Реферат: Физические свойства минералов

⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Авторы: Лабекина И. А., Гаврилов В. И., Середнев М. А., Никитин А. А.
Учебное пособие дает представление об основных физических свойствах минералов, таких как спайность, твердость, цвет, плотность и др., необходимых для макроскопического определения минералов. Свойства проиллюстрированы на примере экспонатов геологического музея НГУ.
Физические свойства минералов имеют существенное значение для их макроскопической диагностики. Свойства минерала зависят от его строения и химического состава. Главнейшими физическими свойствами являются цвет, блеск, плотность, твердость, спайность и т. д.
Цвет
– способность минерала отражать или пропускать через себя ту или иную часть видимого спектра.
Цвет минерала может быть обусловлен:

Элементы-хромофоры могут окрашивать минералы в разные цвета в зависимости от их валентности, концентрации, присутствия других химических элементов и соединений и пр.
Fe 3
+
– красно-бурый ( сидерит Fe CO 3
, лимонит Fe 2
O 3
n H 2
O, гидрогётит FeOOH n H 2
O) Fe 2
+
– зеленый ( анапаит Ca 2
Fe 2
+[PO 4
] 2
4H 2
O) Mn 3
+
– розовый ( родонит Ca Mn 4
v [Si 3
O 9
]) Cr 3
+
– зеленый ( уваровит Ca 3
Cr 2
[SiO 4
] 3
) и красный ( рубин Al 2
O 3
), в зависимости от содержания окиси хрома Cr 6
+
– оранжевый ( крокоит Pb [CrO 4
]) Cu 2
+
– зеленый ( малахит Cu 2
[CO 3
] 2
OH 2
) и синий ( азурит Cu 3
[CO 3
] 2
OH 2
), в зависимости от количества кристаллизационной воды Co 2
+
– розовый ( эритрин Co 3
[AsO 4
] 2
8H 2
O) Ni 2
+
– зеленый и желтый ( гарниерит Ni [Si 4
O 10
] (OH) 4
4H 2
O) V 3
+
– зеленый ( смарагдит Ca 2
(Mg, Fe 2
+)5[Si 8
O 22
]OHv2) Ti 4
+
– синий ( сапфир Al 2
O 3
), в присутствии ионов гидроксила и наличии железа
Дефектами кристаллической структуры обусловлена, например, голубая и синяя окраска галита (NaCl), возникающая в результате радиоактивного облучения K 40
, Rb 87
.
Примером окраски минерала механической примесью другого вещества может служить зеленый кварц ( празем ), цвет которого обусловлен мельчайшими включениями чешуек зеленого хлорита или иголочек актинолита. Механическая примесь гематита часто вызывает красную или бурую окраску минералов, например галита и сильвина, агатов .
В отдельных случаях окраска минерала может быть вызвана иризацией и побежалостью.
При описании минералов обычно используется физическая шкала цветов в сочетании с бытовой.
Цвет черты
– цвет минерала в порошке на белом фоне. Для определения цвета черты используют неглазурованную поверхность фарфора (бисквит). По сравнению с окраской минералов цвет черты является более постоянным, вследствие чего имеет важное диагностическое значение. Минералы с металлическим блеском, как правило, имеют черную черту с разными оттенками, минералы со стеклянным блеском – белую, реже слабоокрашенную. Цвет минерала часто не совпадает с цветом его черты.
Пример: пирит – цвет минерала соломенно-желтый, черта черная халькопирит – цвет минерала латунно-желтый, черта черная с зеленоватым оттенком гематит – цвет минерала стально-серый, черта вишнево-красная магнетит – цвет минерала черный, черта черная актинолит – цвет минерала зеленый, черта белая
Блеск
– способность минерала отражать свет. Интенсивность и характер блеска зависит от показателя преломления (N), отражательной способности (R) и характера поверхности, от которой отражается свет. При условии, что свет отражается от ровной гладкой поверхности (грани, плоскости спайности), выделяют следующие типы блеска по возрастанию яркости:
Кроме основных типов блеска выделяют:

У минералов, обладающих явно выраженной ориентировкой элементов строения, возникает отлив:

Прозрачность
– способность минерала пропускать через себя свет. Оценивается на качественном уровне путем просмотра минерала на просвет. По степени прозрачности минералы условно делят на:
Спайность
– способность минерала раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием гладких параллельных поверхностей, называемых плоскостями спайности
. Спайность обусловлена внутренней структурой минерала и не зависит от внешней формы кристалла или зерна минерала. Спайность в минерале проходит по направлениям, параллельным плоским сеткам с максимальной ретикулярной плотностью атомов, но наиболее слабо связанным между собой. Чтобы охарактеризовать спайность определяют:
Степень совершенства спайности определяют по следующей условной шкале:
Ряд минералов не имеет спайности (магнетит и т. д.).
