Реферат - Властивості мінералів

1.doc (1 стор.)
Оригінал


Введення.

Всякі перетворення речовини, пов'язані із зміною його складу, називаються хімічними реакціями. У земній корі, морях і озерах постійно і безперервно відбуваються такі перетворення мимо волі і якого б то не було участі людини; ці реакції можна назвати природними або природними.

Всякий продукт природних реакцій, цілком або приблизно однорідний фізично і хімічно, називається мінералом.

Більшість мінералів існує в природі у твердому стані, але серед них є рідкі, як наприклад нафту, а виходячи з наведеного визначення, мінералом можна назвати і всякий газ, що утворюється в результаті природних хімічних процесів.

У природі майже не зустрічається мінералів абсолютно однорідних. Ця неповна однорідність їх і деякий мінливість складу відбуваються в результаті зовнішніх умов, при яких мінерали утворюються, або є наслідком особливих властивостей хімічних елементів і мінералів.

При своєму утворенні мінерали захоплюють частинки сторонніх речовин, з якими знаходяться в зіткненні в момент утворення. Ці сторонні, чужі мінералу речовини і виявляються домісити до нього в змінному, випадковому кількості, чисто механічно. Іноді механічна домішка сторонніх речовин до якого-небудь мінералу може кількісно навіть переважати над речовиною його і таки не змінює характеристичних властивостей самого мінералу.

Абсолютно відмінна від цієї неоднорідність мінералів, що походить від особливих властивостей речовини.

Властивості ці наступні:

  1. Здатність давати тверді, рідкі розчини;

  2. Здатність утворювати сполуки змінного складу і

  3. Здатність хімічних елементів і їх груп ізоморфно заміщати один одного.

Ці явища набагато глибше. Вони мають вже не випадковий, механічний, а фізико-хімічний характер і докладніше будуть описуватися нижче.

В даний час відомо близько 2000 мінералів, але далеко не всі вони мають однакове значення як у природі, так і в житті людини.

Всебічне вивчення мінералів є предмет мінералогії

Мінералогія належить до циклу геологічних наук, тобто наук, які вивчають неорганічну частина земної кулі. Вік мінералогії, як науки, визначається періодом близько двох тисяч років. Такий вік найдавнішого, дійшов до нас мінералогічного трактату Феофраста, учня Аристотеля.

Допоміжними для мінералогії науками є хімія, фізика, кристалографія і геологія; сама ж мінералогія служить основою для петрографії і вчення про корисних копалин.

Виникненням своїм мінералогія зобов'язана гірничої справи. Для того щоб знайти мінерал і потім використовувати його, треба знати по-перше, що він собою являє, як виглядає, якими володіє властивостями і в яких умовах утворюється і знаходиться.

Далі треба вміти відділити, отже насамперед відрізнити корисний мінерал від даремного або навіть шкідливого. Потім треба вміти обробити мінерал з тим, щоб витягти з нього корисну складову частину.

Мінералогія за своїм змістом ділиться на дві великі частини: описову та теоретичну. Описова мінералогія, як зрозуміло з назви, займається дослідженням і описом мінералів і всіх їх властивостей. Теоретична мінералогія прагне систематизувати дані мінералогії описової, знайти закономірність тих чи інших явищ в

мінералах, пояснити їх; вона вивчає і розробляє самі методи дослідження мінералів.

Як описова, так і теоретична мінералогія вивчають наступні властивості мінералів:

1) морфологію (форми),

2) фізичні властивості,

3) хімічні властивості,

4) геологія мінералів,

5) економіку їх.

З усіх властивостей мінералів виділимо фізичні і хімічні. До фізичних відносяться оптичні, механічні, електричні, магнітні, теплофізичні властивості і щільність. До хімічних властивостях віднесемо ступінь реакційної здатності мінералів, особливості їх взаємодії з різними реагентами, розчинність. Є й такі властивості мінералів, які можна назвати фізико-хімічними.

На відмінностях щільності, електричних і магнітних властивостей засновані геофізичні методи пошуку та розвідки родовищ корисних копалин. Характер механічних властивостей визначає вибір способів подрібнення мінералів при обробці їх руд. Фізико-хімічні властивості поверхні зерен і кристалів впливають на поведінку мінералів при їх флотації. Термодинамічні та хімічні властивості проявляють в процесах мінералоутворення.

^ Фізичні властивості мінералів

Хоча головні характеристики мінералів (хімічний склад і внутрішня кристалічна структура) встановлюються на основі хімічних аналізів і рентгеноструктурного методу, побічно вони відбиваються у властивостях, які легко спостерігаються або вимірюються. Для діагностики більшості мінералів достатньо визначити їх блиск, колір, спайність, твердість, щільність.

Фізичні властивості мінералів мають велике практичне значення (радіоактивність, люминисценция, магнітні, твердість, оптичні властивості та ін) і дуже важливі для їх діагностики. Вони залежать від хімічного складу і типу кристалічної структури. Наприклад, радіоактивні властивості мінералів залежать від хімічного складу - наявність радіоактивних елементів, спайність мінералів залежить від особливостей їх кристалічної структури, щільність - від хімічного складу і від типу кристалічної структури. Фізичні властивості можуть представляти скалярну величину (незалежні від напрямку), наприклад щільність, або бути векторними (залежними від напрямку), наприклад твердість, спайність, оптичні властивості.

Блиск - якісна характеристика відбитого мінералом світла. Деякі непрозорі мінерали сильно відбивають світло і мають металевий блиск. Це характерно для рудних мінералів, наприклад, галеніту (мінерал свинцю), халькопіріта і борніта (мінерали міді), аргентіта і акантіта (мінерали срібла). Більшість мінералів поглинають або пропускають значну частину падаючого на них світла і володіють неметаллическим блиском. Деякі мінерали мають блиск, перехідний від металевого до неметалічних, який називається напівметалевих.

Мінерали з неметаллическим блиском зазвичай светлоокрашенние, деякі з них прозорі. Часто бувають прозорими кварц, гіпс і світла слюда. Інші мінерали (наприклад, молочно-білий кварц), що пропускають світло, але крізь які можна чітко розрізнити предмети, називають просвічує. Мінерали, що містять метали, відрізняються від інших за светопропусканию. Якщо світло проходить крізь мінерал, хоча б у самих тонких краях зерен, то він, як правило, нерудний; якщо ж світло не проходить, то він - рудний. Бувають, утім, і винятки: наприклад, светлоокрашенное сфалерит (мінерал цинку) або кіновар (мінерал ртуті) нерідко прозорі або просвічують.

Мінерали розрізняються за якісними характеристиками неметалевого блиску. Глина має тьмяний землистий блиск. Кварц на гранях кристалів або на поверхнях зламу - скляний, тальк, що розділяється на тонкі листочки по площинах спайності, - перламутровий. Яскравий, блискучий, як у алмазу, блиск називається алмазним.

