Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Реферат - Свойства минералов - файл 1.doc


Реферат - Свойства минералов
скачать (266.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc267kb.18.11.2011 00:04скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Введение.

Всякие превращения вещества, связанные с изменением его состава, называются химическими реакциями. В земной коре, морях и озерах постоянно и непрерывно происходят такие превращения помимо воли и какого бы то ни было участия человека; эти реакции можно назвать естественными или природными.

Всякий продукт естественных реакций, вполне или приблизительно однородный физически и химически, называется минералом.

Большинство минералов существует в природе в твердом состоянии, но среди них есть жидкие, как например нефть, а исходя из приведенного определения, минералом можно назвать и всякий газ, образующийся в результате природных химических процессов.

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 и минералов.

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, происходящая от особых свойств вещества.

Свойства эти следующие:

  1. Способность давать твёрдые, жидкие растворы;

  2. Способность образовывать соединения переменного состава и

  3. Способность химических элементов и их групп изоморфно замещать друг друга.

Эти явления гораздо глубже. Они имеют уже не случайный, механический, а физико-химический характер и подробнее будут описываться ниже.

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, ученика Аристотеля.

Вспомогательными для минералогии науками являются химия, физика, кристаллография и геология; сама же минералогия служит основой для петрографии и учения о полезных ископаемых.

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 условиях образуется и находится.

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 исследования минералов.

Как описательная, так и теоретическая минералогия изучают следующие свойства минералов:

1) морфологию (формы),

2)физические свойства,

3) химические свойства,

4) геология минералов ,

5)экономику их.

Из всех свойств минералов выделим физические и химические. К физическим относятся оптические, механические, электрические, магнитные, 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 процессах минералообразования.

^ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

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, спайность, твердость, плотность.

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 твёрдость, спайность, оптические свойства.

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 полуметаллическим.

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) нередко прозрачны или просвечивают.

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 алмазным.

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 минералов.

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 корунда (Al2O3), 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 преломления.

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).


Блеск

Пределы лучепреломления

Пределы отражательной способности, %

Характерные минералы

n

R

Стеклянный

1,3-1,9

2-10

Лед

Флюорит

Кварц

Корунд

Гранаты

1,309

1,434

1,544

1,763

1,763-1,895

2

3,1

4,5

7,8

7,6-9,5

Алмазный

1,9-2,5

10-19

Циркон

Касситерит

Сфалерит

Алмаз

1,95

2,00

2,37

2,419


10,2

11,7

16,5

17,2

Полуметаллический

2,5-3,0

19-25

Колумбит

Гематит

2,45

3,00

17,4

25,0


Металлический

>3,0

>25

Антимонит

Молибденит

4,046

4,7

36,0

42,0


Цвет – простой и удобный диагностический признак.

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, или могут быть в виде примесей.

В качестве примеров можно привести латунно-желтый пирит (FeS2), свинцово-серый галенит (PbS) и серебристо-белый арсенопирит (FeAsS2). У других рудных минералов с металлическим или полуметаллическим блеском характерный цвет может быть замаскирован игрой света в тонкой поверхностной пленке (побежалостью). Это свойственно большинству минералов меди, особенно борниту, который называют «павлиньей рудой» из-за его радужной сине-зеленой побежалости, быстро возникающей на свежем изломе. Однако другие медные минералы окрашены в хорошо всем знакомые цвета: малахит – в зеленый, азурит – в синий.

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 цвет изумруда связан с небольшим содержанием хрома в берилле. Окраска обычно бесцветных минералов может появляться вследствие дефектов кристаллической структуры (обусловленных незаполненными позициями атомов в решетке или вхождением посторонних ионов), которые могут вызвать селективное поглощение некоторых длин волн в спектре белого света. Тогда минералы окрашиваются в дополнительные цвета. Рубины, сапфиры и александриты обязаны своей окраской именно таким световым эффектам.

Бесцветные минералы могут быть окрашены механическими включениями. Так, тонкая рассеянная вкрапленность гематита придает кварцу красный цвет, хлорита – зеленый. Молочный кварц замутнен газово-жидкими включениями. Хотя цвет минералов – одно из самых легко определяемых свойств при диагностике минералов, его надо использовать с осторожностью, так как он зависит от многих факторов.

Несмотря на изменчивость окраски многих минералов, цвет порошка минерала весьма постоянен, а потому является важным диагностическим признаком. Обычно цвет порошка минерала устанавливают по черте (т.н. «цвету черты»), которую оставляет минерал, если им провести по неглазурованной фарфоровой пластинке (бисквиту). Например, минерал флюорит бывает окрашен в разные цвета, но черта у него всегда белая.

Излом - вид или характер поверхности, получающийся при раскалывании минералов. Минералы обладающие совершенной спайностью в 1-2 направлениях дают ровный излом; если число направлений совершенной спайности возрастает до 3 и более, то излом может быть ступенчатым. Для минералов с несовершенной или весьма несовершенной спайностью часто наблюдается раковистый или неровный излом. Минералы волокнистого сложения характеризуются занозистым изломом. Самородные металлы (медь, железо) обнаруживают крючковатый излом.

