- •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
16.4 Галоидные соединения. Бораты. Фосфаты
Галоидные соединения составляют примерно 0,5% массы земной коры, известно около 120 минералов. С химической точки зрения это соли кислот HF, HCl, HBr, HI или соединения со сложными анионными группами [AlF6]3-, [SiF6]2-.
Большинство имеют ионный тип химической связи и координационную структуру. Характерны: стеклянный блеск, малые плотности, невысокая твердость (2-4), разнообразная окраска, хорошая растворимость в воде, горько-соленый вкус, совершенная спайность, высокая степень симметрии кристаллов.
Наиболее распространенные фториды и хлориды.
Фториды в большинстве своем генетически связаны с магматической деятельностью, и являются продуктами гидротермальной или пневматолитической стадий, и лишь иногда имеют осадочное происхождение.
Хлориды имеют осадочное происхождение – при выпаривании водных бассейнов.
Флюорит (кубическая сингония) CaF2 - плавиковый шпат. Двойники прорастания. Широко распространен на Украине. Встречается в виде кубических и октаэдрических кристаллов или в сплошных зернистых массах. Бесцветные, окрашенные в зеленый или фиолетовый цвет. Совершенная спайность по октаэдру. Оптически изотропен.
Применяется – в металлургии, в качестве плавня, в химической промышленности – сырье для плавиковой кислоты, в оптике, поделочные камни.
В стекловарении - для интенсификации процесса, а также как глушитель (стекло приобретает способность рассеивать свет, получает молочно – белую окраску). Аналогичное действие в эмалях.
Используют также в качестве минерализатора или обжиге цементов.
Na3AlF6 - криолит, Na2SiF6 – кремнефтористый натрий использование в стеклянной и эмалевой промышленности аналогично CaF2 .
Галит NaCl (каменная соль), сильвин KCl. Спайность совершенная по кубу, галит соленый, сильвин – горько-соленый.
Месторождения на Украине – Артемовское (Донбасс), Солотвино (Закарпатье).
Применение галита: важный пищевой продукт, основное сырье химической промышленности для получения HCl, соды, хлора, NaOH.
Сильвин – сырье для калийных удобрений, различных калиевых препаратов.
Карналлит MgCl2 KCl·6H2O - для получения металлического Mg и калийных удобрений.
Бораты – более 100 минералов. Основная масса бора сосредоточена в литосфере, в силикатах и алюмосиликатах. Наряду с этим, существуют и соли различных борных кислот – бораты. Видообразующими катионами боратов служат щелочно-земельные (Ca2+, Mg2+), щелочные (Na+) и переходные металлы (Fe2+, Mn2+). Роль дополнительных анионов играют группы (OH)-, Cl- и др. Бораты подразделяются на водные и безводные. Имеют различный тип химической связи – ковалентный, ионный, водородный. В структурном отношении бораты похожи на силикаты и характеризуются тем же разнообразием структур. Их основной структурной единицей являются треугольные плоскостные группы [BO3]3-, в которых бор находится в центре равностороннего треугольника, а кислород - в его вершинах. Соединяясь между собой, эти группы могут образовывать структуры типа кольцевых, цепочечных, ленточных, каркасных. Для большинства характерны цепочечные структуры, что обусловливает их игольчатый и призматический габитус (кроме борацита).
Большинство боратов - белые, сероватые, желтоватые, часто прозрачные. Твердость низкая и средняя от 1 до 3-4 (7 - у борацита с каркасным строением). Образуются экзогенным путем. Осадочное происхождение – накапливаются в бессточных озерах, лагунах, морских бассейнах в условиях жаркого климата. Бораты служат сырьем для получения бора. Соли бора и борная кислота используются в стекольной промышленности, металлургии, пищевой промышленности.
Примеры:
- Людвигит – (Mg,Fe)2Fe3+[BO3]O2 - островной;
- Гидроборацит – CaMg[B6O11]·6H2O цепочечный, водный. Моноклинная сингония. Образует сферолитовые, звездчатые, игольчатые, лучистые, волокнистые агрегаты.
- Бура – Na2[B4O7]·10H2O кольцевой, водный, моноклинная сингония. Встречается в отложениях грязевых вулканов Керченско – Таманского района.
- Борацит – Mg3 [B4+3 B3+ O12](O,Cl) каркасный.
Все бораты редкие и очень редкие минералы на Украине.
Фосфаты (арсенаты, ванадаты).Соли фосфорной, мышьяковой, ванадатной кислот. Кристаллическая структура характеризуется присутствием анионных комплексов: [AsO4]3-, [VO4]3-, [PO4]3-.
Наиболее важные представители:
- апатит Ca5 [PO4] 3(F,Cl,OH) имеет разновидности:
Фтороапатит Ca5 [PO4] 3(F,OH)
Хлороапатит Ca5 [PO4] 3(Cl,OH)
Гексагональная сингония – комбинации призмы и дипирамиды, размер от мельчайших до гигантских (50 кг). Характерные также сплошные зернистые сахаровидные массы.
Цвет желто-зеленый, белый, голубой, бесцветный. Черта белая, блеск – стеклянный, спайность несовершенная, твердость 5. Происхождение магматическое. Крупнейшее в мире месторождение Хибинское.
Фосфориты Ca3[PO4] 2 – происхождение биогенное. Представляют собой скопления в виде шарообразных конкреций с примесями. Значительные залежи фосфоритов в Днепровско – Донецкой впадине, а также в Приднестровье и Закарпатье.
Источник фосфора. Основное сырье для получения различных фосфорных удобрений.