Коли світло падає на мінерал з неметаллическим блиском, то він частково відбивається від поверхні мінералу, а частково заломлюється на цій межі. Кожна речовина характеризується певним показником заломлення. Оскільки цей показник може бути виміряний з високою точністю, він є досить корисним діагностичним ознакою мінералів.

Характер блиску залежить від показника заломлення, а обидва вони - від хімічного складу і кристалічної структури мінералу. У загальному випадку прозорі мінерали, що містять атоми важких металів, відрізняються сильним блиском і високим показником заломлення. До цієї групи відносяться такі розповсюджені мінерали, як англезіт (сульфат свинцю), каситерит (оксид олова) і титанів, або сфен (силікат кальцію і титану). Мінерали, що складаються з відносно легких елементів, також можуть мати сильний блиск і високий показник заломлення, якщо їх атоми щільно упаковані і утримуються сильними хімічними зв'язками. Яскравим прикладом є алмаз, який складається тільки з одного легкого елемента вуглецю. У меншій мірі це справедливо і для мінералу корунду (Al 2 O 3), прозорі кольорові різновиди якого - рубін і сапфіри - є дорогоцінними каменями. Хоча корунд складається з легких атомів алюмінію і кисню, вони так міцно пов'язані між собою, що мінерал має досить сильний блиск і відносно високий показник заломлення.

Деякі блиски (жирний, восковий, матовий, шовковистий і ін) залежать від стану поверхні мінералу або від будови мінерального агрегату; смоляний блиск характерний для багатьох аморфних речовин (у тому числі мінералів, що містять радіоактивні елементи уран або торій).


Блиск

Межі променезаломлення

Межі відбивної здатності,%

Характерні мінерали

n

R

Скляний

1,3-1,9

2-10

Лід

Флюорит

Кварц

Корунд

Гранати

1,309

1,434

1,544

1,763

1,763-1,895

2

3,1

4,5

7,8

7,6-9,5

Алмазний

1,9-2,5

10-19

Циркон

Каситерит

Сфалерит

Алмаз

1,95

2,00

2,37

2,419


10,2

11,7

16,5

17,2

Напівметалевий

2,5-3,0

19-25

Колумбіт

Гематит

2,45

3,00

17,4

25,0


Металевий

> 3,0

> 25

Антимонії

Молібденіт

4,046

4,7

36,0

42,0


Колір - простий і зручний діагностична ознака.

Мінерали можуть мати самі різні кольори і відтінки. Колір мінералів залежить від їх внутрішньої структури, від механічних домішок і головним чином від присутності елементів-хромофорів, тобто носіїв забарвлення. Відомі багато елементів-хромофори, такі Cr, V, Ti, Mn, Fe, Ni, Co, Cu, U, Mo і деякі інші. Ці елементи можуть бути в мінералі головними, чи можуть бути у вигляді домішок.

В якості прикладів можна навести латунно-жовтий пірит (FeS 2), свинцево-сірий галеніт (PbS) і сріблясто-білий арсенопіріт (FeAsS 2). У інших рудних мінералів з металевим або напівметалевих блиском характерний колір може бути замаскований грою світла в тонкій поверхневій плівці (мінливістю). Це властиво більшості мінералів міді, особливо борніту, який називають «Павич рудою» через його райдужної синьо-зеленої мінливості, швидко виникаючої на свіжому зламі. Однак інші мідні мінерали забарвлені в добре всім знайомі кольори: малахіт - у зелений, азурит - в синій.

Деякі неметалічні мінерали безпомилково пізнаються за кольором, обумовленому головним хімічним елементом (жовтому - сірки і чорному - темно-сірому - графіту та ін.) Багато неметалеві мінерали складаються з елементів, які не забезпечують їм специфічного забарвлення, але у них відомі забарвлені різновиди, колір яких обумовлений присутністю домішок хімічних елементів в малих кількостях, не порівнянних з інтенсивністю спричиненої ними забарвлення. Такі елементи називають хромофорами; їх іони відрізняються виборчим поглинанням світла. Наприклад, густо-фіолетовий аметист зобов'язаний своїм забарвленням нікчемною домішки заліза в кварці, а густий зелений колір смарагду пов'язаний з невеликим вмістом хрому в берил. Забарвлення зазвичай безбарвних мінералів може з'являтися внаслідок дефектів кристалічної структури (обумовлених незаповненими позиціями атомів в решітці або входженням сторонніх іонів), які можуть викликати селективне поглинання деяких довжин хвиль в спектрі білого світла. Тоді мінерали забарвлюються в додаткові кольори. Рубіни, сапфіри і олександрити зобов'язані своїм забарвленням саме таким світловим ефектам.

Безбарвні мінерали можуть бути забарвлені механічними включеннями. Так, тонка розсіяна вкрапленность гематиту надає кварцу червоний колір, хлориту - зелений. Молочний кварц замутнен газово-рідкими включеннями. Хоча колір мінералів - одне із самих легко визначаються властивостей при діагностиці мінералів, його треба використовувати з обережністю, тому що він залежить від багатьох факторів.

Незважаючи на мінливість забарвлення багатьох мінералів, колір порошку мінералу досить постійний, а тому є важливою діагностичною ознакою. Зазвичай колір порошку мінералу встановлюють по рисі (т.зв. «кольором риси»), яку залишає мінерал, якщо їм провести по неглазурованої фарфорового платівці (бисквиту). Наприклад, мінерал флюорит буває забарвлений в різні кольори, але риса у нього завжди біла.

Злам - вид або характер поверхні, що виникає при розколюванні мінералів. Мінерали володіють досконалою спайність в 1-2 напрямках дають рівний злам; якщо число напрямків досконалої спайності зростає до 3 і більше, то злам може бути ступінчастим. Для мінералів з недосконалою чи досить недосконалою спайність часто спостерігається раковістий або нерівний злам. Мінерали волокнистого додавання характеризуються скалкуватий зламом. Самородні метали (мідь, залізо) виявляють гачкуватий злам.

Спайність. Характерною властивістю мінералів є їх поведінка при розколюванні. Наприклад, кварц і турмалін, поверхня зламу яких нагадує відкол скла, мають раковістий злам. У інших мінералів злам може бути описаний як шорсткий, нерівний або скалкуватий. Для багатьох мінералів характеристикою служить не злам, а спайність. Це означає, що вони розколюються по гладких площинах, безпосередньо пов'язаним з їх кристалічною структурою. Сили зв'язку між площинами кристалічної решітки можуть бути різними залежно від кристалографічного напрямку. Якщо в якихось напрямках вони набагато більше, ніж в інших, то мінерал буде розколюватися поперек самої слабкої зв'язку. Так як спайність завжди паралельна атомним площинам, вона може бути позначена із зазначенням кристалографічних напрямків. Наприклад, галіт (NaCl) має спайність по кубу, тобто три взаємоперпендикулярних напрямки можливого розколу. Спайність характеризується також легкістю прояви і якістю виникаючої спайной поверхні. Слюда володіє вельми досконалою спайність в одному напрямку, тобто легко розщеплюється на дуже тонкі листочки з гладкою блискучою поверхнею. У топазу спайність досконала в одному напрямку. Мінерали можуть мати два, три, чотири або шість напрямків спайності, по яких вони однаково легко розколюються, або кілька напрямків спайності різного ступеня. У деяких мінералів спайність взагалі відсутній. Оскільки спайність як прояв внутрішньої структури мінералів є їх незмінною властивістю, вона служить важливою діагностичною ознакою.