Спайность. Характерным свойством минералов является их поведение при раскалывании. Например, кварц и турмалин, поверхность излома которых напоминает скол стекла, имеют раковистый излом. У других минералов излом может быть описан как шероховатый, неровный или занозистый. Для многих минералов характеристикой служит не излом, а спайность. Это означает, что они раскалываются по гладким плоскостям, непосредственно связанным с их кристаллической структурой. Силы связи между плоскостями кристаллической решетки могут быть различными в зависимости от кристаллографического направления. Если в каких-то направлениях они гораздо больше, чем в других, то минерал будет раскалываться поперек самой слабой связи. Так как спайность всегда параллельна атомным плоскостям, она может быть обозначена с указанием кристаллографических направлений. Например, галит (NaCl) имеет спайность по кубу, т.е. три взаимоперпендикулярных направления возможного раскола. Спайность характеризуется также легкостью проявления и качеством возникающей спайной поверхности. Слюда обладает весьма совершенной спайностью в одном направлении, т.е. легко расщепляется на очень тонкие листочки с гладкой блестящей поверхностью. У топаза спайность совершенная в одном направлении. Минералы могут иметь два, три, четыре или шесть направлений спайности, по которым они одинаково легко раскалываются, либо несколько направлений спайности разной степени. У некоторых минералов спайность вообще отсутствует. Поскольку спайность как проявление внутренней структуры минералов является их неизменным свойством, она служит важным диагностическим признаком.

Для оценки спайности существует следующая шкала:

1. Спайность весьма совершенная - кристалл колется на тончайшие

пластинки с зеркальной поверхностью (слюда, гипс).

2. Спайность совершенная кристалл в любом месте колется по определённым направлениям, образуя ровные поверхности; неправильный излом получается крайне редко (кальцит, галит, галенит) .

3. Спайность средняя - при расколе образуются как ровные спайные

поверхности, так и неровные поверхности излома (полевые шпаты, роговая обманка).

4. Спайность несовершенная ровные спайные поверхности редки, при изломе большей частью образуется неправильный излом (берил, апатит).

5. Спайность весьма несовершенная - практически нет спайности, кристаллы имеют неровные поверхности излома при расколе (кварц, касситерит).

В различных направлениях спайность кристалла может быть одинаковой или разной по степени совершенства.

Прозрачность. Под этим термином подразумевается способность вещества пропускать свет. В зависимости от степени прозрачности все минералы подразделяются на прозрачные (горный хрусталь, исландский шпат), полупрозрачные (сфалерит, киноварь) и непрозрачные (пирит, галенит). Некоторые непрозрачные минералы, например, скрытокристаллическая разновидность кварца, получившая название халцедон, просвечивается в краях - в тонких обломках. Некоторые прозрачные минералы, например, исландский шпат, обнаруживают эффект двулучепреломления: просматривающиеся через исландский шпат буквы или штриховые рисунки удваиваются.

Хрупкость. Хрупкие минералы от удара молотком рассыпаются на куски. При царапаньи их получается тонкий порошок.

Отдельность. Кроме спайности, являющейся результатом внутреннего строения кристаллов, минералы нередко бывают разбиты еще трещинами отдельности, являющимися результатом действия внешних причин: давления или изменений температуры. Морфологически трещины отдельности отличаются от спайности тем, что 1) не всегда, даже редко, являются строго плоскими, 2) не вполне параллельны друг другу, 3) не всегда параллельны (даже приблизительно) какой – либо из граней кристалла, 4) не могут быть воспроизведены искусственно между двумя соседними трещинами, 5) нередко одна и та же трещина переходит из одного кристалла или зерна в соседнее. Иногда же отдельность бывает совершенно точно ориентирована, как например по пинакоиду у корунда (Al2O3) .

В отдельности иногда можно, кроме ее направления в кристалле, различать также и степень ее совершенства. Под последней можно понимать степень приближения трещин отдельности к плоскости, а также степень их развития в кристаллах: густоту и протяженность. В этом отношении отдельности корунда и диаллага могут быть отнесены к самой высшей категории. Трещины отдельности у них совершенно плоски, взаимно-параллельны, настолько густы и выдержаны, это при первом знакомстве с минералами всегда признаются спайнностью, а для диаллага это смешение понятий и иногда даже встречается в литературе.

Менее совершенны отдельности например у апатита и актинолита. Трещины обычно довольно густо расположены, ориентированы в одном направлении, главным образом поперек удлинения кристаллов, но имеют более или менее извилистый характер. Однако минералы так сильно разбиты ими, что от удара молотком или даже под пальцами крошатся в мелкие обломки, что нередко затрудняет испытание твердости, Руководствуясь этими свойствами отдельности, можно отличать некоторые минералы, например актинолит от игольчатых разностей эпидота.

Штриховатость также относится к числу морфологических свойств кристаллов и представляет следующее. Иногда грани кристаллов бывают неровными, покрытыми мелкими прямолинейными бороздками, как бы штрихами. Это происходит от трех причин.

Штриховатость комбинационная происходит вследствие того, что на большой грани кристалла нарастают другие весьма узкие граньки. Например у эпидота, турмалина; треугольная штриховатость на базопинакоиде корунда.

В других случаях штриховатость является результатом тонкого полисинтетического двойникового сложения минерала. Это штриховатость двойниковая, нередко отчетливо наблюдаемая на зернах плагиоклазов.

Иногда штриховатость возникает от пересечения плоскостей спайности с гранью. Например ромбоэдрическая штриховка на гранях скаленоэдра у кальцита, октаэдрическая штриховка на гранях куба у флюорита.

У разных минералов штриховатость располагается различно: штрихи соседних граней или служат продолжением друг друга, как на гранях призмы кварца или взаимно – перпендикулярны, как на соседних гранях куба пирита или повторяют очертания грани, на которой наблюдаются, как на квадратном пинакоиде везувиана, или присутствуют, например на кубах перосквита, в виде системы пересекающихся штрихов, параллельных ребрам куба. Свойство это столь постоянно, что служит нередко хорошим признаком для определения минерала.

Ковкость. Ковкие минералы от удара молотком закругляются в краях и сплющиваются. При царапаньи их порошка не получается, но остается блестящий след.

