Минералы. Свойства минералов

1.

Физические
свойства
минералов
Основные определения. Свойства минералов

2.

• Минералами называются
природные химические
соединения или
отдельные химические
элементы, возникшие в
результате физикохимических процессов,
происходящих в Земле.
• Известно около 3,5 тыс.
минеральных видов
2

3.

Минералами считаются также природные
вещества, представляющие собой в
обычных условиях жидкости. Например,
самородная ртуть, которая приходит к
кристаллическому состоянию при более
низкой температуре.
Воду, напротив, к минералам не относят,
рассматривая её как жидкое состояние
(расплав) минерала «лёд».
3

4.

В земной коре минералы
находятся преимущественно в
кристаллическом состоянии, и
лишь незначительная часть - в
аморфном
4

5.

Свойства кристаллических
веществ обусловливаются как
их составом, так и внутренним
строением, т.е.
кристаллической структурой
5

6.

6

7.

В аморфных веществах закономерность в
расположении частиц отсутствует. Свойства
их зависят только от состава и во всех
направлениях статистически одинаковы, т.е.
аморфные вещества изотропны или
равносвойственны. Прежде всего, это
выражается в том, что аморфные вещества
не образуют кристаллов и не обладают
спайностью.
7

8.

В различных физико-химических
условиях
вещества
одинакового
химического состава могут приобретать
разное
внутреннее
строение,
а
следовательно, и разные физические
свойства и создавать таким образом
разные
минералы.
Это
явление
называется
полиморфизмом
(греч.
"поли" - много).
8

9.

В качестве яркого примера
полиморфизма
можно
назвать две модификации
углерода (С):
Кристаллическая решетка графита
Минерал графит
имеет низкие
твердость-1 и
плотность-2.1-2.3
9
Графит

10.

Минерал алмаз
Внутренняя структура
алмаза резко отличается от
строения графита. В
структуре алмаза сцепления
между атомами углерода
однотипны и прочны.
Отсюда вытекают и
свойства алмаза (С), резко
отличные от свойств
графита (С): высокие
твердость и плотность алмаза, соответственно 10 и
3,5 и др.
Кристаллическая
решетка алмаза
10
Алмаз

11.

Формы нахождения минералов
в природе разнообразны и
зависят главным образом от
условий образования. Это либо
отдельные кристаллы или их
закономерные сростки
(двойники), либо четко
обособленные минеральные
скопления, либо, чаще,
скопления минеральных зерен
- минеральные агрегаты.
Самородное золото
Сросток кристаллов.
Средний Урал, Россия
Топаз.
Кристалл.
Средний Урал
11

12.

Нашатырь.
Природный скелетный
кристалл.
Рават. Таджикистан
Гроссуляр.
Сросток кристаллов.
Вилюй. Якутия.
Прозрачный кристалл
благородной шпинели
Бирма
12
Пирит. Друза кристаллов местами покрытых корочками
мелкокристаллического пирита.
Березовский рудник, Урал

13.

Друза кристаллов кварца, 2-й Советский
рудник, Приморье
Среди обособленных
минеральных скоплений
наиболее часто встречают
друзы, представляющие
скопления кристаллов,
приросших к стенкам
пещер или трещин.
Друза кристаллов бертрандита с
кристаллами родохрозита и мелкими
кристаллами пирита и сфалерита.
Кара-Оба, Казахстан.
13

14.

Секреции - результат
постепенного заполнения
ограниченных пустот
минеральным
веществом,
отлагающимся на их
стенках. Они имеют
обычно концентрическое
строение, отражающее
стадийность
формирования. Мелкие
секреции называются
миндалинами, крупные жеодами.
Жеода аметиста
Секреция агата
14

15.

