Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Характеристика и диагностические признаки минералов подтипа оксидов и гидроксидов (тип кислородных соединений)



Задача работы. Приобретение и закрепление навыков практического определения наиболее распространенных минералов подтипа оксидов и гидроксидов

Учебный материал. Учебная коллекция минералов, шкала твердости Мооса, соляная кислота 10% в капельницах, компас, фарфоровая пластинка, определители минералов.

Методические указания. Данный подтип включает 2 класса: соединения металлов и некоторых других химических элементов с кислородом (класс оксиды) и ли с гидроксильной группой (ОН)-1 (класс гидроксиды). Наиболее распространенными минералами этого подтипа являются окислы кремния, алюминия, железа, марганца и титана.

Оксиды, в отличие от сульфидов, как правило, обладают высокой твердостью. Самыми твердыми являются оксиды алюминия (твердость 9), бериллия и магния (твердость больше 7), кремния (твердость 7). Высокой твердостью (5-6) отличаются также оксиды олова, железа, титана, ниобия, марганца, ванадия. Остальные оксиды имеют среднюю твердость (3-5). Гидрооксиды обладают средней и низкой твердостью.

Оксиды кремния, магния, алюминия чаще всего бесцветны или окрашены в результате присутствия примесей или дефектов кристаллической решетки в различные цвета. Они обычно прозрачны или полупрозрачны и имеют стеклянный блеск. Оксиды олова, тантала, ниобия, тория, циркония и титана полупрозрачны, окрашены в бурый цвет и обладают алмазным блеском. Оксиды железа, марганца, хрома, урана чаще всего окрашены в черный с буроватым оттенком цвет. В большинстве случаев они непрозрачны, обладают металлическим или полуметаллическим блеском, некоторые из них магнитны. Многие минералы подтипа оксидов и гидроксидов имеют большое практическое значение.

Кварц (SiO2) Кварц является одним из наиболее широко распространенных в земной коре минералов (около 12%). Кроме явно кристаллических модификаций кварца, известна скрытокристаллическая его разновидность, обладающая волокнистым строением - халцедон. В зависимости от температуры образования известно несколько структурных модификаций кварца. Сингония тригональная. Кристаллы – шестигранные (в результате двойникования) призмы, с одного (реже с обоих) конца увенчанные шестигранной пирамидальной головкой, сочетающей грани двух ромбоэдров (рис. 27). Характерна поперечная штриховка на гранях призмы.

 

Рисунок 27. Кристаллы кварца

 

Встречаются индивиды, в которых грани главных ромбоэдров одинаково развиты, и кристаллы в таких случаях принимают облик «гексагональной дипирамиды». Часто наблюдаются двойники и друзы кристаллов кварца, иногда в срастании с кристаллами других минералов. Встречается также в виде сливных и зернистых агрегатов. Цвет может быть самым различным, но наиболее распространены бесцветные, молочно-белые и серые окраски. Прозрачные и полупрозрачные красиво окрашенные разновидности кварца имеют особые названия:

· Горный хрусталь – бесцветные водяно-прозрачные кристаллы.

· Аметист («горная фиалка»)– фиолетовая разновидность. При нагревании обесцвечиваются или желтеют.

· Дымчатый кварц (раухтопаз) – дымчатые прозрачные или полупрозрачные разновидности, окрашенные в буроватые или сероватые цвета, напоминающие цвет дыма).

· Морион – непрозрачные кристаллы кварца, окрашенные в черный цвет.

· Цитрин – золотисто-желтые или лимонно-желтые кристаллы.

Сплошные и зернистые агрегаты кварца полупрозрачны или непрозрачны и окрашены обычно в серый, буроватый или молочно-белый цвета, реже розовый («розовый кварц») или неоднородный фиолетовый (аметистовидный кварц).

У кварца имеются также разновидности, окраска которых присутствием включений других минералов:

Празем – зеленый кварц, содержащий включения иголочек актинолита.

Авантюрин – желтоватый, буровато-красный кварц с мерцающим отливом, обусловленным мельчайшими включениями слюды, гематита и др.

