Солі кисневих кислот. Фосфати, арсенати, ванадати
У цьому класі ми об`єднаємо мінерали (карбонати, борати, фосфати, арсенати, сульфати, вольфрамати, хромати і деякі інші), які можуть бути названі солями природних кислот (наприклад, CaCO
3- кальцит і арагоніт, BaSO4 - барит, CaWO4 - шеелит). Ортосілікати і Метасилікати, які умовно можна вважати солями гіпотетичних природних кремнієвих кислот, ми вже розглянули. Для всіх цих сполук характерна наявність в їх структурі комплексних аніонів з ковалентним зв`язком усередині аниона (по донорно-акцепторного механізму). Класичними прикладами таких аніонів є групи (CO3)2, (PO4)3, (BO3)3. Вони беруть участь в структурах мінералів як самостійні компактні угруповання атомів.Серед типових солей кисневих кислот, якими є фосфати і арсенати, карбонати, сульфати, розрізняють: а) кислі солі (з іонами водню), наприклад, CaHPO4 - монети. Можливо інше написання такої формули - Ca(PO3OH) - б) середні (нормальні) солі - кальцит CaCO3, ангідрит CaSO4- в) основні солі (з іонами гідроксилу) - малахіт Cu2(CO3) (OH)2, апатит Ca5(PO4)3(OH). У деяких солях замість гідроксильної групи може бути присутнім аніон F-, Cl-, O2. Наприклад, відомі апатити складу Ca5(PO4)3F і Ca5(PO4)3Cl. Солі з аніонами OH-, F-, Cl-, O2 в мінералогії називаються солями з додатковими аніонами.
Солі можуть бути безводними і водними, т. Е. З молекулами конституційної (кристаллизационной) води і без неї. Приклади водних солей: гіпс CaSO4middot-2H2O, ерітірін Co3(AsO4)2middot-8H2O.
Мінерали цього класу можуть бути простими, подвійними і складними солями. Наприклад, магнезит MgCO3 і кальцит CaCO3 - прості солі, а доломіт MgCa(CO3)2 - подвійна, в ній кальцій і магній займають в структурі мінералу свої самостійні і нерівнозначні позиції. Подвійний і в той же час основний сіллю є, наприклад алуніт KАl3(SO4)2(OH)6. Складною сіллю є полігаліт K2MgCa2(SO4)4middot-2H2O.
Фосфати, арсенати, ванадати
У кристаллохимических структурах мінералів цього класу присутні тетраєдри - складні аніони (PO4)3, (AsO4)3, (VO4)3. Крім того, у ванадатов відомі аніони (VO5)5,(VO6)7-, (V2O8)6 і більш складні. У багатьох мінералах присутні додатково OH-, F-, Cl-, а також молекули кристалізаційної води. З катіонів найбільш часті Ca, Al, Fe, Cu, Co, Ni- в уранові слюдки входить катіон шестивалентного урану (UO2)2+.
Фосфати і їх аналоги належать до досить рідкісним мінералів, головні з них: апатит Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), Монацит Ce(PO4), Ксенотим Y(PO4), Бірюза Cu(Al,Fe)6(PO4)4(OH)8middot-4H2O, вивианит Fe3(PO4)2middot-8H2O, уранові слюдки (див. таблицю).
Коротка характеристика мінералів
монацит Ce(PO4). «Монайдезен» по-грецьки - бути відокремленим (звідси походить слово монах). Т. к. Зустрічається в одиничних крісталлах.Моноклінная сингония. Крім церію в мінерал входять і інші рідкоземельні елементи. Встановлюються ізоморфні домішки торію, в кількості до 32% ThO2, урану (до 7% UO2) та ін.Зустрічаються в толстотаблитчаті і ізометрічних коричневих, помаранчевих, коричнево-помаранчевих одиночних рідкісних кристалах в гранітних пегматитах. Тут вони схожі на гранат, але відрізняються наявністю спайності і меншою твердістю (5,5). Щільність 4,9-5,5 г / см3. Монацит у вигляді одиночних кристалів відзначається в грейзенах і гнейсах. Найбільші концентрації утворює в розсипах (річкових і морських), де спостерігається в піску у вигляді дрібних коричневих зерен. Звідси видобувається як руда на торій і церій (тільки з розсипів).
З родовищ слід зазначити пегматити Мадагаскару (в Анказобе і на горі Волхамбахітра), де зустрічаються його кристали дуже великих розмірів (окремі кристали до декількох кілограмів), а також великі річкові і морські розсипи в Бразилії (шт. Мінас Жерайс), де його добувають .
Застосування рідкісних земель (в основному церію) дуже різноманітно. Використовують в різних легких і міцних сплавах (з алюмінієм, магнієм і ін.), При виробництві особливих сортів скла, що відображають ультрафіолетові і більшу частину інфрачервоних променів, в якості каталізаторів в хімічній промисловості, в якості барвників і багато іншого.
Відео: Соя і фосфати. Експерт Академсертіфікат, д.м.н., д.е.н. Дмитро Едельов
Апатит Ca5(PO4)3(F,Cl,OH). відзначаються домішки Sr (до 12 % SrO), Ce (до 12 Ce2O3) І ін. Сингонія гексагональна. «Апатао» по-грецьки - обманюю. Раніше його часто помилково приймали за інші мінерали призматичного або шестоватого вигляду - берил, диопсид, турмалін та ін.
Елементарна комірка апатиту в проекції на площину має вигляд ромба, по вершинах якого розташовуються іони F-, сидять на шестеренних гвинтових осях в центрах Гексагон. Іони кальцію займають двояке становище. Одні з них розташовуються по довгих діагоналям ромбів (на відстані однієї третини від вершин) на потрійних поворотних осях і утворюють безперервні ланцюжки паралельно осі с. У цій колонці іон кальцію пов`язаний з дев`ятьма кисневими іонами. Один з одним ці ланцюжки пов`язані за допомогою тетраедричних аніонних груп (PO4) І в цілому утворюють як би порожнисті усередині циліндри, в яких по осі каналів розташовуються іони F-. В цілому вся структура має гексагональний вигляд.
Часто утворює добре ограновані безбарвні, зелені, блакитні (іноді чорними) кристали призматичного вигляду з гранями пинакоида по кінцях кристала. Зерна можуть бути прозорими і напівпрозорими. Блиск від скляного до жирного. Твердість еталонна - 5. Щільність 3,18-3,21 г / см3. Крихкий. Злам нерівний, іноді раковистий. Спайність недосконала.
Широко поширений мінерал, виявляється майже у всіх типах гірських порід у вигляді невеликої (менше 1%) домішки одиночних дрібних кристалів (розміром 1-2 мм). Найбільші та досконалі кристали зустрічаються в гранітних пегматитах, мраморах, але практичного значення вони тут не мають - їх занадто мало. У промислових концентраціях апатит зустрічається в лужних породах (з нефеліном), осадових і метаморфічних породах.
1. У лужних породах вони утворюють часту вкрапленность зерен і їх майже суцільні жилки, лінзи, гнізда, потужні і протяжні поклади, де вміст апатиту досягає 80%.
2. В осадових породах апатит складає конкреції тонкоголкової будови, жовна, нирки. Такі гірські породи називаються фосфорітамі, їх генезис хімічний, біогенний або біохімічний. Інший тип фосфоритів - осадові породи з численними уламками черепашок, кісток і іншими органічними залишками, складеними апетитом. Цікаво, що подібний апатити фосфат кальцію входить в якості головної складової частини в тверді тканини тварин і людини. Апатит в них має склад близький до Ca5((PO4)2(CO3OH)) (OH)2. У вигляді дрібних кристалів, обволікає білковим речовиною, він складає волокна твердих тканин кісток. В ході діагенетіческой перетворення перекрісталлізовивают в зернистий агрегат. Нарешті, є карстові фосфорити - це натічні, фарфоровидним маси, що утворюються хімічним шляхом в поверхневих умовах. У всіх фосфоритах - гідроксил-апатит, з вкрай незначною домішкою фтору і хлору.
3. Третій тип промислових родовищ апатитів - це ПРОПЛАСТ доломітових мармурів з апетитом серед гнейсів і кристалічних сланців.
Апатит використовується для отримання ортофосфорної кислоти для виробництва суперфосфату, фосфору та інших хімічних речовин (фтор - кремнефтористоводнева кислота). Використовують в керамічної промисловості (виготовляють так званий «кістяний фарфор».
Родовища: на території України знаходиться ряд найбільших родовищ фосфориту. Величезний фосфоритоносний шар простягається від Поділля (Західна Україна) до берегів Волги (Саратовська обл.) - на півночі межа проходить по Курській, а на півдні по південній околиці Донецького басейну. Фосфорити сильно піщанистий, залягає у вигляді жовна або шарів невеликої потужності. Інша дуже велике родовище суцільних шаруватих мас високоякісних фосфоритів в Південному Казахстані (хр. Кара-Тау). З найбільш великих родовищ також можна відзначити пластові поклади фосфоритів в західних штатів США (Вайомінг, Юта, Монтана), уздовж узбережжя Алжиру, Тунісу і Марокко.
