Технология изготовления ювелирных вставок МИНЕРАЛОГИЯ I курс Журавлёва

Технология изготовления ювелирных вставок МИНЕРАЛОГИЯ I курс Журавлёва Л. А.

СОДЕРЖАНИЕ § 1. Введение Раздел 1. Кристаллография § 2. Понятие о кристалле § 3. Симметрия кристаллов. Лабораторная работа № 1. «Кристаллы» Раздел 2 Минералогия § 4. Понятие о минералах § 5. Физические и химические условия минералообразования. § 6. Физический состав и формулы минералов. Изоморфизм и полиморфизм. § 7. Физические свойства минералов. § 8. Формы минералов. Лабораторная работа № 2 «Минералы» Раздел 3. Систематика минералов § 9. Классификация минералов § 10. Самородные минералы. Лабораторная работа № 3 «Самородные минералы» § 11. Сульфиды (сернистые соединения) § 12. Галоидные соединения. Лабораторная работа № 4 «Сульфиды, Галоидные соединения» § 13. Окислы. Лабораторная работа № 5 «Окислы» § 14. Силикаты. Лабораторная работа № 6 «Силикаты» § 15. Бораты. Карбонаты. Нитраты. Лабораторная работа № 7 « Бораты, Карбонаты, Нитраты» § 16. Фосфаты, Арсенаты, Ванадаты. Лабораторная работа № 8 « Фосфаты, арсенаты, ванадаты» § 17. Сульфаты. § 18. Вольфраматы и Молибдаты. Лабораторная работа № 9 «Сульфаты, вольфраматы» . с о д е р ж а н и е

§ 1. Введение Представления о минералах и их природе в древности восстановить пока не удалось. Обнаружены лишь отрывочные сведения, дошедшие до нас из разных времен и стран. Существование человека с самого момента его появления на Земле неразрывно связано с горными породами и минералами. Из них он делал первые орудия для добычи и обработки пропитания, они давали ему укрытие от непогоды и защиту от хищников. Уже в то время человек начал учиться распознавать камни, отбирая подходящие по свойствам для того или иного применения. Описания камней встречаются в самых древних, дошедших до нас, рукописях. Например, в древне-китайской книге «Сан-Хей-Дин» , датируемой 20 -м веком до н. э. , в индийских «Ведах» (1 -2 тыс. лет до н. э. ). Первые попытки классификации камня, возможно, принадлежат греческому философу Аристотелю (384— 322 гг. до н. э. ). Его ученик - Теофраст (372— 287 гг. до н. э. ) в книге-трактате «О камнях» привел сведения о 16 минералах, которые он разделил на металлы, камни и земли. Бируни, на рубеже X-XI веков, сделал описание около 50 минералов и руд. Авиценна (Ибн Сина), живший в 980— 1037 гг. , в своем труде «Собрание сведений для познания драгоценностей» разделил все минералы на четыре группы: камни и земли, плавкие тела (металлы), серные (горючие) вещества, соли (растворимые вещества) Этой классификацией минерологи пользовались вплоть до середины XVIII в. Агрикола (XVI век), считающийся "отцом геологии", в своем обширном труде «О горном деле и металлургии» , объёмом в 12 книг, обобщил накопленный до него опыт и представления о формировании различных минералов. George Agricola Агрикола был первым, кто различил "простые вещества" и "'соединения", он выделил минералы на простые и сложные, и разделял их на земли, конкреции, камни и металлы. Эта система легла в основание всех дальнейших минералогических работ до XVIII столетия включительно. Основоположником минералогии в России был М. В. Ломоносов (1711 — 1765 гг. ). Список известных минералов уже насчитывал более трёхсот видов. Число изученных минералов стало быстро расти, когда начали применять химический анализ. Большой вклад в изучение состава минералов и форм их кристаллов внесли также такие ученые, как Якобе Берцелиус, Аксель Фредерик Кронштедт, Василий Михайлович Севергин, А. Вернер, Николай Иванович Кокшаров, Юхан Гадолин, Павел Владимирович Еремеев, Эйльхард Мичерлих, Жан Батист Роме де Лиль, Рене Жюст Гаюи, Антуан Лоран Лавуазье, Огюст Мишель Леви, Уильям Хайд Волластон, В. И. Вернадскийи А. Е. Ферсман и др. В в е д е н и е § 1.

Раздел 1. Кристаллография. § 2. Понятие о кристалле Роль внутреннего строения является определяющей в совокупности свойств минерала. Поэтому в минералогии выделился раздел науки называемый кристаллографией. Это наука о твердых телах и законах, которые управляют их ростом, внешней формой и внутренней структурой. Кристаллическое вещество и его строение. Кристаллы - твердые тела имеющие многогранную форму, а слагающие их частицы (атомы, молекулы, ионы) расположены закономерно. Если каждую частицу (ион, атом) заменить точкой, то строение кристалла представится в виде пространства, заполненного правильно и закономерно расположенными точками. Расстояния между точками обозначают линиями. Получается так называемая пространственная решетка, элементами которой являются узлы, ряды и плоские сетки. Узлы решетки соответствуют либо нейтральным атомам, либо заряженным атомам (ионам), либо группам атомов (молекулам) или ионов (радикалам) в кристалле. Ряд – это совокупность узлов, лежащих вдоль прямой и периодически повторяющихся через равные промежутки. Любой кристалл имеет свою индивидуальную форму. Это как отпечатки пальцев у человека – строго индивидуальные. Такое утверждение смог доказать все тот же французский естествоиспытатель Р. Ж. Гаюи. Приведем примеры формы кристаллов нескольких веществ. а) форма кристалла поваренной соли. (Na. Cl) б ) форма кристалла кварца. (Si. O 2). Горная порода - природное соединение одного или нескольких минералов, образующихся в результате проявления различных геологических процессов в недрах Земли или на её поверхности. Таким образом, вещественный состав земной коры можно представить как иерархию: химический элемент→ минерал → горная порода. Все твердые минералы по своему внутреннему строению делятся на кристаллические и аморфные. Химические элементы (атомы, ионы, молекулы), слагающие минералы, могут располагаться друг относительно друга закономерно, т. е. на определенном расстоянии и в определенном количественном соотношении. В этом случае образуются кристаллы или минералы кристаллического строения. Если же расположение химических элементов хаотичное (неупорядоченное) - образуются минералы аморфного строения. Габитус - облик кристаллов, зависит от строения кристаллической решетки: призматический, изометричный, пластинчатый. Д/з. « Получение и применение кристаллов» . К р и с т а л л о г р а ф и я § 2

