Минерали и минералогия физични свойства на минералите това, което е минерали и минералогия fizicheskie
Въпреки че основните характеристики на минералите (химичен състав и вътрешна кристална структура) се установяват въз основа на химически анализи и рентгенови дифракционни методи, те косвено се отразяват в свойства, които лесно се наблюдават или измерват. За да се диагностицира повечето минерали, е достатъчно да се определи техният блясък, цвят, разцепване, твърдост, плътност.
Гланцът е качествена характеристика на светлината, отразена от минерала. Някои непрозрачни минерали са силно отразяващи и имат метален блясък. Това е типично за рудните минерали като галена (оловен минерал), халкопирит и борнит (медни минерали), аргентит и акант (сребърни минерали). Повечето минерали поглъщат или пропускат значителна част от падащата върху тях светлина и имат неметален блясък. Някои минерали имат блясък, който преминава от метален към неметален, който се нарича полуметален.
Минералите с неметален блясък обикновено са светли, някои от тях са прозрачни. Често се срещат прозрачен кварц, гипс и лека слюда. Други минерали (например млечнобял кварц), които пропускат светлина, но чрез които обектите не могат да бъдат ясно разграничени, се наричат полупрозрачни. Минералите, съдържащи метали, се различават от другите по пропускане на светлина. Ако светлината преминава през минерал, дори в най-тънките ръбове на зърната, тогава той обикновено е неметален; ако светлината не минава, значи е руда. Има обаче изключения: например светлият сфалерит (цинков минерал) или цинобър (живачен минерал) често са прозрачни или полупрозрачни.
Минералите се различават по качествените характеристики на неметалния блясък. Глината има скучен земен блясък. Кварцът по краищата на кристалите или върху повърхностите на счупване е стъкло; талкът, който е разделен на тънки листа по равнините на разцепване, е седеф. Ярък, искрящ като диамант, блясъкът се нарича диамант.
Когато светлината падне върху минерал с неметален блясък, той се отразява частично от повърхността на минерала и частично се пречупва на тази граница. Всяко вещество има специфичен показател на пречупване. Тъй като този показател може да бъде измерен с висока точност, той е много полезен диагностичен показател за минералите.
Блясъкът зависи от показателя на пречупване и двамата зависят от химичния състав и кристалната структура на минерала. По принцип прозрачните минерали, съдържащи атоми на тежки метали, се отличават със своя силен блясък и висок индекс на пречупване. Тази група включва такива често срещани минерали като англезит (оловен сулфат), каситерит (калаен оксид) и титанит или сфен (калциев и титанов силикат). Минералите, съставени от относително леки елементи, също могат да имат силен блясък и висок индекс на пречупване, ако техните атоми са плътно опаковани и задържани заедно чрез силни химически връзки. Основен пример е диамантът, който се състои само от един лек елемент, въглерод. В по-малка степен това важи и за минерала корунд (Al2O3), чиито прозрачни цветни разновидности - рубин и сапфири - са скъпоценни камъни. Въпреки че корундът е съставен от леки атоми от алуминий и кислород, те са толкова плътно свързани помежду си, че минералът има доста силен блясък и относително висок показател на пречупване.
Някои блясък (мазен, восъчен, матов, копринен и др.) Зависят от състоянието на повърхността на минерала или от структурата на минералния агрегат; смолистият блясък е характерен за много аморфни вещества (включително минерали, съдържащи радиоактивни елементи уран или торий).
Цветът е проста и удобна диагностична функция. Примерите включват месингово-жълт пирит (FeS2), оловно-сив галена (PbS) и сребристо-бял арсенопирит (FeAsS2). При други рудни минерали с метален или полуметален блясък характерният цвят може да бъде маскиран от играта на светлина в тънък повърхностен филм (потъмняване). Това е характерно за повечето медни минерали, особено борнит, който се нарича "паунова руда", поради нейното ирисиращо синьо-зелено потъмняване, което бързо се появява при прясна фрактура. Другите медни минерали обаче са боядисани в добре познати цветове: малахит - зелен, азурит - син.
Безцветните минерали могат да бъдат оцветени от механични примеси. Например, фино разпространеното разпространение на хематит дава на кварца червен цвят, на хлорита - зелен. Млечният кварц е помътнен с газово-течни включвания. Въпреки че минералният цвят е едно от най-лесно разпознаваемите свойства при минералната диагностика, той трябва да се използва внимателно, тъй като зависи от много фактори.
Въпреки променливостта на цвета на много минерали, цветът на минералния прах е много постоянен и следователно е важна диагностична характеристика. Обикновено цветът на минералния прах се определя от линията (т. Нар. „Цвят на линията“), която е оставена от минерала, ако е прекарана върху неглазирана порцеланова плоча (бисквита). Например минералният флуорит може да бъде оцветен в различни цветове, но неговата линия винаги е бяла.
