Минералы и их свойства

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГАОУ СПО «Нефтегазоразведочный техникум» г.Оренбург

Реферат

На тему: Минералы и их свойства

Автор

Студент 1 курса

Группы №11

Хандрымайлова Е.В.

Содержание

Ведение

1. Определение

2. Классификация минералов

3. Химия минералов

4. Разнообразие минералов

5. Использование минералов в пищу и медицину

6. Свойство минералов

Введение

Минерал (нем. Mineral или фр. mineral, от позднелат. (аеs) minerale -- руда) -- природное тело с определённым химическим составом и упорядоченной атомной структурой (кристаллической структурой), образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определёнными физическими свойствами. Является составной частью земной кары, горных пород, руд, метеоритов. Изучением минералов занимается наука минералогия. С конца 1950-х годов новые минералы и их названия утверждаются Комиссией по новым минералам и названиям минералов (КНМНМ) Международной минералогическая ассоциации (IMA). В настоящее время установлено около 4900 минеральных видов, более 4660 из которых было одобрено Комиссией. Однако лишь несколько десятков минералов (около 100) пользуются широким распространением. Они входят в состав горных пород и называются породообразующими. В последнее время усилиями рекламодателей минералами стали ошибочно называть также биологически значимые элементы (микро- и макроэлементы), входящие в состав биодобавок, что вносит путаницу в терминологию и дезориентирует покупателя.

1. Определение

Понятие «минерал» подразумевает твёрдое природное неорганическое кристаллическое вещество. Но иногда его рассматривают в неоправданно расширенном контексте, относя к минералам некоторые органические, аморфные и другие природные продукты, в частности некоторые горные породы, которые в строгом смысле не могут быть отнесены к минералам.

· Минералами считаются также некоторые природные вещества, представляющие собой в обычных условиях жидкости (например, самородная ртуть, которая приходит к кристаллическому состоянию при более низкой температуре). Воду, напротив, к минералам не относят, рассматривая её как жидкое состояние (расплав) минерала лёд.

· Некоторые органические вещества -- нефть, асфальты, битумы -- часто ошибочно относят к минералам, либо выделяют их в особый класс «органические минералы», целесообразность чего весьма спорна.

· Некоторые минералы находятся в аморфном состоянии и не имеют кристаллической структуры. Это относится главным образом к т. наз.метамиктным минералам, имеющим внешнюю форму кристаллов, но находящимся в аморфном, стеклоподобном состоянии вследствие разрушения их изначальной кристаллической решётки под действием жёсткого радиоактивного излучения входящих в их собственный состав радиоактивных элементов (U, Th, и Т.Д. ). Различают минералы явнокристаллические, аморфные -- метакалоиды (например, опал, лешательерит и др.) и метамиктные минералы, имеющие внешнюю форму кристаллов, но находящиеся в аморфном, стеклоподобном состоянии.

«Минерал -- это химически и физически индивидуализированный продукт природной физико-химической реакции, находящийся в кристаллическом состоянии » (Годовиков А.А., «Минералогия», М., «Недра», 1983).

По определению академика Н.П. Юшкина (1977), «минералами называются естественные дискретные органически целостные системы взаимодействующих атомов, упорядоченных с трёхмерной неограниченной периодичностью их равновесных положений, являющиеся относительно неделимыми структурными элементами горных пород и дисперсных фазовогетерогенных образований. Вся совокупность минералов составляет минеральный уровень структурной организации неорганической материи, спецификой которого является кристаллическое состояние, определяющее свойства, законы функционирования и методы исследования минеральных систем».

Понятие «минерал» часто употребляется в значении «минеральный вид», то есть как совокупность минеральных тел данного химического состава с данной кристаллической структурой.

Кристаллическая структура является и важнейшей диагностической характеристикой минерала, и носителем заложенной в минерале генетической информации, расшифровкой которой среди прочего занимается минералогия. Вопрос о целесообразности отнесения к минералам в порядке «исключений из правила» некоторых некристаллических (жидких или рентгеноаморфных) продуктов является спорным и до сих пор дискутируется учеными. Вместе с тем современные исследования показали, что некоторые аморфные, как считалось ранее, геологические продукты, например, опал, устроены сложнее, чем считалось ранее и обладают внутренней «структурой дальнего порядка».

Некоторые разновидности лимонита, описанные в своё время как «метаколлоиды», оказались при детальном изучении скрытокристаллическими или волокнисто-сферолитовыми агрегатами гл. образом гётита, иногда с примесью лепидокрокита, гематита и ярозита. Представления о «колломорфном» происхождении некоторых минеральных форм (лимониты, «стеклянные головы» гётита, гематита, настурана и др.) были опровергнуты после их более углубленного изучения и анализа в работах Д.П. Гришаева, М. Дымкова и др. Коллоидные фазы существуют лишь как промежуточные в процессах массопереноса и минералообразования и являются одной из физико-химических сред, в которых или из которых происходит кристаллизация минералов.

2. Классификация минералов

Существует много вариантов классификаций минералов. Большинство из них построено по структурно-химическому принципу.

По распространённости минералы можно разделить на породообразующие -- составляющие основу большинства горных пород, акцессорные -- часто присутствующие в горных породах, но редко слагающие больше 5 % породы, редкие, случаи нахождения которых единичны или немногочисленны, и рудные, широко представленные в рудных месторождениях.

Наиболее широко используется классификация по химическому составу и кристаллической структуре. Вещества одного химического типа часто имеют близкую структуру, поэтому минералы сначала делятся на классы по химическому составу, а затем на подклассы по структурным признакам.

Общепринятая в настоящее время кристаллохимическая классификация минералов подразделяет все их на КЛАССЫ и выглядит следующим образом:

1 Самородные элементы.

2 Сульфиды, сульфасоли и подобные им соединение.

3 Галоидные соединение.

4 Кислородные соли.

5 Органические соединения.

3. Химия минералов

Распространённость минералов на Земле является прямым следствием их химического состава, который, в свою очередь, зависит от распространённости различных химических элементов. Большинство наблюдаемых минералов добываются из земной коры. Большинство минералов имеют в своём основном составе всего 8 элементов, наиболее распространённых в земной коре: кислород, кремний, алюминий, железо, магний, кальций, натрий и калий (по степени убывания). Вместе эти восемь элементов составляют до 98% от веса земной коры. Из этих восьми особое значение имеют кислород, составляющий 46.6% от веса земной коры, и кремний, составляющий 27.7%.

Химический состав минералов, как правило, близок по своему составу той породе, из которой они сформировались. Так из магмы, богатой железом и магнием, сформируется оливин, а магма, богатая силикатами, кристаллизуется в богатый силикатами минерал - как, например, кварц. В известняке, богатом кальцием и карбонатами, формируются кальциты.

Химический состав может изменяться между членами ряда минералов. Например, плагиоклазы, входящие в группу каркасных алюмосиликатов -- полевых шпатов, по химическому составу представляют собой непрерывный изоморфный ряд натриево-кальциевых алюмосиликатов -- альбита и анортита с неограниченной смесимостью. Имеются 4 опознанные разновидности между богатым натрием альбитом и богатым кальцием анортитом - олигоклаз, андезин, лабрадор и битовнит. Другие примеры подобных рядов включают в себя оливиновый ряд от богатого магнием форстерита до богатого железом фаялита и вольфрамитовый ряд от богатого марганцем гюбнерита до богатого железом ферберита.

Наличие минеральных рядов объясняется химической субституцией. В природе минералы не являются чистыми материалами. В них присутствуют примеси, состоящие из любых элементов, находящихся в данной химической системе. В результате иногда определённый элемент подменяется другим. Такая подмена обычно происходит между ионами похожих размеров и одинаковых зарядов. Например, K⁺ не может подменить Si⁴⁺ из-за химической и структурной несовместимости, вызванной большим различием в размерах и в заряде, а подмена Si⁴⁺ на Al³⁺ происходит достаточно часто, так как они близки по размеру, заряду и распространённости в земной коре, что мы и наблюдаем на примере плагиоклазов.

Изменения температуры, давления и химического состава влияют на минералогический состав данной породы. Изменения химического состава могут быть вызваны такими процессами, как эрозия почвы и выветривание, а также метасоматизмом. Изменения температуры и давления происходят, когда материнская порода проходит тектонический или магматический сдвиг в иной физический режим. Изменения в термодинамических условиях благоприятно влияют на возможность реакции между уже сформировавшимися минералами с получением новых минералов

4. Разнообразие минералов

На сегодняшний день известно более 4 тысяч минералов. Ежегодно открывают несколько десятков новых минеральных видов и несколько «закрывают» -- доказывают, что такой минерал не существует.

Четыре тысячи минералов -- это очень не много по сравнению с числом известных неорганических соединений (более миллиона). Геологи объясняют небольшое количество минералов следующими причинами:

· Распространенность элементов в Солнечной системе. Наиболее широко на Земле распространены кислород и кремний. (Кларковое число: O 470000 (Виноградов, 1962), 472500 (Ведеполь, 1967); Si 295000 (Виноградов, 1962), 305400 (Ведеполь, 1967). Соответственно, подавляющее большинство минералов является силикатами. С другой стороны, некоторые элементы так рассеяны, что никогда не образуют собственных минералов и лишь входят в структуру некоторых минералов в виде примесей.

· Неустойчивость многих химических соединений в земных условиях.

минерал кристаллический химический

5. Использование минералов в пищу и медицину

Минералы, наряду с органическими материалами, находят широкое применение. Минералы используются в пищу, как источник сырья, в качестве валюты, как предметы искусства и роскоши и как компоненты высоких технологий.

Использование в пищу

Для поддержания жизни человек обязан потреблять два минерала: оксид водорода (воду, жидкое агрегатное состояние минерала лёд) и хлорид натрия (поваренная соль). Также, в кулинарии, соль является самой распространённой приправой из всех.

Использование в медицине

Одним из направлений альтернативной медицины является литотерапия -- лечение минералами. Гипотеза, стоящая за литотерапией гласит, что каждый кристаллический объект обладает свойствами излучения и поглощения энергии, которые при правильном приложении к биологическому телу способны восстанавливать нарушенный энергетический баланс организма. Литотерапия не имеет под собой обоснованной научной базы

6. Свойства минералов

Важнейшими характеристиками минералов являются кристаллохимическая структура и состав. Все остальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны. Важнейшие свойства минералов, являющиеся диагностическими признаками и позволяющие их определять, следующие:

· Твердость. Определяется по шкале Мооса. По этой шкале, самым твёрдым эталонным минералом является алмаз (10 по шкале Мооса, с абсолютной твёрдостью 1600, может резать стекло), а самым мягким является тальк (1 по шкале Мооса, с абсолютной твёрдостью 1, царапается ногтем. Твёрдость минерала не всегда постоянна для каждой из его сторон, что является производным от кристаллической структуры минерала - в некоторый направлениях срезать слой кристаллической решётки легче, чем в других. Примером такого минерала является кианит имеющий твёрдость 5.5 по шкале Мооса в одном направлении и твёрдость 7 в другом.

· Блеск -- световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала.

· Спайность -- способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям.

· Излом -- специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.

· Цвет -- признак, с определённостью характеризующий одни минералы (зелёный малахит, синий лазурит, красная киноварь), и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать в широком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфических дефектов в кристаллической структуре (флюориты, кварцы, турмалины).

· Цвет черты -- цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита.

· Магнитность -- зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного магнита.

· Побежалость -- тонкая цветная или разноцветная плёнка, которая образуется на выветрелой поверхности некоторых минералов за счёт окисления.

· Хрупкость -- прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твёрдостью, что неверно. Иные очень твёрдые минералы могут с лёгкостью раскалываться, то есть быть хрупкими (например, алмаз)

Размещено на Allbest.ru