^ Гибкие минералы способны изгибаться без излома, К числу таких принадлежат некоторые чешуйчатые, листоватые и волокнистые минералы: слюды, хлориты, тальк, некоторые разновидности гипса, амфиболовый и хризотиловый асбесты.

Твердость – сопротивление, которое минерал оказывает при царапании. Твердость зависит от кристаллической структуры: чем прочнее связаны между собой атомы в структуре минерала, тем труднее его поцарапать. Тальк и графит – мягкие пластинчатые минералы, построенные из слоев атомов, связанных между собой очень слабыми силами. Они жирные на ощупь: при трении о кожу руки происходит соскальзывание отдельных тончайших слоев. Самый твердый минерал – алмаз, в котором атомы углерода так прочно связаны, что его можно поцарапать только другим алмазом. В начале 19 в. австрийский минералог Ф.Моос расположил 10 минералов в порядке возрастания их твердости. С тех пор они используются как эталоны относительной твердости минералов, т.н. шкала Мооса (табл. 1).


Таблица 1. ШКАЛА ТВЕРДОСТИ МООСА

Минерал

^ Относительная твердость

Тальк

1

Гипс

2

Кальцит

3

Флюорит

4

Апатит

5

Ортоклаз

6

Кварц

7

Топаз

8

Корунд

9

Алмаз

10

Чтобы определить твердость минерала, необходимо выявить самый твердый минерал, который он может поцарапать. Твердость исследуемого минерала будет больше твердости поцарапанного им минерала, но меньше твердости следующего по шкале Мооса минерала. Силы связи могут меняться в зависимости от кристаллографического направления, а поскольку твердость является грубой оценкой этих сил, она может различаться в разных направлениях. Эта разница обычно невелика, исключение составляет кианит, у которого твердость 5 в направлении, параллельном длине кристалла, и 7 – в поперечном направлении. В минералогической практике используется также измерение абсолютных значений твердости (т.н. микротвердости) при помощи прибора склерометра, которая выражается в кг/мм2.

Побежалость - пёстрая или радужная окраска приповерхностного слоя. Она объясняется появлением тонких поверхностных плёнок за счёт изменения, например окисления, минералов.

^ Цвет черты. Минералы, твёрдость которых невелика, оставляют черту на неглазурованной фарфоровой пластинке. Цвет черты, или цвет минерала в порошке может отличаться от цвета самого минерала.

Упругостью обладают в той или иной степени все минералы. Нас интересует грубое проявление этого свойства, когда минерал, будучи изогнут на значительный угол и будучи после этого предоставлен сам себе, принимает прежнюю форму. Этим свойством обладают лишенные кальция слюды, что позволяет отличить их, с одной стороны, от хрупких слюд, ломающихя, но не гнущихся, существенным компонентом которых является кальций, а с другой стороны – от хлоритов, таких же чешуйчатых, гибких, но не упругих.

Из волокнистых некоторые амфиболы и хризотил обладают способностью «трепаться». При растрепывании они дают тончайшее эластичное волокно, поддающееся текстильной обработке. Это свойство вместе с кислотно- и огнеупорностью делает их ценнейшим техническим продуктом. Эти минералы носят технологическое название асбестов.

^ Удельный вес минералов в учебниках и справочниках дается в обычном виде – цифрой; при определении же минералов оценивается приблизительно взвешиванием в руке. Одно это испытание определяет принадлежность минерала к определенной группе: легких, средних, тяжелых.

Эти условные понятия следует различать для минералов с металлическим блеском – рудных и минералов с неметаллическим блеском – нерудных (чаще). При общем сравнении последние всегда окажутся легкими и в редких случаях попадут в средние.

Плотность. Масса атомов химических элементов меняется от водорода (самый легкий) до урана (самый тяжелый). При прочих равных условиях масса вещества, состоящего из тяжелых атомов, больше, чем у вещества, состоящего из легких атомов. Например, два карбоната – арагонит и церуссит – имеют сходную внутреннюю структуру, но в состав арагонита входят легкие атомы кальция, а в состав церуссита – тяжелые атомы свинца. В результате масса церуссита превышает массу арагонита того же объема. Масса единицы объема минерала зависит также от плотности упаковки атомов. Кальцит, как и арагонит, представляет собой карбонат кальция, но в кальците атомы упакованы менее плотно, потому он имеет меньшую массу единицы объема, чем арагонит. Относительная масса, или плотность, зависит от химического состава и внутренней структуры. Плотность – это отношение массы вещества к массе того же объема воды при 4 С. Так, если масса минерала составляет 4 г, а масса того же объема воды – 1 г, то плотность минерала равна 4. В минералогии принято выражать плотность в г/см3. Плотность – важный диагностический признак минералов, и ее нетрудно измерить. Сначала образец взвешивается в воздушной среде, а затем – в воде. Поскольку на образец, погруженный в воду, действует выталкивающая сила, направленная вверх, его вес там меньше, чем в воздухе. Потеря веса равна весу вытесненной воды. Таким образом, плотность определяется отношением массы образца на воздухе к потере его веса в воде.

^ Легкие минералы.

название

формула

плотность г/см3

лед

H2O

0.9

кертисит

C24 H18 O

1.2

мелилит

Al2 C12 O12 *18H2 O

1.6

улексит

NaCa(B5 O6 (OH)6 )*5H2 O

1.9

сера

S

2.0

опал

Si 2O *nH2 O

2.1

Тяжелые минералы.

название

формула

плотность

алмаз

С

3,5

флюорит

СaF2

3,1

барит

BaSO4

4,5

пирит

FeS2

5,0

^ Очень тяжелые минералы.