Кальцит.
Конкреция
Imatra Falls, Finland
Конкреция
пирита
Конкреции - более или менее
округлые образования, возникшие
путем осаждения минерального
вещества вокруг какого-либо центра
кристаллизации. С этим часто
связано концентрическое или
радиально-лучистое строение
конкреций. Мелкие округлые
образования обычно
концентрического строения
называются оолитами. Их
возникновение связано с
выпадением минерального вещества
в подвижной водной среде.
15

16.

Халцедон.
Группа халцедоновых псевдосталактитов
свешивающихся с кровли жеоды. г. Ступино.
Натечные образования,
осложняющие поверхности
пустот, возникают при
кристаллизации минерального
вещества из просачивающихся
подземных вод.
Натеки, свисающие со сводов
пустот, называются
сталактитами, растущие вверх
со дна пещер - сталагмитами.
На поверхности трещин могут
развиваться плоские
минеральные пленки, имеющие
разное строение.
16
Натечные образования азурита

17.

Наиболее широко развиты минеральные
агрегаты кристаллического, аморфного
или скрытокристаллического строения,
слагающие толщи пород.
17

18.

В кристаллических агрегатах
минералы находятся в
кристаллическом состоянии,
но зерна их имеют
неправильную форму.
Величина зерен зависит от
условий кристаллизации и
изменяется от крупных до
землистых. В жилах
кристаллические агрегаты
часто имеют массивное
(сливное) строение, при
котором отдельные зерна на
глаз не различимы.
Полированная пластина, зональносекториального кристалла
дымчатого кварца. Казахстан.
18
Алмаз Горняк

19.

Аморфные агрегаты
представляют собой
однородные плотные или
землистые массы,
обладающие матовым,
восковым или слабожирным
блеском.
Скрытокристаллические
агрегаты внешне
напоминают аморфные и
отличаются от них только
микроскопически.
Малахит
19
Яшма

20.

Физические свойства минералов
это внешние, видимые
невооруженным глазом
(макроскопические)
свойства.
Арагонит
Друза красных таблитчатых
кристаллов корунда в биотитполевошпатовой породе.
Полярный Урал, Россия.
Самородное золото
Крупные дендриты.
Река Лена, Якутия, Россия
20

21.

Морфология кристаллов
минералов может явиться
важным диагностическим
признаком, хотя следует
отметить, что в природе один
и тот же минерал в разных
условиях образует кристаллы
различной формы, а разные
минералы могут давать
одинаковые кристаллы.
Родохрозит. Агрегат
псевдосталактитов. Аргентина
21
Кристаллы родохрозита

22.

Все разнообразие форм кристаллов
минералов удается разделить на шесть
крупных подразделений, называемых
сингониями.
Сингонии отражают степень
симметричности кристаллов.
22

23.

Выделяют сингонии:
• кубическую, объединяющую наиболее симметричные
кристаллы, которые имеют несколько осей симметрии
высшего порядка;
• гексагональную (с тригональной подсингонией),
кристаллы которой имеют одну ось шестого или третьего
порядка;
• тетрагональную - кристаллы имеют одну ось четвертого
порядка.
Наименее симметричные кристаллы, в кристаллах которых
отсутствуют оси симметрии высшего порядка
принадлежат к
• ромбической,
• моноклинальной,
• триклинной.
23

24.

Оптические свойства минералов
Цвет - важный признак минералов,
который. Окраска минерала определяется
его химическим составом (основным и
примесями), структурой, механическими
примесями и неоднородностями. В связи с
этим один и тот же минерал может иметь
различную окраску, а разные минералы
бывают окрашены в одинаковый цвет.
24

25.

ЦВЕТНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ КОРУНДА
Корунд (Al2O3):
красный – рубин (примесь хрома)
коричневый (примесь железа)
синий – сапфир (примесь титана)
жёлтый (примесь FeO)
25

26.

Цвет черты (в порошке)
Определяется с помощью бисквита
(фарфоровой пластинки) путем царапанья
минерала о него
Гематит черный
У твердых минералов черта не определяется,
н-р кварц, топаз, корунд, алмаз ЧЕРТЫ НЕ ДАЮТ!
26

27.

Прозрачность, характеризующая способность
минерала пропускать свет, зависит от его
кристаллической структуры, а также от характера
и однородности минерального скопления.
По этому признаку выделяют минералы:
непрозрачные, не пропускающие световых лучей;
прозрачные, пропускающие свет подобно обычному
стеклу;
полупрозрачные или просвечивающие,
пропускающие свет подобно матовому стеклу;
просвечивающие лишь в тонкой пластинке.
27

28.

Блеск зависит от показателя
преломления минерала и от характера
отражающей поверхности.
28

29.

Выделяют минералы
• с металлическим блеском, к которым относятся
непрозрачные минералы, имеющие
темноокрашенную черту.
• блеск, напоминающий блеск потускневшего
металла, называют металловидным
(полуметаллическим). Значительно более
обширную группу составляют минералы
• с неметаллическим блеском, к разновидностям
которого относятся: алмазный, стеклянный,
жирный, перламутровый, шелковистый, восковой
и, в случае отсутствия блеска, матовый.
29

30.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ БЛЕСК
Пирит
Галенит
30

31.

Полуметаллический
(как поверхность потускневшего металла)
Графит
31
Гематит

32.

Неметаллический
• Характерен для ряда прозрачных и
полупрозрачных
минералов,
разновидности:
• СТЕКЛЯННЫЙ
КВАРЦ
(горный хрусталь)
КАЛЬЦИТ
32

33.

ЖИРНЫЙ
(словно поверхность смазанная жиром)
сера
33

34.

Алмазный
(сильный искрящийся блеск)
Алмаз
34

35.

Механические свойства минералов
Спайность - способность
кристаллических минералов
раскалываться по ровным
поверхностям - плоскостям спайности,
соответствующим направлениям
наименьшего сцепления частиц в
кристаллической структуре минерала.
Спайность зависит от слабости химических связей в отдельных
местах кристаллической решётки и не зависит от формы
кристалла минерала.
35

36.

В зависимости от того, насколько легко
образуются сколы по плоскостям и насколько
они выдержаны, выделяют различные степени
спайности:
• весьма совершенная - минерал легко расщепляется
на тонкие пластинки,
• совершенная - минерал при ударе раскалывается по
плоскостям спайности,
• средняя спайность - при ударе минерал
раскалывается как по плоскостям, так и по
неровному излому;
• несовершенная спайность - на фоне неровного
излома лишь изредка образуются сколы по
плоскостям;
• весьма несовершенная спайность - всегда
образуется неровный или раковистый излом.
36

37.

Виды спайности
• Весьма совершенная - минерал легко расщепляется
на отдельные пластинки (слюды , тальк)
• Совершенная- минерал сравнительно легко
раскалывается преимущественно по плоскостям
спайности, причем отбитые кусочки часто
напоминают отдельные кристаллы (кальцит, галит,
флюорит)
галит
гипс
37

38.

• Средняя – когда наряду с плоскостями спайности
при расколе образуются и неровные поверхности
излома (авгит, полевой шпат)
• Несовершенная – при расколе преобладают
поверхности неровного излома (сера, апатит, оливин)
• Весьма несовершенная –минерал при расколе дает
только неровные поверхности излома (кварц,
халцедон)
38

39.

Излом определяется поверхностью, по
которой раскалывается минерал. Она
может напоминать ребристую поверхность
раковины - раковистый излом, может иметь
неопределенно-неровный
характер
неровный
излом.
В
мелкозернистых
агрегатах определить излом отдельных
минеральных зерен не удается; в этом
случае полезно описать излом агрегата зернистый, занозистый или игольчатый,
землистый
39

40.

