- •Кристаллография и минералогия
- •Для студентов высших учебных заведений
- •Предисловие
- •Содержание
- •Введение
- •Основы кристаллографии
- •Глава 1. Аморфные и кристаллические вещества
- •Историческая справка о развитии геолого-минералогических наук. Закон Стенона
- •1.3 Аморфные и кристаллические вещества
- •1.4 Основные свойства кристаллов
- •Глава 2. Зарождение и рост кристаллов
- •2.1 Пути образования кристаллов
- •2.2 Выращивание кристаллов из растворов
- •Факторы, влияющие на облик кристаллов
- •Практическое значение кристаллизации растворов в технологии силикатов
- •2.5 Кристаллизация из расплавов и стекол
- •2.6. Промышленные методы выращивания кристаллов
- •Глава 3. Симметрия кристаллов и их классификация
- •3.1 Элементы симметрии
- •Р исунок 3.1 - Центр симметрии
- •3.2 Взаимодействие между элементами симметрии в кристалле
- •3.3 Классификация кристаллов
- •Глава 4. Простые формы и их комбинации в кристаллах различных сингоний
- •4.1 Распределение простых форм по сингониям и категориям
- •Расшифровка комбинированных форм
- •Глава 5. Установка кристаллов. Определение индексов граней
- •5.1 Понятие о кристаллографических символах
- •Установка кристаллов
- •5.3 Закон Гаюи
- •5.4 Практические рекомендации по определению кристаллографических символов
- •Глава 6. Стереографические проекции кристаллов
- •6.1 Принципы стереографического проектирования
- •6.2 Проектирование элементов симметрии кристаллов
- •Глава 7. Изучение пространственной решетки
- •7.1 Решетки Браве
- •7.2 Определение формульной единицы
- •7.3 Координационные числа и координационные многогранники
- •Глава 8. Плотнейшие упаковки
- •8.1 Понятие о кристаллохимическом радиусе
- •8.2 Виды плотнейших упаковок в структурах
- •8.3 Доля заполненных пустот
- •Глава 9. Типы физико-химических связей в кристаллах
- •9.1 Типы кристаллических структур
- •9.2 Металлический тип связи
- •9.3 Ионная или гетерополярная связь
- •9.4 Ковалентная (гомеополярная) или атомная связь
- •9.6 Водородная связь
- •9.7 Явление поляризации в кристаллических телах
- •Глава 10. Полиморфизм, изоморфизм
- •10.1 Определение полиморфизма, его типы
- •10.2 Примеры полиморфных переходов
- •10.3. Полиморфные превращения в системе SiO2
- •10.4 Понятие об изоморфизме
- •10.5 Виды изоморфизма
- •Глава 11. Главнейшие типы кристаллических структур
- •11.1 Способы моделирования кристаллов. Метод координационных полиэдров
- •11.2 Понятие о структурном типе
- •11.3 Примеры основных структурных типов
- •Тема 12. Кремнекислородные структуры
- •12.1 Особенности строения силикатов
- •12.2 Состав силикатов в виде структурных формул
- •12.3 Классификация силикатов по типу кремнекислородных группировок (радикалов, мотивов)
- •12.4 Особенности структур кварца, тридимита, кристобалита
- •Глава 13. Дефекты кристаллической решетки
- •13.1 Классификация дефектов кристаллической решетки
- •13.2 Нульмерные (точечные) дефекты
- •13.3 Линейные дефекты
- •13.4 Свойства дислокации
- •13.5 Влияние дислокации на скорость роста кристаллов
- •Минералогия
- •Глава 14. Минералогия. Свойства минералов
- •14.1 Наука «минералогия» и объекты ее исследования. Написание формул минералов
- •14.2 Морфология минералов
- •14.3 Явление двойникования и эпитаксии в реальных кристаллах
- •14.4 Физико-химические свойства минералов
- •Тема 15. Геологические процессы образования минералов
- •15.1. Классификация минералов и горных пород по генезису
- •15.2.Эндогенные процессы образования минералов и пород
- •15.3 Экзогенные процессы минералообразования
- •15.4 Метаморфические процессы минералообразования
- •Глава 16. Классификация минералов. Особенности различных классов минералов
- •16.1 Классификация минералов по с.Д. Четверикову
- •16.2 Класс самородных элементов
- •16.3 Сульфиды. Сульфаты
- •16.4 Галоидные соединения. Бораты. Фосфаты
- •16.5 Карбонаты. Нитраты
- •16.6 Оксиды и гидроксиды
- •Глава 17. Силикаты
- •Основные сведения о силикатах
- •17.2 Островные силикаты
- •17.3 Цепочечные и ленточные силикаты
- •17.4 Слоистые силикаты
- •17.5 Каркасные силикаты
- •Литература
Минералогия
Глава 14. Минералогия. Свойства минералов
14.1 Наука «минералогия» и объекты ее исследования. Написание формул минералов
Минералогия – наука о минералах; «минера» (лат.) – рудный штуф, образец руды; «логос» (греч.) – слово, т.е. в дословном переводе «описание образцов руды».