«Кошачий», «тигровый»и«соколиный глаз» зеленого, буровато-коричневого и голубовато-серого цвета с шелковистым отливом, похожим на отлив в глазах животных и обусловленным присутствием параллельно-волокнистых минералов (пироксены, амфиболы, иногда частично разложенные).

Иногда прозрачные кристаллы кварца, содержат в себе целые пучки тончайших игольчатых кристаллов турмалина, рутила, актинолита и других минералов, захваченных ими во время роста. Такие кристаллы носят название «кварц-волосатик».

Халцедон (SiO2) (скрытокристаллическая или тонковолокнистая разновидность кварца) также часто бывает окрашен в самые различные цвета и оттенки: молочно-серый, синевато-серый или серовато-голубой (сапфирин), желтый, красный, оранжевый (сердолик), коричневый, бурый (сардер), зеленый (плазма), яблочно-зеленый (хризопраз), зеленый с красными пятнышками (гелиотроп) и др.

Агаты или ониксы, сложены различно окрашенными, иногда тончайшими, соответственно концентрически-зональными или плоско-параллельными слоями халцедона (рис. 28), могут иметь самые различные сочетания оттенков: черного с белым (арабский оникс), бурого с белым (сардоникс), красного с белым (карнеолоникс) и др.

Рисунок 28. Агат (а) и оникс (б)

Кроме того, встречаются агаты с причудливыми узорами (так называемые, пейзажные) - моховой, облачный, звездчатый, ландшафтный, руинный и прочие.

Блеск кварца стеклянный, халцедона – стеклянный, но иногда - восковой до матового. Твердость 7. Спайность отсутствует. Излом раковистый. Уд. вес 2,6. Обладает пьезоэлектрическими свойствами. Диагностические признаки и отличия от сходных минералов: форма кристаллов, блеск, высокая твердость (7 – легко царапает стекло). Применение. Горный хрусталь (пьезокварц) применяется в радиотехнике и оптике. Аметист, цитрин и другие ювелирные разновидности кварца, также как и красиво окрашенные халцедоны используются как полудрагоценные и поделочные камни. Агат используется в точной механике (устойчив к истиранию) и для изготовления ступок и пестиков. Чистый кварц используется в стекольной промышленности (в том числе, для изготовления лабораторной посуды) и в строительстве (кварцевые пески и кварциты).

Опал (SiO2хnH2O) - типичный твердый гидрогель (в строгом смысле его нельзя считать минералом, т.к. он аморфен - см. определение понятия «минерал». В последнее время аморфные природные соединения предлагается называть «минералоидами»). Цвет. Сам по себе опал бесцветен. Благодаря различным примесям он нередко окрашен в различные оттенки желтого, бурого, красного, зеленого и черного цвета. Блеск стеклянный, иногда - восковой. Твердость 5-5,5. Хрупок. Уд. вес 1,9-2,5. Разновидности опала: благородный опал – полупрозрачные разности, обладающие опалесценцией, создающей иногда очень красивую игру цветов; гидрофан – разновидность, которая в воде становится прозрачной. Диагностические признаки и отличия от сходных минералов: от кварца и халцедона отличается более низкой твердостью (близкой к твердости стекла), опалесценцией. Применение. Благородный опал применяется для изготовления ювелирных украшений как драгоценный камень.

Корунд (Al2O3). Сингония тригональная. Наблюдаются боченковидные, столбчатые, пирамидальные и пластинчатые кристаллы, иногда больших размеров. Встречается также в сплошных зернистых агрегатах. Цвет корунда обычно синевато-серый, серовато-синий, серый. Прозрачные кристаллы различной окраски являются драгоценными камнями. Такие прозрачные разновидности имеют собственные названия: лейкосапфир - бесцветный, сапфир – синий, оранжевый и других цветов, рубин – красный, малиновый. Наждак – сплошная зернистая корундовая порода серого, голубовато-серого или серовато-черного (от тонкой примеси других минералов) цвета. Блеск стеклянный. Твердость 9. Спайность отсутствует, излом неровный. Иногда наблюдается отдельность поперек удлинения кристаллов. Уд. вес около 4. Применение. Корунд и наждак, обладающие высокой твердостью, применяются в качестве абразивного материала. Прозрачные разновидности – рубин и сапфир – драгоценные камни, применяются в ювелирном деле. Входит в шкалу Мооса под №9.

Гематит (Fe2O3). Название происходит от греческого слова «гема» – «кровь». Синонимы: железный блеск, железная слюдка, красный железняк. Сингония тригональная. Часто встречается в пластинчатых, ромбоэдрических и таблитчатых кристаллах, а также в сплошных плотных скрытокристаллических и тонких порошковатых массах, листоватых или чешуйчатых агрегатах. Цвет кристаллических разностей гематита от железно-черного до стально-серого. Землистые тонкокристаллические разности имеют красный и темно-красный цвет. Черта вишнево-красная (характерный диагностический признак). Блеск полуметаллический. Твердость 5-6. Спайность отсутствует. Уд. вес 5,2. Не магнитен. Применение. Являетсяважнейшей железной рудой. Используется в тонкораздробленном состоянии как минеральная краска. В последнее время применяется для изготовления ожерелий и в качестве вставок в ювелирные украшения.

Магнетит (Fe3O4). Синоним: магнитный железняк. Сингония кубическая. Часто кристаллы имеют октаэдрический облик, встречается в сплошных сливных и зернистых массах или в виде вкраплений. Цвет железно-черный, иногда с побежалостью. Черта черная. Блеск полуметаллический. Твердость 5,5-6. Хрупок. Спайность отсутствует. Уд. вес 5-5.2. Сильно магнитен (см. рис. 22). Диагностические признаки и отличия от сходных минералов: от похожего гематита и гетита отличается по форме кристаллов, черному цвету черты и сильной магнитности. Применение. Магнетитовые руды, также как и гематитовые, являются важнейшим сырьем для выплавки чугуна и стали.

Шпинель (MgAl2O4). Сингония кубическая. Встречается в виде октаэдрических кристаллов и зерен, вкрапленных в породу. Цвет голубой, красный, розовый, синий, зеленый, коричневый до черного, редко бесцветный. Прозрачные разности носят название благородной шпинели. Блеск стеклянный. Твердость 8. Спайность несовершенная. Уд. вес 3,6. Диагностические признаки и отличия от сходных минералов: от похожего корунда отличается по форме кристаллов и меньшей твердости. Применение. Прозрачные красиво окрашенные кристаллы применяются для изготовления ювелирных украшений как драгоценные камни.

Хромит (FeCr2O4). Сингония кубическая. Встречается в виде вкрапленности октаэдрических кристаллов или неправильных и округлых (нодули) зерен и в массивных зернистых агрегатах. Цвет черный. Черта бурая (важный диагностический признак). Блеск полуметаллический. Твердость 5,5. Уд. вес. 4,5-4,8. Диагностические признаки и отличия от сходных минералов: от магнетита отличается по цвету черты и отсутствию магнитности, от гематита и гетита – по цвету черты и форме кристаллов. Применение. Является единственной рудой на хром.

Касситерит (SnO2). Синоним: оловянный камень. Сингония тетрагональная. Кристаллы (обычно мелкие, редко до 5 см) имеют дипирамидальный, дипирамидально-призматический, столбчатый, игольчатый облик. Также встречается в виде вкрапленных зерен неправильной формы. Цвет буровато-желтый, медово-желтый, темно-бурый и темно-коричневый до смолисто-черного. Разновидности: натечные формы касситерита бурого и медово-желтого цвета, похожие на поперечном срезе на древесину, называются деревянистым оловом. Черта светло-коричневая. Блеск алмазный, на изломе – смоляной. Твердость 6-7. Уд. вес около 7. Хрупок. Спайность несовершенная. Излом раковистый. Труден для диагностики, особенно в мелких зернах. Применение. Является важнейшей рудой на олово.

Пиролюзит (MnO2). «Пирос» – по-гречески «огонь»; «люзиос» – «смывающий, уничтожающий», т.к. этот минерал употребляется для обесцвечивания стекла. Сингония тетрагональная. Обычно наблюдается в сплошных зернистых или скрытокристаллических зернистых массах, иногда в виде радиально-лучистых игольчатых агрегатов, а также оолитов. Образует дендриты (совместно с гидроксидами марганца и железа). Цвет черный. Черта черная. Блеск полуметаллический, в землистых агрегатах – тусклый полуматовый. Твердость у кристаллов 5-6, в рыхлых и землистых агрегатах снижается до 2. Очень хрупок. Спайность совершенная. Уд. вес 4,7-5. Диагностические признаки и отличия от сходных минералов: от магнетита отличается по отсутствию магнитности, от гематита и гетита – по цвету черты. Применение. Является важнейшей рудой на марганец.

Класс гидроксиды

Рассмотрим свойства лишь наиболее распространенных гидроокислов, в том числе, входящих в состав некоторых осадочных горных пород, например, лимонита и бокситов.

Гетит (FeOхОН). Сингония ромбическая. Редко встречающиеся кристаллы имеют игольчатый или столбчатый облик. Чаще наблюдается в виде плотных натечных и землистых агрегатов. Цвет темно-бурый до черного. Черта бурая или желто-бурая. Блеск алмазный до полуметаллического. Твердость 5,5. Уд. вес 3,3-4,3. Спайность совершенная.

Лимонит – представляет собой не минерал определенного химического состава, а горную породу, состоящую из смеси скрытокристаллических или землистых оксидов и гидроксидов железа (гематит, гетит, гидрогетит, лепидокрокит и др.), глинистых минералов, кремнезема и др. Название происходит от греческого слова «лемон» - «луг», чем подчеркивается его образование в болотах. Синоним: бурый железняк. Образует корочки, примазки, разнообразные натечные формы, землистые массы; встречается в виде конкреций и оолитов. Обычны псевдоморфрозы лимонита по пириту. Цвет бурый, ржаво-бурый, коричнево-бурый и буро-желтый, похожий на ржавчину. Черта ржаво-бурая и желто-бурая различных оттенков (в зависимости от преобладания в составе того или иного минерала железа). Твердость сильно колеблется в зависимости от состава - от 1 у рыхлых и землистых агрегатов до 5 у плотных стеклоподобных разностей. Уд. вес. 2,7-4,3. При нагревании в открытой пробирке выделяет воду. Применение. Используется как руда на железо и минеральная краска.

С бокситами, содержащими значительное количество различных оксидов и гидроксидов алюминия, Вы познакомитесь позднее, при изучении осадочных горных пород.

Задания.

1. Воспользовавшись фарфоровой пластинкой, шкалой Мооса, компасом и образцами из учебной коллекции, сравнить цвет черты хромита, магнетита, гематита, гетита и лимонита.

2. Сравнить твердость опала и кварца; найти в учебной коллекции и назовите разновидности кварца и/или халцедона.

3. Определить какие образцы являются магнитными, а какие – нет.

4. Выбрать из учебной коллекции минералы, являющиеся важными рудами на железо, марганец, олово и т.д.

После выполнения этих заданий, познакомившись с образцами эталонной коллекции минералов, вспомнив основные понятия, приемы определения физических свойств минералов и методику работы с таблицами определителей, студенты практикуются в самостоятельном определении минералов типа оксидов и гидроксидов. При этом следует обратить особое внимание на диагностические признаки внешне похожих друг на друга минералов (например, гематит, магнетит и гетит, отличаются цветом черты и магнитностью). Каждому студенту преподаватель выдает для самостоятельного определения по 3-4 образца. С целью закрепления полученных знаний в конце занятия студентам предлагается устно или письменно (в форме теста) ответить на вопросы преподавателя (контрольные вопросы).

Оформление работы.Работа выполняется в учебной тетради, где приводятся результаты определения физических свойств каждого образца минерала с указанием его названия.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные разновидности кварца.

2. Чем кварц отличается от халцедона и опала?

3. В чем отличие агата и оникса?

4. Какова твердость корунда?

5. Перечислите разновидности корунда.

6. Перечислите окислы и гидроокислы железа.

7. Как отличить гематит от магнетита и гетита?

8. Что такое лимонит?

9. Как отличить кварц от флюорита?

10. Какие физические свойства характерны для оксидов и гидроксидов?

11. Какие минералы типа оксидов входят в шкалу Мооса? Назовите их твердость.

 




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.