§ 3. Симметрия кристаллов. Симметрия (от греч. symmetria - соразмерность) - свойство кристаллов закономерно повторять “равные части”, т. е. элементы огранения кристаллов, относительно воображаемым вспомогательным элементам, которые называются элементами симметрии. К ним относятся: Центр С - точка внутри кристалла, которая располагается на равном удалении от элементов огранения (граней, ребер, углов). Плоскость симметрии Р - воображаемая плоскость, делит кристалл на равные зеркально отраженные части. Ось симметрии L - воображаемая линия, вокруг которой несколько раз повторяются равные части фигуры. Поскольку кристалл можно повернуть на 360 0 , то количество совмещений элементов его огранения составляет 2, 3, 4, 6 раз. Эти числа определяют порядок оси, запись делают: L 2 – что означает ось второго порядка. Кроме обычных осей, существуют инверсионные оси (редко встречаются). Они определяются при одновременном повороте кристалла вокруг оси симметрии и вокруг центра. Полный набор элементов симметрии данного кристалла называется видом симметрии или классом. В 1867 г. русский инженер А. В. Гадолин впервые доказал, что кристаллы могут обладать лишь 32 видами симметрии. 1) Тетраэдр; 2) куб; 3) октаэдр; 4) ромбододекаэдр; 5) пентагон-додекаэдр; 6) тетрагексаэдр; 7) тетрагон-триоктаэдр; 8) гексооктаэдр. Запись полной совокупности элементов симметрии кристалла от высших к низшим называется формулой симметрии - например L 33 L 23 PC. Классы объединяются в сингонии. Сингония - это группа видов симметрии, которая обладает одним или несколькими общими элементами симметрии. Всего установлено 7 сингоний. В свою очередь, сингонии объединяются в 3 категории - низшую, среднюю и высшую. Д/з. Зарисовать в тетради виды сингоний. Подготовить сообщение на тему «Симметрия в ювелирном деле» . К р и с т а л л о г р а ф и я § 3

Лабораторная работа № 1. «Кристаллы» 2. Практическая, исследовательская работа № 1( начало работы) Тема: «Наблюдение роста кристаллов из насыщенного раствора» Учитель: Данная работа требует времени, поэтому данную работу разобьем на 2 части. Работать будете в группах. Каждой группе выдается задание и ход работы ( можно предложить учащимся самим сформулировать ход работы) или выдать учебное пособие для классов с углубленным изучением физики под редакцией А. А. Пинского- М. Просвещение, 1993 стр. 385. В ходе урока Вы можете подходить к микроскопам и наблюдать рост кристаллов. Каждая группа выполняет работу со своим определенным раствором. Каждый член группы должен посмотреть рост кристаллов различных веществ и получить картину кристаллизации разных веществ как одного из способов получения кристаллов. Задание: пронаблюдайте процесс зарождения и роста кристаллов различных веществ в перенасыщенном растворе. Результаты наблюдений занесите в отчет, который должен содержать краткое описание процесса роста кристаллов и зарисовку картины, наблюдаемой в микроскоп. Ход работы: 1. На предметное стекло нанесите с помощью стеклянной палочки каплю насыщенного раствора хлорида аммония или хлорида натрия. Палочкой распределите каплю по стеклу. 2. Поместите стекло с каплей под объектив микроскопа так, чтобы в поле зрения был виден край капли, так как первые кристаллы образуются обычно на её краю. 3. Пронаблюдайте процесс зарождения и роста кристаллов. Сделайте вывод. 4. Пронаблюдайте рост кристаллов для другого вещества у другой группы. Тема: « Наблюдение формы кристаллов» Задание: С помощью микроскопа определите форму кристаллических тел. Сделайте зарисовку этих форм. Ответьте на вопрос: Почему у данных кристаллов такая форма? К р и с т а л л ы