Для оцінки спайності існує наступна шкала:

1. Спайність дуже досконала - кристал колеться на найтонші

пластинки із дзеркальною поверхнею (слюда, гіпс).

2. Спайність досконала кристал в будь-якому місці колеться за певними напрямками, утворюючи рівні поверхні; неправильний злам виходить украй рідко (кальцит, галіт, галеніт).

3. Спайність середня - при розколі утворюються як рівні спайние

поверхні, так і нерівні поверхні зламу (польові шпати, рогова обманка).

4. Спайність недосконала рівні спайние поверхні рідкісні, при зламі здебільшого утворюється неправильний злам (берил, апатит).

5. Спайність вельми недосконала - практично немає спайності, кристали мають нерівні поверхні зламу при розколі (кварц, каситерит).

У різних напрямках спайність кристала може бути однаковою чи різною за рівнем досконалості.

Прозорість. Під цим терміном мається на увазі здатність речовини пропускати світло. У залежності від ступеня прозорості всі мінерали підрозділяються на прозорі (гірський кришталь, ісландський шпат), напівпрозорі (сфалерит, кіновар) і непрозорі (пірит, галеніт). Деякі непрозорі мінерали, наприклад, скритокрісталліческая різновид кварцу, що отримала назву халцедон, просвічується в краях - в тонких уламках. Деякі прозорі мінерали, наприклад, ісландський шпат, виявляють ефект двопроменезаломлення: переглядати через ісландський шпат букви або штрихові малюнки подвоюються.

Крихкість. Тендітні мінерали від удару молотком розсипаються на шматки. При царапанием їх виходить тонкий порошок.

Окремість. Крім спайності, що є результатом внутрішньої будови кристалів, мінерали нерідко бувають розбиті ще тріщинами окремості, які є результатом дії зовнішніх причин: тиску або змін температури. Морфологічно тріщини окремо відрізняються від спайності тим, що 1) не завжди, навіть рідко, є строго плоскими, 2) не цілком паралельні один одному, 3) не завжди паралельні (навіть приблизно) який - небудь із граней кристала, 4) не можуть бути відтворені штучно між двома сусідніми тріщинами, 5) нерідко одна і та ж тріщина переходить з одного кристала або зерна в сусіднє. Іноді ж окремість буває абсолютно точно орієнтована, як наприклад по пінакоіда у корунду (Al 2 O 3).

В окремо іноді можна, крім її напрямки в кристалі, розрізняти також і ступінь її досконалості. Під останньою можна розуміти ступінь наближення тріщин окремо до площини, а також ступінь їх розвитку в кристалах: густоту і протяжність. У цьому відношенні окремо корунду і діаллага можуть бути віднесені до самої вищої категорії. Тріщини окремо у них абсолютно пласкі, взаємно-паралельними, настільки густі і витримані, це при першому знайомстві з мінералами завжди визнаються спайнностью, а для діаллага це змішання понять і іноді навіть зустрічається в літературі.

Менш досконалі окремо наприклад у апатиту і актіноліта. Тріщини зазвичай досить густо розташовані, орієнтовані в одному напрямку, головним чином поперек подовження кристалів, але мають більш-менш звивистий характер. Однак мінерали так сильно розбиті ними, що від удару молотком або навіть під пальцями кришаться в дрібні уламки, що нерідко утрудняє випробування твердості, Керуючись цими властивостями окремо, можна відрізняти деякі мінерали, наприклад актиноліт від голчастих різниць епідот.

Штріховатость також відноситься до числа морфологічних властивостей кристалів і представляє наступне. Іноді грані кристалів бувають нерівними, покритими дрібними прямолінійними борозенками, як би штрихами. Це відбувається від трьох причин.

Штріховатость комбінаційна відбувається внаслідок того, що на великій грані кристала наростають інші вельми вузькі Гранько. Наприклад у епідот, турмаліну; трикутна штріховатость на базопінакоіде корунду.

В інших випадках штріховатость є результатом тонкого полісинтетичні двойникового складання мінералу. Це штріховатость двойнікових, нерідко виразно спостерігається на зернах плагіоклазу.

Іноді штріховатость виникає від перетину площин спайності з гранню. Наприклад ромбоедрична штриховка на гранях скаленоедра у кальциту, октаедричні штриховка на гранях куба у флюориту.

У різних мінералів штріховатость розташовується різному: штрихи сусідніх граней або служать продовженням один одного, як на гранях призми кварцу або взаємно - перпендикулярні, як на сусідніх гранях куба піриту або повторюють обриси грані, на якій спостерігаються, як на квадратному пінакоіда везувіан, або присутні, наприклад на кубах перосквіта, у вигляді системи пересічних штрихів, паралельних ребрах куба. Властивість це настільки постійно, що служить нерідко хорошою ознакою для визначення мінералу.

Ковкість. Куванням мінерали від удару молотком закруглюються в краях і сплющуються. При царапанием їх порошку не виходить, але залишається блискучий слід.

^ Гнучкі мінерали здатні згинатися без зламу, До числа таких належать деякі лускаті, лістоватие і волокнисті мінерали: слюди, хлорити, тальк, деякі різновиди гіпсу, амфіболовий і хризотилового азбесту.

Твердість - опір, який мінерал чинить при дряпанні. Твердість залежить від кристалічної структури: чим міцніше зв'язані між собою атоми в структурі мінералу, тим важче його подряпати. Тальк і графіт - м'які пластинчасті мінерали, побудовані з шарів атомів, пов'язаних між собою дуже слабкими силами. Вони жирні на дотик: при терті об шкіру руки відбувається зісковзування окремих найтонших шарів. Найтвердіший мінерал - алмаз, у якому атоми вуглецю так міцно пов'язані, що його можна подряпати тільки іншим алмазом. На початку 19 ст. австрійський мінералог Ф.Моос розташував 10 мінералів в порядку зростання їх твердості. З тих пір вони використовуються як еталони відносної твердості мінералів, т.зв. шкала Мооса (табл. 1).