название

формула

плотность

галенит

PbS

7,4-7,6

медь

Сu

8,9

золото

Au

15,0-19,3

платина

Pt

14-19

^ КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ

Хотя химический состав служил основой классификации минералов с середины 19 в., минералоги не всегда придерживались единого мнения о том, каким должен быть порядок расположения в ней минералов. Согласно одному из методов построения классификации, минералы группировали по одинаковому главному металлу или катиону. При этом минералы железа попадали в одну группу, минералы свинца – в другую, минералы цинка – в третью и т.д. Однако по мере развития науки выяснилось, что минералы, содержащие один и тот же неметалл (анион или анионную группу), имеют сходные свойства и похожи между собой гораздо больше, чем минералы с общим металлом. К тому же минералы с общим анионом встречаются в одинаковой геологической обстановке и имеют близкое происхождение. В результате в современной систематике (см. табл. 2) минералы объединяются в классы по признаку общего аниона или анионной группы. Единственное исключение составляют самородные элементы, которые встречаются в природе сами по себе, не образуя соединений с другими элементами.

Таблица 2. КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ

Класс

^ Минерал (пример)

Химическая формула

Самородные элементы

Золото

Au

Карбиды1

Муассанит

SiC

Сульфиды2 и сульфосоли

Киноварь
Энаргит

HgS
Cu3AsS4

Оксиды

Гематит

Fe2O3

Гидроксиды

Брусит

Mg(OH)2

Галогениды

Флюорит

CaF2

Карбонаты

Кальцит

CaCO3

Нитраты

Калиевая селитра

KNO3

Бораты

Бура

Na2B4O5(OH)48H2O

Фосфаты3

Апатит

Ca5(PO4)3F

Сульфаты

Гипс

CaSO4 2H2O

Хроматы

Крокоит

PbCrO4

Вольфраматы4

Шеелит

CaWO4

Силикаты

Альбит

NaAlSi3O8

1 Включая нитриды и фосфиды
2 Включая арсениды, селениды и теллуриды.
3 Включая арсенаты и ванадаты.
4 Включая молибдаты.

Химические классы подразделяются на подклассы (по химизму и структурному мотиву), которые, в свою очередь, разбиваются на семейства и группы (по структурному типу). Отдельные минеральные виды, входящие в состав группы, могут образовывать ряды, а один минеральный вид может иметь несколько разновидностей.

К настоящему времени ок. 4000 минералов признаны самостоятельными минеральными видами. К этому списку по мере открытия добавляются новые минералы и исключаются давно известные, но дискредитированные по мере совершенствования методов минералогических исследований.

^ Магнитные свойства.

По магнитным свойствам выделяют магнитные, слабомагнитные и немагнитные минералы. Первые притягиваются простым (постоянным) магнитом. Таких минералов лишь несколько – это магнетит, пирротин, самородное железо, тетраферроплатина, изоферроплатина, железистая платина, некоторые разновидности ильменита, причем кристаллы и зёрна магнетита, пирротина, изредка ильменита сами по себе являются природными постоянными магнитами, имеющими силу и полярность настоящего магнита. К слабомагнитным относят те минералы, которые не притягивают простым магнитом, но приобретают магнитное свойство под действием электрического поля. Таковы, например, разные железистые силикаты, оксиды и гидроксиды железа, ильменит FeTiO, железистый сфалерит. Немагнитно большинство минералов – полевые шпаты, кальцит, кварц и др. Это разделение минералов на три группы удобно в практической работе геолога и используется при обогащении и переработке руд, но, конечно, оно условно, так как определяется уровнем техники изготовления магнитов и электромагнитов и произвольно принимаемыми граничными значениями магнитных свойств минералов в этих трёх группах. Степень магнитности минерала характеризуется удельной магнитной восприимчивостью אּ (каппа), её размерность см/г. Значение אּ у слабомагнитных минералов определяется взвешиванием в магнитном поле проб известного объёма и массы. Для сильномагнитных минералов используются другие, более сложные методы. Значения אּ минералов находятся в пределах приблизительно от +1,0 до – 0,5*10 см/г. За граничные для группы слабомагнитных минералов приняты значения אּ около +n*10 и n*10 см/г.

Физическая сущность явления намагничивания заключается в том, что каждый электрон, вращаясь вокруг своей оси, создаёт вокруг себя магнитное поле силой в один магнетон Бора (0,927*10Дж/Тл). В зависимости от магнитной структуры (она определяется числом неспаренных электронов, их взаимной ориентацией в пространстве и общим характером химической связи) магнитные моменты атомов либо взаимно компенсируются (полностью или частично), либо этого не происходит. Все вещества, в том числе и минералы, делят на этой основе на диамагнитные, парамагнитные, ферромагнитные и антиферромагнитные (скомпенсированные и некомпенсированные, их ещё называют ферримагнитными). Степень намагничивания минералов возрастает от начала этого ряда к концу. Магнетит и пирротин являются некомпенсированными антиферромагнитными (иначе ферримагнитными) веществами.

Как любое свойство, магнетизм проявляется в пределах одного кристалла анизотропно. У магнетита, например, наибольшее намагничивание наблюдается вдоль осей симметрии L, их называют магнитными осями кристаллов. В одном кристалле магнетита четыре магнитные оси – по числу L. У пирротина одна магнитная ось, перпендикулярная таблитчатости его кристаллов.

Кристаллы магнетита и пирротина имеют доменное строение: в пределах одного кристалла или зерна выделяется множество мельчайших (от 10 до 10 см) участков с разными векторами намагниченности. Векторы соседних доменов обычно компенсируют друг друга, но эта структура может быть и нескомпенсированной.

