Прості вещества.общіе відомості про мінералах
До цього типу мінералів відносяться, по-перше, елементарні речовини (як кажуть, самородні елементи), наприклад, графіт С, алмаз С, мідь Cu
Зміст
По-друге, до того ж типу відносяться особливі хімічні сполуки - інтерметалліді Pt3Sn, Pt3Fe, Pt2FeNi, Cu7Hg6 і ін. (в них кожен метал займає свої строго певні позиції в кристалічній решітці мінералу). Цікаво в цьому плані порівняти інтерметаліди Pt3Fe і мінерал (Pt,Fe) (Твердий розчин). У першому розселення атомів платини і заліза строго закономірно, мінерал має свою особливу структуру- у другого структура така ж, як у платини, лише частина її атомів неупорядоченно заміщена залізом.
Всі прості речовини - дуже рідкісні мінерали, сумарно вони складають не більше 0,02% маси земної кори. Однак саме в вигляді таких мінералів утворюють промислові концентрації деякі особливо цінні метали - золото, платина, осмій, іридій, срібло. Значна частка промислових запасів сірки як хімічного сировини зосереджена у вигляді хімічно чистого елементу - самородної сірки. Деякі самородні елементи самі по собі є цінним технічним матеріалом, наприклад, алмаз і графіт через своїх особливих властивостей - твердості (алмаз), електропровідності і тугоплавкости (графіт).
Раніше вважалося, що самородне стан можливо тільки для деяких хімічних елементів в силу їх інертності. Сучасні дослідження привели до відкриття самородної цинку, алюмінію, кадмію, кремнію і багатьох інших раніше унікальних мінералів, але, як виявилося, вони, по-перше, утворюються дійсно в унікальних умовах, і, по-друге, в нічтожно-, зникаюче-малих кількостях і дрібних зернах.
кристаллохимические особливості
Кристалічні структури мінералів простих речовин відносно прості, причому ця простота особливо характерна для самородних металів.
Більшість самородних металів і їх тверді розчини мають структуру, що відповідає щільній упаковці - кубічної або гексагональної. Наприклад, золото, мідь, срібло, алюміній (кубічні), цинк, рутеній, осмій (гексагональних). Чим сильніше характер зв`язків в речовині відрізняється від металевої, тим більше структура мінералу відрізняється від ідеальної дуже ретельним упаковки і тим вона складніше, наприклад, алмаз, сірка, графіт.
Структура сірки є молекулярної. У кожній молекулі об`єднано в вигляді кільця по вісім атомів, з`єднаних ковалентними зв`язками (повністю взаємно компенсуються, а сумарний заряд такого кільця дорівнює нулю). Кільця накладаються один на одного у вигляді колонок, по-різному орієнтованих у просторі. Кільця і колонки пов`язані між собою залишковими вандерваальсовимі зв`язками. Все це впливає на зовнішню симетрію і огранювання кристалів, а також їх фізичні властивості.
Відео: Мінерали. фото
Окремо характеризуємо структури природних поліморфів вуглецю - алмазу і графіту. У першому атоми вуглецю розташовуються рівномірно у всіх трьох виміру. Кристала по всьому його об`єму, кожен атом оточений чотирма сусідніми, між ними здійснюються ковалентні зв`язки.
Структура другого поліморфа - шарувата, всередині шару атоми пов`язані змішаними іонно-ковалентними, між шарами - вандерваальсови або металеві зв`язку.
Морфологія кристалів і фізичні властивості
Зовнішність кристалів - зовнішня симетрія та огранювання - тісно пов`язані з їх структурою і умовами зростання. Наприклад, самородні метали, що володіють дуже ретельним кубічної упаковкою мають зовнішню симетрію з огранюванням кристалів у вигляді куба, октаедра, ромбододекаедра і їх комбінацій (золото, мідь, срібло). Гексагональна (трігональная) упаковка проявляється у вигляді призм і діпіраміди, усічених зверху і знизу гранями пинакоида (такі кристали іридію).
