде в земной коре. Некоторые, их называют самородными элементами, пребывают в земной коре в чистом или почти чистом виде. Существует 22 самородных элемента, среди них - золото, серебро и алмазы (одна из форм углерода).

Часто встречающиеся минералы, такие как полевые шпаты, кварц и слюда, называются породообразующими. Это отличает их от минералов, которые находят только в небольших количествах. Кальцит - еще один породообразующий минерал. Он формирует известняковые породы.

В природе существует так много минералов, что минералогам пришлось выработать целую систему их определения, основанную на физических и химических свойствах. Иногда распознать минерал помогают очень простые свойства, например, цвет или твердость, а порой для этого требуются сложные тесты в лабораторных условиях с применением реагентов.

Физические свойства минералов имеют большое практическое значение и очень важны для их диагностики. Они зависят от химического состава и типа кристаллической структуры. Выделяют основные свойства и особые.

Все основные свойства проявляются (кроме особых) у каждого минерала. Часто разные по химическому составу минералы бывают внешне похожи по одному или нескольким свойствам. Например, по цвету, блеску, прозрачности минералы кварц и кальцит похожи и их трудно отличить по этим свойствам. Но по другим свойствам - твердости и спайности они резко отличаются друг от друга. Эти свойства для них являются диагностическими признаками. Таким образом, свойства минералов, по которым их можно определить или отличить друг от друга являются их диагностическими признаками.

Цвет- способность минерала отражать или пропускать через себя ту или иную часть видимого спектра.

Минералы могут иметь самые различные цвета и оттенки. Цвет минералов зависит от их внутренней структуры, от механических примесей и главным образом от присутствия элементов-хромофоров, т.е. носителей окраски. Известны многие элементы-хромофоры: таковы хром, ванадий, титан, марганец, железо, никель, кобальт, медь, уран, и некоторые другие. Эти элементы могут быть в минерале главными, или могут быть в виде примесей.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Башкирский государственный университет

Мурзаков Ильдар

Проверил: Мустафин С.К.

1. ЗЕМНАЯ КОРА И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ СОСТАВА

1.1 Строение земного шара

1 .2 Состав земной коры

2 . КОНСТИТУЦИЯ И СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

2.1 Общие сведения

2.2 Черта минерала и твердость

2.3 Удельный вес

2. 4 Драгоценные минералы

3. Химический состав и формулы минералов

3.1 Соединения постоянного состава

3.2 Соединения переменного состава

3. 3 Водные соединения

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Минералогия принадлежит к числу геологических наук. Название этой науки в буквальном смысле означает учение о минералах, которое объемлет все вопросы о минералах, включая и их происхождение. Термин "минерал" происходит от старинного слова "минера" (лат. minera — руда, ископаемое). Это указывает, что его появление связано с развитием горного промысла.

Интуитивно минералы можно определить как составные части горных пород и руд, отличающиеся друг от друга по химическому составу и физическим свойствам (цвету, блеску, твердости и т. д.). Например, биотитовый гранит как горная порода состоит из трех главных минералов различного состава: светлоокрашенного полевого шпата, серого кварца и черной слюды (биотита).

В настоящее время большинство объектов минералогии отвечает следующему определению:

Минерал — однородное природное тело, находящееся или бывшее в кристаллическом состоянии.

Таким образом, определенное понятие минерала отвечает минеральному индивиду — естественно ограниченному телу — и охватывает все разнообразие реальных единичных объектов минералогии, встречающихся в природе. В число минералов обычно не включаются высокомолекулярные органические образования типа битумов, не отвечающие в большинстве случаев требованиям кристалличности и однородности.

С генетической точки зрения минералы представляют собой природные химические соединения и простые вещества, являющиеся естественными продуктами различных физикохимических процессов, совершающихся в земной коре и прилегающих к ней оболочках (включая и продукты жизнедеятельности организмов). К минералам относят и космогенные объекты, отвечающие вышеприведенным требованиям однородности и кристалличности.

М инералогия как наука о природных химических соединениях (минералах) изучает во взаимной связи их состав, кристаллическое строение, свойства, условия образования и практическое значение.

всестороннее изучение и более глубокое познание физических и химических свойств минералов во взаимной связи с их химическим составом и кристаллическим строением с целью практического использования их в различных отраслях промышленности и выявления новых видов минерального сырья;
изучение закономерностей сочетания минералов и последовательности образования минеральных комплексов в рудах и горных породах с целью выяснения условий возникновения минералов и истории процессов минералообразования (генезиса), а также использования этих закономерностей при поисках и разведках различных месторождений полезных ископаемых.