Петрография – наука о горных породах «петра» (греч.) – скала, камень; в дословном переводе «описание камня».
Рассмотрим понятия: кристалл – минерал – горная порода – руда
Кристалл – отдельный индивидуум в виде выпуклого многогранника с более или менее плоскими гранями и прямолинейными ребрами, выросший в природных или лабораторных условиях.
Минерал – вещество (химический элемент или химическое соединение), однородное по составу и строению, образованное в результате физико-химических процессов, протекающих в земной коре. Может быть как кристаллическим, так и аморфным веществом. Например, твердый аморфный гидрогель кварца (SiO2nH2O) – опал.
Горная порода – агрегат более или менее количественно и качественно постоянных минеральных зерен, отличающихся определенным строением, физическими свойствами и геологическими условиями образования. Или Горная порода – это агрегат определенных минералов более или менее постоянного количественного и качественного состава или скопления одного минерала. Из горных пород сложена земная кора.
Рудные минералы – содержат различные ценные металлы.
В настоящее время к минералам принято относить только природные образования. Искусственные минералы (рубины, алмазы, шпинели и др.) имеют себе подобных по составу и свойствам в природе, но относятся к области химии и не входят в номенклатуру минералов.
Значительное разнообразие условий образования минералов приводят к появлению многочисленных их разновидностей. В настоящее время их около 3500, но широко распространенных около 450 видов.
Совершенно чистые от примесей минералы встречаются в природе крайне редко. Химический состав многих минералов нельзя точно отобразить формулой, так как многие из них содержат примеси или могут образовывать изоморфные смеси или твердые растворы; по своей однородности последние аналогичны жидким растворам. Примеси могут несколько менять свойства минералов при сохранении его характерной кристаллической решетки:
бесцветный корунд Al2O3;
красный рубин Al2O3 + Gr (примесь);
синий сапфир Al2O3 + Ti и Fe (примесь).
Но их состав (основной) - Al2O3 .
Изоморфный минерал записывается:
(Mg, Fe)2[SiO4] - оливин или (Mg0,9Fe0,1)2[SiO4] – атомы магния замещаются железом; конечные члены этого непрерывного ряда форстерит Mg2[SiO4] и фаялит Fe2[SiO4].
При написании формул минералов анионные комплексы отделяются от катионных квадратными скобками – Fe[CO3] сидерит, Ba[SO4] барит, а вместо эмпирических формул минералов в минералогии используют структурные, отражающие особенности их внутреннего строения – кордиерит 2MgO2Al2O35SiO2 записывается Mg2Al3[Si5AlO18].
В минералогии различают безводные и водные минералы: водные – содержат в составе электрически нейтральные молекулы воды. Вода бывает связанная (или кристаллизационная), которая входит в кристаллическую решетку минералов – гипс Сa[SO4]·2Н2О, а также свободная, которая не участвует в строении кристаллической решетки (вода цеолитов, гигроскопическая вода в трещинах минералов).
Гидроксилсодержащие минералы имеют отрицательно заряженный ион гидроксила (он)-, он может заменять такие ионы как Cl-, F-, O2- и прочно удерживаться в кристаллической решетке. Между электрически нейтральной молекулой воды и отрицательно заряженной группой (он)- существует принципиальная разница. В строгом смысле такие минералы не могут быть названы водными.