Раздел 2 Минералогия. § 4. Понятие о минералах Минералогия - наука о минералах, их составе, свойствах, происхождении и применении в народном хозяйстве. Минералы. Природное тело, имеющее постоянный химический состав и определенные физические свойства, называют минералом. Понятия: минерал, руда, минеральный вид. Минералами называются однородные по составу и строению кристаллические вещества, образовавшиеся в результате физико-химических процессов и являющиеся составными частями горных пород и руд. С химической точки зрения минерал - более или менее однородное тело, отвечающее определённому составу. Минералы образуются в результате физико -химических процессов, совершающихся в земной коре. Как и вся окружающая нас природа, они состоят из химических элементов. Образно говоря, минерал — это своего рода здание из кирпичиков — химических элементов, построенное по определенным законам природы. И подобно тому, как из примерно одинакового количества кирпичей человеком возведено на Земле множество различных зданий, из сравнительно небольшого числа химических элементов природой создано в земной коре более 3 тыс. разнообразных минералов. Всего с учетом многочисленных разновидностей насчитывается более 7 тыс. их наименований, которые даются каждому минералу по какому-либо признаку. В земной коре минералы чаще встречаются не самостоятельно, а в составе горных пород. Они во многом определяют физико-механические свойства горных пород и с этой точки зрения представляют наибольший интерес для технологии обработки камня. Большинство минералов встречается в природе в твердом состоянии. Твердые минералы могут быть кристаллическими или аморфными, различаясь внешне геометрической формой — правильной у кристаллических и неопределенной у аморфных. Минерал родонит (Орлец). Яшма Аморфный минерал Камень радости, счастья и почета Янтарь Д/з. ответить на вопросы викторины М и н е р а л о г и я § 4.

§ 5. Физические и химические условия минералообразования. По источнику энергии процессы минералообразования делятся на 2 группы: - эндогенные, связаны с внутренней энергией Земли и кристаллизацией магмы; к ним относятся магматический, пегматитовый, гидротермальный, пневматолитовый процессы. - экзогенный, связаны с энергией Солнца и протекают на поверхности Земли. К ним относятся процессы выветривания и осадочные процессы. Эндогенные процессы а) магматический процесс б) пегматитовый процесс в) пневматолитовый процесс г) гидротермальный процесс Экзогенные процессы. а) процессы выветривания Схема кристаллизации алмазов. Выветривание - совокупность процессов физического и химического разрушения горных пород и минералов. Выветривание может быть физическим и химическим. Физическое выветривание - процесс механического разрушения горных пород и минералов, факторами которого являются: колебание температуры, замерзание воды, кристаллизация солей, жизнедеятельность организмов. Химическое выветривание - процесс химического разложения пород и минералов, факторами которого являются: вода, кислород, углекислый газ, гумусовые кислоты. б) Осадочные и биохимические процессы Метаморфические процессы. Метаморфизм - совокупность физико-химических процессов преобразования горных пород и минералов любого генезиса. а) региональный метаморфизм б) контактовый метаморфизм - протекает на контакте осадочных вмещающих пород и магматических внедряющих интрузий. Контактово-метасоматический метаморфизм (КМС) М и н е р а л о г и я § 5

§ 6. Физический состав и формулы минералов. Изоморфизм и полиморфизм. Для выяснения химического состава минерала производят его химический анализ. В результате пересчёта данных анализа определяют химическую формулу минерала. Формулы могут быть эмпирическими, показывающими только химический состав, и структурными, дающими представление о пространственном расположении атомов в минерале и их связь между собой. Для некоторых минералов структурные формулы ещё не установлены. В минералах важно выявить катионы и анионные комплексы, характеризующие типы кристаллических структур. При написании формул минералов анионные комплексы отделяют от катионов квадратными скобками, например, сидерит Fe[CO 3]. Следует иметь в виду, что эмпирические формулы минералов не отображают особенностей их внутреннего строения и в минералогии они в настоящее время заменены структурными формулами. Так, эмпирическая формула минерала мусковита H 2 KAl 3 Si 3 O 12, а структурная KAl 2[Al. Si 3 O 10](OH, F)2. Последняя показывает, что в структуре мусковита имеется сложный анионный комплекс и что вода в мусковите находится не в виде H 2 O, а в виде гидроксила (OH)-, причём этот гидроксил может быть в свою очередь замещён F-. В минералогии нередко различают безводные и водные минералы (сульфаты, фосфаты, карбонаты и др. ). К водным относятся те минералы, которые имеют в своём составе электрически нейтральные молекулы воды. С особенностями кристаллической структуры связаны такие явления как изоморфизм, полиморфизм и псевдоморфизм. Д/з. выведите химическую формулу минерала, имеющего следующий химический состав (в весовых процентах). Для расчета, используйте таблицу. Вариант 1. Cu – 63, 15; Fe – 11, 31; S – 25, 10; Ag – 0, 15. Вариант 2. Cu – 29, 21; Fe – 12, 01; Sn – 26, 70; S – 29, 98. Вариант 3. Al 2 O 3 – 40, 10; Si. O 2 – 46, 25; H 2 O – 13, 70. Вариант 4. Ca. O – 27, 84; Mg. O – 9, 45; Fe. O – 19, 00; CO 2 – 44, 20. Вариант 5. Si. O 2 – 38, 11; Fe. O – 31, 25; Mn. O – 0, 20; Mg. O – 30, 42. Эмпирическая формула малахита Cu 2(CO 3)(OH)2. малахит структурная формула малахита М и н е р а л о г и я § 6