металл минерал кристалл изоморфный

1. ЗЕМНАЯ КОРА И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ СОСТАВА

1.1 Строение земного шара
Главным объектом геологических, в том числе и минералогических исследований является земная кора, под которой подразумевается самая верхняя оболочка земного шара, доступная непосредственному наблюдению.

Наши фактические знания о строении и химическом составе земной коры основываются почти исключительно на наблюдениях над самыми поверхностными частями нашей планеты.

Горообразующие процессы, совершавшиеся в различные геологические эпохи и приводившие к образованию высоких горных хребтов, подняли из глубины самые различные породы, не образующиеся вблизи поверхности Земли. Наиболее глубинные по происхождению горные породы из доступных прямому изучению — мантийные ксенолиты, обнаруживаемые в трубках взрыва, — являются объектом пристального внимания исследователей. Их изучение дает возможность, как показывают геологические наблюдения и подсчеты, получить более или менее реальное представление о составе и строении земного шара только до глубины 100–150 км (радиус же его превышает 6300 км).

О строении и составе глубоких недр земного шара можно судить лишь на основании косвенных данных. Как показывает сопоставление плотностей всего земного шара (5,527) и земной коры (2,7–2,8), внутренние части нашей планеты должны обладать значительно большей плотностью, чем поверхностные. Различные данные (геофизические наблюдения, данные сравнения Земли с другими космическими телами, состав метеоритов и пр.) дают основания предполагать, что это обстоятельство обусловлено не только увеличением с глубиной давления, но и изменением состава внутренних частей нашей планеты.

1 .2 Состав земной коры
Впервые состав твердой части земной коры в весовых процентах подсчитал американский исследователь Ф. Кларк в 1889 г. Большая работа по уточнению полученных цифр была проделана В. И. Вернадским, А. Е. Ферсманом, И. и В. Ноддаками, Г. Гевеши, В. М. Гольдшмидтом и А. П. Виноградовым. Последний подсчитал средний химический состав лишь литосферы (без учета гидросферы и атмосферы).

Из более чем ста химических элементов, приведенных в периодической таблице элементов Менделеева, лишь немногие пользуются широким распространением в земной коре. Такие элементы в таблице располагаются преимущественно в верхней ее части, т. е. относятся к числу элементов с малыми порядковыми номерами.

Наиболее распространенными элементами являются: О, Si, Al, Fe, Ca, Na, К, Mg, Ti, H и С. На долю всех остальных элементов, встречающихся в земной коре, приходится всего лишь несколько десятых процента (по весу). Подавляющее большинство этих элементов в земной коре присутствует почти исключительно в виде химических соединений. К числу элементов, встречающихся в самородном виде, относятся очень немногие. Те и другие возникают в результате химических реакций, которые протекают в земной коре при различных геологических процессах, приводящих к образованию самых разнообразных па составу массивов горных пород и месторождений полезных ископаемых.

2 . КОНСТИТУЦИЯ И СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

2.1 Общие сведения
Замечательной особенностью многих природных соединений является их окраска. Для ряда минералов она постоянна и весьма характерна. Например, киноварь ( Hg 2 S ) всегда обладает карминно-крассным цветом, для малахита характерна ярко-зеленая окраска, кубические кристаллики пирита( FeS 2 – медный колчедан) легко узнаются по металлически-золотистому цвету и т. д. Наряду с этим окраска большого количества минералов изменчива. Таковы, например, разновидности кварца: бесцветные (прозрачные), молочнообелые, желтоватообурые, почти черные, фиолетовые, розовые.

Блеск — также весьма характерный признак многих минералов. В одних случаях он очень похож на блеск металлов (галенит ( PbS ), пирит ( FeS 2 ), арсенопирит ( FeAsS )), в других — на блеск стекла (кварц), перламутра (мусковит). Немало и таких минералов, которые даже в свежем изломе выглядят матовыми, т. е. не имеют блеска.

Все свойства минералов (физические и др.), находятся в причинной зависимости от особенностей химического состава и кристаллической структуры вещества — от конституции минее рала, что, в свою очередь, обусловлено размерами атомов или ионов (участвующих в составе минерала), строением их электронных оболочек (особенно наружных) и свойствами, которые определяются положением химических элементов в системе Д. И. Менделеева. Поэтому многое из того, что раньше казалось загадочным, теперь, в свете современных достижений точных наук, становится все более и более понятным. Эти достижения способствуют не только правильному пониманию природных явлений, но и помогают нам в практическом использовании свойств минералов.

