Základné vlastnosti minerálov. Základné fyzikálne vlastnosti minerálov. Schéma izolácie podkrovia

Minerály sú prírodné chemické zlúčeniny alebo pôvodné prvky nachádzajúce sa v zemskej kôre. Skaly (pôdy) a pôdy, ktoré sú priamo pod našimi nohami, sú zložené z minerálov. Distribúcia minerálov je extrémne nerovnomerná. Známych minerálov je asi 3000, rozšírených je len asi 50. Tieto minerály sa nazývajú rodotvorné. Ak vezmeme do úvahy jednotlivé geologické provincie, napríklad centrálnu časť Ruskej nížiny, potom je na zemskom povrchu ešte menej minerálov tvoriacich horniny - asi 20.

Vo všeobecnosti existuje oveľa viac chemických zlúčenín ako minerálov, ale väčšinou ide o látky získavané umelo. V poslednej dobe sa minerály nazývajú ďalšie dve triedy látok:

• to, čo sa kedysi nazývalo minerály - anorganické zlúčeniny prítomné v potravinách, medicíne, kozmetike;
• súčiastky vznikajúce pri výrobe stavebných materiálov - tehly, betón, keramika atď.

Minerály sú predovšetkým tuhé, oveľa menej často kvapalné (podzemné vody) a plynné (radón, metán). Medzi tuhými minerálmi prevládajú kryštalické, amorfné a koloidné minerály (sú menej časté). Vzhľadovo sú minerály veľmi rozmanité a majú veľký počet vlastností. Rovnaká kombinácia chemických prvkov môže kryštalizovať do rôznych štruktúr a vytvárať rôzne minerály - tento jav sa nazýva polymorfizmus. Napríklad úpravy uhlíka (C) poskytujú grafit a diamant; sulfid železa (FS 2) tvorí dva minerály - pyrit a markazit, uhličitan vápenatý CaCO 3 - minerály kalcit a aragonit.

Minerály sú izotropné a anizotropné: izotropné majú rovnaké vlastnosti vo všetkých smeroch a anizotropné sa líšia v nerovnobežných smeroch.

Podľa pôvodu sú minerály zvyčajne rozdelené na endogénne (hlboko uložené) a exogénne (vytvorené na povrchu; medzi ne patria aj minerály tvorené na dne mora). Mnoho minerálov môže byť endogénneho aj exogénneho pôvodu. Faktor prítomnosti minerálu v hornine by sa nemal kombinovať s faktorom pôvodu - mnohé endogénne minerály ďalej skladajú sedimentárne (exogénne) horniny alebo sú v nich prítomné (napríklad kremeň, ktorý je magmatického alebo metamorfného pôvodu, tvorí piesky alebo piesčité a prašné). frakcie ľavákov a je podstatnou súčasťou sedimentárnych ílových hornín).

Diagnostika minerálov

Minerály majú rôzne vlastnosti, z ktorých niektoré je možné určiť vizuálne, iné - pomocou špeciálneho zariadenia. Vlastnosti určené vizuálne alebo pomocou jednoduchých zariadení (kyselina chlorovodíková, lupa, nôž, stupnica tvrdosti) sa nazývajú vonkajšie a zodpovedajúca diagnostika sa nazýva makroskopická. Obvykle stačí určiť názvy horninotvorných minerálov a hornín, ktoré skladajú, a v predbežnej, odhadovanej forme posúdiť vlastnosti geologického prostredia.

Vonkajšie vlastnosti minerálov, určené makroskopicky, zahŕňajú: formu zrážania, farbu, práškovú farbu (čiaru), lesk, lom, štiepenie, tvrdosť, špecifickú hmotnosť a niektoré špeciálne vlastnosti.

Alokačný formulár

Najbežnejšími formami sú kryštalické, zemité a amorfné hmoty. Kryštály sa nazývajú izometrické, ak sú približne rovnako vyvinuté vo všetkých troch smeroch. Kryštály predĺžené v jednom smere sa nazývajú stĺpcové, hranolovité, ihlicovité a predĺžené v dvoch smeroch - tabuľkové, lamelárne, listové. Ďalšími formami sú kefy (geódy), uzliny a sekréty, pseudomorfy (fosílie), oolity atď.

Jeden minerál môže mať rôzne formy uvoľňovania, pričom ostatné vlastnosti zostanú nezmenené.

Sfarbenie

Farbenie - farba minerálu. V prírode existujú minerály, ktoré majú buď jednu farbu, alebo rôzne farby. Grafit je vždy tmavošedý a živce môžu mať farbu od bielej po čiernu - ružovú, červenú, sivú, zelenú, hnedastú.

Púdrová farba (vlastnosť)

Farba minerálu je zvyčajne tmavšia ako farba minerálu v prášku. Mnoho farebných minerálov je biely prášok. Prášok sa získava ťahaním vzorky na porcelánový tanier - odtiaľ názov vlastnosti - vlastnosť. Pri kreslení na porcelán sa získa dokonalý prášok ležiaci v tenkej vrstve na bielom pozadí. O mineráloch s tvrdosťou väčšou ako porcelánu (> 6,5) hovoria, že nedávajú vlastnosti. Niektoré minerály sú dobre diagnostikované črtou (napríklad čierny rohovec má tmavozelený znak, čierny labrador (živec) - biely alebo svetlošedý, tmavošedý hematit - čerešňa).

Formy alokácie minerálov (diagramy)

a - predĺžené kryštály; b - plochý; c - izometrický; g - kryštalická hmota (hornina); d - fosília (pseudomorfóza); e - dendrit; g - odkvapkávacia forma v tvare obličky; h - stalaktity; a - stalagmity; k - uzlík; l - tajomstvo; m, n - oolity; o - kefa (drúza, geóda); p - ruža (ružica)

Lesk

Lesk je vlastnosť minerálov, ako všetky objekty, odrážať, lámať, absorbovať svetelné lúče, ako aj naše vnímanie odrazeného svetla. Lesk minerálu by mali určovať tie miesta, kde svieti najjasnejšie - pozdĺž povrchov čerstvého čipu (v prípade potreby by sa mal získať čip). Jeden minerál môže mať odlišný lesk (napríklad v doske - sklo a perleť; v kremeňu - tučné na hranolkoch a sklovité na odrastených okrajoch). Pomenujme typy trblietok a umiestnime ich do zoznamu v zostupnom poradí podľa intenzity odrazeného svetla.

• kov. Minerály sú ako kovové predmety;
• polokovová, diamantová živica. Jedná sa o jasné typy trblietok; nerasty, ktoré ich majú, sú v prírode dosť vzácne, mnohé z nich sú cenné nerasty, ale je nepravdepodobné, že by sa našli v prácach v oblasti environmentálneho inžinierstva;
• mastné. Povrch minerálu pôsobí dojmom pokrytia tenkou vrstvou oleja. Častejšie sa pozoruje u minerálov s nerovným povrchom, napríklad u kremeňa a opálu;
• perla. Pozoruje sa na dokonca hladkých povrchoch, dáva svetlý lesk (príklady: mastenec, v menšej miere sadra, sľuda);
• sklo. Pozoruje sa na rovnomerných okrajoch mnohých minerálov. Súčasne svieti celý povrch (príklady: kalcit, anhydrit, živce);
• hodvábny. Pozoruje sa v mineráloch s ihličkovitým zlomom, keď štiepny povrch pripomína dlhé vlákna lesklej nylonovej tkaniny (príklady: azbest, rohovec, vláknitá sadra);
• ... matný (slabý, matný). Povrch aj na čerstvom dekolte slabo žiari (príklady: pazúrik, chalcedón, fosforit v konkrementoch);
• minerály bez lesku (príklady: fosforit v zemitých hmotách, montmorillonit, kaolinit).

Prestávka

Zlomenina - tvar povrchu minerálu, ktorý je výsledkom rozbitia vzorky. Prestávku v tej istej vzorke možno charakterizovať niekoľkými slovami, ktoré sa budú navzájom dopĺňať bez protirečení. Napríklad zlomenina limonitu je zemitá a nerovnomerná súčasne, zlomenina cukrovej sadry je zrnitá a nerovnomerná v celej vzorke a je stupňovaná, ak sa pozorne pozriete na kryštály. Niektoré typy zlomenín, ktoré je možné schematicky znázorniť, sú uvedené nižšie.

Niektoré typy zlomenín (diagramy)

a - vstúpil do kryštálu; b - stupňovitý v kryštalickej hmote; c - ihlicovitý v kryštalickej hmote; g - hrubozrnný; d - concha

Typy zlomenín:

• šliapol. Ľahko sa stanoví v monokryštáloch s lomovými rovinami, napríklad v kalcite a sľudách. Je ťažšie vidieť stupňovitú zlomeninu v kryštáloch v kryštalických hmotách. V takýchto prípadoch by ste mali nájsť kryštály a dávať pozor na malé roviny v nich, pričom celá vzorka bude pôsobiť nerovnomerne alebo zrnito, ako napríklad labrador alebo dolomit;
• ihličkovité (trieskové, vláknité). Vyzerá to ako zlomenina dreva alebo nejakého vláknitého materiálu; pozorované v hornblende, azbestu;
• zrnitý (podobný cukru). Pozoruje sa v mineráloch s jemne kryštalickou formou zrážok; kryštály sú stále viditeľné, ale ich zlomenina je už slabo viditeľná (príklady: anhydrit, jemný kryštalický apatit);
• zemitý. Pozoruje sa v mineráloch s hladkým povrchom, v ktorých nie sú kryštály kvôli svojej malej veľkosti viditeľné. Vzorky sú ako suchá zemina, nemajú lesk a často si špinavé ruky (príklady: limonit, fosforit, ílové minerály);
• konchoidný. Častejšie je pozorovaný v amorfných mineráloch. Lomové povrchy sú lesklé, konvexné alebo konkávne, hladké,
  s ostrými hranami, ktorý používali starovekí ľudia pri výrobe nástrojov a zbraní (príklady: kremeň, chalcedón, obsidián, kremeň);
• nerovnomerné. Pri štiepení minerál vytvára nepravidelné, nepravidelné povrchy (príklady: jemne kryštalický kremeň, fosforit).

Dekolt

Štiepenie je schopnosť kryštalických minerálov rozdeľovať sa v špeciálnych smeroch kryštálovej mriežky. Táto vlastnosť nie je pozorovaná u predmetov, ktoré nás obklopujú v každodennom živote. Pri štiepení minerálov môže štiepenie vytvárať roviny, ihly alebo vlákna. Štiepenie vlastní väčšina kryštalických minerálov a v amorfných mineráloch sa nenachádza. Štiepne povrchy by sa nemali zamieňať s plochami vytvorenými počas rastu kryštálov. Štiepenie je jasne viditeľné vo veľkých kryštáloch (napríklad: sľuda alebo živec). V rozbitých vzorkách hrubých kryštalických hmôt je štiepenie určené už preto, že sú viditeľné samotné kryštály - každý dal svoju vlastnú rovinu, odlišnú od susednej.

Schéma štiepenia

a - veľký kryštál sa rozdelí iba pozdĺž trhlín rovnobežných s tvárami; b - v kryštalickej hmote sú jasne viditeľné čipy prechádzajúce pozdĺž štiepnych rovín

Dekolt je iný. Môže sa javiť veľmi dobre, ako u sľudy, a môže chýbať, podobne ako u kremenných kryštálov. Podľa stupňa dokonalosti existuje päť typov dekoltu: veľmi dokonalý, dokonalý, priemerný, nedokonalý, veľmi nedokonalý (dekolt prakticky neexistuje). Ak neexistuje žiadny dekolt, je často nemožné pochopiť, kde jeden kryštál skončil a ďalší začal. Štiepenie nie je vôbec viditeľné v mineráloch reprezentovaných zemskými masami. V tomto prípade sa stanoví pod mikroskopom a údaje sa zverejnia. Vďaka anizotropii kryštálov sa dokonca v rámci jedného minerálu môže štiepenie prejavovať rôznymi spôsobmi, napríklad živec má dokonalé štiepenie v dvoch smeroch a priemerné štiepenie v treťom. Sľudy majú veľmi dokonalý dekolt v jednom smere a v ostatných dvoch ho nemajú.

Sľudový kryštál

Štiepenie v jednom smere, v ostatných dvoch smeroch nie je štiepenie, sľuda sa láme ako list papiera. Dospelé tváre sa nepočítajú.

Ako je zrejmé z toho, čo bolo povedané, štiepenie skôr úzko súvisí so zauzlením. Je prítomný v mineráloch so stupňovitým, ihlicovitým a hrubozrnným lomom a v mineráloch so zlomeninou kôrovca ​​chýba. Štiepenie minerálov s jemnozrnným, zemitým a nerovnomerným lomom je potrebné prečítať v referenčných knihách.

Hustota (špecifická hmotnosť)

Je určený okom. Väčšina minerálov má hustotu 2,5-3,5 g / cm3. Hustota pomáha rozpoznať ľahké horniny - tripoli, banky, diatomity, sušené hliny, pretože majú hustotu nižšiu ako 2,0 g / cm3, ťažké minerály majú hustotu väčšiu ako 4 g / cm3.

Tvrdosť

Tvrdosť - odolnosť povrchu materiálu voči poškriabaniu, porezaniu, vtlačeniu, oderu. Je to veľmi výhodná vlastnosť pre najjednoduchšiu diagnostiku minerálov. Minerály majú stálu tvrdosť. Vždy sa môžete pokúsiť poškriabať vzorku nechtom,

s nožom, kúskom skla. Ostrý roh vzorky môže poškriabať aj iné materiály.

V geologickej praxi je pri najjednoduchšej diagnostike zvykom porovnávať uvažovanú vzorku s referenčnými minerálmi tak, že ich proti sebe poškriabeme. Štandardom je váha nemeckého geológa Friedricha Moosa. Mierka v bežných jednotkách má rozsah od 1 do 10.

Tvrdosť minerálov

Mohsova stupnica			tvrdosť	Náhrady Mohsovej stupnice
Tvrdosť		Minerálne		Materiály	Tvrdosť nahradiť- telo
Vzťah- telesný	kg / cm2
		Mastenec	Mäkké	Mäkká ceruzka
		Sadra		Klinec	2,0-2,5
		Kalcit		Bronzová výplach	2,5-4,0
		Fluorit		Železný klinec	4,0-4,5
		Apatit		Sklo
		Živec (mikroklin, ortoklas, albit, anorthit)	Pevný	Obyčajná oceľ, žiletka	5,0-6,0
	1120	Kremeň		Nástrojová oceľ	7,0-7,5
	1427	Topaz	Vysoko pevný
	2060	Korund
	10 060	diamant

Pomocou Mohsovej stupnice je možné merať tvrdosť minerálov s presnosťou 0,5 alebo 1. Výsledok sa deklaruje napríklad takto: dolomit má tvrdosť 3,5.

Špeciálne vlastnosti. Patria sem neobvyklé vlastnosti, ktoré sa nachádzajú iba v určitých mineráloch.

1. Reakcia s kyselinami. Obsahuje kalcit, dolomit a ďalšie uhličitany: CaCO 3 (kalcit) + 2HC1 (kyselina chlorovodíková) -> CaCl2 + H20 + C02.
2. Vôňa pri trení. Môže obsahovať fosforit.
3. Halit (NaCl) má slanú chuť, sylvin (KC1) má horkú chuť.
4. Vnímanie dotykom. Mastenec a kaolinit môžu byť mastné, klzké.
5. Irizácia - vzhľad krásneho modrého lesku na štiepnom štiepení labradorského retrievera.
6. Magnetické. Kontroluje sa to reakciou ihly kompasu. Majú niektoré minerály obsahujúce železo, kobalt, nikel.
7. Dvojitý lom. Niektoré priehľadné minerály zdvojnásobujú obraz. Je to dobre viditeľné, ak vložíte do textu takú ukážku a pozriete sa cez ňu.

Pri oprave alebo výstavbe priestorov sa musí človek vysporiadať s mnohými kontroverznými problémami. Jednou z hlavných je výber stavebných materiálov. Musíte vyhodnotiť výhody a nevýhody svojich preferencií, porovnať ich s analógmi a urobiť hodnotné rozhodnutie. Minerálna vlna si medzi staviteľmi získala obrovskú popularitu ako izolačný a zvukotesný materiál.

Izolácia stien je ekonomické vykurovanie, absencia plesní, záchrana pred plesňami a vlhkosť. V letných mesiacoch dobrá izolácia zabraňuje prehrievaniu stien a udržuje príjemnú vnútornú teplotu.

Čo je to minerálna vlna?

Minerálna vlna je ekonomická izolácia vyrobená z prírodných nehorľavých materiálov. Jeho výroba prebieha vystavením čadičových vlákien a hutníckej trosky vysokým teplotám. Má dobré protipožiarne vlastnosti, čo je obzvlášť dôležité pri stavbe domov s vykurovaním kachľami a pri nebezpečnej výrobe.

Pôsobnosť

izolácia fasád a podkrovia;

vnútorná izolácia steny;

izolácia horúcich štruktúr vo výrobe;

vo vykurovacom systéme, pri stavbe potrubí, pri stavbe plochých striech.

Takéto široké použitie je možné kvôli rôznym technickým vlastnostiam minerálnej vlny. Má niekoľko odrôd, líši sa štruktúrou vlákien. Každý druh vyniká svojou tepelnou vodivosťou a odolnosťou proti vlhkosti.

Druhy minerálnej vlny

Sklenená vlna

Je vyrobený z rozbitého skla a malých kryštalických materiálov. Sklolaminát má dobrý koeficient tepelnej vodivosti - 0,030-0,052 W / mK. Dĺžka jeho vlákien je od 15 do 55 mm, hrúbka je 5-15 mikrónov. Práca so sklenou vlnou si vyžaduje maximálnu starostlivosť. Podľa svojich vlastností je pichľavý, zlomené nite môžu preniknúť do očí a poškodiť pokožku. Na prácu s materiálom sú preto potrebné rukavice, okuliare a respirátor. Optimálne je ohrievať sklenú vlnu až na 450 stupňov, nechladiť - pod 60 stupňov. Pozitívnymi vlastnosťami sklenenej vlny sú dobrá pevnosť a pružnosť, jednoduchá inštalácia a možnosť orezávania.

Troska

Vlákna tejto vysokopecnej trosky majú dĺžku asi 16 mm. Vysoká hygroskopickosť tejto suroviny neumožňuje použitie troskovej vlny pri izolácii fasád a vykurovacích rozvodov. Najčastejšie sa používa na izoláciu nebytových budov. Teplota vykurovania 250-300 stupňov. Pre tieto a ďalšie vlastnosti je horší ako ostatné druhy minerálnej vlny. Jeho hlavnou výhodou je nízka cena, jednoduchá inštalácia, spoľahlivá zvuková izolácia.

Kamenna vlna

Je to ona, ktorá je najkvalitnejším druhom minerálnej vlny. Jeho listy nie sú nižšie ako troskové vlákno. Nie je to však pichľavé, ale veľmi ľahko sa používa. Má pomerne vysoký koeficient tepelnej vodivosti; toto vlákno sa môže zahriať až na 1 000-1 500 stupňov. Pri zahrievaní nad prípustné stupne nebude horieť, ale iba sa topiť. Keď hovoríme o modernom materiáli na izoláciu domov, máme na mysli práve tento druh vlny - nazýva sa tiež čadič.

Izolácia vnútornej steny

Výroba a vlastnosti čadičovej vlny

Trochu z histórie:

Tenké pramene sopečnej horniny boli prvýkrát objavené na Havaji. Po sopečnej erupcii vedci upozornili na zaujímavé nálezy. Horúca láva vyletela do vzduchu a vietor stiahol skaly do tenkých nití, ktoré stuhli a zmenili sa na hrudky, podobne ako moderná minerálna vlna.

Výroba čadičovej izolácie

V dôsledku tepelného spracovania pri pomerne vysokých teplotách sa horninové materiály transformujú na vláknitý materiál. Potom sa k nim pridajú väzbové komponenty a dajú sa pod lis. Potom vlákno vstúpi do polymerizačnej komory, kde sa zmení na pevný produkt.

Čadičová izolácia môže mať vysokú hustotu, čo dodáva výrobku dodatočnú tuhosť a dobrú odolnosť voči namáhaniu. Porézna štruktúra pomáha absorbovať nárazový hluk. Počas výrobného procesu je možné získať vatu rôznych štruktúr. V potrubiach sa používa flexibilnejší, polotuhý je izolovaný doma a tuhá konštrukcia je pri výrobe nepostrádateľná.

Vlastnosti čadičovej minerálnej vlny:

zvuková izolácia;

vysoká tepelná izolácia;

bezpečnosť;

odolnosť voči vlhkosti;

trvanlivosť;

absolútna nehorľavosť.

Čadičové vlákno sa vyrába v kotúčoch a doskách. Je veľmi ľahký a ľahko sa krája.

Poznámka!

V poslednej dobe je fóliový typ výrobku veľmi obľúbený u staviteľov. Vďaka fólii sa dosiahne zvýšená úroveň úspory tepla. Je vhodný na izoláciu akýchkoľvek povrchov; tento materiál sa používa na vetranie a chladenie.

Pečiatky

V továrni môžete získať výrobok rôznej hustoty. Práve pre túto vlastnosť je možné rozlíšiť niekoľko značiek minerálnej vlny.

Značka P-75

Má hustotu 75 kg na meter kubický. Výrobok s nízkou hustotou sa používa tam, kde nie je potrebné odolávať vážnemu zaťaženiu. Napríklad na izoláciu niektorých striech, povaly. Vata tejto značky sa používa aj na vykurovanie potrubí.

Schéma izolácie podkrovia

Značka P-125

S hustotou 125 kg na meter kubický je vhodný na izoláciu podláh a vnútorných stien. Materiál má dobrú ochranu proti hluku, takže je ideálnou minerálnou vlnou na zvukovú izoláciu.

Značka PZh-175

Materiál s vysokou hustotou s dobrou tuhosťou. Je nenahraditeľný tam, kde potrebujete izolovať podlahy zo železobetónu alebo kovu.

Značka PPZh - 200

Má najvyššiu tuhosť, ako naznačuje naznačená skratka. Rovnako ako PZh-175 sa používa na tepelnú izoláciu plechových stien. Okrem toho by sa však táto značka mala používať tam, kde je zvýšená pravdepodobnosť vzniku požiaru.

Fasádna minerálna vlna

Na izoláciu fasád sa najčastejšie používa minerálna vlna. Všetky vyššie uvedené vlastnosti čadičových vlákien výrazne prevyšujú rovnakú penu. Je to tento materiál, ktorý ľahko neudržiava teplo, ale tiež pomáha vzduchu preniknúť k stenám. Osobitná pozornosť by sa mala venovať samotnému výberu výrobku a inštalácii štruktúr.

Izolácia fasády

Dôležité: Je lepšie kupovať výrobky vo forme dosiek, čo výrazne zjednoduší ich inštaláciu. Hustota materiálu by nemala byť menšia ako 140 kg / meter kubický. Šírka samotnej dosky je 10 cm.

Minerálna vlna a zdravotné riziká

Pesimistický názor, že používanie minerálnej vlny je vážne škodlivé pre zdravie, je založený na technických charakteristikách minulých generácií minerálnej vlny. Neustála práca so sklenou vatou bola skutočne pre pľúca veľmi nebezpečná. Dnes sa tieto výrobky používajú veľmi zriedka. Moderné čadičové vlákno sa vyrába z vysoko kvalitných surovín, pričom technologickému postupu je prikladaný veľký význam. Pri dodržaní všetkých hygienických noriem väzba škodlivých látok - fenolu a formaldehydu - prakticky strácajú svoje negatívne vlastnosti pre životné prostredie.

Aby ste si boli istí bezpečnosťou materiálu, musíte venovať pozornosť výberu výrobcu. Ak kamennú vlnu ťažia tajné organizácie bez dodržania GOST a potrebných technických podmienok, potom neexistuje žiadna záruka, že pôsobenie fenolu neovplyvní zdravie ostatných.

Definícia minerálov sa robí podľa ich fyzikálnych vlastností, ktoré sú dané materiálovým zložením a štruktúrou kryštálovej mriežky minerálu. Ide o farbu minerálu a jeho prášku, lesk, transparentnosť, charakter lomu a štiepenia, tvrdosť, špecifickú hmotnosť, magnetizmus, elektrickú vodivosť, kujnosť, krehkosť, horľavosť a zápach, chuť, drsnosť, obsah tuku, hygroskopickosť. Pri určovaní niektorých minerálov je možné použiť ich pomer k 5-10% kyseline chlorovodíkovej (var uhličitanov).