В зависимости от простой кристаллографической формы кристалл может раскалываться по одному, двум, трем и более направлениям:
Отдельность
– расколы кристаллов по плоскостям их физической неоднородности. Плоскостями отдельности могут быть:
В отличие от спайности отдельность проявляется по всему кристаллу, расколы в случае отдельности более грубые и четкие. Излом
– раскол минерала в направлениях, где нет спайности. Различают изломы:
Твердость
– степень сопротивления минерала механическому воздействию (давлению, сверлению, царапанию, шлифованию и т.п.) В обычной минералогической практике определяют относительную твердость путем царапанья одного минерала другим. Для этого используют шкалу Мооса, в которой имеется 10 эталонных минералов, пронумерованных в порядке увеличения твердости:
Ступени шкалы Мооса неравномерны. Для точных измерений используют метод вдавливания в минерал алмазной пирамидки, твердость определяют по отношению величины нагрузки к площади полученного отпечатка (кг/мм2), прибор называется склерометр.
Твердость кристаллов иногда неодинакова на разных его гранях или направлениях (анизотропия свойств). Например, у кианита ( дистена ) в направлении удлинения твердость 4,5-5 , а в перпендикулярном удлинению – 6,5-7. При определении абсолютной твердости (кг/мм2) , учитывая анизотропию даже у минералов кубической сингонии, строят «розетки твердости».
Иногда для определения твердости используют подручные «эталоны», хотя они и неточны:
Плотность
минералов изменяется от 0,8–0,9 (у природных кристаллических углеводородов) до 22,7 г/см3 (у осмистого иридия). Плотность определяется формулой p = m/V, где m – масса тела (m=F/g), V – объем.
При макроскопическом определении минералов она оценивается приблизительным сравнением в руке, на основании чего минерал можно отнести к одной из условных групп плотности:
Преобладают минералы с плотностью 2,5–4,0 г/см3.
Минералы переменного химического состава имеют непостоянную плотность.
Минералы обладают и другими свойствами, такими как магнитность, люминесценция, ковкость, хрупкость, упругость, радиоактивность, растворимость и др.
Облик кристаллов
(форма) –
это общий вид кристалла. Исходя из того, что любое тело в пространстве имеет три измерения, выделяют следующие основные типы форм кристаллов:
Широко распространены и переходные между этими основными типами формы:
Кроме того, существуют сложные формы кристаллов, например кристаллические дендриты.
Габитус кристаллов
–
более строгий термин, определяющий облик кристалла по доминирующим на нем граням и соотношению размеров кристалла в трех его измерениях.
Физические свойства минералов имеют большое значение не только для их использования, но и для диагности (определения). Они зависят от химического состава и типа кристаллической структуры. Физические свойства могут представлять собой скалярную величину, т.е постоянны во всех направлениях кристаллической решетки, или быть векторными. К последним, могут у отдельных минералов и их агрегатов, относится твердость, спайность, оптические свойства.
Плотность минералов измеряется в граммах на см3 (г/см 3
) и в значениях, у разных минералов, колеблется от 1 (жидкие битумы) до 23 (осмистый иридий). Оснавная масса минералов имеет плотность от 2,5 до 3,5, что определяет среднюю плотность земной коры в 2,7 - 2,8 г/см 3
.
Минералы по плотности условно можно разделить на три группы:
Некоторые минералы легко узнаются по большой плотности (барит - 4,5, церрусит - 6,5). Минералы, содержащие тяжелые металлы, имеют большую плотность. Наибольшую плотность в мире минералов имеют самородные элементы - медь, серебро, золото, минералы группы платины.