У самородних елементів - неметалів різноманітність кристалів і складність їх огранки набагато більш виражені, і вони відносяться до різних сингониям. Сірка кристалізується в ромбічної сингонії в формі багатогранників діпірамідального подоби з гранями призми і пинакоида. Кристали графіту - це, як правило, тонкі пластинки, алмаз утворює октаедри, ромбододекаедри, рідше куби.Так само яскраво проявляється структура і тип зв`язків в фізичні властивості мінералів - простих речовин.
Самородне золото, срібло, мідь, залізо та інші метали мають типовий для металів блиск, високі значення електропровідності і теплопровідності, кування в різному ступені і не мають спайності. Мають дуже високу щільність: від 8,4 (Cu) До 19 (Au і Pt).
Сірка з її молекулярною структурою тендітна, має малу щільність (2,05 - 2,08 г / см3) і невисоку твердість (близько 3), легко запалюється і при цьому плавиться.
Графіт в результаті різкої анізотропії будови кристалічної решітки має вельми досконалу спайність по уплощению кристалів (по пінакоіду) і високо електропроводів через істотно металевих зв`язків між шарами вуглецю в його структурі.
Алмаз має порівняно високою щільністю (3,5-3,6 г / см3) і твердістю 10 через незвичайну компактності своєї структури і ковалентних зв`язків між атомами вуглецю.
Відео: Науково-популярна лекція новосибірського вченого про мінералах
Особливості умов освіти
Перша умова утворення мінералів - простих речовин - це, перш за все інертність, мала активність хімічних елементів, таких як платина, осмій, іридій, золото.
Друга важлива і часто незалежне умова - мала хімічна активність кисню в середовищі мінералоутворення. Іноді ця умова виконується в процесі утворення деяких гірських порід мантійного походження. Вважають, що так утворюються в ультраосновних гірських породах самородні метали групи платини і алмази. Бувають екзотичні умови, при яких знижується активність кисню, наприклад, при прориві базальтових розплавів через вугленосні товщі осадових гірських порід. В цьому випадку можлива поява самородного заліза. До числа таких же екзотичних умов відноситься і освіту самородної міді, як проміжного продукту окислення сульфідів міді халькопирита CuFeS2 та ін. Відмінний в Одесі на сайті yomoyo.com.юа. Тут ви знайдете стильний одяг для чоловіків і жінок від відомих брендів в усьому світі.
Особливий тип процесів освіти самородних елементів - біохімічні реакції. Так, за рахунок життєдіяльності деяких бактерій можуть формуватися великі родовища самородної сірки в осадових гірських породах.
Короткі відомості про мінералах
J Мідь Cu. Хімічні домішки рідкісні. зазвичай це Ag, Au, Fe. Сингонія кубічна. Зустрічається у вигляді жовна, одиночних неправильних зерен, дротяних, пластинчастих виділень в тріщинах, у вигляді дендритів. З усіх металів тільки мідь здатна утворювати самородки такого колосального розміру. Геологи зустрічали поклади суцільний самородної міді, маса яких становила сотні тонн. Колір мідно-червоний, часто мідь покрита чорними, зеленими, синіми нальотами оксидів і гідрокарбонатів міді.
Блиск в свіжому сколе металевий. Твердість 2,5-3, щільність 8,4-8,9 г / см3. Зустрічається разом з купріта, тенорітом, малахітом, хризоколлой в зоні окислення сульфідних руд і разом з цеолітами в пустотах лав.
Є рудою на мідь. Родовища: Джезказган (Казахстан), Тур`їнські рудники, Меднорудянского, Гумешевсіе копальні (Урал). Найбільше в світі родовище самородної міді виникло гідротермальних шляхом в пустотах базальтових лав. Родовище розташоване в Північній Америці, в штаті Мічиган, на південному березі озера Верхнього. І до цього дня ці поклади самородної міді - один з найбільших за запасами металу міднорудних районів світу.
Впізнається по частою асоціації з купріта, тенорітом, малахітом, хризоколлой, за кольором і блиску, по великій щільності і ковкості, по гачкуватим зламу.