Otázka povahy farebného zafarbenia minerálov je veľmi komplikovaná. Povaha zafarbenia niektorých minerálov ešte nebola stanovená. V najlepšom prípade je farba minerálu určená spektrálnym zložením svetelného žiarenia odrážaného minerálom alebo je určená jeho vnútornými vlastnosťami, nejakým chemickým prvkom, ktorý je súčasťou minerálu, jemne rozptýlenými inklúziami iných minerálov, organickými záležitosť a ďalšie dôvody. Farbiaci pigment je niekedy rozložený nerovnomerne, v pruhoch, čím vznikajú viacfarebné vzory (napríklad v achátoch).

Nepravidelné pruhy achátu

Niektoré priehľadné minerály menia farbu, keď sa dopadajúce svetlo odráža od vnútorných povrchov, prasklín alebo inklúzií. Ide o javy dúhovej farby chalkopyritu, pyritu a iridescenčných minerálov - modré, modré preteky labradora.

Niektoré minerály sú viacfarebné (polychrómované) a majú rôzne farby po celej dĺžke kryštálu (turmalín, ametyst, beryl, sadra, fluorit atď.).

Farba minerálu môže byť niekedy diagnostická. Napríklad vodné soli medi majú zelenú alebo modrú farbu. Charakter farby minerálov je určený vizuálne, zvyčajne porovnaním pozorovanej farby so známymi pojmami: mliečne biela, svetlo zelená, čerešňovo červená atď. Táto vlastnosť nie je vždy charakteristická pre minerály, pretože farby mnohých z nich sa výrazne líšia.

Farba je často spôsobená chemickým zložením minerálu alebo prítomnosťou rôznych nečistôt, v ktorých sú chemické chromoforové prvky (chróm, mangán, vanád, titán atď.). Mechanizmus vzhľadu konkrétnej farby na drahokamoch stále nie je vždy jasný, pretože ten istý chemický prvok môže zafarbiť rôzne drahokamy v rôznych farbách: prítomnosť chrómu spôsobuje, že rubínovo červená a smaragdovo zelená.

Farba čiary

Spoľahlivejšou diagnostickou funkciou ako farba minerálu je farba jeho prášku, ktorý zostane, keď testovaný minerál poškriabe matný povrch porcelánovej platne. V niektorých prípadoch sa farba znaku zhoduje s farbou samotného minerálu, v iných je to úplne iné. V rumelke je teda farba minerálu a prášku červená a v mosadzožltom pyrite je línia zeleno-čierna. Znak je daný mäkkými a stredne tvrdými minerálmi, zatiaľ čo tvrdé iba poškriabajú tanier a zanechávajú na ňom brázdy.

Farebná škála minerálov na porcelánovom tanieri

Transparentnosť

Podľa schopnosti prenášať svetlo sú minerály rozdelené do niekoľkých skupín:

• priehľadné(skalný kryštál, kamenná soľ) - prepúšťajúce svetlo, predmety sú cez ne jasne viditeľné;
• priesvitný(chalcedón, opál) - predmety, cez ktoré sú objekty zle viditeľné;
• priesvitný iba vo veľmi tenkých doskách;
• nepriehľadné- svetlo neprechádza ani v tenkých doskách (pyrit, magnetit).

Lesk

Lesk je schopnosť minerálu odrážať svetlo. Neexistuje žiadna prísna vedecká definícia lesku. Existujú minerály s kovovým leskom ako leštené minerály (pyrit, galenit); s polokovom (diamant, sklo, matný, mastný, voskový, perleťový, s dúhovými odtieňmi, hodvábny).

Dekolt

Fenomén štiepenia v mineráloch je určený súdržnosťou častíc vo vnútri kryštálov a je daný vlastnosťami ich kryštálových mriežok. Štiepenie minerálov prebieha najľahšie rovnobežne s najhustšími sieťami kryštálových mriežok. Tieto mriežky sa najčastejšie a v najlepšom vývoji prejavujú aj vo vonkajšom obmedzení kryštálu.

Počet rovín štiepenia pre rôzne minerály nie je rovnaký, dosahuje šesť a stupeň dokonalosti rôznych rovín môže byť odlišný. Rozlišujú sa tieto typy štiepenia:

• veľmi perfektné, keď sa minerál bez veľkého úsilia rozdelí na samostatné listy alebo platne s hladkými lesklými povrchmi - štiepne roviny (sadra).
• perfektné, zistený pri ľahkom náraze na minerál, ktorý sa rozpadá na kúsky, obmedzený iba hladkými lesklými povrchmi. Nerovnomerné povrchy, ktoré nie sú pozdĺž štiepnej roviny, sa získavajú veľmi zriedka (kalcit sa štiepi na pravidelné kosoštvorce rôznych veľkostí, kamenná soľ - na kocky, sfalerit - na kosoštvorcové dodekahedróny).
• priemer, čo je vyjadrené v skutočnosti, že pri údere minerálu sa zauzlenia vytvoria pozdĺž štiepnych rovín aj pozdĺž nerovných povrchov (živce - ortoklas, mikroklin, labrador)
• nedokonalý... Štiepne roviny v mineráli je ťažké zistiť (apatit, olivín).
• veľmi nedokonalé... Štiepne roviny v mineráli chýbajú (kremeň, pyrit, magnetit). Súčasne sa niekedy kremeň (horský kryštál) nachádza v dobre vybrúsených kryštáloch. Preto je potrebné odlíšiť prírodné kryštálové plochy od štiepnych rovín, ktoré sa objavujú počas lomu minerálu. Roviny môžu byť rovnobežné s okrajmi a majú sviežejší vzhľad a vyšší lesk.

Prestávka

Povaha povrchu vytvoreného počas lomu (štiepenia) minerálu je odlišná:

1. Hladká prestávka ak je minerál rozdelený pozdĺž štiepnych rovín, ako napríklad v kryštáloch sľudy, sadry a kalcitu.
2. Stupňovitá zlomenina sa získa, keď sú v mineráli pretínajúce sa štiepne roviny; možno ho pozorovať na živcoch, kalcite.
3. Nerovnomerné zauzlenie charakterizované absenciou lesklých oblastí štiepenia, ako napríklad v kremeňoch.
4. Zrnitá zlomenina pozorované v mineráloch s granulovanou kryštalickou štruktúrou (magnetit, chromit).
5. Zemitá zlomenina typické pre mäkké a vysoko pórovité minerály (limonit, bauxit).
6. Kôrovec- s konvexnými a konkávnymi oblasťami ako škrupiny (apatit, opál).
7. Splinter(ihlicovitý) - nerovný povrch s trieskami orientovanými v jednom smere (selenit, chryzotile -azbest, rohovec).
8. Závislý- na povrchu rozštiepenia sa objavujú zahnuté nepravidelnosti (natívna meď, zlato, striebro). Tento druh zlomeniny je typický pre kujné kovy.

Hladká zlomenina na sľude Nerovnomerná zlomenina na ružovom kremeni Stupňovitá zlomenina na halite. © Rob Lavinsky Zrnitá zlomenina chromitu. © Petr Sosonovski
Zemitá zlomenina limonitu Chrumkavá zlomenina na kréme Zlomenina dlahy na aktinolite. © Rob Lavinsky Hooky uzol na medi

Tvrdosť

Tvrdosť minerálov- to je stupeň odolnosti ich vonkajšieho povrchu voči prieniku iného, ​​tvrdšieho minerálu a závisí od typu kryštálovej mriežky a sily väzieb atómov (iónov). Tvrdosť zistíte tak, že povrch minerálu poškrabete nechtom, nožom, sklom alebo minerálmi so známou tvrdosťou z Mohsovej stupnice, ktorá obsahuje 10 minerálov s postupne sa zvyšujúcou tvrdosťou (v relatívnych jednotkách).

Relatívna poloha minerálov z hľadiska stupňa zvýšenia ich tvrdosti je viditeľná pri porovnaní: presné stanovenia tvrdosti diamantu (tvrdosť na stupnici 10) ukázali, že je viac ako 4 000 -krát vyššia ako tvrdosť (tvrdosť) - 1).

Mohsova stupnica

Väčšina minerálov má tvrdosť 2 až 6. Tvrdšími minerálmi sú bezvodé oxidy a niektoré kremičitany. Pri určovaní minerálu v hornine dbajte na to, aby sa testoval minerál a nie hornina.

Špecifická hmotnosť

Špecifická hmotnosť sa pohybuje od 0,9 do 23 g / cm3. Pre väčšinu minerálov sú to 2 - 3,4 g / cm 3, rudné minerály a pôvodné kovy majú najvyššiu špecifickú hmotnosť 5,5 - 23 g / cm 3. Presná špecifická hmotnosť sa určuje v laboratórnych podmienkach a v bežnej praxi - „odvážením“ vzorky na ruke:

1. Svetlo (so špecifickou hmotnosťou do 2,5 g / cm 3) - síra, kamenná soľ, sadra a ďalšie minerály.
2. Stredné (2,6 - 4 g / cm 3) - kalcit, kremeň, fluorit, topaz, hnedá železná ruda a ďalšie minerály.
3. S vysokou špecifickou hmotnosťou (viac ako 4). Jedná sa o baryt (ťažký nosník) - so špecifickou hmotnosťou 4,3 - 4,7, sírne rudy olova a medi - špecifická hmotnosť 4,1 - 7,6 g / cm 3, pôvodné prvky - zlato, platina, meď, železo atď. d. so špecifickou hmotnosťou 7 až 23 g / cm 3 (osmózne irídium - 22,7 g / cm 3, platinové irídium - 23 g / cm 3).

Magnetické

Vlastnosť minerálov priťahovaných magnetom alebo vychyľovať ihlu magnetického kompasu je jedným z diagnostických znakov. Magnetit a pyrhotit sú vysoko magnetické minerály.

Tvárnosť a krehkosť

Tvárné sú minerály, ktoré pri údere kladivom menia svoj tvar, ale nerozpadajú sa (meď, zlato, platina, striebro). Krehké - pri náraze sa rozpadá na malé kúsky.

Elektrická vodivosť

Elektrická vodivosť minerálov je schopnosť minerálov viesť elektrický prúd, keď sú vystavené elektrickému poľu. V opačnom prípade sú minerály klasifikované ako dielektriká, t.j. nevodivý.

Horľavosť a zápach

Niektoré minerály zapália zápalku a vytvoria charakteristické pachy (síra - oxid siričitý, jantár - aromatický zápach, ozokerit - dusivý zápach oxidu uhoľnatého). Vôňa sírovodíka sa objavuje pri údere na markazit, pyrit, pri trení kremeňa, fluoritu, kalcitu. Keď sa kúsky fosforitu o seba trú, objaví sa zápach spálenej kosti. Kaolinit, keď je navlhčený, získava vôňu kachlí.

Ochutnať

Iba minerály ľahko rozpustné vo vode vyvolávajú chuťové vnemy (halit - slaná chuť, sylvin - horko slaná).

Drsnosť a mastnota

Mastenec, kaolinit sú mastné, mierne rozmazané, drsné - bauxit, krieda.

Hygroskopickosť

To je vlastnosť minerálov zvlhčovať a priťahovať molekuly vody z prostredia, vrátane vzduchu (karnalit).

Niektoré minerály reagujú s kyselinami. Na identifikáciu minerálov, ktoré sú podľa chemického zloženia soli kyseliny uhličitej, je vhodné použiť reakciu ich varu so slabou (5-10%) kyselinou chlorovodíkovou (kalcit, dolomit).

Rádioaktivita

Rádioaktivita môže byť dôležitou diagnostickou funkciou. Niektoré minerály obsahujúce rádioaktívne chemické prvky (ako urán, tórium, tantal, zirkónium, tórium) majú často značnú rádioaktivitu, ktorú je možné ľahko zistiť pomocou domácich rádiometrov. Na kontrolu rádioaktivity sa najskôr zmeria a zaznamená hodnota pozadia rádioaktivity a potom sa minerál umiestni na detektor zariadenia. Nárast hodnôt o viac ako 15% naznačuje rádioaktivitu minerálu. Rádioaktívnymi minerálmi sú: abernatiit, bannerit, gadolinit, monazit, ortit, zirkón atď.

Žiara

Svetelný fluorit

Niektoré minerály, ktoré samy nežiaria, začnú žiariť za rôznych špeciálnych podmienok (zahrievanie, ožarovanie röntgenovým žiarením, ultrafialové a katódové lúče; pri zlomení alebo dokonca poškriabaní). Žiaria nasledujúce druhy minerálov:

1. Fosforescencia - schopnosť minerálu žiariť niekoľko minút a hodín po pôsobení určitých lúčov (willemit žiari po pôsobení krátkych ultrafialových lúčov).
2. Luminiscencia - schopnosť žiariť v čase ožarovania určitými lúčmi (scheelit žiari na modro pri ožarovaní ultrafialovým žiarením a lúčmi).
3. Termoluminiscencia - pri zahrievaní žiari (fluorit žiari fialovo -ružovo).
4. Triboluminiscencia - žiara v momente poškriabania nožom alebo štiepenia (korund).

Asterizmus

Asterizmus alebo hviezdny efekt

Asterizmus alebo hviezdny efekt sa nachádza v niekoľkých mineráloch. Spočíva v odraze (difrakcii) svetelných lúčov od inklúzií v mineráli orientovaných pozdĺž určitých kryštalografických smerov. Najlepšími predstaviteľmi tejto nehnuteľnosti sú hviezdicový zafír a hviezdicový rubín.

V mineráloch s vláknitou štruktúrou (mačacie oko) je pozorovaný tenký pás svetla, ktorý pri otáčaní kameňa môže zmeniť svoj smer (irizácia). Hrajúce sa svetlo na povrchu opálu alebo žiariace pávové farby labradora sa vysvetľujú interferenciou svetla - miešaním svetelných lúčov, keď sa odrážajú od vrstiev zabalených kremíkových guličiek (v opáli) alebo od najtenších lamelárov kryštalické výrastky (labrador, mesačný kameň).

Minerály majú komplex fyzikálnych vlastností, ktorými sa rozlišujú a určujú. Uvažujme o najdôležitejších z týchto vlastností.

Optické vlastnosti. Sfarbenie alebo Farba minerál je dôležitou diagnostickou charakteristikou. Niektoré minerály majú špecifickú farbu, podľa ktorej sa dá takmer presne identifikovať. Farba ostatných minerálov sa môže v rámci toho istého minerálneho jedinca veľmi líšiť. Farba minerálov závisí od ich chemického zloženia, vnútornej štruktúry, mechanických nečistôt a predovšetkým od chemických nečistôt chromoforových prvkov: Cr, V, Ti, Mn, Fe, Al, Ni, Co, Cu, U, Mo, atď.

Podľa farby sú všetky minerály vo všeobecnosti rozdelené na tmavé a svetlé. Pri charakterizácii farby minerálu na diagnostické účely by sa mal človek snažiť o jeho čo najpresnejší opis. Pri opise farby sa používajú komplexné definície, napríklad modrastá zelená, mliečna biela atď., Hlavná farba v takýchto prídavných menách je na druhom mieste.

Minerálna farba v prášku, alebo farba čiary , je tiež dôležitou charakteristikou, ktorá niekedy hrá rozhodujúcu úlohu pri určovaní minerálu. Farba minerálu v prášku sa môže výrazne líšiť od farby minerálneho kameniva v hrudke. Na stanovenie farby minerálu v prášku sa minerál vykonáva na drsnom povrchu porcelánovej platne očistenej od skloviny. Takýto tanier sa nazýva sušienka (z francúzskeho Biscuite - nepotiahnutý porcelán). Práve na ňom zostáva čiara, ktorá umožňuje posúdiť farbu minerálu v prášku. Ak však tvrdosť minerálu prekročí tvrdosť sušienky, nie je možné týmto spôsobom získať vlastnosť.

Transparentnosť- schopnosť minerálov prenášať svetlo bez zmeny smeru jeho šírenia. Transparentnosť závisí od kryštálovej štruktúry minerálu, intenzity jeho farby, prítomnosti jemných inklúzií a ďalších vlastností jeho štruktúry, zloženia a podmienok tvorby. Podľa stupňa transparentnosti sa minerály delia na: priehľadné, priesvitné, priesvitné , nepriehľadné.

Priehľadné- prepúšťať svetlo v celom objeme. Môžete vidieť cez také minerály ako cez okenné sklo.

Priesvitný- sú cez ne viditeľné iba obrysy predmetov. Svetlo prechádza minerálom ako matné sklo.

Priesvitný- prenášajte svetlo pozdĺž tenkého okraja alebo v tenkých doskách.

Nepriehľadné- neprenášajte svetlo ani na tenké taniere.

Pokiaľ sú všetky ostatné veci rovnaké, agregáty s jemnejšími zrnami pôsobia menej transparentne.

Lesk- schopnosť minerálu odrážať svetlo. Odraz svetla od povrchu minerálu je vnímaný ako lesk rôznej intenzity. Táto vlastnosť závisí aj od štruktúry minerálu, jeho odrazivosti a charakteru reflexného povrchu. Existujú nasledujúce typy lesku.

Kov- silný lesk, charakteristický pre pôvodné kovy a mnoho rudných minerálov.

Kovové alebo polokovové- pripomína lesk poškvrneného kovového povrchu.

diamant brilancia (najjasnejšia) je charakteristická pre diamant, niektoré odrody sfaleritu a síry.

Sklo- je dosť rozšírený a pripomína lesk skla.

Tučný- lesk, v ktorom sa zdá byť povrch minerálu pokrytý filmom tuku alebo naolejovaný. K mastnému lesku dochádza v dôsledku nerovností na povrchu zlomeniny alebo povrchu minerálu, ako aj v dôsledku hygroskopicity - absorpcie vody s tvorbou vodného filmu na povrchu.

Vosk- vo všeobecnosti vyzerá ako tučný, iba slabší, matný, charakteristický pre kryptokryštalické minerálne agregáty.

Perla-pripomína dúhový lesk povrchu perleťovej škrupiny.

Hodvábna- pozorované v agregátoch s vláknitou alebo ihličkovitou štruktúrou. Pripomína lesk hodvábnej tkaniny.

Matt lesk je charakteristický pre jemne zrnité agregáty s nerovným zemitým povrchom. Matný lesk prakticky neznamená žiadny lesk.

Niekedy sa lesk na okrajoch kryštálu, na jeho štiepení a na povrchu dekoltu môže líšiť, napríklad v kremeňoch môže byť lesk na okrajoch sklovitý, zatiaľ čo na dekolte je takmer vždy olejový. Lesk na štiepnych plochách je spravidla jasnejší a intenzívnejší než na okrajoch kryštálov.

Mechanické vlastnosti. Dekolt - schopnosť minerálu štiepiť sa v určitých smeroch za vzniku relatívne hladkých povrchov (štiepne povrchy).

Niektoré minerály, keď sú im vystavené, sú zničené pozdĺž pravidelných rovnobežných rovín, ktorých smer a množstvo sú dané zvláštnosťami kryštálovej štruktúry minerálu. K deštrukcii dochádza výhodne v tých smeroch, v ktorých v kryštálovej mriežke existujú najslabšie väzby. Povaha štiepenia je stanovená štúdiom jednotlivých minerálnych zŕn. Amorfné minerály nemajú štiepenie.

Podľa jednoduchosti štiepenia a charakteru tvarovaných povrchov sa rozlišuje niekoľko typov štiepení.

Veľmi perfektný dekolt- minerál je možné ľahko popraskať alebo ručne rozdeliť na tenké platne. Roviny štiepenia sú hladké, rovnomerné, často zrkadlovo rovnomerné. Veľmi dokonalý dekolt sa zvyčajne objavuje iba v jednom smere.

Dokonalý dekolt- minerál je ľahko popraskaný slabým úderom kladiva za vzniku hladkých lesklých povrchov. Počet smerov štiepenia pre rôzne minerály nie je rovnaký (obr. 8).

Priemerný dekolt- minerál sa po náraze rozdeľuje na fragmenty, približne v rovnakej miere ohraničené relatívne plochými rovinami štiepenia a rovinami nepravidelného lomu.

Nedokonalý dekolt- štiepenie minerálu vedie k tvorbe úlomkov, z ktorých väčšina je obmedzená nerovnými lomovými povrchmi. Rozpoznanie takéhoto dekoltu je ťažké.

Veľmi nedokonalý dekolt alebo nedostatok štiepenia - minerál sa štiepi v náhodných smeroch a vždy dáva nerovný povrch lomu.

Počet smerov štiepenia, uhol medzi nimi a stupeň jeho dokonalosti sú niektoré z hlavných diagnostických znakov pri určovaní minerálov.

Ryža. 8. Dokonalý dekolt:

a - ryhy štiepením - halitová kocka, kosoštvorce kalcitu; b - viditeľné trhliny vyvinuté v smere štiepenia; c - odlišná orientácia a počet štiepnych rovín: 1 - štiepenie v jednom smere, sľuda; 2 - štiepenie v dvoch navzájom kolmých smeroch, ortoklas; 3 - štiepenie v dvoch kolmých smeroch, amfibol; 4 - štiepenie v troch navzájom kolmých smeroch, halit; 5 - štiepenie v troch ne kolmých smeroch, kalcit; 6 - štiepenie v štyroch smeroch rovnobežných s tvárami osemstena, diamant; 7 - štiepenie v šiestich smeroch, sfalerit

Prestávka- typ povrchu, ktorý vzniká štiepením minerálu. Táto vlastnosť je obzvlášť dôležitá pri štúdiu minerálov s nedokonalým a veľmi nedokonalým štiepením. U takýchto minerálov môže byť vzhľad povrchu zlomeniny dôležitým diagnostickým znakom. Existuje niekoľko charakteristických typov zlomenín.

V niektorých mineráloch sa môže pri zlomenine objaviť charakteristický konkávny alebo konvexný koncentrický rebrovaný povrch, pripomínajúci škrupinu. Takáto prestávka sa nazýva konchoidný... Minerál sa najčastejšie štiepi na nerovnom povrchu, ktorý nemá žiadne charakteristické vlastnosti. Takáto prestávka sa nazýva nerovnomerné, je vlastnený mnohými minerálmi bez štiepenia. Nachádzajú sa tu pôvodné kovy, meď, železo a ďalšie minerály závislý prestávka; natívne striebro má nasekané prestávka. Minerály s dokonalým štiepením v 1-2 smeroch dávajú hladká prestávka. Navyše zauzlenie môže byť stupňovito, trieska, zrnitý.

Tvrdosť- schopnosť minerálu odolávať vonkajšiemu mechanickému namáhaniu - poškriabaniu, porezaniu, vtlačeniu. Táto vlastnosť, ako väčšina ostatných, závisí od vnútornej štruktúry minerálu a odráža silu väzieb medzi mriežkovými miestami v kryštáloch. V teréne sa relatívna tvrdosť minerálov určuje poškriabaním jedného minerálu druhým.

Na posúdenie relatívnej tvrdosti minerálu sa používa empirická stupnica, ktorú na začiatku minulého storočia navrhol rakúsky mineralóg F. Moos (1772-1839) a v mineralógii je známa ako Mohsova stupnica tvrdosti (tab. 1). Váha používa ako referenciu desať minerálov so známou a konštantnou tvrdosťou. Tieto minerály sú usporiadané vo vzostupnom poradí tvrdosti. Prvý minerál - mastenec - zodpovedá najnižšej tvrdosti 1, posledný minerál - diamant - zodpovedá najvyššej tvrdosti 10. Každý predchádzajúci minerál na stupnici je poškriabaný ďalším minerálom.

Stôl 1 - Stupnica minerálnej tvrdosti

Mohsova stupnica je relatívna stupnica, k nárastu tvrdosti v jej medziach dochádza od štandardu k štandardu veľmi nerovnomerne, napríklad nameraná absolútna tvrdosť diamantu nie je 10 -krát väčšia ako tvrdosť mastenca, ale asi 4200 -krát. Absolútna hodnota tvrdosti sa zvyšuje so znižovaním polomerov a zvyšovaním náboja iónov, ktoré tvoria kryštál. Relatívnu tvrdosť minerálu na jeho čerstvom (nezvetranom) povrchu zistíte stlačením s ostrým uhlom referenčného minerálu. Ak norma zanechá škrabanec, znamená to, že tvrdosť študovaného minerálu je menšia ako tvrdosť štandardu, ak nezanecháva - tvrdosť minerálu je vyššia. V závislosti od toho je ďalší štandard zvolený vyššie alebo nižšie na stupnici, kým sa tvrdosť určeného minerálu a tvrdosť referenčného minerálu nezhodujú alebo neukážu, že sú blízke, t.j. oba minerály sa navzájom nepoškriabu ani nezanechajú slabú stopu. Ak je skúmaný minerál z hľadiska tvrdosti medzi dvoma štandardmi, jeho tvrdosť sa určí ako stredná, napríklad 3,5.

Na hrubý odhad relatívnej tvrdosti minerálov v poli môžete použiť ceruzku (tvrdosť 1), klinec (2-2,5), medený drôt alebo mince (3-3,5), oceľovú ihlu, špendlík, klinec alebo nôž (5 -5,5), sklo (5,5-6), pilník (7).

Hustota minerály sa pohybujú od 0,8 do 0,9 (pre prírodné kryštalické uhľovodíky) do 22,7 g / cm3 (pre osmózne irídium). Presné stanovenie sa vykonáva v laboratórnych podmienkach. Podľa hustoty je možné všetky minerály rozdeliť do troch kategórií: svetlo - hustota do 2,5 g / cm3 (sadra, halit), stredná hustota do 4 g / cm3 (kalcit, kremeň, živce, sľudy) a ťažké - hustota viac ako 4 g / cm 3 (galenit, magnetit). Hustota väčšiny minerálov je od 2 do 5 g / cm 3.

Medzi mechanické vlastnosti, ktoré je možné použiť ako diagnostické znaky minerálov, patrí aj krehkosť a kujnosť.

Krehkosť- vlastnosť látky rozpadať sa pod tlakom alebo pri náraze.

Ťažnosť- vlastnosť látky pod tlakom sa sploštiť na tenkú dosku, byť plastová.

Špeciálne vlastnosti. Niektoré minerály sa vyznačujú špeciálnymi, iba inherentnými vlastnosťami - chuť(halite, sylvin) vôňa(síra), spaľovania(síra, jantár), magnetizmus(magnetit), reakcia s kyselinou chlorovodíkovou(minerály triedy uhličitanov), elektrická vodivosť (grafit) a niektoré ďalšie.

Magnetické vlastnosti minerálov sú určené ich magnetickou štruktúrou, t.j. po prvé, magnetické vlastnosti atómov, ktoré tvoria minerál, a po druhé, umiestnenie a interakcia týchto atómov. Magnetit a pyrrhotit sú dva z najdôležitejších magnetických minerálov, ktoré pôsobia na magnetickú ihlu.

Elektrická vodivosť. Minerály sú väčšinou zlými vodičmi elektriny, s výnimkou sulfidov, niektorých oxidov (magnetit) a grafitu, ktorých odpor je menší ako 10 Ohm m. Celková elektrická vodivosť minerálnych agregátov však nezávisí iba od vlastnosti samotného minerálu, ale aj na štruktúre, a čo je najdôležitejšie, na stupni pórovitosti a prerušení vody jednotky. Väčšina minerálov vedie elektrinu cez póry naplnené prírodnými mineralizovanými vodami - roztokmi elektrolytov.

Keď skúmame minerály v múzejných vitrínach alebo podnosoch so špeciálne vybranými vzorkami, nedobrovoľne sme ohromení rozmanitosťou vonkajších znakov, ktorými sa navzájom líšia.

Niektoré minerály pôsobia priehľadne (skalný kryštál, kamenná soľ), iné - zakalené, priesvitné alebo úplne neprepúšťajú svetlo (magnetit, grafit).

Pozoruhodnou črtou mnohých prírodných zlúčenín je ich farba. Pre množstvo minerálov je konštantný a veľmi charakteristický. Napríklad: rumelka (sulfid ortuti) má vždy karmínovo červenú farbu; pre malachit je charakteristická jasne zelená farba; kubické kryštály pyritu sú ľahko rozpoznateľné podľa ich kovovo-zlatej farby atď. Spolu s tým je farba veľkého počtu minerálov meniteľná. Ide napríklad o odrody kremeňa: bezfarebné (priehľadné), mliečne biele, žltkastohnedé, takmer čierne, purpurové, ružové.

Lesk je tiež veľmi charakteristickou črtou mnohých minerálov. V niektorých prípadoch je veľmi podobný lesku kovov (galenit, pyrit, arsenopyrit), v iných-lesku skla (kremeň), perlete (muskovit). Existuje tiež mnoho takých minerálov, ktoré aj v čerstvej zlomenine pôsobia matne, to znamená, že nemajú lesk.

Minerály sa často nachádzajú v kryštáloch, niekedy veľmi veľkých, niekedy extrémne malých, vytvorených iba pomocou lupy alebo mikroskopu. Pre množstvo minerálov sú kryštalické formy veľmi typické, napríklad: pre pyrit - kubické kryštály, pre granáty - kosoštvorcové dodekahedrony, pre beryl - hexagonálne hranoly. Vo väčšine prípadov sa však minerálne hmoty pozorujú vo forme súvislých granulovaných agregátov, v ktorých jednotlivé zrná nemajú kryštalografické obrysy. Mnoho minerálov je tiež distribuovaných vo forme odkvapkávacích hmôt, niekedy bizarných tvarov, ktoré nemajú nič spoločné s kryštálmi. Takými sú napríklad obličkové masy malachitu, stalaktitové útvary limonitu (hydroxidy železa).

Minerály sa líšia aj inými fyzikálnymi vlastnosťami. Niektoré z nich sú také tvrdé, že ľahko zanechávajú škrabance na skle (kremeň, granát, pyrit); ostatné sú samy poškriabané úlomkami skla alebo ostrím noža (kalcit, malachit); ešte ďalšie majú takú nízku tvrdosť, že sa dajú ľahko nakresliť nechtom (sadra z Paríža, grafit). Niektoré minerály, keď sú štiepené, sa dajú ľahko rozdeliť pozdĺž určitých rovín a vytvárať fragmenty pravidelného tvaru, podobné kryštálom (kamenná soľ, galenit, kalcit); iní dávajú krivky pri zlomenine, „konkávne“ povrchy (kremeň). Vlastnosti ako špecifická hmotnosť, taviteľnosť atď. Sa tiež veľmi líšia.

Chemické vlastnosti minerálov sú rovnako odlišné. Niektoré sú ľahko rozpustné vo vode (kamenná soľ), iné sú rozpustné iba v kyselinách (kalcit) a ďalšie sú stabilné aj vzhľadom na silné kyseliny (kremeň). Väčšina minerálov sa dobre drží vo vzduchu. Je však známych množstvo prírodných zlúčenín, ktoré ľahko podliehajú oxidácii alebo rozkladu v dôsledku kyslíka, oxidu uhličitého a vlhkosti obsiahnutých vo vzduchu. Tiež sa už dlho zistilo, že niektoré minerály vplyvom svetla postupne menia farbu.

Všetky tieto vlastnosti minerálov sú kauzálne závislé od charakteristík chemického zloženia minerálov, od kryštálovej štruktúry látky a od štruktúry atómov alebo iónov, ktoré tvoria zlúčeniny. To, čo sa predtým zdalo tajomné, je teraz vo svetle moderných výdobytkov exaktných vied, najmä fyziky a chémie, stále jasnejšie a jasnejšie.

V tejto súvislosti si pripomeňme niektoré z najdôležitejších ustanovení pre nás vo fyzike, chémii, kryštalickej chémii a koloidnej chémii.

Stav agregácie minerálov... Ako už bolo naznačené, podľa existujúcich troch agregovaných stavov hmoty sa rozlišujú pevné, kvapalné a plynné minerály.

Akákoľvek látka anorganickej povahy, v závislosti od teploty a tlaku, môže byť v akomkoľvek stave agregácie, a keď sa tieto faktory zmenia, prechádza z jedného stavu do druhého.

Hranice stability každého stavu agregácie sú v rôznych teplotných rozsahoch v závislosti od povahy látky. Pri atmosférickom tlaku pri izbovej teplote je väčšina minerálov v pevnom stave a topí sa pri vysokých teplotách, zatiaľ čo ortuť za týchto podmienok existuje v kvapalnej forme a sírovodík a oxid uhličitý sú v plynnom stave.

Väčšina tuhých minerálov je zastúpená kryštalické látky, to znamená látky s kryštalickou štruktúrou. Každá kryštalická látka má určitý bod topenia, pri ktorom dochádza k zmene stavu agregácie látky s absorpciou tepla, čo jednoznačne ovplyvňuje správanie sa vykurovacích kriviek (obr. 5, A). V určitom časovom intervale sa prítok tepla odovzdaného systému spotrebuje na proces tavenia (krivka sa sploští).

Kryštalizácia ochladenej homogénnej kvapalnej látky by mala prebiehať pri rovnakej teplote ako topenie tuhej látky rovnakého zloženia, ale zvyčajne k nej dochádza s nejakým podchladením kvapaliny, na ktoré treba vždy pamätať.

Nazývajú sa tuhé chemicky čisté látky charakterizované poruchou štruktúry, tj. Absenciou pravidelného usporiadania atómov amorfný(sklené) telá. Patria do skupiny izotropných látok, tj. Majú rovnaké fyzikálne vlastnosti vo všetkých smeroch. Charakteristickým znakom amorfných látok, na rozdiel od kryštalických, je tiež postupný prechod z jedného stavu agregácie do druhého pozdĺž hladkej krivky (obr. 5, B) ako tesniaci vosk, ktorý sa po zahriatí postupne stáva pružným, potom viskóznym a nakoniec odkvapkávajúcim.

Amorfné látky sa často získavajú stuhnutím roztavených viskóznych hmôt, najmä keď chladenie taveniny prebieha veľmi rýchlo. Príkladom je tvorba minerálu lechatellerit - amorfné kremenné sklo, keď blesk zasiahne kremenné kryštalické horniny. K prechodu amorfných látok na kryštalické hmoty môže dôjsť iba vtedy, ak sú dlhodobo udržiavané v zmäknutom stave pri teplote blízkej teplote topenia.

Treba dodať, že nie všetky látky sa dajú ľahko získať v amorfnom stave. Ide napríklad o kovy, ktoré aj keď sú uhasené, netvoria sklovité látky.

Polymorfizmus... Polymorfizmus (v gréčtine „poly“ - veľa) je schopnosť danej kryštalickej látky podstúpiť dve alebo viac modifikácií kryštálovej štruktúry, keď sa zmenia vonkajšie faktory (hlavne teplota) a v tomto ohľade aj zmeny fyzikálnych vlastností. V tomto ohľade je najpozoruhodnejším príkladom dimorfizmus prírodného uhlíka, ktorý kryštalizuje v závislosti od podmienok buď vo forme diamantu (kubický systém), alebo vo forme grafitu (hexagonálny systém), ktoré sa navzájom veľmi líšia. vo fyzikálnych vlastnostiach, napriek identite kompozície. Pri zahrievaní v neprítomnosti kyslíka sa kryštálová štruktúra diamantu pri teplotách nad 3 000 ° C za atmosférického tlaku prestaví do stabilnejšej (stabilnejšej) štruktúry grafitu za týchto podmienok. Reverzný prechod grafitu na diamant nie je stanovený.

Obr. 6. Zmena vlastností kremeňa pri zahrievaní. I - rotácia roviny polarizácie; II - veľkosť dvojlomu; III - index lomu Nm (pre čiaru D spektra)

Polymorfnú transformáciu niekedy sprevádza veľmi nevýznamná zmena kryštálovej štruktúry látky, a preto bez sofistikovaného výskumu nie je možné zaznamenať žiadne významné zmeny fyzikálnych vlastností minerálu. Takými sú napríklad transformácie takzvaného α-kremeňa na β-kremeň a naopak. Štúdia optických vlastností (obr. 6) však jednoznačne ukazuje náhlu zmenu v bode prechodu (asi 573 °) v takých vlastnostiach, ako sú indexy lomu, dvojlom a rotácia roviny optickej polarizácie.

Nazývajú sa rozdiely danej kryštalickej látky, ktoré sú za určitých špecifických fyzikálno -chemických podmienok stabilné úpravy, z ktorých každý sa vyznačuje určitou charakteristickou kryštálovou štruktúrou. Daná látka môže mať dve, tri alebo niekoľko takýchto polymorfných modifikácií (napríklad bolo stanovených šesť modifikácií pre síru, z ktorých sa v prírode nachádzajú iba tri, pre SiO2 - deväť modifikácií atď.).

Rôzne polymorfné modifikácie sú zvyčajne označené predponami k názvu minerálu gréckych písmen α, β, γ atď. (Napríklad: α-kremeň, stabilný pod 573 °; β-kremeň, stabilný nad 573 ° atď. ). V poradí pomenovania modifikácií v literatúre neexistuje jednotnosť: niektorí sa pridržiavajú označovania rôznych modifikácií písmenami α, β ... v poradí zvyšovania alebo znižovania teploty transformácie, iné poradie označení sa používa podľa do stupňa prevalencie alebo v poradí objavenia. Prvý poriadok označenia by mal byť považovaný za racionálnejší.

Fenomény polymorfizmu sú medzi prírodnými zlúčeninami veľmi rozšírené. Žiaľ, stále nie sú ani zďaleka dostatočne študované. Polymorfné modifikácie rôznych minerálov môžu byť stabilné v najrozmanitejších rozsahoch zmien vonkajších faktorov (teplota, tlak atď.). Niektoré majú široké pole stability pri veľmi výrazných výkyvoch teploty a tlaku (diamant, grafit), zatiaľ čo iné naopak prechádzajú polymorfnými transformáciami v úzkych medziach zmien vonkajších faktorov (síra).

Samotná skutočnosť preskupenia kryštálovej štruktúry so zmenou vonkajších faktorov rovnováhy, ako V.M. ... V najjednoduchšom prípade v okamihu kritického stavu dôjde k zmene koordinačného čísla, čo naznačuje radikálnu zmenu štruktúry látky.

Často sa stáva, že vysokoteplotná modifikácia minerálu, keď je transformovaná na nižšiu teplotu, zachová vonkajší tvar pôvodných kryštálov. Takéto prípady falošných foriem sa nazývajú paramorfóza... Príkladom sú paramorfózy kalcitu nad aragonitom (CaCO 3).

Ak daná modifikácia kryštalickej látky, povedzme α, má vlastnosť zmeny na inú β-modifikáciu, keď sa zmenia vonkajšie podmienky (napríklad teplota), a keď sa obnovia predchádzajúce podmienky, zmení sa späť na α-modifikáciu , potom sa nazývajú také polymorfné transformácie enantiotropné*. Príklad: premena kosoštvorcovej α-síry na monoklinickú β-síru a naopak. Ak nemôže dôjsť k reverznému prechodu, nazýva sa tento typ transformácie monotropné... Príkladom je monotropická transformácia kosoštvorcového aragonitu (CaCO 3) na trigonálny kalcit (po zahriatí).

* („Enantios“ v gréčtine - opak, „tropos“ - zmena, transformácia)

V prírode je súčasná existencia dvoch modifikácií za rovnakých fyzikálno -chemických podmienok často pozorovaná dokonca vedľa seba (napríklad: pyrit a markazit, kalcit a aragonit atď.). Prechod jednej z modifikácií na stajňu, t. J. Stajňu, bol z nejakého dôvodu zjavne oneskorený a látka je v tomto prípade metastabilné(alebo, ako sa tomu hovorí inak, labilný, nestabilný) stav, rovnako ako existujú podchladené kvapaliny.

Je potrebné zdôrazniť, že stabilná modifikácia v porovnaní s nestabilnou má:

1. nižší tlak pár,
2. menšia rozpustnosť a
3. vyšší bod topenia.

Javy ničenia kryštálových mriežok... Hlavnými črtami priestorových mriežok kryštalických telies je pravidelné usporiadanie a striktne vyvážený stav ich základných štruktúrnych jednotiek. Stačí však vytvoriť podmienky, za ktorých sa budú otriasať vnútorné väzby štruktúrnych jednotiek, pretože z kryštalickej látky s usporiadanou priestorovou mriežkou získame amorfnú hmotu, ktorá nemá kryštalickú štruktúru.

V tomto ohľade je vynikajúcim príkladom minerál ferrobrusit - (Mg, Fe) 2, ktorý ako izomorfnú nečistotu obsahuje až 36% (hmotnostných) oxidu železa. V čerstvom stave je tento minerál extrahovaný z hlbokých horizontov baní úplne bezfarebný, priehľadný a má sklovitý lesk. V priebehu niekoľkých dní jeho kryštály na vzduchu postupne menia farbu, stávajú sa zlatožltými, potom hnedými a nakoniec nepriehľadnými tmavohnedými, pričom si zachovávajú svoju vonkajšiu kryštalickú formu *. Chemická analýza ukazuje, že takmer všetko železné železo sa premieňa na železité železo (t.j. dochádza k oxidácii) a röntgenové vyšetrenie nepreukazuje známky kryštalickej štruktúry. Oxidácia železa očividne zlomila vnútorné väzby v kryštálovej mriežke, čo viedlo k dezorganizácii štruktúry látky.

* (Brucit bez železa je za podobných podmienok celkom stabilný)

Čo sa stane s ferrobrusitom v oxidačnom prostredí pri izbovej teplote a atmosférickom tlaku, pre ostatné minerály môže prebiehať pri zvýšených teplotách a tlakoch, ako už bolo v mnohých prípadoch stanovené.

Veľmi zaujímavé javy boli skúmané u minerálov obsahujúcich vzácne zeminy a rádioaktívnych prvkov (ortit, fergusonit, eshinit a i.). Aj v nich je veľmi často, ale nie vždy, transformácia kryštalickej látky na amorfnú, ktorá, ako sa predpokladá, je spôsobená pôsobením a-lúčov počas rádioaktívneho rozpadu *. Tieto zmenené sklovité minerály, ktoré nepatria do kubického systému, sú opticky izotropné a nevykazujú röntgenovú difrakciu, to znamená, že sa správajú ako amorfné telesá. V tomto prípade dochádza k čiastočnej hydratácii látky. Takéto telá pomenoval Brugger metamikt.

* (Podľa V. M. Goldschmidta na dosiahnutie amorfného stavu v týchto prípadoch nestačí iba rádioaktivita minerálu a sú potrebné aj nasledujúce dve podmienky:

1. pôvodne vznikajúca kryštalická látka musí mať slabú iónovú mriežku, ktorá umožní preskupenie alebo hydrolýzu; takéto mriežky sa tvoria hlavne vtedy, keď sa slabé zásady kombinujú so slabými anhydridmi;
2. mriežka by mala obsahovať jeden alebo viac typov iónov, ktoré je možné ľahko dobíjať (napríklad ióny vzácnych zemín) alebo dokonca premeniť na neutrálne atómy (napríklad tvorba atómového fluóru vo fluorite pod vplyvom rádioaktívneho žiarenia zo strany)

Samotný proces dezintegrácie VM Goldschmidt predstavuje ako preusporiadanie hmoty. Napríklad zlúčenina YNb04 sa zmení na jemne dispergovanú zmes (pevný pseudoroztok) oxidov: Y203 a Nb205. Z tohto konceptu je zrejmé, prečo nedochádza k transformácii na amorfnú látku jednoduchých zlúčenín, ako je ThO2 (torianit) alebo soli silných kyselín so slabými zásadami, napríklad (Ge, La ...) PO 4 (monazit))

Na potvrdenie javov rozkladu kryštalických médií je možné citovať množstvo ďalších analogických príkladov ilustrujúcich tvorbu amorfných alebo koloidných hmôt. Nemôžeme si však myslieť, že tieto nové útvary sú stabilnou formou existencie látky. Existuje mnoho známych príkladov sekundárneho preskupenia hmoty s tvorbou nových kryštalických telies, ktoré sú stabilné za zmenených podmienok. Sú teda známe „ilmenitové kryštály“ (Fe .. TiO 3), ktoré sa po mikroskopickom skúmaní skladajú zo zmesi dvoch minerálov: hematitu (Fe 2 O 3) a rutilu (TiO 2). Zdá sa, že po vytvorení ilmenitu v určitom období života minerálu sa pod vplyvom zmeneného režimu kyslíka vytvorili prudko oxidačné podmienky, ktoré viedli k prechodu Fe 2+ na Fe 3+ za súčasného rozkladu kryštálu štruktúru, a potom k postupnému preusporiadaniu látky za vzniku zmesi odolných minerálov. Rovnakým spôsobom boli napríklad pozorované prípady vytvárania tillitu (PbSnS 2), galenitu (PbS) a kasiteritu (SnO 2) pri vzájomnom najbližšom klíčení, ale s reliktným (tj. Predchádzajúcim) lamelárno-granulárnym štruktúra agregátu zachovaná.charakteristická pre tillit. Je zrejmé, že v dôsledku zvýšenej koncentrácie kyslíka v tomto médiu sa v určitom bode cín s vysokou afinitou ku kyslíku oddelil od pôvodne homogénnej minerálnej hmoty vo forme oxidu a olova prešlo do formy nezávislej zlúčeniny síry .

Pojem koloidy*. Okrem jasne kryštalických útvarov, ktorých kryštalickú povahu je možné ľahko zistiť okom alebo pod mikroskopom, sú v zemskej kôre rozšírené aj koloidy.

* („Kolla“ v gréčtine - lepidlo, „koloid“ - ako lepidlo)

Koloidy sú heterogénne (nepodobné) rozptýlené * systémy pozostávajúce z "disperzná fáza" a "disperzné médium".

* (Rozptýlenie - rozptyl; v tomto prípade - stav hmoty vo forme najmenších častíc. Stupeň disperzie je určený veľkosťou týchto častíc)

Dispergovanú fázu v týchto systémoch predstavujú jemne dispergované častice (micely) látky v akejkoľvek hmotnosti (disperzné médium). Veľkosti častíc dispergovanej fázy sa pohybujú od asi 100 do 1 mμ (od 10 do 4 až 10 až 6 mm), to znamená, že sú oveľa väčšie ako veľkosti iónov a molekúl, ale zároveň sú také malé, že s pomoc konvenčného mikroskopu nie je rozlíšiteľná. Každá taká častica môže obsahovať niekoľko až mnoho desiatok a stoviek molekúl danej zlúčeniny; v pevných časticiach sú ióny alebo molekuly viazané do kryštálovej mriežky, to znamená, že tieto častice sú najmenšími kryštalickými fázami.

Agregovaný stav dispergovanej fázy a disperzného média môže byť odlišný (tuhý, kvapalný, plynný) a je možné pozorovať širokú škálu ich kombinácií. Označujúc stav agregácie disperzného média veľkými písmenami a stav dispergovanej fázy malými písmenami, uvádzame nasledujúce príklady:

• G + t: tabakový dym; sadze
• G + W: hmla
• W + t: žlté rašelinové vody; liečivé bahno
• W + g: zdroje sírovodíka; pena
• F + F: typické emulsoidy (napr. Mlieko)
• T + w: nastriekané kryštály natívnej síry s tekutým bitúmenom; opál
• T + t: červený kalcit s jemne rozptýleným oxidom železitým
• T + g: mliečne biele minerály obsahujúce plyny

Medzi koloidnými formáciami sa rozlišujú sols a gély.

Typickými sólami, inak nazývanými koloidné roztoky alebo pseudoroztoky, sú tie útvary, v ktorých disperzné médium silne prevažuje nad disperznou fázou (napríklad: tabakový dym, žltohnedé železité vody, mlieko). Na pohľad sa také roztoky zdajú byť úplne homogénne a často priehľadné, na nerozoznanie od skutočných (iónových alebo molekulárnych) roztokov. V sóloch, v ktorých je disperzným médiom („rozpúšťadlom“) voda, častice dispergovanej fázy ľahko prechádzajú bežnými filtrami, ale neprenikajú cez zvieracie membrány. Ak ich veľkosť presiahne 5 mμ, potom ich možno ľahko zistiť v ultramikroskope pomocou takzvaného Tyndallovho svetelného kužeľa, ktorý je vytvorený bočným osvetlením špeciálnej sklenenej nádoby naplnenej koloidným roztokom. Efekt vytvorený v tomto prípade je úplne analogický s tým, čo zvyčajne pozorujeme v zatemnenej miestnosti v svetelnom lúči vychádzajúcom z projekčnej lampy: častice rozptýlenej fázy sa stávajú viditeľnými v svetelnom kuželi, pričom vykonávajú Brownov pohyb, ktorý sa nikdy nepozoruje v skutočné roztoky, s výnimkou roztokov niektorých organických zlúčenín s veľmi veľkými molekulami.

V. gély dispergovaná fáza je prítomná v takom významnom množstve, že jednotlivé dispergované častice sú akoby zlepené dohromady a vytvárajú želatínové sklovité hmoty podobné lepidlu. Disperzné médium v ​​týchto prípadoch akoby zaberá zostávajúci priestor medzi rozptýlenými časticami. Medzi príklady gélov patria: sadze, špina, opál (silikagél), limonit (gél hydroxidu železa) atď.

V závislosti od povahy disperzného média existujú: hydrosoly a hydrogély (disperzné médium - voda), aerosóly a aerogély (disperzné médium - vzduch), pyroly a pyrogély (disperzné médium - akákoľvek tavenina), kryštalické sóly a kryštalické gély (disperzné médium) - akákoľvek alebo kryštalická látka) atď.

Najrozšírenejšími v zemskej kôre sú hydrosoly, kryštálové soli a hydrogély. Ďalej budeme hovoriť iba o nich.

Hydrosóly najjednoduchšie sa dá získať mechanicky jemným rozprašovaním látky tak či onak na veľkosť dispergovanej fázy vo vode. V prírode sa pri brúsení a obrusovaní hornín a minerálov pod vplyvom hnacích síl (vodné toky, ľadovce, tektonické výtlaky a pod.) Často vytvárajú hrubé a jemne rozptýlené systémy.

Najväčšiu úlohu pri tvorbe prírodných koloidných roztokov však zohráva chemické reakcie vo vodnom prostredí vedúce ku kondenzácii molekúl: oxidačné, redukčné a najmä výmenné rozkladné reakcie. V najpovrchnejšej časti zemskej kôry je životne dôležitá aktivita organizmov (biochemické procesy) tiež nemenej dôležitá pri tvorbe koloidov.

Je dôležité poznamenať, že rozptýlené častice v koloidných roztokoch sú elektricky nabité, čo je ľahké overiť pri prechode elektrického prúdu cez roztoky. Znak náboja je rovnaký pre všetky častice daného koloidu, vďaka čomu sa navzájom odpudzujú a suspendujú v disperznom médiu. Vzhľad náboja je vysvetlený adsorpciou dispergovaných častíc určitých iónov obsiahnutých v roztokoch. Je potrebné zaoberať sa touto otázkou podrobnejšie.

Predstavme si napríklad pevnú rozptýlenú časticu AgBr. Napriek svojej ultramikroskopickej veľkosti by mal mať kryštálovú štruktúru, ktorá je schematicky znázornená v reze na obr. 7. Každý z katiónov Ag 1+ a aniónov Br 1 vo vnútri tejto mriežky je v šesťnásobnom prostredí iónov opačného náboja: štyri v rovine kresby, jeden nad daným iónom a jeden pod ním. Vnútorné ióny dispergovanej častice sú teda úplne nasýtené valenciami. Iná je situácia s hraničnými iónmi v kryštálovej mriežke. Rovnakým spôsobom je ľahké vypočítať, že väčšina vonkajších iónov na tvári kolmej na rovinu obrázku je nasýtená iba z piatich iónov opačného znamienka (tri v rovine obrázku, jeden nad a jeden dole rovina obrázku). V dôsledku toho ióny Ag a Br umiestnené na rovnom povrchu dispergovaných častíc majú 1/6 nenasýtenej valencie a na okrajoch 2/6 a rohové ióny majú dokonca 3/6 nenasýtenej valencie. Tento zvyškový nekompenzovaný náboj je zodpovedný za absorpciu (adsorpciu) určitého množstva ďalších iónov brómu alebo striebra z roztoku, ktoré sú zadržané na povrchu dispergovaných častíc vo forme takzvanej difúznej vrstvy.

V praxi sa koloid AgBr získava zmiešaním roztokov AgNO3 a KBr reakciou podľa nasledujúcej schémy: AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3. Ak sa tieto roztoky zmiešajú v ekvivalentných množstvách, vytvorí sa kryštalická zrazenina AgBr (nie však koloid). Ak sa dusičnan strieborný naleje do bromidu draselného, ​​objaví sa sol, dispergované častice, z ktorých AgBr, sú nabité negatívne v dôsledku adsorpcie Br-iónov. V opačnom poradí zlúčenia výsledné dispergované častice AgBr adsorbujú katióny Ag 1+, a sú preto kladne nabité.

Aby sme získali realistickejšiu predstavu o hydrosoloch a štruktúre dispergovaných fáz, vráťme sa k ich charakteristikám z hľadiska elektrochémie.

>
Ryža. 8. Schéma štruktúry dispergovanej fázy vo vodnom médiu obsahujúcom elektrolyty. 1 - katióny v kryštálovej mriežke dispergovanej fázy; 2 - anióny v ňom; 3 - anióny s nenasýtenými valenciami vyčnievajúcimi v rohoch; 4 - adsorbované iónové rojové katióny; 5 - H 2 O dipóly (čiastočne zdeformované)

Na obr. 8 schematicky zobrazuje koloidnú časticu obklopenú disperzným médiom, v tomto prípade vodou obsahujúcou ióny Na 1+, K 1+, Ca 2+, Mg 2+, Cl 1-, 2- a ďalšie, ktoré sa zvyčajne nachádzajú v pôdnych vodách, ktoré obsahujú to alebo ono množstvo rozpustených solí. Samotná dispergovaná častica, ako v predchádzajúcom prípade, je zobrazená vo forme kryštalickej fázy, v ktorej by v rohových bodoch malo dôjsť k neúplnému nasýteniu valenciami. Následne tieto výčnelky akumulujú adsorbované ióny, v našom prípade katióny Na 1+, K 1+, NH 4 1+, Mg 2+, Ca 2+, ktoré pozitívne nabijú dispergovanú časticu a vytvoria difúznu vrstvu.

Anióny vyčnievajúce v rohoch mriežky pôsobia nielen na ióny v roztoku, ale aj na elektricky neutrálne molekuly vody. Ako sa neskôr dozvedáme, molekula H20 je dipól a má pôvodnú štruktúru. Môže byť reprezentovaný vo forme jedného kyslíkového iónu O 2-, ktorého negatívny náboj je neutralizovaný dvoma v ňom vloženými protónmi H 1+. Oba protóny sú umiestnené na jednej strane (od stredu kyslíkového iónu), ktorá je kladne nabitá, a opačná strana je nabitá záporne. Táto štruktúra molekuly H 2 O jej umožňuje určitým spôsobom sa orientovať (obr. 8): stranou opačnou k dvom protónom H 1+ je priťahovaná ku katiónom. Pretože elektricky neutrálne molekuly H20 neneutralizujú katiónový náboj, ktorý ich ovplyvňuje, tento náboj sa šíri ďalej k najbližším najbližším molekulám H20, ktoré sú tiež orientované.

Okolo dispergovanej častice je teda vytvorený celý roj iónov a orientovaných molekúl H20 (obr. 8). Hrúbka vodného obalu závisí od typu hydratovaných katiónov (ktoré držia molekuly H20). Najsilnejšie hydratované katióny alkalických kovov. Napríklad ión Na 1+ vo vodnom médiu je schopný zachytiť 60-70 orientovaných molekúl H20, zatiaľ čo Ca 2+ je iba až 14 molekúl H20.

Je tiež potrebné poznamenať, že v niektorých prípadoch môžu byť katióny difúznej vrstvy pri pôsobení kyselín nahradené aniónmi, napríklad: Cl 1-, 2- atď. Posledne uvedené, rovnako ako katióny, je možné hydratovať ; orientácia molekúl vody v tomto prípade však bude obrátiťčo je prípad katiónov (pozri pravú stranu obr. 8).

Zo všetkého, čo bolo povedané, možno vyvodiť nasledujúce závery:

1. Z elektrochemického hľadiska možno nabitú disperznú fázu považovať za veľký ión („makroión“), schopný pohybu v solách v smere jednej alebo druhej elektródy, keď prechádza elektrický prúd (jav elektroforézy).
2. Disperzné médium pre dispergovanú fázu nie je v žiadnom prípade rozpúšťadlom v obvyklom zmysle slova, aj keď môže a spravidla obsahuje určité zlúčeniny disociované na ióny.
3. Katióny difúznej vrstvy môžu byť nahradené inými, ak sa z nejakého dôvodu zmení zloženie a koncentrácia elektrolytov v disperznom médiu. K vzájomnej výmene alebo vytesneniu niektorých iónov inými v adsorbentoch (adsorbujúcich koloidoch) dochádza podľa zákona o hromadnom pôsobení.

Popísané javy nenasýtených valencií na povrchu dispergovaných častíc a s tým spojená adsorpcia z roztoku katiónov alebo aniónov by bezpochyby mali prebiehať aj pre veľké kryštály alebo kryštalické zrná. Ak sa ale k tejto problematike priblížime z pohľadu energetiky javov, nájdeme kolosálny rozdiel medzi skutočnými kryštálmi a rozptýlenými fázami.

Pretože fenomény adsorpcie v koloidoch sú obmedzené na hranice medzi dispergovanými fázami a disperzným médiom, celkový povrch dispergovaných častíc na jednotku objemu je veľmi dôležitý pre vyjadrenie celkového povrchu energie látky. Tento povrch, tzv špecifický povrch, sa prudko zvyšuje so zvyšujúcim sa stupňom disperzie látky. Nie je ťažké to ukázať.

Predpokladajme, že máme kubický kryštál nejakého minerálu s hranou rovnou 1 cm, ktorého celkový povrch bude 6 cm 2 (špecifický povrch-6). Ak túto kocku rozdelíme na osem častí, ako je znázornené na obr. 9, potom bude celkový povrch výsledných ôsmich malých kociek už rovný 12 cm 2 a pri rozdelení na kocky s hranou 1 mm - 60 cm 2. Ak prinesieme ďalšie delenie na kocky s hranou 1 mμ, to znamená na veľkosť koloidnej disperznej fázy, potom celkový povrch dosiahne obrovskú hodnotu 6000 m 2 s celkovým hmotnostným objemom 1 cm 3 (tj. je, špecifický povrch sa bude rovnať 6 10 7). V tomto prípade počet kociek dosiahne 10 21.

Teda medzi konkrétnym povrchom NS a veľkosť zrna o máme nepriamo úmerný vzťah vyjadrený jednoduchým vzorcom: x = 6 / r... Túto závislosť je možné jednoducho znázorniť vo forme grafu (obr. 10).

Z predložených údajov je zrejmé, že pre hrubozrnné kryštalické systémy je špecifická povrchová plocha, a teda s ňou spojená povrchová energia, taká zanedbateľná, že ju možno prakticky zanedbať. Naopak, v koloidných systémoch nadobúda mimoriadny význam. Z tohto dôvodu sa množstvo fyzikálnych a chemických vlastností koloidných útvarov, široko používaných v praxi, veľmi líši od vlastností hrubých kryštalických látok.

Difúzne javy v koloidných roztokoch sú neporovnateľne slabšie ako v skutočných roztokoch, čo sa vysvetľuje oveľa väčšou veľkosťou častíc dispergovanej fázy v porovnaní s iónmi. Táto okolnosť sa odráža v skutočnosti, že minerálne hmoty vytvorené z koloidných roztokov majú často extrémne heterogénne zloženie a štruktúru.

Kryštálový popol tj. typické kryštalické médium obsahujúce akúkoľvek látku vo forme dispergovanej fázy sa často tvorí v dôsledku kryštalizácie hydrosolov. Proces ich tvorby je možné porovnať s kryštalizáciou (transformáciou na ľad) zakalenej vody, to znamená vody obsahujúcej rozptýlené častice v suspenzii. Vytvorený ľad bude tiež zakalený, to znamená kontaminovaný rovnakou dispergovanou fázou, ktorá bola prítomná vo vode. Inými slovami, bude to kryštalický popol.

Patrí sem predovšetkým mnoho minerálov zafarbených jednou alebo druhou farbou, zvyčajne pozorovaných vo forme bezfarebných priehľadných kryštálov. Sú to napríklad červenkastý karnalit, červený baryt (vzhľadom na obsah oxidu železa vo forme dispergovanej fázy), čierny kalcit, ktorého farba je v niektorých prípadoch spôsobená jemne rozptýlenými sulfidmi v iných, v iných - organické látky atď. číslované mliečne biely kremeň, kalcit atď., v ktorých úlohu disperznej fázy zohrávajú jemne rozptýlené plyny alebo kvapaliny, často viditeľné v tenkých častiach pod mikroskopom. Existujú kryštály, ako napríklad kremeň, kalcit a ďalšie minerály, s kryštalicko-zónovou štruktúrou v dôsledku striedania priehľadných a farebných alebo mliečne bielych zón.

Niet pochýb o tom, že kryštalické sóly sa nachádzajú aj medzi nepriehľadnými minerálmi. Svedčia o tom nečistoty týchto prvkov zachytené chemickými a spektrálnymi analýzami, ktoré nie je možné vysvetliť z kryštalicko-chemického hľadiska v dôsledku izomorfných nečistôt. Takými sú napríklad fakty o obsahu medi v kryštáloch pyritu, zlata v pyrite, galéne, arsenopyrite atď. Mikroskopické štúdie leštených rezov pripravených z takýchto kryštálov pri vysokom zväčšení často odhalia najmenšie inklúzie chalkopyritu, pôvodné zlato atď., že pravdepodobne obsahujú aj jemnejšie rozptýlené častice, ktoré nemožno zachytiť bežnými mikroskopmi *.

* (Rozlíšenie (hranica rozlíšiteľnosti) moderných konvenčných mikroskopov je 0,5-1,0 μ. Menšie častice nie sú úplne zachytené žiadnym zväčšením)

Hydrogély v prírode často vznikajú z hydrosolov koaguláciou alebo, ako sa hovorí, ich koagulácia, vyjadrené tvorbou zrazenín vo vodnom prostredí. Koagulačný proces nastáva iba vtedy, keď z jedného alebo iného dôvodu rozptýlené častice stratia náboj a stanú sa elektricky neutrálnymi. V tomto prípade sily odpudzovania častíc jeden od druhého zmiznú, častice sa spoja do väčších telies, nazývaných polyióny, s ich následným usadzovaním pod vplyvom gravitácie.

Neutralizáciu nábojov dispergovaných častíc, ktorá spôsobuje koaguláciu, je možné dosiahnuť rôznymi spôsobmi:

• a) pridanie elektrolytov (iónové roztoky) do koloidného roztoku a v závislosti od náboja dispergovanej fázy bude neutralizácia vykonaná aniónmi alebo katiónmi elektrolytu; týmto spôsobom sa v ústiach veľkých riek, ktoré nesú koloidné roztoky, tvorí veľa siltových sedimentov; druhý z nich, keď sa stretáva s morskými vodami obsahujúcimi rozpustené soli, ktoré hrajú úlohu elektrolytov, prechádza zrážaním a zrážaním v pobrežných zónach morských oblastí;
• b) vzájomnou neutralizáciou koloidných roztokov obsahujúcich opačne nabité koloidné častice a odoberaných vo vhodných kvantitatívnych pomeroch; v dôsledku toho sa získajú zmiešané gély (napríklad hnedé železné rudy bohaté na koloidný oxid kremičitý);
• c) spontánnou koaguláciou koloidných roztokov v priebehu času, najmä ak sa v systéme stratí disperzné médium (voda) v dôsledku jeho odparovania; v tomto prípade prirodzene dochádza k zvýšeniu koncentrácie elektrolytov obsiahnutých v koloidných roztokoch; príkladom je bahno a bahno pri vysychaní jazier;
• d) pri cirkulácii koloidných roztokov kapilárami v horninách; v dôsledku vysokej dielektrickej konštanty vody sú zvlhčené steny kapilár negatívne nabité iónmi [OH] 1-, čo spôsobuje vyzrážanie pozitívne nabitých častíc z cirkulujúcich koloidných roztokov vo forme vločiek alebo usadenín; príkladom je často pozorovaná „ferruginizácia“ vápencov a iných hornín, ktorá sa prejavuje sfarbením horniny z povrchu alebo pozdĺž puklín vločkovitými hydroxidmi železa v hnedej farbe;
• e) počas procesov metasomatizmu (náhrady) určitých hornín, ktoré ľahko reagujú s chemicky aktívnymi soľnými roztokmi za vzniku koloidných roztokov, ktoré okamžite koagulujú (napríklad tvorba malachitu v dôsledku vitriolických vôd vo vápencoch) atď.

V biosfére sú rozšírené gély organického pôvodu. V niektorých prípadoch je tvorba gélov spojená s vitálnou aktivitou baktérií. Napríklad sa zistilo, že takzvané železné baktérie pri spracovaní bahnitých lakustrinových sedimentov postupne ukladajú koloidné hydroxidy železa (limonit).

Koloidy, v ktorých rozptýlené častice majú schopnosť obaliť vrstvu molekúl vody z povrchu, sa nazývajú hydrofilné, inak - hydrofóbne... Hydrofilné koloidy sa zrážajú oveľa ťažšie ako hydrofóbne. V prípade koagulácie hydrofilných koloidov sa zvyčajne tvoria slizovité, lepidlové, želatínové gélové zrazeniny.

Z hydrofóbnych koloidných roztokov sa gély najčastejšie tvoria vo forme práškových a vločkovitých hmôt.

Gély, obzvlášť tie, ktoré vznikajú z hydrofilných koloidov, postupom času ľahko strácajú vodu (disperzné médium), t.j. podliehajú dehydratácii. Hydrogély bohaté na vodu majú v čase tvorby takmer tekutú konzistenciu. Keď sa disperzné médium odparí, keď stojí na vzduchu, stane sa pružnejším a nakoniec aj tvrdším a krehkým. Vodu však možno úplne odstrániť iba kalcináciou.

Keď sa pridá disperzné médium, niektoré gély sú schopné nielen napučať (ako želatína), ale tiež sa opäť transformovať na sóly. Tento proces premeny gélov na sóly sa nazýva peptizácia... Takéto gély sa nazývajú reverzibilné a sú v organickom svete široko zastúpené. Na druhej strane takmer všetky anorganické koloidné útvary patria k počtu ireverzibilných gélov, t. J. Nepremieňajúcich sa na sól.

Fenomén adsorpcie v géloch si, samozrejme, zachováva svoj význam. Navyše, v mnohých prípadoch selektívne tj. selektívne, adsorpcia... Napríklad ílové látky majú schopnosť adsorbovať hlavne katióny draslíka a rádioaktívnych prvkov a gél oxidu manganičitého - katióny Ba, Li, K (ale neabsorbuje anióny) atď.

Ako sme teda videli, koloidy sa svojimi vlastnosťami výrazne líšia od skutočných roztokov aj od hrubo dispergovaných systémov (s časticami väčšími ako 100 mμ). V koloidoch nie sú na prvom mieste vektorové vlastnosti kryštálových mriežok alebo sily chemickej afinity, ale obrovská povrchová energia a s ňou spojené elektrické sily. Napriek tomu existujú postupné prechody medzi koloidnými a skutočnými riešeniami, rovnako ako existujú postupné prechody k hrubým disperziám.

W. Ostwald uviedol nasledujúcu schému rozptýlených systémov:

Schéma disperzných systémov od W. Ostwalda

Táto schéma by sa mala rovnako pripísať kvapalným aj tuhým systémom.

V súčasnosti je presne stanovené, že „koloidný stav je všeobecný stav hmoty“ (Weimarn), to znamená, že akúkoľvek látku je možné získať vo forme koloidu. Je dôležité to zdôrazniť koloidy sa môžu vytvárať pri rôznych teplotách a tlakoch a za rôznych podmienok.

Z prísne teoretického hľadiska nemožno koloidy považovať za nezávislé špeciálne minerály, pretože sú to v zásade mechanické zmesi rôznych látok (disperzná fáza a disperzné médium). Čisto vonkajšími znakmi, to znamená, makroskopicky, sú úplne nerozlíšiteľné od typických minerálov. Rozdiely medzi nimi a minerálmi v užšom zmysle slova nie je možné stanoviť ani pomocou metód mikroskopického výskumu, ktoré máme k dispozícii. Preto v kurzoch popisnej mineralógie sa konvenčne zvažujú koloidné útvary spolu s typickými minerálmi.

Predtým tuhé koloidy (gély) patrili k počtu amorfných minerálov, pretože nie sú pozorované vo forme jasne kryštalických útvarov (ak neberieme do úvahy kryštalické sóly). Röntgenové štúdie týchto látok však často ukazujú, že áno kryptokryštalický látky, a preto nemôžu patriť k typickým amorfným homogénnym telám, napriek tomu, že sú na pohľad veľmi podobné.

O rekryštalizácii gélov... Zistilo sa, že hydrogély vznikajúce v dôsledku koagulácie v priebehu času podliehajú starnutiu, t.j. postupnej zmene ich zloženia a štruktúry. Táto zmena je primárne vyjadrená v skutočnosti, že látka postupne stráca vodu, to znamená, že prechádza dehydratáciou (dehydratáciou).

Také sú napríklad v prírode rozšírené hydrogély oxidu kremičitého - opály. Na vodu bohaté kremičité hydrogély majú konzistenciu polotekutých hmotnostných želé. Postupnou stratou vody sú pri zlomenine stále tvrdšie, sklovitejšie alebo polomatné. Takto vyzerajú prirodzene sa vyskytujúce opály, vo väčšine prípadov chudobné na vodu. Tieto útvary sa vyznačujú najjemnejšou pórovitosťou, nepostrehnuteľnou pre oko a pod mikroskopom, ktorú je možné zistiť iba ich zafarbením akýmikoľvek organickými látkami. V nich zostávajúcu vodu je možné odstrániť iba zahriatím.

V prípade silného prejavu dehydratácie v géloch bohatých na vodu je oko porézne a niekedy sa pozoruje zvrásnenie hmoty alebo výskyt charakteristických sušiacich trhlín vo forme sietí, ako je to často v prípade bahna. schne v kalužiach.

Štúdia typických tuhých a polotuhých gélov pomocou röntgenových lúčov metódou Debye-Scherrer ukazuje, že mnohé z nich neposkytujú interferenčné okraje, zatiaľ čo staré koloidné útvary vykazujú jasne kryštalickú štruktúru látky. V niektorých prípadoch to možno vidieť pri štúdiu takýchto gélov pod mikroskopom. Takými sú napríklad mnohé stalaktitové útvary uhličitanu vápenatého. Namiesto opálov (tuhé hydrogély oxidu kremičitého) sa v dôsledku rekryštalizácie vytvoria kryptokryštalické agregáty bezvodého chalcedónu alebo kremeňa. Medzi príklady patria kremeň a acháty. Gély, ktoré prešli do kryštalických granulovaných agregátov, sa nazývajú metakoloidy(bývalé koloidy).

Podstata rekryštalizácie gélov je vyjadrená v kombinácii náhodne orientovaných dispergovaných fáz do väčších celkov s jedinou kryštálovou mriežkou. Tento jav je známy ako kolektívna kryštalizácia... Vyjadruje prirodzenú tendenciu látok nadobúdať stav s najnižším špecifickým povrchom a v dôsledku toho s najnižšou povrchovou energiou.

V tomto prípade sa často, najmä v gélových hmotách v tvare obličiek, objavia agregáty s jemným vláknom s radiálnym usporiadaním jedincov, čo je dobre pozorovateľné pri zlomenine. Na okrajových častiach kôr sú sférické a obličkovité útvary, pre niektoré minerály sú v týchto prípadoch charakteristické kryštalické tváre, ktoré končia radiálne rastúcimi jedincami.

Faktory ovplyvňujúce rekryštalizáciu gélov sú rôzne. Najdôležitejšie sú teplota a tlak, ktorých zvýšenie urýchľuje rekryštalizačný proces. Nepochybnú úlohu zohrávajú aj klimatické podmienky: v oblastiach so suchým a horúcim podnebím je dehydratácia a rekryštalizácia hydrogélov vytvorených na povrchu oveľa výraznejšia v porovnaní s oblasťami charakterizovanými miernym a vlhkým podnebím. Samozrejme, čas, počas ktorého sa za najrozmanitejších geologických podmienok gély postupne transformujú na explicitné kryštalické agregáty, má nepochybný význam.