Магнитные свойства магнетита, как и других изоморфных смесей, зависят от химического состава минерала: чем больше в магнетите алюминия и титана, занимающих структурные позиции Fe, тем слабее его магнитные свойства.

И, наконец, ещё одна способность магнитных свойств проявляется в зернистых агрегатах и рудах. Под действием магнитного поля Земли в течение геологического времени в них иногда происходит параллельная или близкая к этому ориентация векторов намагниченности отдельных зерен. Кусок руды превращается в природный магнит, он имеет свои полюса. Если при определении физических свойств руды, как вы думаете, магнетитовой, она не притягивает минерал, будьте внимательны: образец магнетитовой руды может притягивать один конец магнитной стрелки, а другой – отталкивать.

^ Электрические свойства.

В большинстве своем минералы являются плохими проводниками электричества (обладают малой электропроводностью), исключение составляют самородные металлы – золото, медь, серебро и другие, сульфиды, некоторые оксиды (магнетит) и графит, удельное сопротивление которых менее 10 Ом*м.

Ряд минералов обладает одновременно электронной и ионной проводимостью электричества. Таковы в первую очередь марказит, пирит, халькопирит, борнит, сфалерит и другие сульфиды металлов. В поверхностных зонах руд, смоченных грунтовыми и другими подземными водами, на контактах зерен сульфидов возникают микрогальванические элементы. Измерения ЭДС показывают, что сульфиды можно выстроить по отношению к водороду в такой же ряд напряжений, как и металлы. Например, для раствора KCl этот ряд следующий, ЭДС дана в эВ: марказит +0,55, пирит +0,45, халькопирит +0,40, арсенопирит +0,35, борнит +0,30, пирротин +0,25, галенит +0,20, молибденит +0,15, сфалерит +0,10. Возникновение ЭДС возбуждает протекание по контактам зерен различных химических реакций.

На использовании электрических свойств минералов основаны различные методы электроразведки месторождений полезных ископаемых – методы сопротивления, естественного электрического поля, заряженного тела, вызванной поляризаций и др.

Сегнетоэлектриками являются минералы с полярными направлениями в их кристаллах. При растяжении – сжатии кристаллов – диэлектриков вдоль полярной оси возникает ЭДС (прямой эффект), если же к концам полярной оси приложить переменное электрическое поле, кристалл начнет сжиматься и расширяться вдоль полярной оси (обратный эффект). Известно более 1200 веществ – пьезоэлектриков. Наиболее сильно этот эффект проявляется в кварце, а из искусственных веществ – в сегнетовой соли NaKCHO*4HO, титаните бария BaTiO.

Пироэлектричество также возникает в кристаллах – диэлектриках с полярными направлениями. При нагревании (или охлаждении) разные концы этих полярных направлений получают разноименные электрические заряды. Примером минерала – пироэлектрика является турмалин. Электрические оси в сегнетоэлектриках совпадают с полярными направлениями в их кристаллах.

^ Игра и переливы цвета минералов

Некоторые прозрачные и полупрозрачные минералы характеризуются игрой переливами цвета, идущими, словно изнутри кристалла. Ярким примером этого свойства являются игра цвета у бриллиантов и радужное свечение, идущее из чёрных кристаллов лабрадора. Эти явления связаны с некоторыми особенностями дисперсии и интерференции света при прохождении его через минерал.

Дисперсией света называются зависимость показателя преломления вещества от длины волны. Дисперсия чётко проявляется через специальные оптические призмы, причём белый свет разлагается в спектр. Для видимой части излучения показатель преломления n растёт с уменьшением длины волны т. е наименьшее преломление испытывает красный, наибольшее – фиолетовый луч света. Дисперсия и является причиной наблюдаемого в бриллиантах «огня»: углы и форма огранки камня рассчитаны так, чтобы красный и фиолетовый лучи разошлись наиболее сильно. Мерой дисперсии является разность между показателями преломления красного и фиолетового лучей. У рутила она составляет 0,250,алмаза – 0,062,рубина и сапфира – 0,018,берилла и топаза – 0,014,кварца – 0,013 и у флюорита – 0,017.

Интерференция света называется наложения друг на друга параллельных пучков света, в результате которого часть лучей ослабляется (гаснет), часть – усиливается. Окраски, вызванные явлением Интерференции света ,установлены у кальцита,гипса,слюды, и некоторых полевых шпатов. У первых трёх минералов окраска видна на хороших бесцветных прозрачных криссталах в виде типичных радужных колец Ньютона. Чтобы наблюдать эти кольца, в учебных лабораториях по общей физике студенты делают простой опыт: прижимают к стеклу плосковыпуклую линзу и направляют по нормали к ней свет. За счёт отражения света от пластины и его интерференции на линзе образуются чередующиеся цветные и тёмные кольца равной толщины. И такие же кольца образуются вокруг воздушного зазора в трещинах кальцита, гипса, слюды придавая им радужную окраску. Ширина колец, их число, цвет зависят от толщины зазора.

Сложнее проходит Интерференция света в некоторых полевых шпатах – в олигоклазе, лабрадоре и ортоклазе. Кристаллы олигоклаза, например, состоят из тончайших (около 100 нм) пластинок, характеризующихся несколько отличающимся химическим составом и, следовательно, разными показателями преломления. Интерференция отраженных от таких пластинок лучей света приводит к радужному внутреннему сиянию олигоклаза в ярких голубых тонах – иризации. Для лабрадора также характерна иризация. Радужные многоцветные переливы благородного опала объясняются интерференцией (по другим авторам - дифракцией) света из-за особого строения опала: он состоит из мельчайших (150-300 нм) глобул SiO2 с водой в межглобулярном пространстве. Сходную природу имеет такое привычное для нас явление, как свечение и переливы цветами радуги перисто-кучевых и перисто-слоистых облаков, сквозь которые просвечивает солнце.