вівіаніт Fe3(PO4)2middot-8H2O. Об`єднує три гіпергенних мінералу - вивианит, еритрин і анабергіт. Вівіаніт зазвичай утворюється в торфовищах, озерних органо відкладеннях (сапропелях), в болотних і озерних бурих залізняках і формується в ранні етапи діагенеза первинних відкладень в відновної обстановці. Вони також зустрічаються в порожнинах похованих черепашок. Зазвичай це землисті порошковатиє маси блакитно-синього кольору, рідше таблітчатиє кристали з хорошою спайностью і перламутровим блиском, а також радіально-променисті зростки таких кристалів. У свежеізвлеченном стані він безбарвний, але в атмосферних умовах швидко, на очах змінює забарвлення на блакитну, синю, буру, коричневу, чорну за рахунок поступового окислення заліза.
Родовищ, в яких зустрічається вивианит багато. Наприклад, в Керченській родовищі бурих железняков (Крим) і на Таманському півострові. Зустрічається на болотах. У випадках великих скупчень використовується для виготовлення дешевої синьої фарби.
еритрин З3(PO4)2middot-8H2O, утворюється в зоні окислення скуттерудіта і інших мінералів кобальт-миш`якових руд у вигляді порошковатих нальотів і мас яскраво-рожевого кольору. Іноді зустрічаються його радіально-променисті кристали і сноповідние сростки. Яскраво-рожеве забарвлення еритрин є хорошим пошуковою ознакою на родовища кобальт-миш`якових і уранових (теж з кобальтом і миш`яком) руд. розчиняється в HCl, розчин має рожево-червоний колір.
анабергіт Ni3(PO4)2middot-8H2Oзустрічається в зоні окислення нікеліна і інших мінералів нікель-миш`якових руд у вигляді яскраво-зелених нальотів і плівок. Яскравий зелений колір аннабергіта є хорошим пошуковою ознакою на арсеніди нікелю. Зустрічається на родовищах руд арсеніду нікелю. У великих кількостях був відомий в родовищах нікелевих арсенидів Аннаберг і Шнеєберг в Саксонії (Німеччина).
Уранові слюдки. Це мінерали Торберн Cu(UO2)2(PO4)2middot-8H2O, Отенія Cа (UO2)2(PO4)2middot-8H2O, карнотіт До2(UO2)2(PO4)2middot-8H2O (Від прізвища А. Карно) і ін. Утворюються в зоні окислення уранових родовищ у вигляді землистий, порошковатих мас або хороших пластинчастих слюдоподобних кристалів, також зустрічаються (Торберн) в зонах окислення пегматитов. Зазвичай спостерігається в невеликих кількостях по стінках порожнин вилуговування, часто на лимон. Характерні яскраві забарвлення (жовта, жовтувато-зелена, зелена), слюдоподобная розщеплення і перламутровий блиск на ній. Сильно радіоактивні.
Отеніт зустрічається в Отен в департаменті Луара (Франція), Шнеєберг, в Німеччині, пегматити Мадагаскару та ін. Карнотіт зустрічається в провінції Катанга (Конго), Радіум-Хілл (Австралія) та ін.
бірюза Cu (Al, Fe)6(PO4)4(OH)8middot-4H2O.Синонім Каллао (давня назва бірюзи). Триклинной. Зазвичай поширений в ськритокрісталлічеських масах ниркоподібної форми або у вигляді кірок, прожилок, скупчень неправильної форми. У вигляді кристалів бірюза зустрічається надзвичайно рідко. Єдиними проаналізованими кристалами, були зразки з США (шт. Віргінія). Ця бірюза складається з тонких шарів яскраво блакитних блискучих кристалів. Вона створює оксамитові маси, цементувати тріщинки в скловату кварці. Розміри окремих кристалів бірюзи були 0,3 мм і менше. Зазвичай бірюза - це мікро і ськритокрісталлічеського агрегат.
Колір блакитний, зелений. Блиск воскової. Твердость5-6. Щільність 2,6-2,83 г / см3. Злам злегка раковистий. У кислотах розчиняється. Непрозора. Тендітна.
Утворюється в умовах вивітрювання, часто разом з лимонитом, при впливі Міденосний поверхневих розчинів на гірські породи, що містять глинозем (в польового шпату і ін.) І фосфор (у вигляді апатиту і ін.). Іноді утворюється за рахунок кісток тварин (одонтоліт) в суміші з карбонатом кальцію, апетитом і вівіаніта. Одонтоліт використовується у вигляді імітацій бірюзи (тв. 5, щільність вище 3-3,5 г / см3).
Родовища відомі в Середній Азії в Курамінський (Бірюзакан, Шаугаз, і ін.), Де вона добувалася з глибокої давнини, тому що існують давні вироблення. Найбільше родовище в Вірменії (Техутское). З давніх-давен добувалася на Синайському півострові (родовища Сербія-Ель-кхаді і Ваді - Махар, останнє, ймовірно, до сих пір розробляється). Найбільші родовища перебувають у США (шт. Арізона, Колорадо, Невада, Нью-Мексико). Відомі в Чилі, Перу, Мексиці, Австралії, Болгарії, Китаї.