Таблиця 1. Шкалою твердості Мооса

Мінерал

^ Відносна твердість

Тальк

1

Гіпс

2

Кальцит

3

Флюорит

4

Апатит

5

Ортоклаз

6

Кварц

7

Топаз

8

Корунд

9

Алмаз

10

Щоб визначити твердість мінералу, необхідно виявити найтвердіший мінерал, який він може подряпати. Твердість досліджуваного мінералу буде більше твердості подряпаного ним мінералу, але менше твердості наступного за шкалою Мооса мінералу. Сили зв'язку можуть змінюватися в залежності від кристалографічного напрямку, а оскільки твердість є грубою оцінкою цих сил, вона може розрізнятися в різних напрямках. Ця різниця звичайно невелика, виняток становить кіаніт, у якого твердість 5 у напрямку, паралельному довжині кристала, і 7 - в поперечному напрямку. У мінералогічній практиці використовується також вимір абсолютних значень твердості (т.зв. мікротвердості) за допомогою приладу склерометра, яка виражається в кг / мм 2.

Мінливість - строката або райдужна забарвлення приповерхневого шару. Вона пояснюється появою тонких поверхневих плівок за рахунок зміни, наприклад окислення, мінералів.

^ Колір риси. Мінерали, твердість яких невелика, залишають риску на неглазурованої фарфорового платівці. Колір риси, чи колір мінералу в порошку може відрізнятися від кольору самого мінералу.

Пружністю володіють в тій чи іншій мірі всі мінерали. Нас цікавить брутальний вияв цієї властивості, коли мінерал, будучи зігнутий на значний кут і будучи після цього наданий сам собі, приймає колишню форму. Цією властивістю володіють позбавлені кальцію слюди, що дозволяє відрізнити їх, з одного боку, від тендітних слюд, ломающіхя, але не гнуться, істотним компонентом яких є кальцій, а з іншого боку - від хлоритів, таких же лускатих, гнучких, але не пружних.

З волокнистих деякі амфіболи і хризотил мають здатність «тріпатися». При розтріпування вони дають найтонше еластичне волокно, піддається текстильної обробці. Це властивість разом з кислотно-і вогнетривкістю робить їх найціннішим технічним продуктом. Ці мінерали носять технологічне назву асбестов.

^ Питома вага мінералів в підручниках і довідниках дається у звичайному вигляді - цифрою; при визначенні же мінералів оцінюється приблизно зважуванням у руці. Одне це випробування визначає приналежність мінералу до певної групи: легких, середніх, важких.

Ці умовні поняття слід розрізняти для мінералів з металевим блиском - рудних і мінералів з неметаллическим блиском - нерудних (частіше). При загальному порівнянні останні завжди виявляться легкими і в рідких випадках потраплять в середні.

Щільність. Маса атомів хімічних елементів змінюється від водню (найлегший) до урану (найважчий). За інших рівних умов маса речовини, що складається з важких атомів, більше, ніж у речовини, що складається з легких атомів. Наприклад, два карбонату - арагоніт і церусит - мають схожу внутрішню структуру, але до складу арагоніта входять легкі атоми кальцію, а до складу церуссіту - важкі атоми свинцю. В результаті маса церуссіту перевищує масу арагоніта того ж обсягу. Маса одиниці об'єму мінералу залежить також від щільності упаковки атомів. Кальцит, як і арагоніт, являє собою карбонат кальцію, але в кальциті атоми упаковані менш щільно, тому він має меншу масу одиниці об'єму, ніж арагоніт. Відносна маса, або щільність, залежить від хімічного складу і внутрішньої структури. Щільність - це відношення маси речовини до маси того ж об'єму води при 4  С. Так, якщо маса мінералу становить 4 г, а маса того ж об'єму води - 1 г, то щільність мінералу дорівнює 4. У мінералогії прийнято виражати щільність в г / см 3. Щільність - важлива діагностична ознака мінералів, і її неважко виміряти. Спочатку зразок зважується в повітряному середовищі, а потім - у воді. Оскільки на зразок, занурений у воду, діє виштовхувальна сила, спрямована вгору, його вага там менше, ніж у повітрі. Втрата ваги дорівнює вазі витісненої води. Таким чином, щільність визначається відношенням маси зразка на повітрі до втрати його ваги у воді.

^ Легкі мінерали.

назву

формула

щільність г / см 3

лід

H 2 O

0.9

Кертіс

C 24 H 18 O

1.2

меліліт

Al 2 C 12 O 12 * 18H 2 O

1.6

улексіт

NaCa (B 5 O 6 (OH) 6) * 5H 2 O

1.9

сірка

S

2.0

опал

Si 2 O * nH 2 O

2.1

Важкі мінерали.

назву

формула

щільність

алмаз

З

3,5

флюорит

СaF 2

3,1

барит

BaSO 4

4,5

пірит

FeS 2

5,0

^ Дуже важкі мінерали.

назву

формула

щільність

галеніт

PbS

7,4-7,6

мідь

Сu

8,9

золото

Au

15,0-19,3

платина

Pt

14-19

^ Класифікації мінералів

Хоча хімічний склад служив основою класифікації мінералів з середини 19 ст., Мінералоги не завжди дотримувалися єдиної думки про те, яким повинен бути порядок розташування в ній мінералів. Відповідно до одного з методів побудови класифікації, мінерали групували за однаковим головному металу або катіону. При цьому мінерали заліза потрапляли в одну групу, мінерали свинцю - в іншу, мінерали цинку - в третю і т.д. Однак у міру розвитку науки з'ясувалося, що мінерали, що містять один і той же неметал (аніон або аніонну групу), мають подібні властивості і схожі між собою набагато більше, ніж мінерали із загальним металом. До того ж мінерали із загальним аніоном зустрічаються в однаковій геологічній обстановці і мають близьку походження. У результаті в сучасній систематиці (див. табл. 2) мінерали об'єднуються в класи за ознакою спільного аніона або аніонної групи. Єдиний виняток становлять самородні елементи, які зустрічаються в природі самі по собі, не утворюючи сполук з іншими елементами.

Таблиця 2. Класифікацію мінералів

Клас

^ Мінерал (приклад)

Хімічна формула

Самородні елементи

Золото

Au

Карбіди 1

Муассаніт

SiC

Сульфіди 2 і сульфосолі

Кіновар
Енаргіт

HgS
Cu 3 AsS 4

Оксиди

Гематит

Fe 2 O 3

Гідроксиди

Брусит

Mg (OH) 2

Галогеніди

Флюорит

CaF 2

Карбонати

Кальцит

CaCO 3

Нітрати

Калієва селітра

KNO 3

Борати

Бура

Na 2 B 4 O 5 (OH) 4  8H 2 O

Фосфати 3

Апатит

Ca 5 (PO 4) 3 F

Сульфати

Гіпс

CaSO 4  2H 2 O

Хромати

Крокоит

PbCrO 4

Вольфрамати 4

Шеєліт

CaWO 4

Силікати

Альбіт

NaAlSi 3 O 8

1 Включаючи нітриди і фосфіди
2 Включаючи арсеніди, селенідом і теллуріди.
3 Включаючи арсенати і ванадати.
4 Включаючи молібдати.