Люминесценция.

Цвет, двойное лучепреломление и поляризация света, блеск минерала связаны с явлениями взаимодействия с ним лучей видимой части спектра электромагнитных колебаний. Люминесценцией называется способность кристаллов светится под влиянием разного рода излучений за пределами длин волн видимого света. В зависимости от вида излучения, используемого для возбуждения, различают фотолюминесценцию (возбуждение ультрафиолетовыми лучами), катодолюминесценцию (возбуждение потоком электронов), электролюминесценцию (возбуждение электрическим полем), термолюминесценцию (возбуждение нагреванием), триболюминесценцию (возбуждение упругими колебаниями, ударом) и т.д.

Наиболее просто люминесценция минералов наблюдается в ультрафиолетовых лучах в темноте. Нелюминесцирующие минералы остаются черными, у других появляется свечение разного цвета и интенсивности. Иногда свечение продолжается некоторое время в полной темноте после отключения ультрафиолетовой лампы, этот вид люминесценции, послесвечение, называется фосфоресценцией. Принцип появления люминесценции тот же, что и принцип появления окраски в видимых лучах. Возбудителями люминесценции (люминофорами) чаще всего являются ионы переходных металлов - Mn, Cr3+, TR2+, TR3+, комплексные катионы (UO2)2+, точечные дефекты типа О-, центры перехода (рекомбинации), переноса заряда т.д.

Известны минералы с фиолетовым, голубым, синим, зеленым, желтым, оранжевым, красным свечением в ультрафиолетовых лучах. Иногда разное по силе и цвету свечение наблюдается в пределах одного кристалла. Цвет и интенсивность свечения одного и того же минерала зависят также от его состава и особенностей структуры. Для некоторых минералов люминесценция является важным диагностическим признаком. По яркому голубому или желтому свечению легко определяется алмаз (на этом основан способ его выявления в массе дробленой руды на ленте транспортера на обогатительных фабриках). По синему и желтому свечению легко отличают рудный минерал вольфрама шеелит от кальцита и кварца (у кальцита чаще всего бывает розовое свечение, кварц люминесцирует), по красному свечению рубин отличают от его имитации и т.д.

^ Оптические свойства.
В естественном свете колебания электрического и магнитного векторов

совершаются в каждый момент в различных направлениях, всегда

перпендикулярных к направлению распространения световой волны (т.е. перпендикулярно к световому лучу) . Такой свет носит название

неполяризованного, или простого. При прохождении через оптически

анизотропную среду свет становится поляризованным. Колебания

поляризованного света проходят лишь в одной плоскости, проходящей через

направление движения световой волны.

Поляризация света происходит при прохождении через все кристаллы, за исключением кристаллов кубической сингонии; последние в оптическом отношении изотропны. Естественный свет, поступающий в кристалл, распадается на две световые волны, распространяющиеся с различными скоростями. Обе волны становятся поляризованными, причём плоскости их колебаний взаимно перпендикулярны. Это явление называется двупреломлением, или двойным светопреломлением. Двупреломление было открыто Бартолином в 1669 г. и в дальнейшем было изучено Х. Гюйгенсом.

В кристаллах тригональной, тетрагональной и гексагональной сингоний имеется только одно направление, по которому не происходит двойного светопреломления. Это направление называется оптической осью, оно совпадает с осью симметрии высшего порядка. Поэтому кристаллы средних сингоний называются оптически одноосными. В кристаллах триклинной, моноклинной и ромбической сингоний имеются два направления, по которым не происходит двойного светопреломления; они в оптическом отношении двуосны.

В кристаллах средних сингоний скорость распространения световых волн различна. Световая волна, распространяющаяся с одинаковой скоростью во всех направлениях, называется обыкновенной, а распространяющаяся в различных направлениях с различной скоростью необыкновенной. Поверхностью первой световой волны является шар, а второй эллипсоид вращения.

Оптические свойства минералов относятся к числу наиболее важных. На них основана методика определения минералов под микроскопом, а такие свойства, как блеск и цвет, для многих минералов определяют их практическую ценность. Световой луч, падая на поверхность минерала, частично отражается от нее, частично преломляется или поглощается минералом. Эти явления называют светопреломлением, светоотражением и светопоглощением. С ними связаны цвета минералов и явления люминесценции.

Светопреломление происходит в результате изменения направления све­тового луча при прохождении его через минерал, обусловленное различными скоростями распространения света в воздухе и в минерале. Для выражения особенностей светопреломления минералов пользуются вспомогательной поверхностью — оптической индикатрисой, имеющей форму эллипсоида. Размер каждого радиуса-вектора индикатрисы представляет показатель преломления (п) кристалла для тех волн, колебания которых совершаются в направлении этого вектора. Для однородноаморфных минералов и мине­ралов кубической сингонии индикатриса имеет форму шара, так как все ее радиусы-векторы одинаковы. Такие минералы называются оптически изо­тропными и для них характерен один показатель преломления.

В минералах других сингонии показатели преломления изменяются с изменением направления поэтому такие минералы называются оптически анизотропными.

Для минералов, кристаллизующихся в тетрагона и гексагональной сингониях, оптическая индикатриса представляет эллипсоид вращения, ось которого является оптической осью. Перпендикулярно к оси располагается круговое сечение, которое означает, что луч проходящий в направлении оптической оси, не испытывает двойного лучепреломле­ния, а колебания световой волны, распространяющиеся перпендикулярно световой нормали, по всем направлениям одинаковы. Оптическая ось совпа­дает с осями симметрии четвертого, третьего или шестого порядка. Минералы этих сингоний в оптическом отношении являются одноосными. В них показа­тели преломления изменяются с изменением направления хода лучей в ми­нерале от некоторого максимального показателя (ng) до минимального (пр). Оптически одноосные минералы, у которых в круговом сечении лежит наименьший показатель преломления, называются положительными. Если в круговом сечении лежит наибольший показатель преломления, то они являются отрицательными.