§ 7. Физические свойства минералов М и н е р а л о г и я § 7 Физически каждый минерал также характеризуется более или менее определёнными, присущему качествами: твёрдостью, плотностью, магнитностью, оптическими свойствами и др. Плотность минерала зависит от типа кристаллической решётки. По плотности все минералы делятся на 3 группы: - легкие - плотность менее 3 г/см 3; - средние - плотность равна 3 -4 г/см 3; - тяжелые - плотность более 4 г/см 3. Для некоторых минералов плотность является диагностическим признаком. (Барит имеет плотность 4, 6 и таким образом отличается от некоторых других минералов). Особенно тяжелыми являются самородное золото и платина, плотность которых превышает 19 г/см 3. Цвет (или окраска минерала) зависит от химического состава и элементов хромофоров внутренней структуры, механических примесей. Различают 3 типа окраски: 1) идеохроматическая (собственная) - зависит от присутствия элементов хромофоров. Элементами красителями могут быть: медь, железо, ванадий, кобальт, хром. 2) аллохроматическая (чужая) - определяется присутствием механических примесей (авантюрин-кварц, имеющий буроватый, красно-коричневый цвет за счет примесей чешуек мусковита или гематита) 3) псевдохроматическая (ложная) - различают 2 типа: -иризация- синие или фиолетовые отливы на плоскостях минерала за счет его взаимного прорастания с другим минералом (лабрадор); -побежалость- яркая окраска, которая возникает за счет окисления поверхности слоя минерала (халькопирит - красная, оранжевая побежалость; борнит - синяя, фиолетовая побежалость) Цвет черты - цвет минерала в порошке. Блеск - способность минерала отражать от своей поверхности часть светового луча. Твердость Способность минерала сопротивляться воздействию более твердого тела. СПАЙНОСТЬ – способность минералов раскалываться под ударом с образованием ровных поверхностей параллельных граням, ребрам и др. кристаллографическим направлениям. ИЗЛОМ – вид поверхности при минерала. Бывает – ровный , ступенчатый, раковистый, занозистый, землистый и т. д.

М и н е р а л о г и я § 7

§ 8. Формы минералов. Форма. Морфология минералов и агрегатов Морфология - внешний вид, форма минерала или агрегата. Агрегат - совокупность нескольких минералов. а) морфология минералов: - изометричные - равномерноразвитые во всех направлениях (куб, октаэдр) - удлиненные - вытянутые в одном направлении (волокнистые, игольчатые, призматические, столбчатые) - уплощеные - вытянутые в двух направлениях при сохранении третьего короткого, то есть длина и ширина больше толщины (листоватые, чешуйчатые, пластинчатые, таблитчатые). б) морфология агрегатов: Агрегаты по абсолютной величине: - гигантозернистые - размер зерен больше 10 мм - крупнозернистые - размер зерен более 5 мм - среднезернистые - размер зерен равен 1 -5 мм - мелкозернистые - размер зерен меньше 1 мм - микрозернистые - зерна видны под микроскопом. Агрегаты по относительной величине: - равномернозернистые - состоят из одинаковых по размеру зерен - неравномернозернистые - состоят из разных по размеру зерен Двойник - закономерные сростки двух кристаллов, один из которых является как бы зеркальным отражением другого. Друза - незакономерные сростки кристаллов, которые имеют общее основание. Щетка - отличается от друзы более мелкими размерами кристаллов. Конкреция - отложение минерального вещества в виде шаровидных стяжений или желваков. Отложение происходит от центра к периферии. характерно радиально лучистое строение. Секреция - полость или пустота, в которой отложение минерального вещества происходит от периферии к центру. По размеру различают миндалины, жеоды. Миндалины - секреции размером менее 2 см. Жеоды - секреции более 2 см. Оолиты - агрегат мелких шариков размером от 0, 02 до 2 см. В центре может быть обломок раковины или песчинка. Дендриты - отложения минерального вещества в мельчайших трещинах, похожи на отпечатки растений. Натечные агрегаты - образуются в результате отложения минерального вещества из растворов. Среди них различают почковидные агрегаты (похожи на почки) сталактиты - похожи на сосульки, растущие сверху вниз; и сталагмиты - сосульки, растущие снизу вверх. Псевдоморфоза - внешняя форма, которая сохраняется после замещения одного вещества другим. Мономинеральный агрегат - состоит из одного минерала (мрамор из кальцита). Полиминеральный агрегат - состоит из многих минералов. Кроме того, могут быть волокнистые, игольчатые, столбчатые, чешуйчатые, листоватые, пластинчатые, корочки, налеты. М и н е р а л о г и я § 8

Лабораторная работа № 2 «Минералы» ГАБИТУС МИНЕРАЛА. ФОРМА НАХОЖДЕНИЯ В ПРИРОДЕ Цель работы: - изучить внешние формы, физические свойства минералов и на их основе научиться определять природные образования, изучение форм выделения минералов в природе, как в виде отдельных кристаллов, так и виде закономерных сростков. Оборудование: Коллекция минералов. Ход работы: 1) Рассмотреть коллекцию минералов. На примере одного или нескольких, изучить и описать габитус минерала. Заполнить таблицу. № образца Название Цвет минерала, формула. Цвет черты Блеск Прозрач Излом Спайность - ность Твердость Удельный вес 2) Определите форму выделения агрегата. Ответьте на вопросы. • Что такое габитус минерала? • По каким физическим свойствам можно описать минерал? • Дайте определение прозрачности, спайности, твердости минерала. 3) Записать вывод М и н е р а л о г и я

Раздел 3. Систематика минералов § 9. Классификация минералов Современная систематика минералов XX век ознаменован огромным прогрессом в развитии научных представлений о минералах. До 1800 года было известно менее 100 самостоятельных минеральных видов. Начиная с этого рубежа темп открытия новых минералов непрерывно растет. Так, за период с 1800 по 1819 год было открыто 87 минералов. Затем с 1820 по 1919 год за каждые 20 лет регистрировалось в среднем по 185 минералов. В период с 1920 по 1939 год было описано 256 новых минералов, а с 1940 по 1959 год - 342. С 1960 года ежегодно открываются 40 -50 новых минералов, и, таким образом, уже сейчас общее число установленных на Земле минералов превысило 4000. Среди них лишь 20 -30 минералов, главнейшие из которых - кварц, полевой шпат и роговая обманка, слагают 99, 5% земной коры, а остальные встречаются относительно редко. При этом большая часть известных минералов образуется в приповерхностных условиях, 200 являются продуктами глубинных магматических процессов, а около 1000 связано с химическими реакциями, в которых участвуют нагретые подземные воды (гидротермальные растворы). Для единообразия систематики и последующей классификации минералов IMA (Международная минералогическая ассоциация (ММА)). приняла следующую иерархическую схему 1. Класс 2. Подкласс 3. Семейство 4. Надгруппа 5. Группа 6. Подгруппа или ряд В основе современной классификации минералов лежат химические и структурные признаки. Все известные минералы группируются в несколько классов, главнейшими из которых являются: 1) самородные элементы и интерметаллические соединения, 2) сульфиды и их аналоги, 3) галогениды, 4) оксиды и гидроксиды, 5) соли кислородных кислот. § 9