Хімічні класи поділяються на підкласи (по хімізму та структурному мотиву), які, в свою чергу, розбиваються на сімейства і групи (по структурному типу). Окремі мінеральні види, що входять до складу групи, можуть утворювати ряди, а один мінеральний вид може мати кілька різновидів.

До теперішнього часу ок. 4000 мінералів визнані самостійними мінеральними видами. До цього списку по мірі відкриття додаються нові мінерали і виключаються давно відомі, але дискредитовані в міру вдосконалення методів мінералогічних досліджень.

^ Магнітні властивості.

За магнітними властивостями виділяють магнітні, слабомагнітні і немагнітні мінерали. Перші притягуються простим (постійним) магнітом. Таких мінералів лише кілька - це магнетит, пірротін, самородне залізо, тетраферроплатіна, ізоферроплатіна, залозиста платина, деякі різновиди ільменіту, причому кристали і зерна магнетиту, пірротіна, зрідка ільменіту самі по собі є природними постійними магнітами, що мають силу і полярність справжнього магніту. До слабомагнітних відносять ті мінерали, які не притягають простим магнітом, але набувають магнітне властивість під дією електричного поля. Такі, наприклад, різні залізисті силікати, оксиди та гідроксиди заліза, ільменіт FeTiO , Залозистий сфалерит. Немагнітного більшість мінералів - польові шпати, кальцит, кварц і ін Це розділення мінералів на три групи зручно в практичній роботі геолога і використовується при збагаченні та переробці руд, але, звичайно, воно умовно, так як визначається рівнем техніки виготовлення магнітів і електромагнітів і довільно прийнятими граничними значеннями магнітних властивостей мінералів в цих трьох групах. Ступінь магнітного мінералу характеризується питомою магнітною сприйнятливістю אּ (каппа), її розмірність см / М. Значення אּ у слабомагнітних мінералів визначається зважуванням в магнітному полі проб відомого об'єму і маси. Для сільномагнітних мінералів використовуються інші, більш складні методи. Значення אּ мінералів знаходяться в межах приблизно від +1,0 до - 0,5 * 10 см / М. За граничні для групи слабомагнітних мінералів прийняті значення אּ близько + n * 10 і n * 10 см / М.

Фізична сутність явища намагнічування полягає в тому, що кожен електрон, обертаючись навколо своєї осі, створює навколо себе магнітне поле силою в один магнетон Бора (0,927 * 10 Дж / Тл). В залежності від магнітної структури (вона визначається числом неспарених електронів, їх взаємної орієнтацією в просторі і загальним характером хімічного зв'язку) магнітні моменти атомів або взаємно компенсуються (повністю або частково), або цього не відбувається. Всі речовини, в тому числі і мінерали, ділять на цій основі на діамагнітні, парамагнітні, феромагнітні та антиферомагнітного (скомпенсовані і некомпенсовані, їх ще називають феррімагнітних). Ступінь намагнічування мінералів зростає від початку цього ряду до кінця. Магнетит і пірротін є некомпенсованими антиферомагнітного (інакше феррімагнітних) речовинами.

Як будь властивість, магнетизм виявляється в межах одного кристала анізотропно. У магнетиту, наприклад, найбільшу намагнічування спостерігається уздовж осей симетрії L , Їх називають магнітними осями кристалів. В одному кристалі магнетиту чотири магнітні осі - по числу L . У пірротіна одна магнітна вісь, перпендикулярна таблітчатиє його кристалів.

Кристали магнетиту і пірротіна мають доменне будову: в межах одного кристала або зерна виділяється безліч найдрібніших (від 10 до 10 см) ділянок з різними векторами намагніченості. Вектори сусідніх доменів зазвичай компенсують один одного, але ця структура може бути і нескомпенсованих.

Магнітні властивості магнетиту, як і інших ізоморфних сумішей, залежать від хімічного складу мінералу: чим більше в магнетит алюмінію і титану, що займають структурні позиції Fe , Тим слабша його магнітні властивості.

І, нарешті, ще одна здатність магнітних властивостей проявляється в зернистих агрегатах і рудах. Під дією магнітного поля Землі протягом геологічного часу в них іноді відбувається паралельна або близька до цього орієнтація векторів намагніченості окремих зерен. Шматок руди перетворюється на природний магніт, він має свої полюси. Якщо при визначенні фізичних властивостей руди, як ви думаєте, магнетитової, вона не притягує мінерал, будьте уважні: зразок магнетитової руди може притягувати один кінець магнітної стрілки, а інший - відштовхувати.

^ Електричні властивості.

В більшості своїй мінерали є поганими провідниками електрики (володіють малою електропровідністю), виняток становлять самородні метали - золото, мідь, срібло та інші, сульфіди, деякі оксиди (магнетит) і графіт, питомий опір яких менше 10 Ом * м.

Ряд мінералів володіє одночасно електронною та іонною провідністю електрики. Такі в першу чергу марказит, пірит, халькопірит, борної, сфалерит та інші сульфіди металів. У поверхневих зонах руд, змочених грунтовими та іншими підземними водами, на контактах зерен сульфідів виникають мікрогальваніческіе елементи. Вимірювання ЕРС показують, що сульфіди можна збудувати по відношенню до водню в такій же ряд напруг, як і метали. Наприклад, для розчину KCl цей ряд наступний, ЕРС дана в еВ: марказит +0,55, пірит +0,45, халькопірит +0,40, арсенопіріт +0,35, борної +0,30, пірротін +0,25, галеніт +0,20, молібденіт +0,15, сфалерит +0,10. Виникнення ЕРС збуджує протікання по контактах зерен різних хімічних реакцій.

На використанні електричних властивостей мінералів засновані різні методи електророзвідки родовищ корисних копалин - методи опору, природного електричного поля, зарядженого тіла, викликаної поляризацій та ін

Сегнетоелектриків є мінерали з полярними напрямами в їх кристалах. При розтягуванні - стисканні кристалів - діелектриків уздовж полярної осі виникає ЕРС (прямий ефект), якщо ж до кінців полярної осі докласти змінне електричне поле, кристал почне стискатися і розширюватися уздовж полярної осі (зворотний ефект). Відомо більше 1200 речовин - п'єзоелектриків. Найбільш сильно цей ефект проявляється в кварці, а з штучних речовин - в сегнетової солі NaKC H O * 4H O, титаном барію BaTiO .

Піроелектрика також виникає в кристалах - діелектриках з полярними напрямами. При нагріванні (або охолодженні) різні кінці цих полярних напрямків отримують різнойменні електричні заряди. Прикладом мінералу - піроелектрика є турмалін. Електричні осі у сегнетоелектриках збігаються з полярними напрямами в їх кристалах.

^ Гра і переливи кольору мінералів

Деякі прозорі і напівпрозорі мінерали характеризуються грою переливами кольору, що йдуть, немов зсередини кристала. Яскравим прикладом цієї властивості є гра кольору у діамантів і райдужне свічення, що йде з чорних кристалів лабрадору. Ці явища пов'язані з деякими особливостями дисперсії і інтерференції світла при проходженні його через мінерал.