Разцепване. Характерно свойство на минералите е тяхното разрушаващо поведение. Например кварцът и турмалинът, чиято повърхност на счупване прилича на стъклен чип, имат подобна на раковина фрактура. При други минерали фрактурата може да бъде описана като груба, неравна или натрошена. За много минерали характерното не е счупване, а разцепване. Това означава, че те се разделят по гладки равнини, пряко свързани с тяхната кристална структура. Силите на свързване между равнините на кристалната решетка могат да бъдат различни в зависимост от кристалографската посока. Ако те са много по-големи в някои посоки, отколкото в други, тогава минералът ще се раздели по най-слабата връзка. Тъй като разцепването винаги е успоредно на атомните равнини, то може да бъде посочено с посочване на кристалографски посоки. Например, халитът (NaCl) има кубично разцепване, т.е. три взаимно перпендикулярни посоки на възможно разделяне. Разцепването също се характеризира с лекотата на проявление и качеството на изплуващата повърхност на разцепване. Слюдата има много перфектно разцепване в една посока, т.е. лесно се разделят на много тънки листа с гладка, лъскава повърхност. Топаз има перфектно деколте в една посока. Минералите могат да имат две, три, четири или шест посоки на разцепване, по които се разделят еднакво лесно, или няколко направления на разцепване с различна степен. Някои минерали изобщо нямат разцепване. Тъй като разцепването като проява на вътрешната структура на минералите е тяхното неизменно свойство, то служи като важен диагностичен признак.
Твърдостта е устойчивостта, която минералът осигурява при надраскване. Твърдостта зависи от кристалната структура: колкото по-силно са свързани атомите в структурата на минерала, толкова по-трудно е да го надраскате. Талкът и графитът са меки ламеларни минерали, изградени от слоеве атоми, свързани заедно с много слаби сили. Те са мазни на допир: при триене по кожата на ръката отделни най-тънки слоеве се изплъзват. Най-твърдият минерал е диамантът, в който въглеродните атоми са толкова здраво свързани, че той може да бъде надраскан само с друг диамант. В началото на 19 век. Австрийският минералог Ф. Моос е подредил 10 минерала в реда на увеличаване на тяхната твърдост. Оттогава те се използват като стандарти за относителната твърдост на минералите, т.нар. Скала на Моос (Таблица 1).
За да се определи твърдостта на минерала, е необходимо да се идентифицира най-твърдият минерал, който той може да надраска. Твърдостта на изследвания минерал ще бъде по-голяма от твърдостта на минерала, който е надраскал, но по-малка от твърдостта на следващия минерал по скалата на Моос. Силите на свързване могат да варират в зависимост от кристалографската посока и тъй като твърдостта е груба оценка на тези сили, тя може да варира в различни посоки. Тази разлика обикновено е малка, с изключение на кианита, който има твърдост 5 в посока, успоредна на дължината на кристала, и 7 в напречна посока.
Минералогичната практика също използва измерване на абсолютни стойности на твърдост (така наречената микротвърдост) с помощта на склерометър, който се изразява в kg/mm2.
Плътност. Масата на атомите на химичните елементи варира от водород (най-лек) до уран (най-тежък). При равни други условия масата на вещество, състоящо се от тежки атоми, е по-голяма от масата на вещество, състоящо се от леки атоми. Например два карбоната - арагонит и церусит - имат подобна вътрешна структура, но арагонитът съдържа леки калциеви атоми, а церуситът съдържа тежки оловни атоми. В резултат масата на церусит надвишава масата на арагонита със същия обем. Масата на единица обем на минерала също зависи от плътността на пакетиране на атомите. Калцитът, подобно на арагонита, е калциев карбонат, но в калцита атомите са опаковани по-малко плътно, тъй като той има по-ниска маса на единица обем от арагонита. Относителната маса или плътност зависи от химичния състав и вътрешната структура. Плътността е съотношението на масата на веществото към масата на същия обем вода при 4. С. Така че, ако масата на минерала е 4 g, а масата на същия обем вода е 1 g, тогава плътността на минерала е 4. В минералогията е обичайно да се изразява плътността в g/cm3.
Плътността е важна диагностична характеристика на минералите и не е трудна за измерване. Пробата първо се претегля във въздух и след това във вода. Тъй като пробата е плаваща нагоре, когато е потопена във вода, нейното тегло там е по-малко, отколкото във въздуха. Загубата на тегло е равна на теглото на изместената вода. По този начин плътността се определя от съотношението на масата на пробата във въздуха към загубата на нейното тегло във вода.