Конституция минерала представляет собой единство его химического состава и кристаллической структуры. Понятие "конституция" описывает, можно сказать, сущность минерала; она является его собственным, внутреннейшим свойством, в отличие от прочих свойств и признаков, являющихся откликами на внешние воздействия, проявляющихся и формирующихся во взаимодействии со средой. Именно конституция минерала определяет его видовую принадлежность, диагностические же свойства (признаки) минералов, являющиеся функцией его состава и структуры, служат для установления видовой принадлежности.
2 .2 Черта минерала и твердость

Система кристаллической симметрии (сингония)
Оси симметрии кристаллов,
Специфические для каждой системы примеры кристаллизации минералов в каждой системе.

Вульфенит ( Pb [ MoO 4 ]) относится к тетрагональной сингонии у него красивые желто-оранжевые кристаллы. Минерал находят в местах отложении свинца. Блеск варьируется

Топаз ( Al 2 [ SiO 4 ]( F ,ОН) 2 ) относится к ромбическим кристаллам. Этот красивый драгоценный камень, обычно желтого цвета, иногда может быть бесцветным небесно голубым и даже розовым, если подвергся воздействию высокой температуры.

Ортоклаз ( KAlSi 3 O 8 ) - это моносимметричный кристалл. Он бывает белым розовым, желтым или коричневым. Важный компонент магматической породы.

Бирюза (CuAl 6 х [РО 4 ] 4[ОН] 8 x 5Н 2 O ) - хороший пример триклинной сингонии, хотя правильные кристаллы образует редко. Обычно ее находят в виде аморфного минерала.

Из берилла получится изумруд, если он окрашен примесью хрома. Виды кварца, рубин и сапфир могут кристаллизоваться как гексагональные минералы.

Высокотемпературный кварц относится к тригональным кристаллам типа драгоценных камней. Встречается как в тригональной, так и в гексагональной сингониях Доломит тоже может иметь любую из этих сингонии.

Еще минералы различаются по твердости, оцениваемой по шкале Мооса (по имени австрийского минералога) от 1 до 10. Мягкий минерал тальк на ней соответствует 1, а алмаз, самый твердый из природных материалов, - 10.

2. 3 Удельный вес

Удельный вес, или плотность, - это соотношение между весом вещества и одинакового количества воды. Это довольно важная для определения величина. Если мы примем удельный вес воды за 1, то у большинства минералов он варьируется от 2,2 до 3,2. У некоторых минералов (таких немного) очень высокий или очень низкий удельный вес. Например, у графита он равен 1,9, а у золота от 15 до 20, в зависимости от чистоты.

Еще одним показателем для определения минералов является кливаж, т. е. то, как минерал распадается на части при ударе. Можно получить информацию о минерале и поднеся его к свету. Прозрачные минералы так легко пропускают свет, что сквозь них все видно Полупрозрачные тоже пропускают свет, но сквозь них уже ничего не видно Непрозрачные минералы вовсе не пропускают свеч, а, наоборот, поглощают его или отражают. Эти свойства также используются в процессе определения. Часто у минералов бывает металлический или радужный блеск. Например, у галена (свинцовая руда) - металлический блеск, он блестит почти как металл, а у большинства силикатов - стекловидный, они напоминают блестящее стекло. Существуют и другие виды блеска - адамантовый (как у алмаза), жемчужный, шелковистый (или атласный), землистый (тусклый). У некоторых минералов может быть несколько видов блеска. Так, блеск кальцитов варьируется от стекловидного до землистого.

У многих минералов есть специфические свойства, по которым их легко узнать. Например, скородит и самородный элемент мышьяк при нагревании пахнут чесноком, а тальк - мыльный на ощупь.

Некоторые минералы флюоресцируют (светятся или меняют цвет) в ультрафиолетовых или рентгеновских лучах. Другие электрически заряжаются при нагревании или под давлением

А есть минералы, распознать которые можно только посредством специальных тестов в лаборатории. Одни растворяются только в горячих кислотах, а в холодных - нет, другие -только в концентрированных, но не в разведенных.

Изучение кристаллов важно для определения минералов, т. к. кристаллы большинства минералов имеют определенную форму. Существует семь основных кристаллографических, или изометрических, систем, называемых сингониями. Алмаз, например, принадлежит к кубической системе, рубин - к гексагональной, бирюза - к триклинной. Каждую систему можно описать в соответствии со спецификой ее симметрии - свойства, которое при вращении кристалла вокруг оси позволяет ему появляться в тождественном виде два или больше раз за один полный оборот. Кристалл можно определить по количеству осей симметрии.
2. 4 Драгоценные минералы

Еще в каменном веке люди делали украшения из золота, в бронзовом веке - из серебра. Сегодня в распоряжении ювелиров множество минералов. Самые дорогие драгоценные камни - это алмаз (особенно бесцветный), а также изумруд, рубин и сапфир, которые ценятся в первую очередь за цвет. Эти камни настолько дорогие, что их вес измеряют в каратах. Один карат равен 200 миллиграммам.