Твердость - способность противостоять
внешнему механическому воздействию важное свойство минералов.
Обычно в минералогии определяется
относительная твердость путем
царапанья эталонными минералами
поверхности исследуемого минерала:
более твердый минерал оставляет на
менее твердом царапину.
40

41.

В принятую "шкалу твердости" входят десять
минералов, расположенных в порядке увеличения
твердости: тальк обладает самой низкой
твердостью, принятой за единицу (1), последнийалмаз имеет самую высокую твердость, принятую
за десять (10).
41

42.

Твердость минералов
Способность сопротивляться царапанью, истиранию,
давлению
Абсолютная твердость определяется на
СКЛЕРОМЕТРЕ, ПУТЕМ ВДАВЛИВАНИЯ
Например, для талька твердость 2,4 кг/мм2
для алмаза 10060 кг/мм2
Фридрих Моос 1773-1839
создал шкалу относительной твердости
42

43.

Шкала твердости
Минерал
Формула
Твердость
Тальк
Mg3[Si4O10] (OH)2
1
Гипс
CaS04*nH2O
2
Кальцит
СаСО3
3
Флюорит
CaF2
4
Апатит
Ca5(P04)3[F,Cl,OH]
5
Ортоклаз
K[AlSi308]
6
Кварц
SiO2
7
Топаз
Al2[SiO4](F,OH)2
8
Корунд
А1203
9
Алмаз
С
10
Фотографии минералов
43

44.

Для определения твердости минералов
можно пользоваться некоторыми
распространенными предметами, твердость
которых близка к твердости минералов эталонов.
Твердостью 1 обладает графит мягкого
карандаша;
около 2-2,5 - ноготь;
4 - железный гвоздь;
5 - стекло;
5,5-6 - стальной нож, игла.
44

45.

Удельный вес
Удельный вес - это характеристика
плотности минерала (г/см3). При
определении пользуются взвешиванием на
ладони с приблизительной оценкой
«легкий», «средний», «тяжелый»
45

46.

вес,
г/см3
группа
до 2,5
"легкие"
минералы
сера, галит, графит, сильвин, гипс
2,5-4,0
кварц, кальцит, полевые шпаты, слюды, апатит,
флюорит, корунд, лимонит, доломит,
"средние"
ангидрит, фосфорит, оливин, роговая
обманка, тальк, серпентин
более
4,0
"тяжелые" галенит, пирит, халькопирит, магнетит, гранат
46

47.

Специфические свойства
Свойства, присущие одному или группе минералов
Магнитность
Реакция со слабой (5-10%) соляной кислотой (HCl)
Растворимость в воде (вкус)
Двойное лучепреломление
Пачкает руки или пишет по бумаге - графит
На запах
На ощупь
побежалость
47

48.

Магнитность
Магнитность – способность минералов притягиваться магнитом или
отклонять магнитную стрелку компаса.
В соответствии с поведением в магнитном поле минералы делятся
на:
1. Ферромагнитные (притягивают железные предметы) – магнетит.
2. Парамагнитные (притягиваются магнитом) – пирротин.
3. Диамагнитные (отталкиваются магнитом) – золото.
Сильномагнитные
минералы:
магнетит и пирротин.
48

49.

Свечение
Свечение
–
способность
минерала излучать свет в
результате
поглощения
энергии возбуждения.
Источники энергии
возбуждения:
1. Облучение (рентгеновское,
ультрафиолетовое и др.)
2. Высокая температура
(нагрев)
3. Механическое воздействие
(царапание, раскалывание).
49

50.

Вкус
Этим свойством обладают минералы, растворимые в
воде:
галит – солёный;
сильвин - горько-солёный.
50

51.

Взаимодействие с кислотами
Минералы при взаимодействии с различными кислотами ведут себя поразному.
Минералы из класса карбонатов при взаимодействии с 5-10% соляной
кислотой «вскипают».
При этом протекает реакция: CaCO3+ 2HCl(разб.)→CaCl2+СО2↑+Н2О
51