J Золото Au. хімічні домішки Ag, Pd, Rh, Cu, Fe, Bi. Сингонія кубічна. Зустрічається у вигляді дрібних пластинок (золотин), неправильних виділень і вкраплень в кварці і сульфіду (піриті, арсенопірит, бляклих рудах) - правильні кристали дуже рідкісні, відносно частіше спостерігаються скелетні кристали, дендрити золота. В осадових породах (розсипах) золото має вигляд самородків різних форм і розмірів (масою від часток грама до кількох десятків кілограмів). Колір золотистий, блиск металевий, твердість 2-3, щільність близько 16-18 г / см3, у чистого золота 19,3 г / см3. Більше 99% золота, наявного в земній корі, присутній в самородному вигляді. А що залишився відсоток складається з дуже рідкісних в природі з`єднань золота з іншими металами.
Відео: Дорогоцінне каміння і мінерали Золото (gold)
Найголовніші промислові родовища - це, по-перше, середньо температурні (рідше низькотемпературні) гідротермальні жили, по-друге, річкові розсипи і конгломерати (сучасні та давні).
Впізнається за кольором, блиску, м`якості, великої щільності, ковкості і частої асоціації з кварцом.
Видобуток золота відома з глибокої давнини. У ближчі до нас Найбільші родовища. Новий Південний Уельс і штат Вікторія в Австралії - россипі- Березівське, Урал Майкаін і Степняк, Казахстан- Алдан і інші місця в Сибіру-Вітватерсранд, Ю. Афріка- Аляска, Каліфорнія, Невада, Північна Америка.
J Срібло Ag. домішки Au (10% Au - кюстеліт, а при більшому вмісті - електрум). Рідкісний мінерал. Спостерігається у вигляді тонких пластин, листочків в тріщинах руд і порід, а також у вигляді дротяних кристалів і їх агрегатів в пустотах руд. Дуже рідко зустрічаються кристали срібла. Це куби або октаедри або поєднання цих форм. Гігантські самородки - це колосальна рідкість. Як унікальні явища описані самородки масою 0,5- 1,5 5 40 т. Колір срібно-білий, блиск металевий. Злам гачкуватий. Ковок (1 кг металу можна витягнути в дріт довжиною 2 км). Щільність 10-11,1 г / см3.
Через малу щільність і здатності до стирання майже не накопичується в розсипах. Утворюється в среднетемпературних гідротермальних (поліметалічних) і інших родовищах і в зоні окислення рудних родовищ.
На відміну від золота, більша частина срібла зосереджена не в самородному вигляді, а розсіяна у вигляді домішки в сульфіду свинцю, сурми, кобальту. Особливо багато його витягують з головного сульфіду свинцю - галеніту.
J Залізо Fe. (Від латинського «феррум» - твердий, слов`янське слово «залізо» має один корінь з лезом зброї і знарядь праці). У природі зустрічається в двох поліморфних модифікаціях кубічноїсингонії - ферит (alpha--Fe) І теніта (gamma--Fe). У першій міститься нікелю від 0,2 до 5-8%, у другій - до 70%. Обидві модифікації - вкрай рідкісні мінерали. Ферит зустрічається у вигляді вкраплень і великих мас металу в деяких земних і місячних базальтах. В останні роки виявили найдрібніші вкраплення фериту в різних гірських породах (від ультраосновних до кислих), в алмазі і олівін кімберлітів. Обидві модифікації заліза є головними складовими частинами залізних і железокаменних метеоритів. Їх агрегати в метеоритах мають на полірованої і протравленою азотною кислотою поверхні штриховий візерунок, відомий під назвою фігур Видманштеттена (вчений Алоїс Видманштеттена в 1808 р досліджував впав поблизу містечка Штаннерн залізний метеорит). У таких агрегатах феррит максимально збагачений нікелем (в літературі по планетології і астрономії його називають камасита), має форму пластинок, а простір між феритовими пластинками заповнене теніта. Ці агрегати є, мабуть, результатом розпаду на дві фази первинного однорідного твердого розчину нікель - залізо. Щільність заліза 7-7,8 г / см3. твердість 4-5. Риса сталево-сіра. Самородки заліза на відміну від самородків інших металів швидко окислюються з поверхні і завжди одягнені в буро-чорну сорочку. На відміну від інших самородних металів діє на магнітну стрілку, відхиляючи її.