Алмазы формируются под огромным давлением в структурах магматической породы в форме трубы, кимберлитах. Они зарождаются глубоко в мантии Земли. Алмаз - это разновидность химически чистого угля и по химическому составу не отличается от обыкновенного мягкого минерала графита, знакомого нам по карандашам. Алмаз ценят за твердость и блеск, приобретаемый при огранке и шлифовке.

Причина такого отличия алмаза от графита в том, что у них по-разному расположены атомы, а значит, они имеют разную внутреннюю структуру Способность вещества существовать в двух и более формах при одинаковом химическом составе называется полиморфизмом.

а) соединения постоянного состава (дальтониды) и
б) соединения переменного состава.

3.1 Соединения постоянного состава

Все химические соединения постоянного состава, как известно, строго подчиняются закону кратных отношений (закон Дальтона) и закону валентных паев, связывающему отношения компонентов данного соединения с отношениями их в других типах соединений. Эти законы находятся в полном соответствии с Периодической системой элементов Д. И. Менделеева, законами кристаллохимии и учением о симметрии в кристаллических средах.

Характерно, что эти соединения отличаются целым рядом особых физических свойств, отчетливо выступающих на физико-химических диаграммах плавкости, растворимости, электропроводности, твердости, удельного веса, показателей преломления и пр.

Лишь отдельные индивиды минералов, формирующиеся в специфических условиях природной дистилляции, приближаются к соединениям постоянного состава. Тем не менее в качестве идеализации многие минералы полезно условно рассматривать как соединения постоянного состава.

Такое абстрагирование от реального состава позволяет использовать понятие минерального вида и характеризовать индивиды минералов, относящиеся к определенному минеральному виду, единообразными и относительно простыми химическими формулами, отражающими устойчивые особенности их, вообще говоря, непостоянного состава.

в виде эмпирических формул;
в виде конституционных или структурных формул.

3.2 Соединения переменного состава

(твердые растворы, смешанные кристаллы, изоморфные смеси)

Кроме химических соединений постоянного состава, получаемых обычно в лабораториях с использованием чистых исходных компонентов, существует огромное множество таких соединений, состав которых не является постоянным, а колеблется то в узких, то в более широких пределах, причем эти колебания состава не могут быть объяснены наличием каких-либо механических примесей посторонних веществ. Наоборот, колеблющийся состав соединений с кристаллохимической точки зрения находит объяснение в растворимости составных компонентов в данном соединении.

Такие химические образования получили название соединений переменного состава.

Среди минералов соединения переменного состава составляют большинство. Существование веществ (фаз) переменного состава кажется вполне естественным, если речь идет о жидких растворах, состав которых определяется соотношением количеств растворенного вещества и растворителя. Таким образом, состав раствора колеблется в пределах от чистого растворителя до насыщенного раствора; он может быть любым из непрерывного множества возможных составов в пределах, зависящих от температуры и давления. Способность кристаллических веществ различного состава образовывать непрерывно меняющиеся по составу соединения одинаковой кристаллической структуры основана на изоморфизме, т. е. свойстве атомов различных элементов заменять друг друга в твердых химических соединениях.

Системы с изоморфными замещениями могут быть и более чем двухкомпонентными. В случае таких систем речь уже идет не о рядах, а о полях и целых областях изоморфной смесимости, как это характерно, например, для полевых шпатов при высоких температурах, когда смешению подвергаются плагиоклазы и калиевые полевые шпаты.

Ионные радиусы в вертикальных группах Периодической системы элементов возрастают с увеличением порядкового номера и уменьшаются в горизонтальном направлении с увеличением номера группы (т. е. с увеличением валентности). На этом основании А. Е. Ферсманом выведен закон диагональных рядов изоморфных ионов в Периодической системе элементов, справедливый для левой ее части. Намечаются следующие гетеровалентные ряды изоморфизма ионов (в скобках показаны ионные радиусы в ангстремах):

Действительно, в природных соединениях нередко наблюдаются, что литиевые минералы, например, содержат изоморфные примеси магния, магниевые минералы — примеси скандия, натриевые — примеси кальция, кальциевые — примеси иттрия и т. д.

3. 3 Водные соединения

К числу водных соединений следует относить только такие, которые в своем составе содержат электрически нейтральные молекулы воды.

Читайте также: