Фізичні та хімічні властивості мінералів
Фізичні та хімічні властивості мінералів
Між хімічним складом, кристалічною структурою і фізичними властивостями мінералу існує найтісніший взаємозв`язок. Вивчення фізичних властивостей дозволяє судити про хімічний склад і структуру мінералу. Крім того, фізичні властивості можуть становити великий інтерес для певних областей техніки (висока твердість алмазу, корунда- оптичні властивості кварцу, флюориту, кальциту). Крім цього фізичні властивості мінералів дозволяють їх ідентифікувати в польових умовах.
До фізичних відносяться оптичні, механічні, електричні, магнітні, теплофізичні властивості та щільність. Є ще й хімічні властивості, до яких відносяться ступінь реакційної здатності мінералів, особливості їх взаємодії з різними реагентами, розчинність. Є й такі властивості, які можна назвати фізико-хімічними (наприклад, характер смачиваемости його зерен).
На різних фізичних властивостях кристалів (щільності, електричним і магнітним властивостям) засновані геофізичні методи пошуку і розвідки родовищ корисних копалин (гравірозвідка, магніторозвідка, електророзвідка, сейсморозвідка). Характер механічних властивостей визначає спосіб подрібнення кристалів при обробці їх руд. Щільність впливає на здатність залишатися в шліхі або вимиватися з нього, тобто визначає метод збагачення руд.
Анізотропія властивостей кристалів
Анізотропія властивостей кристалів викликана анізотропією їх просторової решітки. Це означає, що різні грані, ребра, вершини кристала мають різні властивості: по-різному блищать, твердість кристала на них різна, нерідко вони мають інше забарвлення і т. Д. Анізотропія властивостей виражається в тому, що по непаралельність напрямками властивості на одній і тієї ж межі різні. Наприклад, межі кристалів алмазу дряпаються в різних напрямках по-різному - це враховується при шліфуванні діамантів. Анізотропно проявляються в обсязі кристала все фізичні властивості: оптичні, електричні, теплофізичні властивості, твердість і ін.
Відео: 1.3. Алкани: Хімічні властивості. Підготовка до ЗНО з хімії
Ступінь анізотропності кристалів залежить від їх симетрії. Якщо через центр кристала провести прямі, то серед них можна виділити симетрично-рівні, поодинокі і полярні прямі (напрямки).Симетрично-рівними називаються такі повторювані в кристалі прямі (або напрямки), які виводяться одна з одної за допомогою елементів симетрії. Властивості кристалів за цими напрямками повторюються.
Одиничними називаються такі прямі (напрямки), які є єдиними, неповторними в кристалі. Властивості кристалів уздовж цих напрямків відрізняються від властивостей по інших напрямках. У кристалах кубічної сингонії одиничних напрямків немає, тому що вони симетрично рівні і багаторазово повторюються. Анізотропія властивостей в кристалах кубічної сингонії проявляється дуже слабо. В результаті можна сказати, що кубічні кристали ізотропні (изотропное тіло володіє рівними властивостями у всіх напрямках).
У кристалах гексагональної, тригональной і тетрагональной сингоний завжди є одне єдине, одиничне, тобто неповторяющееся напрямок. Це осі симетрії L6, L4, L3. Така вісь завжди одна, і більше не повторюється. Всі інші напрямки в цих кристалах неодноразово повторюються.
У кристалах ромбічної сингонії існує три одиничних напрямки. У кристалах моноклінної сингонії одиничних напрямків безліч, а в триклинной всі напрямки поодинокі. Анізотропія властивостей в цих кристалах виявлені найбільш сильно.
Полярними напрямками називаються ті з симетричних або одиничних напрямків, кінці яких не можуть бути суміщені за допомогою елементів симетрії. Яскравим прикладом цього є вісь третього порядку в турмалін. Її верхній кінець несумісний з нижнім, обидва кінці нерівнозначні. Це випливає з особливостей кристалічної структури мінералів, основним елементом якої є кільця кремнекислородних тетраедрів (Si6O18)12-, вершини яких розгорнуті в одну сторону. наслідком полярності L3 служать піроелектричні властивості турмаліну: при нагріванні на вершині і підставі виникають різнойменні електричні заряди. Забарвлення кристалів багатобарвних турмалінів і швидкість їх росту різні на різних закінченнях кристалів.
Відео: Ірина МУХИНА, камені і мінерали, властивості і способи застосування
Фізичні властивості ізоморфних сумішей
Говорячи про фізичні властивості мінералів, ми маємо на увазі хімічно чисті сполуки, склад яких відповідає їх формулою. Однак на хімічному складі мінералів позначаються явища ізоморфізму. Властивості мінералів закономірно змінюються при входженні в їх склад ізоморфних домішок: чим більше домішок, тим сильніше відхиляються фізичні властивості від ідеальних (еталонних). Явища ізоморфізму призводять до того, що фізичні властивості можуть так сильно змінюватися у крайніх членів ізоморфних рядів, що мінерали стають несхожими самі на себе. Наприклад, сульфід цинку (сфалерит) прозорий і безбарвний, має алмазний блиск, але при частковому заміщенні цинку залізом (ізоморфізм недосконалий і обмежений) стає спочатку коричневим, потім чорним, блиск його змінюється до напівметалевих, стає абсолютно непрозорим. Інший приклад - повний ряд мінералів від колумбіту (Fe,Mn)Nb2O6 до танталіту (Fe,Mn)Ta2O6. Через різницю в атомних масах (у ніобію 92,9, у танталу 180,9) щільність мінералів змінюється від 5,2 до 8,2 відповідно, також змінюється твердість і інші властивості. Таких прикладів можна навести багато. Зовні, часто можна спостерігати зміну кольору мінералів, який стає більш інтенсивним через більшого входження домішок-хромофоров.
