cechy fizyczne minerałów 2014.pdf

(148 KB) Pobierz
MATERIAŁY DO ĆWICZENIA NR 1
CECHY FIZYCZNE MINERAŁÓW
MINERAŁ to chemicznie jednorodne ciało stałe, występujące w przyrodzie w sposób
naturalny.
Minerałem może być pierwiastek (diament, siarka), związek chemiczny (kalcyt,
gips), jednorodna mieszanina pierwiastków (elektrum), lub związków chemicznych
(plagioklazy).
Pojęcie minerału na ogół zawęża się do
fazy krystalicznej.
Ciała niekrystaliczne tworzące się
w procesach geologicznych (opal, bursztyn) nazywane są
mineraloidami
lub substancjami
mineralnymi. Mineraloidem jest też rtęć rodzima, ponieważ nie jest ani ciałem stałym, ani
kryształem.
Kryształ
to ciało o prawidłowo powtarzającym się rozmieszczeniu cząstek elementarnych
(atomów, jonów, drobin) czyli takie, w którym cząstki te rozmieszczone są według reguł
geometrycznych, tworząc sieć przestrzenną.
Makroskopowe oznaczanie minerałów opiera się na badaniu ich najprostszych własności
fizycznych i chemicznych.
CECHY FIZYCZNE MINERAŁÓW
można podzielić na 3 grupy:
1)
morfologiczne
- pokrój kryształu, forma skupienia
2)
mechaniczne
- łupliwość, przełam, twardość
3)
optyczne
- barwa, rysa, przezroczystość, połysk
Cechy morfologiczne
POKRÓJ KRYSZTAŁU to jego ogólny kształt zewnętrzny.
Wyróżnia się pokroje:
•
izometryczny - wymiary kryształu są jednakowe w trzech kierunkach
•
tabliczkowy - wymiary kryształu są zróżnicowane we wszystkich trzech kierunkach
•
płytkowy (blaszkowy) – wymiary są podobne w dwóch kierunkach, w trzecim
kierunku wymiar znacznie mniejszy
•
słupowy – wymiary są podobne w dwóch kierunkach, w trzecim znacznie większy;
szczególne odmiany pokroju słupowego: igiełkowy, pręcikowy, włóknisty
Pokrój łatwo można określić w przypadku dobrze wykształconych kryształów, które miały
swobodę wzrastania. Dotyczy to takich
FORM SKUPIENIA,
jak:
•
pojedyncze kryształy
•
szczotki krystaliczne
•
geody
•
druzy
Częściej jednak kryształy występują w postaci ziarn mineralnych ograniczonych
przypadkowymi powierzchniami. Można mówić wtedy o takich
formach skupienia,
jak:
•
skupienia ziarniste – ziarna krystaliczne widoczne makroskopowo
•
skupienia zbite – drobne, niewidoczne makroskopowo ziarna mineralne
•
skupienia ziemiste - dające się rozcierać w palcach odmiany skupień zbitych
•
nacieki, naloty, wykwity
1
Cechy mechaniczne
ŁUPLIWOŚĆ to zdolność minerałów do pękania pod wpływem uderzenia bądź nacisku,
na części ograniczone powierzchniami płaskimi.
Jest to wielkość wektorowa i nie
występuje u ciał bezpostaciowych. Nie posiadają jej też niektóre minerały krystaliczne
(kwarc, korund). Minerały mogą wykazywać łupliwość w jednym, dwóch lub trzech
kierunkach. Zależnie od łatwości pękania i gładkości powstających powierzchni wyróżnia się
umownie łupliwości:
•
doskonałą (np. mika, kalcyt, halit, galena)
•
bardzo dobrą i dobrą (np. skalenie, amfibole, pirokseny)
•
wyraźną
•
niewyraźną
PRZEŁAM polega na pękaniu minerału pod wpływem uderzenia lub nacisku wzdłuż
powierzchni nieregularnych
(przeciwieństwo łupliwości). Jeżeli minerał jest łupliwy w
trzech kierunkach (halit, kalcyt) to nie posiada przełamu. Minerał, który jest łupliwy w
jednym kierunku, w dwóch pozostałych posiada przełam (gips, mika). Ze względu na
charakter powstałej powierzchni wyróżniamy przełam:
•
muszlowy
•
równy
•
nierówny
•
zadziorowaty
•
haczykowaty
TWARDOŚĆ jest to opór jaki stawia minerał rysującemu go ostrzu.
W badaniach
makroskopowych do oznaczania twardości minerałów służy skala wypracowana w 1812 r
przez wiedeńskiego mineraloga F.Mohsa. Jest to skala porównawcza, obejmująca 10
minerałów wzorcowych, uporządkowanych według wzrastającej twardości. Minerał o
wysokim stopniu twardości pozostawia wgłębione rysy na powierzchni wszystkich
minerałów o niższym stopniu twardości. Wgłębienie jest tym wyraźniejsze i większe, im
silniej zaznacza się różnica w stopniu twardości minerału rysującego i zarysowanego.
SKALA MOHSA
1) Talk Mg
3
[(OH)
2
Si
4
O
10
]
2) Gips CaSO
4
*2H
2
O
3) Kalcyt CaCO
3
4) Fluoryt CaF
2
5) Apatyt Ca
5
F(PO
4
)
3
6) Ortoklaz K[AlSi
3
O
8
]
7) Kwarc SiO
2
8) Topaz Al
2
F
2
SiO
4
9) Korund Al
2
O
3
10) Diament C
Twardość wszystkich ważniejszych minerałów skałotwórczych wynosi 2 - 7. Do badań
twardości częściej niż minerałów skali Mohsa używa się przedmiotów z życia codziennego o
twardości wielokrotnie sprawdzonej i porównanej ze stopniami skali Mohsa.
2
- czyste aluminium, paznokieć - twardość ok. 2,5
- czysta miedź - twardość 3
- gwóźdź żelazny - twardość 4 - 5
- szkło, stal (zal. od rodzaju) - 5 -6
Cechy optyczne
BARWA
to jedna z najważniejszych cech minerałów, często pozwalająca na ich łatwe
oznaczenie. Wyróżnia się minerały barwne, bezbarwne i zabarwione. Zależy to od ich składu
chemicznego lub od zawartych w nich domieszek.
•
minerały barwne (idiochromatyczne)
posiadają barwę stale występującą i dla
danego minerału charakterystyczną (np. siarka rodzima - żółta, piryt - mosiężny, grafit
- czarny). Barwa minerałów idiochromatycznych uwarunkowana jest ich składem
chemicznym i strukturą wewnętrzną. Zawierają one w swym składzie zasadniczym
pierwiastki, dające związki kolorowe np. żelazo, miedź, mangan,chrom, tytan, nikiel.
•
minerały bezbarwne
nie mają charakterystycznej dla siebie barwy, a w idealnym
przypadku żadnej barwy.
•
minerały zabarwione (allochromatyczne)
to minerały bezbarwne, które uzyskały
zabarwienie dzięki domieszkom obcego związku chemicznego, lub defektom struktury
kryształu. (np. kwarc może być bezbarwnym kryształem górskim, lub w zależności od
domieszek - fioletowym ametystem, żółtym cytrynem, czarnym morionem ...)
RYSA jest to barwa sproszkowanego minerału.
Rysę uzyskujemy rozcierając minerał na
białej, nieszkliwionej płytce porcelanowej lub pocierając dwa takie same minerały nad białym
papierem.
Minerały barwne dają rysę barwną,
choć nie zawsze tej samej barwy co minerał,
np. piryt - czarną, hematyt - brunatnoczerwoną.
Minerały bezbarwne i zabarwione dają
rysę białą.
PRZEZROCZYSTOŚĆ jest to zdolność minerałów do przepuszczania promieni
świetlnych.
Minerały mogą być:
•
przezroczyste
•
półprzezroczyste i przeświecające
•
nieprzezroczyste
POŁYSK to zjawisko wywołane odbiciem fal świetlnych od powierzchni minerałów.
Połysk może być różny na powierzchni przełamu i na ścianie kryształu. Wyróżnia się
następujące rodzaje połysku:
•
szklisty (ściany kwarcu, pow. łupliwości halitu)
•
tłusty (siarka rodzima, przełam kwarcu, bursztyn)
•
perłowy (serycyt)
•
jedwabisty (azbest, gips włóknisty)
•
metaliczny (metale rodzime, siarczki metali - piryt, galena)
•
diamentowy (diament, cyrkon, kruszce o niemetalicznym wyglądzie np. sfaleryt)
3
Inne własności
Przy makroskopowym oznaczaniu minerałów warto jest niekiedy zwrócić uwagę również na
inne cechy, które mogą pozwalić na szybką identyfikację minerału. Może to być:
•
smak (halit )
•
magnetyzm (magnetyt)
•
znaczny ciężar właściwy (galena)
•
zapach (ozokeryt)
•
opalizacja (opal)
•
iryzacja (niektóre skalenie)
Klasyfikacja
Istnieje szereg klasyfikacji służących różnym potrzebom. W dydaktyce stosuje się z reguły
klasyfikację opartą na pokrewieństwie chemicznym minerałów (opracował ją Berzelius)
1) Pierwiastki rodzime (grafit C, diament C, siarka S)
2) Siarczki (piryt FeS
2
, galena PbS, sfaleryt ZnS)
3) Tlenki i wodorotlenki (kwarc SiO
2,
magnetyt Fe
3
O
4
, hematyt Fe
2
O
3
)
4) Halogenki (halit NaCl, sylwin KCl, fluoryt CaF
2
)
5) Sole kwasów tlenowych:
o
węglany (kalcyt CaCO
3,
aragonit CaCO
3
, magnezyt MgCO
3
, syderyt FeCO
3
)
o
siarczany (gips CaSO
4
*2H
2
O, anhydryt CaSO
4
, baryt BaSO
4
)
o
fosforany (apatyt Ca
5
F(PO
4
)
3
o
krzemiany (skalenie, skaleniowce, łyszczki, amfibole, pirokseny, oliwiny)
6) Związki organiczne (bursztyn)
ZADANIE DO WYKONANIA
Opisać cechy fizyczne wskazanych minerałów według podanego schematu:
•
nazwa minerału, (wzór chemiczny), przynależność chemiczna wg klasyfikacji
Berzeliusa
•
pokrój, (forma skupienia)
•
łupliwość
•
przełam
•
barwa
•
rysa
•
przezroczystość
•
połysk
Minerały obowiązujące:
kwarc, skalenie (ortoklaz, plagioklazy), miki (muskowit, biotyt), ,
magnetyt, hematyt, piryt, galena, limonit, kalcyt, gips, halit,
amfibole, pirokseny, oliwiny.
Własne spostrzeżenia skonfrontować z opisem minerałów podanym w załączniku.
4
ZAŁĄCZNIK DO ĆWICZENIA NR 1
PRZEGLĄD WAŻNIEJSZYCH MINERAŁÓW
KWARC
Należy do tlenków , wzór chemiczny SiO
2
- pokrój: kwarc
α
(krystalizuje powyżej 573
o
C) - izometryczny
kwarc
β
(krystalizuje poniżej 573
o
C) - słupowy
- łupliwość: brak
- przełam: muszlowy lub nierówny
- twardość: 7 wzorcowa
- barwa: kwarc
α
- bezbarwny, szarawy, sinoniebieski
kwarc
β
- bezbarwny lub intensywnie zabarwiony: kryształ górski (bezbarwny), ametyst
(fioletowy), cytryn (żółty), morion (czarny), mleczny (biały)...
- rysa: biała lub szarawa
- połysk: szklisty - na ścianach
tłusty - na powierzchniach przełamu
- przezroczystość: przezroczysty, przeświecający
- charakterystyczne cechy rozpoznawcze:
wysoka twardość, brak łupliwości, poprzeczne
prążkowanie ścian słupa u kwarcu
β
.
SKALENIE
Najpospolitsza grupa minerałów w skorupie ziemskiej. Należą do krzemianów, a ściślej są
glinokrzemianami pierwiastków alkalicznych: potasu, sodu i wapnia. Czyste skalenie mają skład
chemiczny:
- skaleń potasowy
: K[AlSi
3
O
8
] - przedstawiciel:
ORTOKLAZ
-
skaleń sodowy
: Na[AlSi
3
O
8
] -
ALBIT
-
skaleń wapniowy
: Ca[Al
2
Si
2
O
8
] -
ANORTYT
Skalenie potasowe występują samodzielnie, natomiast sodowe i wapniowe tworzą ciągły szereg
skaleni sodowo - wapniowych, zwanych
PLAGIOKLAZAMI.
Poszczególne człony ich szeregu
noszą nazwy:
albit
oligoklaz
andezyn
labrador
bytownit
anortyt
- pokrój: grubotabliczkowy lub rzadziej cienkotabliczkowy
- łupliwość: doskonała i bardzo dobra w 2 kierunkach
- przełam: gładki lub nierówny
- twardość: 6 (wzorcowa)
- barwa : ortoklaz - najczęściej różowo-czerwony,
plagioklazy - białe (albit), szare, zielonkawe, niebieskawe (labrador)
- rysa : biała
- połysk : szklisty
- przezroczystość : nieprzezroczysty lub przeświecający
- charakterystyczne cechy rozpoznawcze:
dwukierunkowa, doskonała i bardzo dobra łupliwość,
grubotabliczkowy pokrój, znaczna twardość.
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin