Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Л а б о р а тор н а я р а б о т а № 3
ОПИСАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНЕРАЛОВ
Задание I. Изучение классификации минералов.
По распространённости минералы подразделяются на породообразующие – составляющие основу большинства горных пород; акцессорные – часто присутствующие в горных породах, но редко слагающие больше 5 % породы (случаи нахождения которых единичны или немногочисленны); рудные, широко представленные в рудных месторождениях. Существует много вариантов классификаций минералов. Наиболее широко используется классификация по химическому составу и кристаллической структуре. Вещества одного химического типа часто имеют близкую структуру, поэтому минералы, сначала делятся на классы по химическому составу, а затем на подклассы по структурным признакам. Общепринятая в настоящее время кристаллохимическая классификация минералов выглядит следующим образом:
Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения Раздел II. Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения § 1 класс Сульфиды и им подобные соединения § 2 класс Сульфосоли Раздел III. Галоидные соединения (Галогениды) § 1 класс Фториды § 2 класс Хлориды, бромиды, иодиды Раздел IV. Окислы (оксиды) § 1 класс Простые и сложные окислы § 2 класс Гидроокислы или окислы, содержащие гидроксил Раздел V. Кислородные соли (оксисоли) § 1 класс Нитраты § 2 класс Карбонаты § 3 класс Сульфаты § 4 класс Хроматы § 5 класс Вольфраматы и молибдаты § 6 класс Фосфаты, арсенаты и ванадаты § 7 класс Бораты § 8 класс Силикаты А. Островные силикаты Б. Кольцевые силикаты В. Цепочечные силикаты Г. Ленточные силикаты Д. Слоистые силикаты (листовые) Е. Каркасные силикаты
На сегодняшний день известно около 4 тысяч видов минералов. Из общего числа минеральных видов около 34% приходится на силикаты, около 25% – на оксиды и гидроксиды, около 20% – на сульфиды; на долю всех остальных минералов приходится около 21%. Ежегодно открывают несколько десятков новых минеральных видов и несколько «закрывают» – доказывают, что такой минерал не существует. Четыре тысячи минералов – это незначительное количество по сравнению с числом известных неорганических соединений (более миллиона). Небольшое количество видов минералов объясняется следующими причинами:
– распространенностью химических элементов. Наиболее широко на Земле представлены кислород и кремний. Соответственно, подавляющее большинство минералов является силикатами. С другой стороны, некоторые элементы так рассеяны, что никогда не образуют собственных минералов и лишь входят в структуру некоторых минералов в виде примесей; – неустойчивостью многих химических соединений в земных условиях. Широко распространенных в природе видов минералов насчитывается около 450 видов, остальные встречаются редко. Характеристика минералов по классам
Самородные элементы. К этому классу относятся минералы, состоящие их одного химического элемента и называемых по этому элементу. Например: самородное золото сера и т.д. Все они подразделяются на две группы: металлы и неметаллы. В первую группу входят самородные платина, золото, серебро, медь и некоторые др. Железо в самородном виде встречается крайне редко из-за его склонности формировать химические соединения. Крайне редки в природе самородки редких металлов: палладия (Pd), осмия (Os), иридия (Ir). Во второй группе – сера, алмаз, графит и др. Минералы класса не пользуются широким распространением (кроме графита и серы), но важны в практическом отношении. К собственно породообразующим минералам относится лишь графит. Происхождение почти всех самородных элементов эндогенное, чаще всего гидротермальное. Иногда самородные элементы образуются в интрузивных породах и кварцевых жилах, Образование самородной серы связано с вулканизмом. Экзогенное происхождение минералов связано с разрушением пород и высвобождением самородных элементов (в силу их устойчивости к физическому и химическому воздействию они концентрируются в благоприятных для этого местах). Таким образом, могут формироваться россыпи золота, платины и алмазов. Отдельно рассматривается самородный углерод С, который создает две полиморфные модификации: алмаз и графит. Образование алмазов связано с магматическими процессами. Чаще всего алмазы встречаются в кимберлитах – породах интрузивных тел подобных неккам. Графит образуется в богатых органическим веществом осадочных породах в процессе метаморфизма.