Минералы, кристаллизующиеся в ромбической, моноклинной и триклинной сингониях, характеризуются индикатрисой в виде трехосного эллипсоида. Оси этого эллипсоида отвечают по значению трем показателям преломления ng, run, пр. В трехосных эллипсоидах есть два круговых сече­ния, перпендикулярно к которым проходят две оптические оси. Минералы ромбической, моноклинной и триклинной сингоний оптически двуосны. Угол, образуемый двумя оптическими осями, обозначается 2V. в зависи­мости от того, каким направлениям в оптической индикатрисе отвечают наибольший (ng), средний (пт) и наименьший (пр) показатели преломления, различают оптически положительные и оптически отрицательные минералы.

Оптически положительными являются такие, в которых наибольший показатель преломления (ng) отвечает положению острой ,т.е биссектрисы острого угла между оптическими осями. Если этому положе­нию отвечает наименьший показатель, то минералы будут оптически отрицательными.

При определении минерала важное значение имеет также характер удлинения минерала, или знак зоны. Если с направлением удлинения мине­рала совпадает больший показатель преломления (ng), то такой минерал относят к имеющим положительное удлинение (+) и наоборот: если с направ­лением удлинения совпадает меньший показатель преломления, минерал имеет отрицательное удлинение (—).

Минералы по характеру удлинения делятся на четыре категории: 1) минерал положительный, удлинение положительное (кварц — SiO2, циркон — Zr[SiO4], рутил — ТiО2); 2) минерал отрицательный, удлинение отрицательное (апатит Са2Са3(С1, F, ОН)[РО4]3» доломит — CaMg[CO3]2); • 3) минерал положительный, удлинение отрицательное (мелилит—Са2 (Mg, Al) [(Si, Al)2Si07], брусит—Mg(OH)2); 4) минерал отрицательный, удли­нение положительное (гематит — Fe2O3, тальк — Mg3(OH)2[Si 4O10]).

Как известно, в различных средах скорость распространения света неодинакова для разных длин волн. Вследствие этого наблюдается различие в показателях преломления для различных длин волн. Это явление, носящее название дисперсии показателей преломления, обусловливает дисперсию хилы двупреломления и дисперсию угла оптических осей, т. е. разную величину угла оптических осей в кристалле для света разных длин волн.

Положение круговых сечений, нормалями к которым являются оптические оси, опреде­ляется в двуосных кристаллах относительной величиной главных осей инди­катрисы Ng, Nm, Np. Для света разных длин волн эти величины различны, следовательно, и индикатриса для каждой длины волны имеет свою величи­ну. Если форма всех этих индикатрис одна и та же, т. е. если оси Ng, Nm, Np, увеличиваясь или уменьшаясь, сохраняют отношение своих величин, то круговые сечения для света всех длин волн занимают одинаковое положе­ние, и дисперсия оптических осей не имеет места. Чаще всего индикатрисы .для разных длин волн не вполне подобны друг другу следствием чего является несколько различное положение круговых сечений и дисперсия оптических осей. Различают два вида дисперсий угла оптических осей:

1. Угол оптических осей для длинных волн (красных) больше, чем для коротких (фиолетовых). Такой вид дисперсии обозначается r>v (r — rot — красный, v violett — фиолетовый) или р > v (р — розеос — розовый, v — виакиндинос — фиолетовый).

2. Угол оптических осей для длинных волн меньше, чем для коротких и обозначается r < v или < v.

В некоторых случаях в результате сильной дисперсии меняется поло­жение плоскости оптических осей. Примером может служить брукит (TiO2, минерал ромбической сингонии, оптически положительный), у которого оси индикатрисы с уменьшением длины волны увеличиваются несколько нерав­номерно: та ось, которая для красных лучей была наименьшей {Np), для синих становится средней (Nm); в связи с этим положение плоскости опти­ческих осей меняется на перпендикулярное.

Явления светопреломления изучают при помощи поляризационного микроскопа в тонких шлифах (толщиной около 0,02 мм) или в порошках, погружаемых в специальные иммерсионные жидкости. Этот метод получил название иммерсионного. Поляризационным микроскопом можно сравнитель­но быстро определять минералы, так как каждому минералу свойственны характерные для него оптические константы.

Мы не будем здесь излагать методики исследования каждого из свойств, что детально дается в курсах кристаллооптики, но отметим, что отдельные явления светопреломления непосредственно связаны друг с другом и являют­ся функцией химического состава минералов и их структуры, следовательно, определение оптических констант позволяет делать выводы о химическом минерала. Делается это с помощью диаграмм, связывающих химического состав физические свойства минералов. Диаграммы значительно облегчают работу по определению минералов.
^ Термические свойства.
При нагревании минералов в зависимости от температуры в них могут наблюдаться различные явления: дегидратация, диссоциация, разложение, превращение и плавление.

Поведение минералов при нагревании имеет важное диагностическое значение. На плавкости минералов построены многие определители. Пове­дение минералов при нагревании имеет важное практическое значение, в частности, для минералов, используемых в керамической и огнеупорной

промышленности.

Дегидратация (от лат. dehydratatio —'обезвоживание) представляет собой процесс потери минералом молекул воды в результате нагревания или под влиянием водопоглощающих веществ. К минералам, испытывающим дегидратацию, относятся кристаллогидраты, минералы, содержащие в своем составе гидроксил, водород, а также тонкодисперсные (коллоидные) агре­гаты. Кристаллогидраты содержат кристаллизационную, а тонкодисперс­ные агрегаты — адсорбционную воду.

^ Термическая диссоциация (от лат. dissociatio — разъединение) мине­ралов выражается в разложении их при нагревании на более простые состав­ные части (например, окислы). Обычно она совершается под влиянием выделения минералов определенных летучих составных частей (Н20, (ОН), СО2, S и др.). Для минералов, содержащих воду, она связана с дегид­ратацией.

В минералогии важное значение принадлежит термической диссоциа­ции карбонатов, которая является результатом выделения из них при нагревании углекислоты. Реакция диссоциации карбонатов протекает с поглощением тепла (эндотермично) и может быть представлена такой схемой:
Me[CO3] = MeO + CO2 Температура диссоциации карбонатов колеблется в значительных пре­делах. Так, диссоциация смитсонита — Zn[CO3] происходит при 450°C,а арагонита — Са[СО3] при 950° С.

Плавление представляет собой процесс, при котором за счет притока внешнего тепла происходит разрушение минерала и резкий переход его из твердого состояния в жидкое. Температура, при которой происходит этот процесс, называется температурой плавления. Для минералов постоян­ного состава температура плавления является постоянной ^и называется точкой плавления, а для минералов переменного состава плавление проис­ходит в некотором интервале температур, называемом интервалом плавления.

Однако в процессе нагревания некоторые минералы разрушаются еще до того, как ими достигнута температура плавления: с ними происходит дегидратация, термическая диссоциация, либо распад на несколько твердых фаз. Многие минералы в процессе нагревания переходят в другие полиморф­ные модификации, а некоторые плавятся инконгруэнтно (от лат. incong-ruens — не совпадающий, не соответствующий): вместе с жидкой фазой выделяется также твердая фаза иного состава. ruens — не совпадающий, не соответствующий): вместе с жидкой фазой выделяется также твердая фаза иного состава.

Температура плавления минералов колеблется в широких пределах: от 0° С (лед) до 3600° С (графит). Она зависит от типа химической связи, межатомных расстояний, валентности и координационного числа.

Минералы с молекулярным типом связи имеют очень низкие темпера­туры плавления (например, сера — 115° С, реальгар — 320° С).

Для минералов с ионно-ковалентной связью температура плавления увеличивается с уменьшением межатомных расстояний и степени ковалент-ности связи, а также с увеличением валентности и координационного числа.











Ступени

Температура плавления, ступени, °с

Минералы



лед (Н2О)

сера (S)

олово (Sn)
пираргирит (Ag3[SbS3])

антимонит (Sb2S3)

джемсонит (Pb4Fe[Sb3S7]2)


Температура плавления минерала, °С




0

115

232

Весьма легкоплав­кие

0-400

Легкоплавкие


400-700


485

546

610

Плавкие

700-1000

тенардит (Na2[SO4])

аргентит (Ag2S)

никелин (NiAs)

835

840

970

Трудноплавкие


1000-1600


альмандин (Fe3Al2[Si04]3)

ильменит (FeTiO3)

магнетит (FeFe2O4)

кварц (SiO2)

периклаз (MgO)

графит (С)



1140

1450

1538

Весьма трудноплав­кие

>1600



1710

2800

3600




В табл. 32 приведено разделение минералов по температуре плавления.

В основу взято разделение минералов по плавкости с помощью паяльной трубки, но семибальная шкала заменена пятибалльной.

Термические свойства минералов изучаются при помощи термического анализа. Его используют для исследования процессов, происходящих при непрерывном нагревании или охлаждении минералов. Результаты фиксируются так называемыми термоэлементами (термопарами). На термических кривых, получен­ных при нагревании (кривые нагре­вания) и охлаждении (кривые ох­лаждения), наблюдаются аномаль­ные участки в виде изломов, горбов и т. п., обусловленные определен­ными превращениями (плавление, разложение, кипение и т. д.) в ми­нерале. Они называются термиче­скими эффектами. Превращения могут протекать с поглощением (эндотермические эффекты) и с выделением (экзотермические эффекты) тепла.

Кривые нагревания и охлаждения могут быть использованы для диаг­ностики минералов путем сравнения их с эталонными кривыми и для реше­ния вопросов, связанных с конституцией минералов, в частности, для опре­деления характера воды, содержащейся в минерале, для суждения о тем­пературе и характере диссоциации, температуре плавления, для определе­ния других термофизических свойств минерала и т. д.

В последнее время термический анализ применяется для качественного

и количественного анализа.

Очень важное значение термический анализ имеет при изучении дегидратации и декарбонатизации минералов, а также при изучении потери других составных частей минералов, которые могут улетучиваться при нагревании.

Кривые дегидратации находятся в полной зависимости от роли воды, гидроксила и гидрооксония в структуре минерала.

Одновременно с изучением дегидратации минерала в ходе термического анализа проводится его оптическое изучение, получившее название термооптического исследования, а также выясняются изменения других свойств и прежде всего плотности.

Как при получении кривых нагревания, так и при дегидратации важно не только установить наличие того или иного эффекта, но и установить превращения, которые при этом совершаются в минерале. Поэтому при полном термическом исследовании минералов наряду с термическим и оптическим изучением их проводятся рентгенометрическое и химическое исследования, помогающие установить все превращения, происходящие в минерале, и причины тех или иных термических эффектов.

Термический анализ также имеет важное значение для диагностики метамиктных минералов, на кривых нагревания которых отмечается резко выраженный экзотермический эффект в интервале 500 – 900 °С.


Скачать файл (266.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации