Что такое минералы в химии

Большинство минералов (98 %) – твердые тела, характеризующиеся упорядоченной или неупорядоченной структурой. Под упорядоченностью понимается закономерно повторяемое в пространстве расположение элементарных частиц (атомов, молекул, ионов), а под неупорядоченностью – отсутствие такой закономерности.

Вещества с упорядоченным строением называются кристаллическими, а с неупорядоченным – аморфными. Упорядоченность внутреннего строения кристаллического вещества проявляются в геометрически правильной форме, образованных им природных тел – кристаллов. Последние могут срастаться, образуя дендриты и друзы.

Дендриты – срастания кристаллов наподобие ветвей дерева. Друза – группа сросшихся кристаллов, имеющих общее основание. Аморфные минералы часто встречаются в виде конкреций – округлых образований, возникающих в результате постепенного нарастания минералов от центра к периферии. Секреции образуются в результате заполнения минералом пустот от стенок к центру.

Химия минералов

Крупные секреции называют жеодами. Выпадающие из раствора минералы образуют натечные формы (сталактиты, сталагмиты), корки, налеты.

Кроме твердых, существуют также жидкие минералы (вода, ртуть) и газообразные (азот, кислород, углекислый газ). Минералами считают и химические соединения, попадающие на Землю в виде метеоритов. Условно к минералам относят также различные синтетические соединения, близкие по составу и структуре природным, так называемые «синтетические минералы» (искусственный алмаз, изумруд, кварц, корунд и т.д.).

На Земле насчитывается около 4-х тысяч минералов, включая их разновидности. Основная их часть образована всего восемью элементами таблицы Менделеева (кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, калий, натрий). Они составляют более 99 % массы земной коры, причем почти половина веса приходится на кислород.

В этом случае оправдывается следующее утверждение: чем больше содержится химического элемента в земной коре, тем больше встречается минералов, в состав которых он входит. Следовательно, большинство минералов – кислородные соединения. Например, известно более 1000 минералов, в состав которых входит кислород, несколько сотен минералов кремния, более 200 минералов железа и всего несколько минералов кадмия.

Классификация минералов

1. Самородные элементы.
2. Сульфиды и близкие к ним соединения (арсениды, антимониды).
3. Галоидные соединения (галогениды).
4. Оксиды и гидроксиды.
5. Кислородные соли:

1. ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Источник: studfile.net

Что такое минералы? Минералы и геология

Что такое минерал?

Минералы – составная часть любой горной породы. В характеристике минерала важное место занимает не только состав, но и структура. Почему, поговорим подробнее далее. Горная порода всегда представляет собой смесь различных минералов. За счет того имеет разную ценность, структуру и вид.

Минерал и горная порода

Практически всё, что нас окружает на этой планете, состоит из минералов. Многие путают 2 основополагающих понятия: “минерал” и “горная порода”. Чтобы было понятнее, стоит отметить что порода формируется различными минералами, при этом в состав любой породы входит не менее 2 минералов. Таким образом становится понятно, что горная порода всегда разнообразна и индивидуальна, в зависимости от местоположения. По химическому составу опытные минералоги с легкостью определят место ее нахождения в природе.

Изучением минералов занимается наука минералогия. Происхождение минералов выясняет генетическая минералогия, а изучением минеральных видов занимается филогения минералов.

Минералогия

Наука, изучающая состав, происхождение, свойства, структуру и условия образования в природе называется минералогия. Данная наука направлена на освоение природных ресурсов в жизни человека. Минералогия относится к одной из древнейших наук — геологии. Занимающейся изучением земной коры.

Сама минералогия имеет разные направления.

1. Описательная минералогия. Занимается описанием всевозможных свойств найденных минералов таких как, внешнего вида, химических и физических свойств, вида, прозрачности, плотности, теплопроводности и других свойств.
2. Генетическая минералогия изучает все аспекты появления того или иного материала. Где появился, как развивался, какие условия нужны для его образования.
3. Региональная изучает местоположение и географическое распространение.
4. Экспериментальная минералогия направлена на изучение и моделирование искусственных процессов, позволяющих получить тот или ином камень. Широко используется в наше время, благодаря чему появилось много камней не полностью соответствующих природным минералам, но выращенным в лаборатории. Также используется для улучшения разных свойств уже изученных минералов.
5. Прикладная — самая интересная на мой взгляд, позволяет применять минералы в промышленности, фармацевтике, косметике и других направлениях. Одним из подвидов прикладной минералогии можно выделить космическую, направленную на применении минералов именно в инновациях космических технологий.

Состав и структура минерала

Большая часть минералов – твердые тела, однако в природе иногда встречаются и жидкие формы.

Главные характеристики минерала: химический состав и упорядоченная атомная структура.

Наиболее яркие представители единого состава, но разной структуры, известные каждому — алмаз и графит. Оба минерала представляют собой чистый углерод, однако разная структура атомов превращает 1 вещество в 2 совершенно разных. Алмаз – самый твердый минерал, обладающий прозрачностью, наиболее ценный в списке минералов земли. Графит же настолько мягок, что используется в изготовлении грифелей карандашей.

