химический каталог




МИНЕРАЛ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

МИНЕРАЛ (от позднелат. minera-руда), природные твердое тело с характерными химический составом, кристаллич. структурой и свойствами. Образуется в результате физических и химический процессов (экзогенных, эндогенных и метаморфических; см. Полезные ископаемые)в глубинах и на поверхности Земли, Луны, др. планет и космич. тел. МИНЕРАЛ-составная часть горных пород, руд и метеоритов. Как исключение к МИНЕРАЛ относят жидкую ртуть и природные амальгамы, аморфные опал и аллофан (водный силикат алюминия). Выделяют также метамиктные МИНЕРАЛ, которые утратили кристаллич. строение в результате радиоактивного распада. МИНЕРАЛ, как правило,-неорганическое вещества, но иногда к ним относят кристаллич. органическое соединения (в частности, окса-латы), некоторые твердые углеводороды и ископаемые смолы (компоненты янтаря). Воду, в отличие от льда, обычно не считают МИНЕРАЛ По мнению В. МИНЕРАЛ Вернадского, однако, МИНЕРАЛ являются не только твердые природные образования, но также жидкости и газы.

Понятие МИНЕРАЛ употребляют для обозначения минеральных индивида, вида и разновидности. Минер. индивиды-отдельные кристаллы или кристаллич. зерна. Их размеры варьируют от 1-100 нм (коллоидные МИНЕРАЛ) до несколько м. Минер. вид-совокупность минеральных индивидов однотипной структуры, химический состав которых может изменяться в определенных пределах без изменения структуры. МИНЕРАЛ одинакового состава, но разной структуры-полиморфные модификации (например, алмаз и графит, кальцит и арагонит) - относят к разным минеральных видам. Непрерывные ряды твердых растворов (изоморфные смеси) условно делят на несколько минеральных видов. Так, в двухкомпонентных твердых растворах выделяют обычно три минеральных вида (с содержанием одного из компонентов 100-75, 75-25 и 25-0 мол. или ат. %), реже два (0-50 и 50-100 мол. или ат. %), а в трехкомпонентных-семь или три. Минер. разновидность выделяют внутри минеральных вида по особенностям структуры, состава, морфологии и свойств. Известно около 3000 минеральных видов и почти столько же разновидностей.

Называют МИНЕРАЛ по составу, месту находки, особенностям морфологии, характерному свойству, в честь ученых, путешественников, космонавтов, политич. деятелей и т.д.

Структура. Структурными единицами в узлах кристаллич. решетки может быть атомы (как, например, в алмазе), ионы (например, Na+, UO22+, NH+4, Н3О+ , Cl-, CO32-, PO43-), а также молекулы (S8 в сере, As4S4. в реальгаре). Они удерживаются в структуре благодаря ионной, ковалентной, металлич. и водородной связям, а также ван-дер-ваальсовым взаимодействиям. В так называемой гомо(изо)десмич. структурах имеется только один тип связи (ковалентная в алмазе, ионная в галите, металлическая в золоте); но гораздо чаще встречаются гетеро(анизо)десмич. структуры с несколько типами связи. Пространств. расположение структурных единиц, связанных наиболее прочными связями, определяет геометрическая "мотив" структуры: островной (в том числе кольцевой), цепочечный, ленточный, слоистый, каркасный, координационный. В структуре каждого МИНЕРАЛ выделяют элементарную ячейку с соответствующей симметрией и параметрами (см. Кристаллы).

Реальная структура МИНЕРАЛ отличается от идеальной наличием дефектов (вакансии в отдельных узлах кристаллич. решетки, примесные атомы или ионы в узлах или между узлами, изменение валентности у части ионов) и дислокаций. Упорядочение вакансий может приводить к увеличению одного из параметров элементарной ячейки. Для слоистых МИНЕРАЛ (слюды, графит, молибденит и др.) характерна политипия, при которой происходит небольшой сдвиг слоев (пакетов) относительно друг друга с изменением периодичности в их чередовании. В результате различные политипы одного МИНЕРАЛ отличаются друг от друга параметрами вдоль одной из осей (причем эти параметры кратны одной и той же величине). При этом может происходить изменение вида симметрии элементарной ячейки вплоть до изменения сингонии. Однако существ. перестройки структуры, как при полиморфизме, не происходит.

Кроме того, атомы или ионы в некоторых МИНЕРАЛ могут распределяться по узлам кристаллич. решетки закономерно или статистически; соответственно различают упорядоченные и неупорядоченные структуры.

Химический состав и формулы. В состав МИНЕРАЛ входят все стабильные и долгоживущие изотопы элементов периодической системы, кроме инертных газов (хотя Аr и Не могут накапливаться в МИНЕРАЛ как продукты радиоактивного распада). Различают видообразующие элементы и элементы-примеси, содержание которых в МИНЕРАЛ составляет соответственно единицы-десятки и единицы-доли процента по массе. К последним обычно относят редкие и рассеянные элементы: Rb, Cs, Ra, Sc, Ga, In, Tl, Ge, Hf, Th, РЗЭ, Re, I, Br и др., которые, как правило, не образуют самостоятельных МИНЕРАЛ Примеси может быть структурными (изоморфными) или механическими (адсорбир. элементы и соединение, газово-жидкие микровключения, микроскопич. и суб-микроскопич. включения др. МИНЕРАЛ), что связано с условиями образования МИНЕРАЛ и с особенностями его кристаллич. структуры.

По числу (один, два или больше) видообразующих элементов среди МИНЕРАЛ выделяют соответственно простые вещества, бинарные и более сложные соединения. Бинарные соединения преобладают среди интерметаллидов (например, Au2Bi, Pd3Sn, Pt3Fe), карбидов, нитридов, силицидов (Fe3C, FeSi, CrN), характерны для некоторых халькогенидов (PbS, NiSe, Bi2Te3, NiAs, FeSb2), простых оксидов (MgO, Fe2O3, Al2O3, SiO2), галогенидов (NaCl, KCl, MgF2, CaF2). К более сложным соединение относятся некоторые интерметаллиды (Au8PbTe, CuPt2Fe), карбиды и фосфиды (Fe2NiP, Fe20Ni3C), большая часть халькогенидов (Cu5FeS4, CoAsS, Ag3SbS3), гидроксиды и сложные оксиды (АlOОН, FeCr2O4), все соли кислородсодержащих кислот {Cas [PO4]3(F, Сl, ОН)}, часть галогенидов (NH4Cl, KMgCl3.6H2O) и все так называемой галогеносоли (Na[BF4], Na3 [AlF6]). Характерная особенность силикатов, боратов и ванадатов - наличие полимерных анионов, В силикатах в строении анионного радикала принимают участие (кроме Si и О) Аl, В и Be.

Состав некоторых МИНЕРАЛ относительно постоянен (кварц, гематит и др.), однако большинство МИНЕРАЛ имеют переменный состав, как, например, члены изоморфных рядов в двух-, трех- и многокомпонентных системах.

Состав МИНЕРАЛ выражается химический формулой. Эмпирич. формула отражает соотношения входящих в состав МИНЕРАЛ элементов, которые располагаются в ней слева направо по мере увеличения номера группы в периодической системе, а для элементов одной группы-по мере уменьшения их порядковых номеров, например кобальтин CoAsS, сподумен Li2O • Аl2О3 • 4SiO2. К р и с т а л л о х и м. формула отражает связь состава со структурой. Она записывается по определенным правилам: сначала катионы; затем анионы, при этом комплексные анионы заключают в квадратные скобки; после аниона так называемой дополнительной анионы (F-, Cl-, ОН-, О2-); молекулы воды обычно записываются в конце формулы; изоморфные элементы ставят в круглые скобки через запятую. Можно указать мотив полимерного аниона: цепочечный или ленточный (), слоистый (), каркасный ( ). Например, кристаллохимический формула кобальтина имеет вид Co[AsS], сподумена- , талька-Mg3(OH)2, альбита- . Степень окисления указывают справа вверху от символа элемента, а координац. число-слева вверху в круглых скобках, например: магнетит Fe2+Fe23+ O4, андалузит (6)Al(5)Al [SiO4] О. Ф-лы МИНЕРАЛ, для которых характерны разнообразные изоморфные замещения, записывают в обобщенном виде, например блеклые руды М+10М22+ [Y4X13], где М+ -Сu, Ag; M2+ -Fe, Zn, Сu, Hg, Cd, Mn; Y-As, Sb, Bi, Те; X-S, Se.

В составе МИНЕРАЛ может присутствовать вода: связанная, или конституционная, в ионизир. виде (ОН-, Н3О+); кристаллизационная в виде молекул Н2О, количество которых в элементарной ячейке постоянно, и свободная (адсорбированная, капиллярная, межслоевая и др.), количество которой непостоянно, что обозначается n.Н2О или aq. M. может содержать одновременно несколько типов воды, что отражается в кристаллохимический формулах, например: гипс Са [SO4]•2Н2О, гидромусковит (К, Н3O+) Аl2 [AlSi3O10] (OH)2•nН2O.

Реальный состав МИНЕРАЛ всегда отличается от идеальной формулы минеральных вида. Так, формула минеральных вида сфалерита-ZnS, а в результате химический анализа конкретного образца сфалерита может быть получена, например, такая формула: (Zn0,70Fe0,15Mn0,10Cd0,03In0,02)S.

Классификация. Общепринятой классификации МИНЕРАЛ нет. Наиб. рациональной классификацией минеральных видов считают кристаллохимическую, которая в равной степени учитывает химический состав и структурные особенности МИНЕРАЛ и позволяет выявлять взаимосвязи между составом, кристаллич. структурой, свойствами и морфологией (см. ниже) МИНЕРАЛ Так, иногда МИНЕРАЛ подразделяют по составу на шесть типов: самородные элементы (простые вещества), интерметаллиды, карбиды и им подобные, халькогениды, кислородные соединения, галогенные соединения. В трех последних типах характер аниона (простой или комплексный) служит основанием для выделения соответствующих подтипов, а конкретный состав аниона-для выделения классов (см. табл.).

КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ


Морфология (формы выделения). МИНЕРАЛ часто образуют кристаллы определенной формы, свойственной данному минеральных виду. Облик их может быть изометрический, удлиненный (столбчатый, игольчатый и др.) или уплощенный (таблитчатый, чешуйчатый и др.). Нередко кристаллы закономерно срастаются в виде двойников, тройников, четверников, шестсрни-ков. Незакономерные сростки кристаллов и кристаллич. зерен образуют минеральных агрегаты (друзы, щетки, сферолиты, оолиты и др.). Морфология кристаллов и агрегатов дает информацию об условиях образования МИНЕРАЛ и используется при их диагностике.

Свойства МИНЕРАЛ обусловлены их кристаллич. структурой и химический составом. Они являются основой диагностики МИНЕРАЛ, учитываются при поисках в разведке полезных ископаемых, при обогащении и комплексной переработке руд и применении МИНЕРАЛ Мех. свойства включают твердость, хрупкость, ковкость, спайность, отдельность, излом, гибкость (сопротивление излому), упругость. Под твердостью понимают степень сопротивления МИНЕРАЛ к.-л. воздействию. Для определения относит. твердости МИНЕРАЛ используют шкалу Мооса, составленную из 10 эталонов-минералов с условной твердостью от 1 до 10: 1-тальк, 2-гипс, 3-кальцит, 4-флюо рит, 5-апатит, 6-ортоклаз, 7-кварц, 8-топаз, 9-корунд, 10-алмаз (расположены в порядке возрастания твердости). Этими минералами царапают поверхность исследуемого МИНЕРАЛ Т. называют микротвердость (кгс/мм2) рассчитывают по величине углубления, полученного в стандартных условиях при вдавливании в МИНЕРАЛ алмазной пирамидки на спец. приборе-микротвердомере. Твердость МИНЕРАЛ зависит главным образом от его кристаллич. структуры, типа и прочности химических связей. С твердостью МИНЕРАЛ связаны их хрупкость и ковкость. Спайность МИНЕРАЛ-это способность раскалываться при ударе по определенным направлениям с образованием плоских поверхностей. Спайность зависит от типа кристаллич. решетки, прочности связей и их пространств. распределения в структуре и, в зависимости от геометрическая типа структуры, может проявляться в одном, двух, трех и более направлениях. Отдельность подобна спайности, но обусловлена двойникованием, ориентированным замещением другими МИНЕРАЛ, воздействием одностороннего давления. Излом (ступенчатый, занозистый, раковистый, неровный) характеризует поверхность обломков, на которые раскалывается МИНЕРАЛ (не по спайности) при ударе. Упругие свойства оценивают по характеру деформации МИНЕРАЛ при воздействии на него механические напряжения (см. Реология).

О п т и ч. с веществ а МИНЕРАЛ включают преломление, отражение и поглощение света, блеск, цвет, люминесценцию. Они также связаны с составом и структурой МИНЕРАЛ Преломление света наблюдается у прозрачных МИНЕРАЛ (кислородные и галогенные соединения) и характеризуется показателем преломления п. Отражение света наблюдается в большей степени у непрозрачных и полупрозрачных МИНЕРАЛ (металлы, интерметаллиды, халько-гениды, оксиды и гидроксиды) и характеризуется коэффициент отражения R. По величинам п и R диагностируют МИНЕРАЛ под микроскопом в проходящем или отраженном свете. Свето-поглощение (оптический плотность) характеризует как прозрачные (алмаз, горный хрусталь), так и полупрозрачные (сфалерит, сера) и непрозрачные (магнетит, золото) МИНЕРАЛ Блеск МИНЕРАЛ, наблюдаемый визуально,-одна из форм светоотемпературажения. Он бывает металлическим, полуметаллическим, алмазным, стеклянным, жирным, матовым и др. Цвет МИНЕРАЛ объясняется частичным поглощением видимого света и обусловлен присутствием в структуре ионов-хромофоров в качестве видообразующих элементов или изоморфных примесей, а также структурными дефектами, газово-жидкими включениями и микроскопич. включениями окрашенных МИНЕРАЛ Некоторые МИНЕРАЛ способны люминесцировать при облучении, нагревании, раскалывании, в результате трения.

Э л е к т р и ч. с веществ а выявляются у МИНЕРАЛ при воздействии на них электркч. поля, в некоторых случаях-при нагревании или механические деформации. По величине электропроводности МИНЕРАЛ делят на проводники (металлы, интерметаллиды), полупроводники (многие халькогениды) и диэлектрики (кислородные и галогенные соединения). Диэлектрики не проводят электрический тока, но на поверхности некоторых из них могут возникать электрический заряды в результате нагревания (пироэлектричество, например, в турмалине), давления, сжатия, растяжения (пьезоэлектричество в кварце) и трения (трибоэлектричество).

М а г н. с веществ а проявляются у МИНЕРАЛ в магн. поле. Они связаны с магн. моментами атомов и особенностями структуры МИНЕРАЛ По величине магн. восприимчивости МИНЕРАЛ подразделяют на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. По степени упорядоченности магн. моментов парамагнетики и ферромагнетики подразделяют на антиферромагнетики (например, ильменит, гематит), ферромагнетики (самородное железо) и ферримагнетики (магнетит, пирротин). По плотности (г/см3) МИНЕРАЛ делят на легкие (до 2,5), средние (2,5-4), тяжелые (4-8) и весьма тяжелые (> 8,0). Плотность зависит от атомных масс слагающих кристаллич. решетку атомов и ее геометрическая типа. Наиб. плотность (от 8 до 23 г/см3) имеют самородные металлы. Некоторые МИНЕРАЛ обладают радиоактивностью.

Диагностика и методы изучения. Предварит. диагностика МИНЕРАЛ основывается на изучении морфологии и физических свойств МИНЕРАЛ, наблюдаемых визуально. Иногда дополнительно изучают люминесцентные, радиоактивные и магн. свойства МИНЕРАЛ,

растворимость их в воде и соляной кислоте. О составе МИНЕРАЛ судят по характерным химический реакциям и по цвету пламени газовой горелки при внесении в него образца. Точная диагностика МИНЕРАЛ осуществляется в лабораторная условиях чаще всего оптическими (в поляризац. микроскопе) и рентгеновскими (например, на дифрактометре) методами. Элементный состав МИНЕРАЛ определяют методами спектрального, атомно-абсорбц. анализа, лазерного спектрального микроанализа. Электронно-зондо-вые методы позволяют определять состав микроколичеств МИНЕРАЛ и устанавливать неоднородность и природу примесей без разрушения образца. Примеси в МИНЕРАЛ изучают также с помощью электронной микроскопии и ЭПР. Электронное строение МИНЕРАЛ исследуют методами ЭПР, ЯМР и мёссбауэ-ровской спектроскопии. Тип воды в МИНЕРАЛ определяют методами термодинамически анализа, спектроскопии ИК и ЯМР. Явления структурной упорядоченности и политипии МИНЕРАЛ изучают методами рентгенографии, электронографии, спектроскопии ЯМР. Электронная микроскопия в сочетании с электронографией эффективны при исследовании тонкодисперсных МИНЕРАЛ

Применение. М. служат источниками для получения металлов и др. химический элементов, а также химический соединений. Их используют как абразивные и огнеупорные материалы, применяют в керамике, оптике, радиоэлектронике, электро- и радиотехнике. Некоторые МИНЕРАЛ являются драгоценными и поделочными камнями. Св-ва МИНЕРАЛ лежат в основе поиска и разведки полезных ископаемых, методов сепарации и обогащения рудельная В широких масштабах в промышлености получают синтетические МИНЕРАЛ для радиоэлектроники, оптики, абразивной и ювелирной промышлености.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
полукруглая воронка для водостоков
как купить алюминиевые радиаторы
сковорода германия
кресло-качалка тоскана

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)