Дисперсією світла називаються залежність показника заломлення речовини від довжини хвилі. Дисперсія чітко проявляється через спеціальні оптичні призми, причому білий світ розкладається в спектр. Для видимої частини випромінювання показник заломлення n зростає із зменшенням довжини хвилі т. е найменше заломлення відчуває червоний, найбільше - фіолетовий промінь світла. Дисперсія і є причиною спостережуваного в діамантах «вогню»: кути і форма ограновування каменя розраховані так, щоб червоний і фіолетовий промені розійшлися найбільш сильно. Мірою дисперсії є різниця між показниками заломлення червоного та фіолетового променів. У рутилу вона становить 0,250, алмазу - 0,062, рубіна і сапфіра - 0,018, берилу і топазу - 0,014, кварцу - 0,013 і у флюориту - 0,017.

Інтерференція світла називається накладення один на одного паралельних пучків світла, в результаті якого частина променів послабляється (гасне), частина - посилюється. Забарвлення, викликані явища інтерференції світла, встановлені у кальциту, гіпсу, слюди, і деяких польових шпатів. У перших трьох мінералів забарвлення видна на хороших безбарвних прозорих кріссталах у вигляді типових райдужних кілець Ньютона. Щоб спостерігати ці кільця, в навчальних лабораторіях по загальній фізиці студенти роблять простий досвід: притискають до скла плосковипуклой лінзу і направляють по нормалі до неї світло. За рахунок відбиття світла від пластини і його інтерференції на лінзі утворюються чергуються кольорові і темні кільця рівної товщини. І такі ж кільця утворюються навколо повітряного зазору в тріщинах кальциту, гіпсу, слюди надаючи їм райдужну забарвлення. Ширина кілець, їх число, колір залежать від товщини зазору.

Складніше проходить Інтерференція світла в деяких польового шпату - в олігоклаз, лабрадором і ортоклаз. Кристали олігоклаз, наприклад, складаються з найтонших (близько 100 нм) пластинок, що характеризуються дещо відрізняється хімічним складом і, отже, різними показниками заломлення. Інтерференція відбитих від таких платівок променів світла призводить до райдужному внутрішньому сяйву олігоклаз в яскравих блакитних тонах - ірізациі. Для лабрадора також характерна ірізациі. Райдужні багатобарвні переливи благородного опалу пояснюються інтерференцією (за іншими авторам - дифракцією) світла через особливої ​​будови опала: він складається з найдрібніших (150-300 нм) глобул SiO2 з водою в межглобулярном просторі. Подібну природу має таке звичне для нас явище, як світіння і переливи кольорами веселки перисто-купчастих і перисто-шаруватих хмар, крізь які просвічує сонце.

Люмінесценція.

Колір, подвійне променезаломлення і поляризація світла, блиск мінералу пов'язані з явищами взаємодії з ним променів видимої частини спектра електромагнітних коливань. Люмінесценції називається здатність кристалів світиться під впливом різного роду випромінювань за межами довжин хвиль видимого світла. В залежності від виду випромінювання, використовуваного для порушення, розрізняють фотолюмінесценцію (збудження ультрафіолетовими променями), катодолюмінесценцію (збудження потоком електронів), електролюмінесценції (збудження електричним полем), термолюмінесценції (збудження нагріванням), тріболюмінесценціей (збудження пружними коливаннями, ударом) і т.д .

Найбільш просто люмінесценція мінералів спостерігається в ультрафіолетових променях в темряві. Нелюмінесцірующіе мінерали залишаються чорними, в інших з'являється світіння різного кольору і інтенсивності. Іноді світіння триває деякий час в повній темряві після відключення ультрафіолетової лампи, цей вид люмінесценції, послесвечение, називається фосфоресценції. Принцип появи люмінесценції той же, що і принцип появи забарвлення у видимих ​​променях. Збудниками люмінесценції (люмінофорами) найчастіше є іони перехідних металів - Mn , Cr 3 +, TR 2 +, TR 3 +, комплексні катіони (UO 2) 2 +, точкові дефекти типу О -, центри переходу (рекомбінації), переносу заряду т.д.

Відомі мінерали з фіолетовим, блакитним, синім, зеленим, жовтим, помаранчевим, червоним світінням в ультрафіолетових променях. Іноді різний за силою і кольором свічення спостерігається в межах одного кристала. Колір і інтенсивність світіння одного і того ж мінералу залежать також від його складу і особливостей структури. Для деяких мінералів люмінесценція є важливою діагностичною ознакою. По яскравому блакитному або жовтому світінню легко визначається алмаз (на цьому заснований спосіб його виявлення в масі подрібненої руди на стрічці транспортера на збагачувальних фабриках). По синьому і жовтому світінню легко відрізняють рудний мінерал вольфраму шеєліт від кальциту і кварцу (у кальциту найчастіше буває рожеве свічення, кварц люмінесцує), по червоному свіченню рубін відрізняють від його імітації і т.д.

^ Оптичні властивості.
У природному світлі коливання електричного і магнітного векторів

вчиняються в кожен момент в різних напрямках, завжди

перпендикулярних до напрямку поширення світлової хвилі (тобто перпендикулярно до світловому променю). Таке світло носить назву

неполяризованого, або простого. При проходженні через оптично

анізотропне середовище світло стає поляризованим. Коливання

поляризованого світла проходять лише в одній площині, що проходить через

напрямок руху світлової хвилі.

Поляризація світла відбувається при проходженні через всі кристали, за винятком кристалів кубічної сингонії; останні в оптичному відношенні ізотропні. Природне світло, що поступає в кристал, розпадається на дві світлові хвилі, що поширюються з різними швидкостями. Обидві хвилі стають поляризованими, причому площині їх коливань взаємно перпендикулярні. Це явище називається двозаломлення, або подвійним світлозаломлення. Двозаломлення було відкрито Бартоліном в 1669 р. і в подальшому було вивчено Х. Гюйгенсом.

У кристалах тригональной, тетрагона і гексагональної сингонія є тільки один напрямок, по якому не відбувається подвійного светопреломления. Цей напрямок називається оптичною віссю, воно збігається з віссю симетрії вищого порядку. Тому кристали середніх сингонія називаються оптично одноосні. У кристалах триклинной, моноклінної та ромбічної сингоній є два напрямки, за якими не відбувається подвійного светопреломления; вони в оптичному відношенні двуосного.

У кристалах середніх сингонія швидкість поширення світлових хвиль різна. Світлова хвиля, що розповсюджується з однаковою швидкістю в усіх напрямках, називається звичайної, а поширювана у різних напрямках з різною швидкістю незвичайною. Поверхнею першої світлової хвилі є кулю, а другий еліпсоїд обертання.