Это интересно. Янтарь – минерал образованный из органического вещества, а именно смола древних хвойных растений.

Самые распространенные минералы земли

На данный момент известно более 3500 видов минералов, однако широкое распространение по земле имеют лишь около двухсот. Остальные встречаются настолько редко, что казалось бы не стоят упоминания, однако они идентифицированы, следовательно имеют право на существование и изучение.

Это еще не предел, до сих пор геологи открывают новые и новые минералы. Однако не все они встречаются часто, некоторые минералы представлены всего лишь несколькими экземплярами, поэтому слабо изучены.

Наиболее распространенным классом считается группа силикатов.

Группа силикатов

Класс минералов солей кремниевой кислоты получил название – силикаты.

Около 75% земной коры и 28% минералов занимают силикаты. Всего нам известно около 700 видов, включая такие распространенные, как:

• кварц,
• полевой шпат,
• пироксен,
• амфибола,
• слюда и другие.

Не смотря на то, что большинство минералов состоят из 2 и более элементов, втсречаются и однокомпонентные. Всего однокомпонентных минералов известно чуть более 20 видов, не слишком много, не правда ли? Наиболее известные однокомпонентные минералы, известные на данный момент: золото, серебро, платина, медь, железо, алмаз, графит, сера, теллур.

Источник: silaoberega.ru

Минералы в природе

1. Дендриты получаются при быстрой кристаллизации минералов, а также при кристаллизации в тонких трещинах или в вязком веществе (например, в мокрой глине), когда отдельные кристаллики нарастают друг на друге, образуя фигуры, напоминающие ветви дерева. Примером могут служить дендриты самородной меди или серебра, а также дендриты марганцовых соединений в виде нежных черных веточек, как бы нарисованных на стенках трещин в известняках, доломитах и др. (рис. 27).

2. Друзы — сростки кристаллов, прикрепленных одним концом к общему основанию, благодаря чему у них огранены только свободные концы. На рис. 28 изображена друза кристаллов горного хрусталя.

3. Конкреции — округлые и другой формы минеральные скопления, образующиеся в пористых осадочных породах (песках, некоторых глинах), где происходит стяжение минерального вещества к отдельным точкам — центрам. Кристаллы нарастают при этом в виде радиально расположенных лучей, а концы их образуют сферические очертания конкреции.

Примерами могут служить конкреции марказита FeS2 (рис. 29 и 30), фосфоритов, сферосидеригов, кремней и некоторых других минералов, образующихся среди осадочных пород.

Формы конкреций — шаровидные, сплюснутые, неправильно округленные, а размеры — от почти микроскопических до крупных масс, достигающих по весу 10 кг и более.

4. Жеоды (секреции) представляют полости в горной породе, отчасти заполненные минеральным веществом (рис. 31). Обычно они образуются, если в пустоту проникает минералооб разующий раствор и выделяющиеся из него минералы оседают на стенках, слагая концентрические слои и на них — друзы кристаллов; в середине обычно остается свободное пространство. Чаще всего встречаются жеоды, заполненные халцедоном, кристаллами горного хрусталя или аметиста, цеолитов, кальцита и других минералов. Особенно часто жеоды встречаются в базальтах и других излившихся породах.

Проверь хорошо ли Вы знаете науки
Ты получил <> снаружи >

Полости в гранитных пегматитах, выполненные кристаллами дымчатого горного хрусталя, полевого шпата, берилла, топаза и других минералов (миаролитовые пустоты) называются на Урале «занорышами».

5. О о л и т ы получаются, когда минеральное вещество осаждается из раствора вокруг каких-нибудь зернышек — песчинок, тел бактерий, покрывая их как бы скорлупками, налегающими одна на другую.

Таким образом возникают скопления шариков минерала с концентричсски-скорлуповатым, иногда волокнистым строением, соединенных между собою . минеральным цементом сходного состава. Размеры отдельных оолитов в среднем ко леблются от просяною зерна до горошины и значительно крупнее. Оолитовое строение наблюдается в арагоните (рис. 32), отлагающемся в теплых известковых источниках Карловы Вары (Чехословакия), в бурых железняках и марганцовых рудах морского происхождения, например в Керченском месторождении (Крым), в известняках в окрестностях Севастополя (Крым) и в некоторых других минералах и горных породах осадочного происхождения.

6. Если раствор капает с потолка какой-нибудь пещеры, часть его при этом испаряется, и растворенное вещество выделяется в твердом виде, в результате чего образуются сосульки минерала, свисающие с потолка; такие образования называются сталактитами (рис. 33, 34). Другая часть того же раствора испаряется при падении капель на почву пещеры, и выделившееся из рас твора вещество образует округлой формы выступ, называемый сталагмитом. Сталагмит растет кверху и может, наконец, соединиться со свисающим с потолка сталактитом.

Чаще всего сталактиты и сталагмиты состоят из кальцита и имеют концентрически-цилиндрическое строение, обусловленное способом их образования. Сталактиты и сталагмиты часто встречаются в пещерах среди известняков, например в Крыму, на Кавказе, на Урале и др.

ИЗОМОРФИЗМ

Изоморфизмом называется явление, при котором кристаллическая решетка данного вещества допускает замену одних ионов (например Mg) ионами другого состава (например Fe») без изменения основной формы кри-сталла. В связи с масштабом такого замещения многие физические свойства «смешанных» кри сталлов или «твердых растворов» изменяются непрерывно от одного «чистого» компонента к другому. Например, оптические свойства магнезита — MgCО3 изменяются последовательно по мере замены иона Mg ионом двухвалентного Fe вплоть до чистого карбоната железа-сидерита (FeCO3). Зная соотношение содержания Mg и Fe в карбонате, можно вычислить его показатели преломления и обратно по показателям преломления определить состав «твердого раствора».

Открытие изоморфизма в начале XIX в. нанесло сильный удар представлениям о том, что форма кристаллов определяет их состав. С другой стороны, представления об изоморфизме помогли разобраться в сложном составе многих минералов, особенно силикатов, и установить их формулы. В теории строения кристаллов до открытия рентгеноструктурного анализа существовало представление о молекулярном строении кристаллов, что и привело к способу изображения сложного состава изоморфных смесей, как смеси «молекул» исходных или крайних компонентов.

Так состав Mg—Fe карбоната-брейнерита изображался формулой nMgCO3 т FeCO3или nMgCO3 (100—л) FeCO3,. Значительно правильнее изображение состава количественно неопределенной формулой (Mg, Fe) СO3.

Но возможность изоморфного замещения не ограничивается таким простым случаем. В минералах, особенно в силикатах, изоморфные замещения бывают значительно более сложными. Так, ионы кальция в полевом шпате-анортите (CaAl2Si2O8) замещаются ионами натрия, но одновременно с этим ионы алюминия замещаются ионами кремния.

Состав такого сложного .вещества можно выразить формулой (Са, Na) Al(Al, Si)Si2O8. Более точно состав плагиоклаза может быть изображен, как смесь анортитовой и альбитовой «составляющих». NaAlSi3O8, т. е. т CaAl2Si2O8(100— т)NaAlSi3O8.

Каковы же условия возможности изоморфного замещения в кристаллах? Таких условий три. Во первых, взаимно замещающиеся ионы должны иметь близкие размеры (ионные радиусы не должны различаться больше чем на 15%). Во вторых, сумма валентностей взаимно замещающихся ионов должна быть одинакова. В-третьих, влияние замещающихся ионов на окружающие их другие ионы должно быть близким.

Столь широкие возможности изоморфного замещения в кристаллических решетках одних ионов другими очень усложняют характеристику состава минералов и затрудняют выражение эти-го состава простой формулой.

Химия минералов

Как сказано во «Введении», минералы представляют химические соединения, образовавшиеся в земной коре естественным путем, т. е. без воздействия человека.

Химическая формула минерала устанавливается на основании его химического анализа, дающего процентный состав исследуемого вещества. Зная процентный состав, легко перейти и к формуле.

Формулы минералов изображают не только их химический состав, но и характер соединения элементов. Так, формула малахита [Cu2(OH)2CO3] указывает, что вода в нем связана с медью весьма прочно, входя в кристаллическую решетку не в виде Н2O, а в виде гидроксила ОН, и будет выделяться лишь при значительном нагревании.

Минерал это

В природе очень редко наблюдается, что химический состав минерала полностью выражается его химической формулой; обычно в минералах в том или ином количестве присутствуют Примеси.

Эти примеси или являются компонентами изоморфной смеси, или дают твердые растворы «второго рода», или же представляют микроскопические включения посторонних минералов.

Типичным примером последнего случая является медистый пирит, содержащий 2—3% и более меди и, кроме того, нередко — серебро и золото. Медь присутствует обычно в виде тонких механических включений халькопирита (CuFeS2). Она вместе с другими названными примесями создает главную промышленную ценность пирита.

Как обнаружено применением электронного микроскопа, золото входит в состав пирита в виде самостоятельных зернышек субмикроскопического размера, которые могут быть извлечены лишь химической обработкой.

Статья на тему Минералы в природе

Похожие страницы:

Водород в природе Водород (Hydrogenium; ат. вес 1,008) в свободном состоянии встречается в природе лишь в незначительных количествах, главным образом.

Что такое платина самородная Это Pt — минерал класса самородных металлов. К группе платине самородной относятся минералы, представляющие собой природные.

МИНЕРАЛЫ СЕРЕБРА Как и золото, серебро встречается в природе в самородном состоянии. Однако значительно чаще оно находится в рудах в.

ЛАНТАН МИНЕРАЛЫ О главном из них — монацит . Второй по важности редкоземельный минерал — бастнезит — во многом похож.

Слюды это минералы класса алюмосиликатов которые в природе встречаются в виде тонких пластинок и других образований. Формула слюды зависит от.

Минералогия или наука минералах Минералогия заниматься изучением минералов, нахождением их в природе и химическим составом. Минералогия и кристаллография Минералы и.

Понравилась статья поделись ей

Leave a Comment

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Источник: znaesh-kak.com