В минералах одного и того же состава плотность определяется характером упаковки атомов в структурной ячейке кристалла. Наиболее яркие примеры: алмаз (3,5) и графит (2,2) - оба образованы из одного и того же вещества - углерода, но имеют различные кристаллические структуры. Другой пример: кальцит, имеет состав Ca[CO 3
], плотность 2,6 - 2,8 и арагонит, того же состава, но уже плотностью 2,9 - 3.0 г/см 3
.
Для минералов, представляющих изоморфные ряды (структурное замещение атомов), увеличение или уменьшение плотности пропорционально изменению химического состава. Пример: в изоморфном ряду оливинов от форстерита Mg[SiO 4
] до фаялита Fe[SiO 4
] плотность увеличивается от 3,20 до 4, 35 г/см 3
.
Удельные веса (плотность) минералов определяются в основном двумя способами:
Методику исследования плотности этими методами опишем в отдельной статье.
Удельный вес мелких зернышек минерала определяется с помощью так называемого пикнометра или тяжелых жидкостей и весов Вестфаля, описываемых в специальных руководствах.
Существует еще несколько менее распространенных методов:
Зная химический состав минерала можно математически вычислить его плотность по формуле:
где P - плотность в г/см 3
; AW - сумма атомных масс атомов в элементарной ячейке и V – объем элементарной ячейки в нм 3
. Коэффициент 1,6602 х 10 -24
(значение, обратное числу Авогадро) представляет собой единицу атомной массы, выраженную в граммах, а для перевода объема ячейки в см 3
необходимо ее объем в нм 3
умножить на 10 -21
.
Для иллюстрации рассчитаем плотность галита; его ячейка содержит 4NaCl и представляет собой кубическую элементарную ячейку с а = 0,564 нм:
Такой расчет часто полезен для проверки результатов химического анализа минералов, с одной стороны, и результатов измерений плотности и размера элементарной ячейки – с другой.
Спайность – способность минерала раскалываться при ударе или другом механическом воздействии по определенным кристаллографическим плоскостям.
Спайность связана со структурой кристалла и характером атомных связей. Вдоль плоскостей спайности силы связи оказываются более слабыми, чем вдоль других направлений. Плоскости спайности всегда обладают высокой плотностью атомов и во всех случаях параллельны возможным граням кристалла. Так, спайность пироксенов и амфиболов также непосредственно связана с их структурой, которая содержит цепочки кремнекислородных тетраэдров. Как видно из рисунков (рис.11.31 и 11.41) спайность возникает по плоскостям между цепочками.
Спайность выявляют, прослеживая регулярные системы трещин в прозрачных минералах, таких как флюорит или кальцит, либо ровные отражающие плоскости, образующиеся при раскалывании кристаллов, что наблюдается у полевых шпатов, пироксенов и слюд. Следы плоскостей спайности играют важную роль определяющих направлений при оптическом изучении ксеноморфных зерен под микроскопом, не имеющих хорошо выраженных граней.
Степень совершенства проявления спайности исследуемого минерала определяется путем ее сопоставления с данными следующей 5-ступенчатой шкалы:
При раскалывании минералов, лишенных спайности или обладающих плохой спайностью, возникают незакономерные поверхности излома, который по внешнему облику характеризуется как:
При обработке камня наличие спайности облегчает получение плоских поверхностей вдоль ее плоскостей, но затрудняет шлифовку и полировку других плоскостей, поскольку при обработке могут возникать трещины спайности. Кроме того, спайность может стать причиной сколов минералов в процессе их использования.
Под твердостью минерала понимается его сопротивление механическому воздействию более прочного тела. Твердость минерала является важным диагностическим признаком.
Существует несколько методов определения твердости. В минералогии действует шкама Мооса. Построенная на основе эталонных образцов, расположенных в порядке увеличения твердости.
Значение шкалы Мооса являются относительными и определены условно, методом царапания. Т.е. кварц оставляет царапину на полевых шпатах (ортоклаз), но не может поцарапать топаз. Процесс определения твердости минерала по шкале Мооса происходит так: если, например апатит (тв. = 5) царапает исследуемый минерал, а при этом сам образец может царапать флюорит (тв. = 4), то твердость образца определяем = 4,5.