Оптичні властивості мінералів відносяться до числа найбільш важливих. На них заснована методика визначення мінералів під мікроскопом, а такі властивості, як блиск і колір, для багатьох мінералів визначають їх практичну цінність. Світловий промінь, падаючи на поверхню мінералу, частково відбивається від неї, частково заломлюється або поглинається мінералом. Ці явища називають світлозаломлення, світловідображення і светопоглощенієм. З ними пов'язані кольору мінералів і явища люмінесценції.

Світлозаломлення відбувається в результаті зміни напрямку світлового променя при проходженні його через мінерал, зумовлене різними швидкостями поширення світла в повітрі і в мінералі. Для вираження особливостей светопреломления мінералів користуються допоміжною поверхнею - оптичної індикатриси, що має форму еліпсоїда. Розмір кожного радіуса-вектора індикатриси представляє показник заломлення (п) кристала для тих хвиль, коливання яких відбуваються у бік цього вектора. Для однородноаморфних мінералів і мінералів кубічноїсингонії індикатриса має форму кулі, так як всі її радіуси-вектори однакові. Такі мінерали називаються оптично ізотропним і для них характерний один показник заломлення.

У мінералах інших сингонії показники заломлення змінюються зі зміною напрямку тому такі мінерали називаються оптично анізотропними.

Для мінералів, що кристалізуються в тетрагония і гексагональної сингонії, оптична індикатриса представляє еліпсоїд обертання, вісь якого є оптичною віссю. Перпендикулярно до осі розташовується круговий розтин, яке означає, що промінь проходить в напрямку оптичної осі, не відчуває подвійного променезаломлення, а коливання світлової хвилі, що поширюються перпендикулярно світловий нормалі, по всіх напрямках однакові. Оптична вісь збігається з осями симетрії четвертого, третього або шостого порядку. Мінерали цих сингоній в оптичному відношенні є одноосьовими. В них показники заломлення змінюються зі зміною напрямку ходу променів в мінералі від деякого максимального показника (ng) до мінімального (пр). Оптично одноосьові мінерали, у яких в круговому перетині лежить найменший показник заломлення, називаються позитивними . Якщо в круговому перетині лежить найбільший показник заломлення, то вони є негативними.

Мінерали, що кристалізуються в ромбічної, моноклінної та триклинной сингониях, характеризуються індикатриси у вигляді тривісного еліпсоїда. Осі цього еліпсоїда відповідають за значенням трьома показниками заломлення ng, run, пр. У тривісний еліпсоїд є два кругових перетину, перпендикулярно до яких проходять дві оптичні осі. Мінерали ромбічної, моноклінної та триклинной сингоній оптично двуосного. Кут, що утворюється двома оптичними осями, позначається 2 V. Залежно від того, якими напрямками в оптичної індикатриси відповідають найбільший (ng), середній (пт) і найменший (пр) показники заломлення, розрізняють оптично позитивні і оптично негативні мінерали.

Оптично позитивними є такі, в яких найбільший показник заломлення (ng) відповідає положенню гострої, т.е бісектриси гострого кута між оптичними осями. Якщо цим положенням відповідає найменший показник, то мінерали будуть оптично негативними.

При визначенні мінералу важливе значення має також характер подовження мінералу, або знак зони. Якщо з напрямком подовження мінералу збігається більший показник заломлення (ng), то такий мінерал відносять до мають позитивне подовження (+) і навпаки: якщо з напрямком подовження збігається менший показник заломлення , мінерал має від'ємне подовження (-).

Мінерали за характером подовження діляться на чотири категорії: 1) мінерал позитивний, подовження позитивне (кварц - SiO 2, циркон - Zr [SiO 4], рутил - ТiО 2); 2) мінерал негативний, подовження негативне (апатит Са 2 Са 3 ( С1, F, ОН) [РО 4] 3 »доломіт - CaMg [CO 3] 2); • 3) мінерал позитивний, подовження негативне (меліліт-Са 2 (Mg, Al) [(Si, Al) 2 Si0 7], брусит-Mg (OH) 2); 4) мінерал негативний, подовження позитивне (гематит - Fe 2 O 3, тальк - Mg 3 (OH) 2 [Si 4 O 10]).

Як відомо, в різних середовищах швидкість поширення світла неоднакова для різних довжин хвиль. Внаслідок цього спостерігається відмінність в показниках заломлення для різних довжин хвиль. Це явище, що носить назву дисперсії показників заломлення, обумовлює дисперсію хіли двозаломлення і дисперсію кута оптичних осей, т. тобто різну величину кута оптичних осей в кристалі для світла різних довжин хвиль.

Положення кругових перерізів, нормалями до яких є оптичні осі, визначається в двуосного кристалах відносною величиною головних осей індикатриси Ng, Nm, Np. Для світла різних довжин хвиль ці величини різні, отже, і індикатриса для кожної довжини хвилі має свою величину. Якщо форма всіх цих индикатрис одна і та ж, тобто якщо осі Ng, Nm, Np, збільшуючись чи зменшуючись, зберігають відношення своїх величин, то кругові перетини для світла всіх довжин хвиль займають однакове становище, і дисперсія оптичних осей не має місця . Найчастіше індикатриси. Для різних довжин хвиль не цілком подібні один одному наслідком чого є кілька різне становище кругових перерізів і дисперсія оптичних осей. Розрізняють два види дисперсій кута оптичних осей:

1. Кут оптичних осей для довгих хвиль (червоних) більше, ніж для коротких (фіолетових). Такий вид дисперсії позначається r> v (r - rot - Червоний, v - Violett - Фіолетовий) або р> v (Р - розеос - рожевий, v - Віакіндінос - фіолетовий).

2. Кут оптичних осей для довгих хвиль менше, ніж для коротких і позначається r <V або <V.

У деяких випадках в результаті сильної дисперсії змінюється положення площини оптичних осей. Прикладом може служити Брук (TiO 2, мінерал ромбічної сингонії, оптично позитивний), у якого осі індикатриси із зменшенням довжини хвилі збільшуються кілька нерівномірно: та вісь, яка для червоних променів була найменшою {Np), для синіх стає середньою (Nm); в зв'язку з цим положення площини оптичних осей змінюється на перпендикулярний.

Явища светопреломления вивчають за допомогою поляризаційного мікроскопа в тонких шліфах (завтовшки близько 0,02 мм) або в порошках, що занурюються в спеціальні імерсійної рідини. Цей метод отримав назву імерсійного. Поляризаційного мікроскопа можна порівняно швидко визначати мінерали, оскільки кожному мінералу властиві характерні для нього оптичні константи.

Ми не будемо тут викладати методики дослідження кожного з властивостей, що детально дається в курсах крісталлооптікі, але відзначимо, що окремі явища светопреломления безпосередньо пов'язані один з одним і є функцією хімічного складу мінералів і їх структури, отже, визначення оптичних констант дозволяє робити висновки про хімічний мінералу. Робиться це за допомогою діаграм, що зв'язують хімічного складу фізичні властивості мінералів. Діаграми значно полегшують роботу з визначення мінералів.
^ Термічні властивості.
При нагріванні мінералів в залежності від температури в них можуть спостерігатися різні явища: дегідратація, дисоціація, розкладання, перетворення і плавлення.

Поведінка мінералів при нагріванні має важливе діагностичне значення. На плавкості мінералів побудовані багато визначники. Поведінка мінералів при нагріванні має важливе практичне значення, зокрема, для мінералів, використовуваних у керамічній і вогнетривкої

промисловості.

Дегідратація (від лат. Dehydratatio - 'зневоднення) являє собою процес втрати мінералом молекул води в результаті нагрівання або під впливом водовбирну речовин. До мінералам, які відчувають дегідратацію, відносяться кристалогідрати, мінерали, що містять у своєму складі гідроксил, водень, а також тонкодисперсні (колоїдні) агрегати. Кристалогідрати містять кристалізаційну, а тонкодисперсні агрегати - адсорбційну воду.

^ Термічна дисоціація (від лат. Dissociatio - роз'єднання) мінералів виражається в розкладанні їх при нагріванні на більш прості складові частини (наприклад, оксиди). Зазвичай вона здійснюється під впливом виділення мінералів певних летких складових частин (Н 2 0, (ОН), СО 2, S та ін.) Для мінералів, що містять воду, вона пов'язана з дегідратацією.

У мінералогії важливе значення належить термічної дисоціації карбонатів, яка є результатом виділення з них при нагріванні вуглекислоти. Реакція дисоціації карбонатів протікає з поглинанням тепла (ендотермічну) і може бути представлена ​​такою схемою:
Me [CO 3] = MeO + CO 2 Температура дисоціації карбонатів коливається в значних межах. Так, дисоціація смитсонита - Zn [CO 3] відбувається при 450 ° C, а арагоніта - Са [СО 3] при 950 ° С.

Плавлення являє собою процес, при якому за рахунок припливу зовнішнього тепла відбувається руйнування мінералу і різкий перехід його з твердого стану в рідкий. Температура, при якій відбувається цей процес, називається температурою плавлення. Для мінералів постійного складу температура плавлення є постійною ^ і називається точкою плавлення, а для мінералів змінного складу плавлення відбувається в деякому інтервалі температур, званому інтервалом плавлення.

Однак в процесі нагрівання деякі мінерали руйнуються ще до того, як ними досягнута температура плавлення: з ними відбувається дегідратація, термічна дисоціація, або розпад на декілька твердих фаз. Багато мінерали в процесі нагрівання переходять в інші поліморфні модифікації, а деякі плавляться інконгруентно (від лат . incong-ruens - не співпадаючий, не відповідний): разом з рідкою фазою виділяється також тверда фаза іншого складу. ruens - не співпадаючий, не відповідний): разом з рідкою фазою виділяється також тверда фаза іншого складу.

Температура плавлення мінералів коливається в широких межах: від 0 ° С (лід) до 3600 ° С (графіт). Вона залежить від типу хімічного зв'язку, міжатомних відстаней, валентності і координаційного числа.

Мінерали з молекулярним типом зв'язку мають дуже низькі температури плавлення (наприклад, сірка - 115 ° С, реальгар - 320 ° С).

Для мінералів з іонно-ковалентним зв'язком температура плавлення збільшується зі зменшенням міжатомних відстаней і ступеня ковалент-ності зв'язку, а також із збільшенням валентності і координаційного числа.











Ступені

Т емпература плавлення, ступені, ° с

М інерали



лід (Н 2 О)

сірка (S)

олово (Sn)
піраргіріт (A g 3 [SbS 3])

антимоніт (Sb 2 S 3)

Джемсона (Pb 4 Fe [Sb 3 S 7] 2)


Температура плавлення мінералу, ° С




0

115

232

Вельми легкоплавкі

0 -400

Легкоплавкі


400-700


485

546

610

Плавкі

700-1000

Тенардье (Na 2 [SO 4])

аргентит (Ag 2 S)

нікелін (NiAs)

835

840

970

Трудноплавкіе


1 000-1600


альмандин (Fe 3 Al 2 [Si0 4] 3)

ільменіт (FeTiO 3)

магнетит (FeFe 2 O 4)

кварц (SiO 2)

периклаз (MgO)

графіт (С)



1140

1450

1538

Вельми трудноплавкіе

> 1600



1710

2800

3600




У табл. 32 приведено поділ мінералів по температурі плавлення.

В основу взято поділ мінералів по плавкості за допомогою паяльної трубки, але семибальною шкалою замінена п'ятибальною.

Термічні властивості мінералів вивчаються за допомогою термічного аналізу. Його використовують для дослідження процесів, що відбуваються при безперервному нагріванні або охолодженні мінералів. Результати фіксуються так званими термоелементами (термопарами). На термічних кривих, отриманих при нагріванні (криві нагрівання) і охолодженні (криві охолодження), спостерігаються аномальні ділянки у вигляді зламів, горбів і т. п., зумовлені певними перетвореннями (плавлення, розкладання, кипіння і т. д.) в мінералі. Вони називаються термічними ефектами. Перетворення можуть протікати з поглинанням (ендотермічні ефекти) і з виділенням (екзотермічні ефекти) тепла.

Криві нагрівання й охолодження можуть бути використані для діагностики мінералів шляхом порівняння їх з еталонними кривими і для вирішення питань, пов'язаних з конституцією мінералів, зокрема, для визначення характеру води, що міститься в мінералі, для судження про температуру і характері дисоціації, температури плавлення, для визначення інших термофізичних властивостей мінералу і т. д.

Останнім часом термічний аналіз застосовується для якісного

і кількісного аналізу.

Дуже важливе значення термічний аналіз має при вивченні дегідро тації та декарбонатізаціі мінералів, а також при вивченні втрати інших складових частин мінералів, які можуть випаровуватися при нагріванні.

Криві дегідратації знаходяться в повній залежності від ролі води, гідроксилу і гідрооксонія в структурі мінералу.

Одночасно з вивченням дегідратації мінералу в ході термічного аналізу проводиться його оптичне вивчення, що одержало назву термооптіческого дослідження, а також з'ясовуються зміни інших властивостей і насамперед щільності.

Як при отриманні кривих нагрівання, так і при дегідратації важливо не тільки встановити наявність того чи іншого ефекту, а й встановити перетворення, які при цьому відбуваються в мінералі. Тому при повному термічному дослідженні мінералів поряд з термічним і оптичним вивченням їх проводяться рентгенометріческімі та хімічна дослідження, що допомагають встановити всі перетворення, що відбуваються в мінералі, і причини тих чи інших термічних ефектів.

Термічний аналіз також має важливе значення для діагностики метаміктних мінералів, на кривих нагрівання яких відзначається різко виражений екзотермічний ефект в інтервалі 500 - 900 ° С.
Навчальний матеріал
© uadoc.zavantag.com
При копіюванні вкажіть посилання.
звернутися до адміністрації