§ 10. Самородные минералы Самородные элементы (простые вещества). Самородные элементы. В этот класс входят минералы, состоящие из одного химического элемента. Известно около 80 самородных элементов, включая и газы: азот, кислород, водород, инертные газы. Саморо док — сформировавшийся естественным образом кусок металла (обычно драгоценного) или природный самоцветный (драгоценный) камень, найденный в естественном виде, имеющий видимые отличия от обычных камней. В древности самородками называли любой самоцветный камень или кусок металла (слово самородок не имеет буквального отношения к камням или металлу), которые выделялись на россыпях простой руды, песка или камней, потом самородками стали преимущественно называть куски металла. Самородки встречаются, как правило, в осадочных горных породах и в большинстве своём не превышают размер зерна. Все простые вещества – очень редкие минералы, они слагают не более 0. 02% массы земной коры. Однако именно в виде таких минералов образуют промышленные концентрации некоторые особо ценные металлы – золото (Au), платина (Pt), осмий (Os), иридий (Ir), серебро (Ag). Значительная доля промышленных запасов серы, как химического сырья, сосредоточена в виде химически чистого элемента – самородной серы (S). Некоторые самородные элементы сами по себе являются ценным техническим материалом, например, алмаз (C) и графит (C) из-за своих особых свойств – твердости (для алмаза), электропроводности и тугоплавкости (для графита). Элементы Свойства Сингония Параметры элементарной ячейки Число молекул в ячейке Твердость Плотность Цвет Au 4. 08 4 Ag 4. 08 4 Cu Pt к у б и ч е с к а я 3. 6 3. 9 4 Fe S алмаз графит ромбическая кубическая гексагональная 128 8 4 10 3. 5 бесцветный д о черного 1 -2 2. 09 -2. 33 черный 2. 9 4 2. 5 -3 4 -4. 5 4 19. 3 10. 5 8. 9 21. 54. 14 -19 7. 8 желтый серебряно розово- стально-серый. белый красный 1. 5 -2. 5 2. 07 желтый. Золото(Au) Серебро(Ag) Платина(Pt) Медь(Cu) Сера(S) Графит(C) Алмаз(C) С а м о р о д н ы е м и н е р а л ы § 10

Лабораторная работа № 3 САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Цель работы: - знакомство с классификацией минералов; изучение минералов из класса простых веществ или самородных элементов. Оборудование: коллекция минералов, лупа. Ход работы: • Рассмотреть классификацию минералов. Записать, что называется самородными элементами. • Используя коллекцию минералов описать макроскопические свойства и определить минерал из класса самородные элементы. • Пользуясь сведениями о самородках, заполните таблицу Описание минералов С - сингония М - морфология Ц - цвет Ч - черта Б - блеск Тв. - твердость Пл. - плотность Сп. - спайность Пр. св. - прочие свойства Д - диагностика Г - генезис П/ген - парагенезис Зн. - значение МПИ - • Написать вывод месторождение золото серебро самородки медь сера графит алмаз

§ 11. Сульфиды (сернистые соединения) Сульфиды – соли сероводородной кислоты. Земная кора содержит не более 0, 15 % (по массе) минералов этой группы (230 минералов). С химической точки зрения эти соединения являются солями сероводородной кислоты. Подразделяются на простые с общей формулой Ах. Xy и сульфосоли – Аx. By. Xz , где – А- атом металлов, В- атомы металлов и металлоидов, Х- атомы серы. (Pb, Cu, Fe и т. д. ) (Bi, Sb, As, Sn) Сульфиды кристаллизуются в разных сингониях – кубической, гексагональной, ромбической и т. д. По сравнению с самородными, у них более широкий состав элементо-катионов. Отсюда большее разнообразие минеральных видов и более широкий диапазон одного и того же свойства. Общими свойствами для сульфидов являются металлический блеск, невысокая твердость (до 4), серые и темные цвета, средняя плотность. Характерны ионные кристаллические решетки. Большинство сульфидов тяжелые, мягкие. Обладают высокой электропроводностью. В большинстве случаев гидротермального происхождения, иногда продукт кристаллизации сульфидной магмы. В то же время, среди сульфидов отмечаются различия по таким свойствам как спайность, твердость, плотность. Галенит(Pb. S) Сфалерит (Zn. S) Халькозин(Cu 2 S) Киноварь(Hg. S) Пирит(Fe. S 2) Пирротин(Fe. S) Антимонит Sb 2 S 3 Минерал формула цвет Галенит Pb. S серый твердость 2, 5 Молибденит Mo. S 2 серый 1 Арсенопирит Антимонит Fe. As. S Sb 2 S 3 серый 6 2 плотность спайность 7, 6 весьма совершенная 4, 7 весьма совершенная 6, 1 ясная 4, 63 совершенная С у л ь ф и д ы сингония кубическая гексагональная триклинная ромбическая § 11

§ 12. Галоидные соединения Общая характеристика, классификация, значение галоидов. Земная кора содержит около 0, 5 % (по массе) галоидных соединений, которые имеют гидротермальное или осадочное происхождение. Флюорит встречается часто в пегматитовых жилах. С химической точки зрения эти минералы являются солями кислот: HF, HI, HBr, HCI. Характерны: стеклянный блеск, малые плотности, растворимость в воде. Галоидные соединения имеют ионные решетки. Металлургия использует большие количества флюорита для разжижения шлаков. Галоидные соединения находят широкое применение в химии, в сельском хозяйстве (удобрения), в пищевой промышленности. Галоидные соединения в составе окисленных руд принадлежат к числу редких и мало изученных минералов. В большей степени распространены хлориды, характерные для окисленных руд свинцовых, медных, висмутовых и ртутных месторождений. Флюорит обычно упоминается в качестве источника фтора. Наиболее редкими являются йодиды и бромиды, йод связан главным образом с серебром. Общее число галогенидов, соотносящихся с зоной гипергенеза рудных месторождений, около 75. За последнее десятилетие в этом классе было обнаружено 15 новых минералов, найденных в окисленных рудах. За счет этих находок существенно расширился список соединений Pb (грандрифит, пиналит и др. ) и Hg (кузьминит, кадырэлит и др. ). В составе галоидных соединений нередко содержится вода (в виде ОН и Н 2 О), а также добавочные анионы (О, SO 4, NО 3, S). Некоторые среди новых минералов принадлежат к галогенидсульфидным соединениям (лаврентьевит, арзакит). Галогениды зоны гипергенеза, как принято выше, представлены рядами ведущих катионов (Рb, Сu, Ag, Hg, Co, Ni, Sn, Ca). Внутри рядов выделены группы с учетом содержания в составе минералов добавочных анионов и воды. В соответствии с новейшими предложениями по систематике галогенидов (Годовиков, 1984) галоидные соединения Ca и Sr обособлены в группу фторалюминатов. Фтористые соединения или фториды в основном образуются в связи с кристаллизацией магмы или при воздействии постмагматических растворов и газов или, очень редко, осадочным путем. Имеют большое практическое значение. Хлористые соединения или хлориды образуются осадочным путем. Представляют собой химические осадки озер, морей и являются минералами соляных месторождений. Имеют большое значение в химической промышленности. § 12

Лабораторная работа № 4 СУЛЬФИДЫ. ГАЛОИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Цель работы: изучение породообразующих минералов из класса сульфидов, галоидных соединений. Оборудование: коллекция минералов, лупа. Ход работы: • Рассмотреть классификацию минералов. Записать, что называется минералами класса сульфиды, галоиды. • Используя коллекцию минералов описать макроскопические свойства и определить минерал из класса сульфиды, галоидных соединений. • Пользуясь сведениями о сульфидах, галоидных соединений заполните таблицу. Написать вывод. Описание сульфиды галоидные соединения минералов С - сингония М - морфология Ц - цвет Ч - черта Б - блеск Тв. - твердость Пл. - плотность Сп. - спайность Пр. св. - прочие свойства Д - диагностика Г - генезис П/ген - парагенезис Зн. - значение МПИ - месторождение

§ 13. Окислы - соединения элементов с кислородом. В гидроокислах присутствует вода. Широко распространены в земной коре, составляют 17%. Наиболее часто встречаются окислы кремния, алюминия, железа, марганца, титана. Окислы делятся на 3 подкласса: 1) Простые окислы - соединения катиона с анионом кислорода; соотношения между химическими элементами и кислородом изменяется от 2: 1 до 1: 2. Общие формулы минералов R 2 O, R 2 O 3, RO 2. 2) Сложные окислы - представляют собой двойные соли RO*R 2 O 3 3) Гидроокислы - содержат группу - OH или молекулы H 2 O. К гидроокислам условно относят минерал опал. Генезис окислов магматический, пегматитовый, гидротермальный, метаморфический, КМС в скарнах и гейзерах. Часто образуются в коре выветривания или накапливаются в россыпях. Окислы имеют большое значение: являются породообразующими минералами, используются в ювелирном деле, являются важнейшими рудами меди, железа, алюминия, марганца, титана. Особенность большинства гидрооксидов – снижение значений свойств по сравнению с оксидной формой того же атома металла. Яркий пример - оксидная и гидрооксидная форма Al. Оксиды по химическому составу и блеску можно разделить на: металлические и неметаллические. Для первой группы характерны средняя твердость, темные цвета (черный, серый, бурый), средняя плотность. Пример - минералы гематит и касситерит. Вторая группа характеризуется низкой плотностью, высокой твердостью 7 -9, прозрачностью, широкой гаммой цветов, отсутствием спайности. Приме р- минералы кварц, корунд. В народном хозяйстве наиболее широко используются оксиды и гидрооксиды для получения Fe , Mn , Al , Sn. Прозрачные, кристаллические разновидности корунда (сапфир и рубин) и кварца (аметист, горный хрусталь и др. ) используются как драгоценные и полудрагоценные камни. Минерал Корунд Al 2 O 3 Бемит Al. O • OH твердость плотность блеск 9 3. 5 -4 4 3 алмазный тусклый Куприт(Cu 2 O) Корунд(Al 2 O 3) Гематит. Fe 2 O 3 Валентинит. Sb 2 O 3 § 13

Лабораторная работа № 5 ОКИСЛЫ Цель работы: - изучение породообразующих минералов класса оксидов и гидроксидов (окислы). Оборудование: коллекция минералов, лупа. Ход работы: • Рассмотреть классификацию минералов. Записать, что называется минералами класса окислы. • Используя коллекцию минералов описать макроскопические свойства и определить минерал из класса окислов. • Пользуясь сведениями об окислах, заполните таблицу Описание минералов С - сингония М - морфология Ц - цвет Ч - черта Б - блеск Тв. - твердость Пл. - плотность Сп. - спайность Пр. св. - прочие свойства Д - диагностика Г - генезис П/ген - парагенезис Зн. - значение МПИ - месторождение Окислы • Ответить на вопросы • Какую ценность представляют минералы класса окислы. • Назовите несколько представителей данного класса. • Запишите классификацию окислов. • Написать вывод

§ 14. Силикаты Общая характеристика, значение силикатов Самым распространенным элементом в земной коре (после кислорода) является кремний. Различные сочетания этих двух элементов дали начало многочисленным соединениям, образовавшим класс силикатов. Большая часть литосферы состоит из силикатов. Их значение велико не только с минералогической (в том числе поделочных, драгоценных, ювелирных камней) и петрографической точки зрения, но и с точки зрения сырья для различных отраслей промышленности. Силикаты обширная и очень важная группа минералов. Они насчитывают около 800 минеральных видов. Они являются минералами железа, магния, марганца, кальция, алюминия, натрия, редких и рассеянных, радиоактивных элементов. Происхождение силикатов очень разнообразное. Они образуются магматическим, гидротермальным, в пегматитах, в коре выветривания, осадочным путем. В основе структурного строения силикатов лежит тесная связь кремния и кислорода: в структуре минерала центральное место занимает кремниево-кислородные тетраэдры. Один атом кремния окружен четырьмя тетраэдрически расположенными атомами кислорода. Тетраэдры по разному сочетаются друг с другом. Классификация силикатов Основная классификация силикатов использует кристалла-химический принцип, т. е. связь внутренней структуры с химическим составом. В зависимости от того, как сочетаются между собой кремнекислородные тетраэдры выделяют 5 структурных типов силикатов: островные, цепочечные, ленточные, листовые, каркасные. 1) Островные силикаты - силикаты с обособленными кремне-кислородными тетраэдрами или группами тетраэдров. 2) Цепочечные силикаты - в структуре минералов кремне-кислородные тетраэдры образуют непрерывные бесконечные цепочки. 3) Ленточные силикаты - структура минералов представляет собой сдвоенные, непрерывные цепочки кремниево-кислородных тетраэдров. 4) Листовые силикаты - кремне-кислородные тетраэдры образуют бесконечные слои или листы, которые соединяются между собой катионами. 5) Каркасные силикаты - алюмокремне-кислородные тетраэдры образуют непрерывные трехмерные каркасы. В структуре минералов часть кремния замещается алюминием. § 14

Лабораторная работа № 6 СИЛИКАТЫ Цель работы: изучение породообразующих минералов из класса силикатов. Оборудование: коллекция минералов, лупа. Ход работы: • Рассмотреть классификацию минералов. Записать, что называется минералами класса силикаты • Используя коллекцию минералов описать макроскопические свойства и определить минерал из класса силикаты. • Пользуясь сведениями о классах заполните таблицу. Описание минералов Силикаты С - сингония М - морфология Ц - цвет Ч - черта Б - блеск Тв. - твердость Пл. - плотность Сп. - спайность Пр. св. - прочие свойства Д - диагностика Г - генезис П/ген - парагенезис Зн. - значение МПИ - месторождение • Ответьте на вопросы • Какие признаки положены в основу классификации силикатов? • Каково практическое значение минералов класса силикаты? • Написать вывод

§ 15. Бораты. Карбонаты. Нитраты Карбонаты, составляющие около 1, 7 % от массы земной коры, являются осадочными или гидротермальными минералами. С химической точки зрения это соли угольной кислоты – Н 2 СО 3. Карбонаты имеют ионные кристаллические решетки; характерны малые плотности, стеклянный блеск, светлая окраска (за исключением карбонатов меди), твердость 3 -5, реакция с разбавленной НСl. Карбонаты широко используются в черной металлургии в качестве флюса и как сырье для производства огнеупоров и извести. Барит, Ва. SO 4. Название от греч. "барос" - тяжесть. Синоним тяжелый шпат. Встречается в виде белых, серых таблитчатых кристаллов с совершенной спайностью, а чаще в виде зернистых агрегатов. Легко отличается от карбонатов по высокой плотности и отсутствию реакции с НСl; от других сульфатов и от силикатов - по плотности. Используется в нефтяном деле для цементации рыхлых пород в стенках скважин, в химии, а также для изготовления "баритовой штукатурки", поглощающей рентгеновские лучи в лабораториях и больницах. Вредная примесь в железных рудах. Месторождения: в Грузии, Туркмении, Центр. Казахстане и на Южном Урале. § 15

Лабораторная работа № 7 « Бораты, Карбонаты, Нитраты» Цель работы: изучение породообразующих минералов из классов бораты, карбонаты, нитраты. Оборудование: коллекция минералов, лупа. Ход работы: • Рассмотреть классификацию минералов. Записать, что называется минералами класса бораты, карбонаты, нитраты. • Используя коллекцию минералов описать макроскопические свойства и определить минерал из класса бораты, карбонаты, нитраты. • Пользуясь сведениями о классах боратах, карбонатах, нитратах, заполните таблицу Описание минералов Бораты Карбонаты Нитраты С - сингония М - морфология Ц - цвет Ч - черта Б - блеск Тв. - твердость Пл. - плотность Сп. - спайность Пр. св. - прочие свойства Д - диагностика Г - генезис П/ген - парагенезис Зн. - значение МПИ - месторождение • Написать вывод

§ 16. Фосфаты. Арсенаты. Ванадаты. Фосфаты, арсенаты и ванадаты - группа интересных и зачастую весьма, особенных минералов. К фосфатам относятся многие минералы с высоким содержанием редкоземельных элементов, редко встречающихся в других минералах, например иттрий, цезий, торий и еще менее известные самарий и гадолиний. Группа ванадатов включает некоторые из наиболее поразительных кристаллов, таких как деклуазит и ванидинит. Описываемые фосфаты являются «первичными» (минера которые формируются без промежуточных ступеней) и безводными (не содержат воды. ) Фосфаты (ксенотим, монацит, трифилин, пурпурит-гетерозит) Фосфаты представляют собой соли фосфорных кислот. В этот класс входит большое число минералов. Породообразующим из них является апатит. Фосфоритовые породы являются ценным сырьем для получения фосфатных удобрений, а также используются и в химической отрасли. Апатит Ca 5 [PO 4]3(F, Cl). Часто образует хорошо ограненные бесцветные, зеленые, голубые кристаллы призматического габитуса. Блеск от стеклянного до жирного. Излом неровный, раковистый, спайность несовершенная. Твердость эталонная – 5. Арсенаты по химическому составу очень похожи на фосфаты и ванадаты: в соединениях мышьяк нередко просто замещает фосфор и ванадий. К арсенатам относятся редкие, красивые зеленые и зеленовато- желтые минералы адамит, коныхальцит, оливенит, скородит и байлдонит. В порошкообразном древесным углем все они издают характерный чесночный запах мышьяка. Арсенаты (адамит, конихальцит, оливенит, скородит и байлдонит) Ванадаты - группа минералов, образующихся, когда ванадий и кислород соединяются с различными металлами, создавая сложные молекулы. Условия, при которых образуются ванадаты, весьма специфичны, поэтому эти минералы встречаются довольно редко. Однако ванадинит и карнотит часто добывают в качестве pуд ванадия, радия и урана, а многие ванадаты высоко ценятся коллекционерами за великолепную окраску. Ванадаты (моттрамит, деклуазит, карнотит, ванадинит) § 16

Лабораторная работа № 8 «Фосфаты, арсенаты, ванадаты» Цель работы: изучение породообразующих минералов из классов фосфаты, арсенаты, ванадаты. Оборудование: коллекция минералов, лупа. Ход работы: • Рассмотреть классификацию минералов. Записать, что называется минералами класса фосфаты, арсенаты, ванадаты. • Используя коллекцию минералов описать макроскопические свойства и определить минерал из класса фосфаты, арсенаты, ванадаты • Пользуясь сведениями о классах фосфаты, арсенаты, ванадаты, заполните таблицу Описание минералов С - сингония М - морфология Ц - цвет Ч - черта Б - блеск Тв. - твердость Пл. - плотность Сп. - спайность Пр. св. - прочие свойства Д - диагностика Г - генезис П/ген - парагенезис Зн. - значение МПИ - месторождение • Написать вывод Фосфаты Арсенаты Ванадаты

§ 17. Сульфаты являются природными солями серной кислоты. Сульфатов в природе мало. Но они широко используются в медицине, химической промышленности и строительстве. Для сульфатов, как и для карбонатов, характерны светлая окраска, низкая твердость и небольшой удельный вес, но не реагируют с соляной кислотой. Ангидрит Ca. SO 4. Слагает в толще осадочных пород сплошные зернистые мраморовидные прослои. Цвет белый, серый, сиреневый с хорошей спайностью. Блеск стеклянный до перламутрового, в зернистых агрегатах – матовый. Излом часто занозистый, спайность совершенная. Твердость 3 – 3, 5. Гипс Ca. SO 4 х 2 H 2 O. Кристаллы бесцветные таблитчатые, пластинчатые, игольчатые, либо образует зернистые агрегаты белого, серо-голубого, красноватого цвета. Блеск стеклянный, перламутровый, шелковистый, в агрегатах матовый. Весьма совершенная спайность. Твердость эталонная – 2. Барит Ba. SO 4. Кристаллы ромбо-призматического облика или таблитчатые, часто прозрачные. Кроме одиночных кристаллов встречаются в их щетках, друзах и зернистых массах. Цвет белый, желтый, коричневый, голубой, чернильно-синий. Блеск стеклянный, жирный. Совершенная спайность. Твердость 3, 5. Высокая плотность – 4, 5. § 17

§ 18. Вольфраматы § 18

Лабораторная работа № 9 «Сульфаты, вольфраматы» . Цель работы: изучение породообразующих минералов из классов сульфатов, вальфраматов. Оборудование: коллекция минералов, лупа. Ход работы: • Рассмотреть классификацию минералов. Записать, что называется минералами класса сульфатов, вальфраматов. • Используя коллекцию минералов описать макроскопические свойства и определить минерал из класса сульфатов, вальфраматов. • Пользуясь сведениями о классах сульфатов, вальфраматов, заполните таблицу Описание минералов С - сингония М - морфология Ц - цвет Ч - черта Б - блеск Тв. - твердость Пл. - плотность Сп. - спайность Пр. св. - прочие свойства Д - диагностика Г - генезис П/ген - парагенезис Зн. - значение МПИ - месторождение • Написать вывод Сульфаты Вальфраматы

§ 22.