Эталоны шкалы Мооса могут заменить следующие предметы: лезвие стального ножа - твердость около 5,5, напильник - около 7, простое стекло - 5.
Точные, научные количественные данные твердоти минералов получают с помощью склерометров, и расчитываю после определения глубины вдавливания алмазной пирамидки в исследуемый образец. Точные показатели твердости для эталонных образцов, такие:
Твердость в кристаллах может быть анизотропной (разной в различных направлениях кристаллической решетки). Характерным примером являются кристаллы дистена, твердость которых на плоскости совершенной спайности вдоль удлинения = 4,5, а поперек = 6.
Прочие физические свойства минералов.
Некоторые дополнительные физические свойства минералов применяются для их диагностики. Перечислим основные.
Под хрупкостью понимается свойство минералов крошиться под давлением или при ударе. Например: самородная сера и алмаз - очень хрупкие минералы.
Ковкость минералов в том, что они могут быть легко расплющены на тонкие пластинки. Пример: самородное золото, медь и т.п.
Гибкость, свойство изгибаться, характерна для многих минералов. Так, гибкие листочки имеют кристаллы молибденита, хлоритов, талька, гидрослюд, но только у обычных слюд (мусковита, биотита и других) листочки в то же время и упругие, - они восстанавливают первоначальное положение при снятии напряжения.
Некоторые минералы при воздействии на них ультрафиолетовых, катодных или рентгеновских лучей могут излучать свет. Один и тот же минерал может люминесцировать разными цветами и обнаруживать люминисценцию разного рода. После снятия возбудителя, по длительности свечения различают: флюорисценцию
(свечение прекращается сразу после снятия) и фосфорисценцию
(свечение еще продолжается некоторое время). Особенно интенсивную люминисценцию минералов можно видеть в ультрафиолетовых лучах. Например: флюорит светится - фиолетовым цветом, шеелит - голубым, кальцит - оранжево-желтым. Немногие минералы могут люминисцировать при физическом воздействии на них: при нагревании ( термолюминисценция
), при раскалывании ( триболюминисценция
).
Портативная ультрофиолетовая лампа.
Радиоактивностью называется превращение неустойчивых изотопов одного хим. элемента в изотопы другого с излучением элементарных частиц. Радиактивностью обладают минералы, содержащие радиоактивные элементы, в основном уран, радий и торий. Определяют радиактивность при помощи электроскопов, ионизационных камер и др. Действие которых оснавано на определении ионизации воздуха, вызываемой радиоактивным распадом элементов.

Название: Физические свойства минералов
Раздел: Рефераты по геологии
Тип: реферат
Добавлен 17:14:14 31 мая 2011 Похожие работы
Просмотров: 679
Комментариев: 15
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Реферат: Физические свойства минералов
Сочинение По Картинке Первое Сентября
Реферат На Тему Microsoft Word 2007
Хранение плодов и овощей
Эмпирическая социология
Реферат: Географія головних типів ґрунтів. Ґрунти України
Сочинение Мое Любимое Время Года На Английском
Реферат по теме Фактичний допуск до роботи як підстава виникнення трудових правовідносин
Магистерская Диссертация По Автомобильному Транспорту
Эссе Спрос И Предложение Это Процесс
Практика Дневник Пример Медсестра
Функции Культуры В Социальных Системах Эссе
Курсовая Работа На Тему Проект Кондитерского Цеха Кафе "1001 Ночь" На 75 Мест С Кальянным Залом На 10 Мест
Дипломная работа по теме Право собственности
Эссе Part Time Job
Реферат: Технология рекультивации нефтезагрязненных поверхностей неосушенных торфяных болот
Курсовая Работа На Заказ Гомель
Реферат На Тему Работа Социального Педагога С Гиперактивными Детьми
Курсовая работа: Смертная казнь. Скачать бесплатно и без регистрации
Классификация Коллекторов Нефти И Газа Реферат Скачать
Реферат: Педагогічна культура вчителя
Курсовая работа: Глистные инвазии (стронгилоидоз, анкилостомоз, трихинеллез)
Реферат: Психологическое понимание конфликта
Реферат: Значение атмосферы для человека