Существует ряд более редких модификаций самородного углерода: лонсдейлит, чаоит и фуллерен (С60). Первые два сходны с алмазом, отличаясь формой кристаллов и несколько меньшей плотностью. Фуллерен представляет собой кристалл шарообразной формы. Сульфиды. Сульфиды или сернистые соединения являются солями сероводородной кислоты. Они составляют менее 2 % массы земной коры чаще всего в виде руд. Сульфиды не являются породообразующими минералами, но представляют большой интерес как руды цветных и черных металлов. Минералы класса сульфидов кристаллизуются в различных сингониях – кубической, гексагональной, ромбической и т.д. По сравнению с самородными минералами, у них более широкий состав элементов-катионов. Отсюда большее разнообразие минеральных видов. Общими свойствами для сульфидов являются металлический блеск, серые и темные цвета, средняя плотность. Из сернистых минералов в земной коре наиболее широко распространен пирит FeS2 (серный или железный колчедан). Пирит и марказит FeS2 (гребенчатый колчедан) являются примером явления полиморфизма, т.е. при одинаковом химическом составе имеют разную кристаллическую решетку и соответственно различаются по физическим свойствам. К сульфидам железа относится также пирротин FeS (магнитный колчедан). Из других минералов класса сульфидов часто встречаются халькопирит СuFеS2, галенит РbS (свинцовый блеск) – важнейшая свинцовая руда, сфалерит ZnS (цинковая обманка) – цинковая руда, киноварь HgS (ярко-красный минеральный пигмент, источник для получения ртути). Происхождение большинства сульфидов эндогенное, чаще всего гидротермальное (кроме пирита, который часто формируется на поверхности Земли и является типичным минералом некоторых осадочных пород и почв). Сульфиды являются основным источником руд цветных металлов, а за счет примесей редких и благородных металлов ценность их использования повышается. Железо и другие черные металлы (хром, марганец) из сульфидных руд не извлекаются из-за избытка серы. В поверхностных условиях сульфиды неустойчивы и разрушаются, переходя в различные вторичные минералы: карбонаты, сульфаты, окислы и силикаты. Оксиды и гидроксиды. Оксиды и гидроксиды представляют один из наиболее распространенных классов с более чем 150 минеральными видами. Наиболее широко представлены оксиды Si, Fe, Al, Ti, Sn. Некоторые из них образуют и гидрооксидную форму. Часто оксиды и гидроксиды подразделяются на 2 подкласса: оксиды и гидроксиды кремния, оксиды и гидроксиды металлов. В отношении первого подкласса существует неоднозначная интерпретация. Некоторые исследователи рассматривают оксиды кремния как частный случай каркасных силикатов. Важнейшим оксидом кремния (SiO2) является кварц, который составляет 12 % массы земной коры. Кварц является обычной составляющей большинства горных пород разного генезиса. Различают следующие важнейшие разновидности кварца: горный хрусталь – прозрачный, без примесей, встречающийся в виде кристаллов; морион – коричнево-черный прозрачный и полупрозрачный; аметист – фиолетовый; цитрин – желтый. Выделяются также скрыто-кристаллические разновидности кварца: халцедон, кремень, агат (полосатый халцедон), яшма, тигровый глаз и др.
Кроме кварца формулу SiO2 имеют менее распространенные минералы кристобалит, тридимит, стишовит (пример явления полиморфизма). Кристобалит, тридимит формируются при высоких температурах и образуются при извержениях вулканов. Стишовит формируется при очень высоких давлениях и на поверхности Земли встречается только в кратерах, образовавшихся при падении крупных метеоритов. Считается, что в земной мантии SiO2 присутствует в виде стишовита. Гидроксид кремния известен только один. Это опал – минерал, представляющий собой коллоидальный кремнезем SiO2. Он образуется при выпадении кремния в осадок из различных растворов. Формула опала SiO2. n Н2О, поскольку в нем содержится переменное количество воды. Некоторые разновидности опала используются в качестве поделочных и полудрагоценных камней. Оксиды и гидроксиды кремния характеризуется низкой плотностью, высокой твердостью 6–9, прозрачностью, широкой гаммой цветов, отсутствием спайности. Опал часто образуется в почвах в результате выветривания силикатов, формируя характерные натеки. Из оксидов и гидроксидов металлов более всего распространены соединения железа и алюминия. Магнитный железняк – магнетит Fe3O4 или Fe2O2*Fe2O3 – оксид, наиболее богатый железом. Гематит Fe2O3 – в виде кристаллов, называемый железным блеском, а в скрытокристаллической форме – красным железняком. Бурый железняк или лимонит 2Fe2O2.3H2O – смесь минералов гётита FeOOH и гидрогётита FeOOH.nH2O. Ильменит (Fe,Ti)2O3. Они являются главными минералами железных руд. Наиболее богата железом магнетитовая руда, несколько менее – гематитовая и самые бедные лимонитовые или болотные руды. Широко распространенным оксидом алюминия является боксит, который представлен смесью ряда минералов. К оксидам алюминия относятся несколько разновидностей более редких минералов, например корунд Al2O3. Красная разновидность корунда называется рубином, синяя – сапфиром. Прозрачные, кристаллические разновидности корунда (сапфир и рубин) и кварца (аметист, горный хрусталь и др.) используются как драгоценные и полудрагоценные камни. Гидроксид алюминия – гиббсит Al2(OH)3 входит в состав алюминиевых руд – бокситов и иногда содержится в глинах. Образование минералов этого класса происходит при эндогенных и экзогенных процессах. Галоиды.
Соли галогеноводородных кислот образуют около 100 минералов. Среди галоидных соединений наиболее широко распространены фториды и хлориды – соединения катионов металлов с одновалентным фтором и хлором. Их роль как породообразующих минералов невелика, но они важны в практическом отношении. Фториды – минералы светлые, средней плотности и твердости. Представитель – флюорит CaF2 (плавиковый шпат) и криолит Na3AlF6 – минерал назван криолит по сходству (блеску и показателю преломления) со льдом. В народном хозяйстве флюорит и криолит используются в металлургии при плавке металлов, в стекольной и химической промышленности для получения плавиковой кислоты. Прозрачные разности флюорита используются в оптике. Хлоридами являются минералы галит NaCl, сильвин KCl, сильвинит NaCl.KCl, карналлит KCl.МaCl2.6Н2О. Хлориды обладают особыми свойствами: соленым и горько-соленым вкусом. Из галоидов наибольшее распространение имеет галит, который используется в виде поваренной соли в пищу. Помимо этого галит является основным источником натрия и хлора для химической промышленности. Сильвин и карналлит используются в качестве удобрений. Галит и сильвин находят применение в медицине и фотоделе. Галит и сильвин служат примером изоморфного замещения. В галите часть ионов натрия всегда замещена калием, также как в сильвине всегда присутствует натрий. Если натрий и калий присутствуют в примерно равных количествах, то минерал называется сильвинитом. Непрерывный ряд минералов с разной степенью замещения определенного элемента другим элементом (наблюдаемый в ряду галит-сильвинит-сильвин) называется изоморфным рядом. Форма записи формул минералов изоморфных рядов может быть различной. Например, сильвинит может быть записан тремя способами: NaCl.KCl, (Na,K)Cl и NaKCl2. Для галоидов общими являются низкая твердость, кристаллизация в кубической сингонии, совершенная спайность, широкая цветовая гамма, прозрачность. По генезису фториды и хлориды отличаются. Флюорит – продукт эндогенных процессов (гидротермальный). Галит (каменная соль), сильвин и карналлит образуются в экзогенных условиях за счет осаждения при испарении в озёрах и морях. Нитраты. Нитраты природные – класс минералов, солей азотной кислоты. Из-за высокой растворимости в воде большинство нитратов природных являются сравнительно редкими минералами. Они представляют собой главным образом нитраты Na2+, К+, реже NH4+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Cu2+. Всего в классе нитратов природных выделяют 9 минералов, из которых промышленные скопления образуют только натровая (чилийская) селитра (нитронатрит) NaNO3 и калийная (индийская) селитра (нитрокалит) KNO3. Их месторождения находятся в крайне сухих жарких областях (в пустынях). Нитраты природные образуются в природе в основном двумя путями: биогенным путём (в результате деятельности нитробактерий в почве) и путем окисления азота атмосферы при грозовых разрядах или под действием солнечной радиации. Нитраты используются в качестве азотных удобрений, а так же для получения азотной кислоты и взрывчатых веществ. Поскольку промышленные запасы этих минералов ограничены, в настоящее время нитраты получают преимущественно методом химического синтеза из азота воздуха.
Карбонаты. Карбонаты – соли угольной кислоты. Их общая формула АСО3, где А – ионы Са, Мg, Fe и др. Минералы этого класса очень широко распространены в верхних частях земной коры. Это породообразующие минералы осадочных пород (известняки, доломиты, мел и др.) и метаморфических – мрамор, скарны. Карбонаты кристаллизуются в ромбической и тригональной сингониях (спайность по ромбу). Для них характерна низкая твердость 3–4, преимущественно светлая окраска. Наиболее часто встречающиеся минералы: кальцит СаСО3, магнезит MgСО3, доломит СаМg (СО3)2, сидерит FeСО3 и малахит Cu2C03(ОH)2. Самым распространённым карбонатом является кальцит. Непрозрачный кальцит называют известковым шпатом. Прозрачная разновидность кальцита – исландский шпат встречается реже и применяется в оптике. Магнезит МgСО3 и доломит СаМg(СО3)2 используются в химической промышленности и для производства цемента. Сидерит (железный шпат) FеСО3 – руда для получения качественной стали. Сидерит – типичный минерал болотных руд. Малахит Cu2CО3(ОH)2 относится к гидрокарбонатам. Малахит – красивый поделочный камень. Как и близкий к нему по составу и свойствам минерал азурит Cu3CО3(ОH)2, он образуется на поверхности Земли в результате окисления сульфидов меди в виде натечных почковидных агрегатов зеленого цвета. Его землистые разновидности (медная зелень) встречаются в песчаниках Урала, Украины и других районов. Все карбонаты вступают со слабой (5–10 %–ной HCl) соляной кислотой в реакцию, сопровождающуюся выделением углекислого газа. Степень интенсивности реакций у разных минералов позволяет отличать сходные по внешнему виду карбонаты. Генезис карбонатов разнообразен – осадочный (химический и биогенный), гидротермальный, метаморфический. Сульфаты. Сульфаты – соли серной кислоты, т.е. имеют в составе радикал SO4. Они кристаллизуются в моноклинной и ромбической сингониях. Из минералов этого класса широко распространен гипс СаSО4.2Н2O. Он является компонентом многих осадочных пород. Добывается в больших количествах. Используется для изготовления штукатурки, цемента, как наполнитель при изготовлении бумаги и красок, а также в качестве удобрения. Реже встречается ангидрит СаSO4 – безводный сульфат кальция. Искусственно обожженный гипс, а также тонкозернистые сплошные массы обыкновенного гипса называют алебастром. Иногда встречается длинностолбчатая волокнистая разновидность светлого голубоватого гипса, называемая селенитом. Мирабилит (глауберова соль) NaSO4.ОН2O формируется исключительно путём выпадения в осадок из холодных растворов на поверхности Земли. Месторождения обнаруживаются по берегам солёных озёр; используется главным образом для производства соды. Барит BaSO4 – главный минерал бария. Барит часто образует удлиненные и уплощенные призматические кристаллы и друзы, встречаются также характерные кристаллические сростки, баритовые розы – радиальные агрегаты, состоящие из таблитчатых кристаллов. Встречается в виде жил в известняках и сланцах. Барит используется во многих областях человеческой деятельности в силу своей химической инертности: при изготовлении красок, бумаги, эмалей, а также как утяжелитель шоколада. Для сульфатов, как и карбонатов, характерны низкая твердость, светлая окраска, небольшая плотность (исключение барит), стеклянный блеск, совершенная спайность. Сульфаты образуются в экзогенных условиях, часто совместно с галоидами. Некоторые сульфаты (барит) имеют гидротермальный генезис. Хроматы. Элемент хром был впервые установлен в минерале крокоите (рис. 40). Крокоит – хромат свинца (РbСгО4). Он содержит 69,1 % РbО; 30,9 % Сг203. Название от греч. ироиос – шафран, по характерному оранжево-красному (шафранному) цвету. Старое название – красная свинцовая руда. Хорошо ограненные кристаллы и друзы часто встречаются по трещинам. Кристаллы призматические, удлиненные (имеют форму острого ромбоэдра), со штриховкой на гранях. Цвет очень яркий оранжево-красный, оранжевый до багряного. Встречается редко. Происхождение гипергенное – в зоне окисления месторождений полиметаллов и золота. Практического значения не имеет. Встречается в виде красивых кристаллов и друз, которые ценятся коллекционерами.
Рис. 40. Крокоит Хром – довольно распространенный элемент на Земле. Его кларк (среднее содержание в земной коре) составляет 8,3·10–3 %. Хром никогда не встречается в свободном состоянии. В хромовых рудах практическое значение имеет только хромит FeCr2O4, относящийся к шпинелям – изоморфным минералам кубической системы с общей формулой МО·Ме2О3, где М – ион двухвалентного металла, а Ме – ион трехвалентного металла. Шпинели могут образовывать друг с другом твердые растворы. Хромиты окрашены в темный или почти черный цвет, имеют металлический блеск и обычно залегают в виде сплошных массивов. Месторождения хромита имеют магматическое происхождение. Вольфраматы и молибдаты. Среди вольфраматов (солей вольфрамовой кислоты H2WО4) и молибдатов (солей молибденовой кислоты Н2МоО4) имеются минералы-аналоги (например, шеелит CaWО4 и повеллит СаМоО4), поэтому удобно рассматривать оба подкласса совместно, тем более что они не богаты видами. Вольфраматы железа, марганца и кальция преимущественно образуются в гидротермальных условиях, тогда как молибдаты – в зонах окисления гидротермальных месторождений, содержащих в первичных рудах молибденит.
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 175; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.19.31.73 (0.049 с.) |