Важнейшие физические и оптические характеристики минералов и их свойства, химическая классификация

Что такое минерал? Под этим термином чаще всего понимают твердые соединения, образовавшиеся в земной коре и формирующие горные породы. Большинство драгоценных камней, таких как алмазы, рубины, изумруды, являются минералами, к таким элементам также относятся самородное золото и серебро. Какими характеристиками обладают минералы и от чего зависят их качества?

Содержание

• 1. Что такое минерал?
• 2. Какие минералы существуют согласно химической классификации?
• 3. Какими физическими свойствами обладают минералы?
  • 3.1. Механические характеристики
  • 3.2. Оптические свойства
  • 3.3. Тепловые и электрические
• 4. Дополнительные свойства
• 5. Видео по теме статьи
• 6. Комментарии посетителей по теме статьи

Что такое минерал?

Минерал – это однородное химическое соединение или химический элемент, который может находиться в любом агрегатном состоянии, но чаще всего в твердом. Из минералов складываются горные породы, которые бывают полиминеральным и мономинеральными, т. е. состоящими из одного или нескольких минералов. Также минералы входят в состав метеоритов.

Науки, изучающие природные минералы, называются минералогия и геология. На сегодняшний день зафиксировано 5336 минералов, ежегодно ученые открывают десятки новых видов, которые утверждаются Международной минералогической ассоциацией. Большинство из них довольно редки, в земной коре часто встречается только 100–150.

Минералы образуются в результате природных эндогенных и экзогенных процессов:

• магматогенные – образовались из магматических расплавов;
• гидротермальные – кристаллизовались из остывающих гидротермальных растворов;
• пневмалитовые – кристаллизировались из паров, минуя жидкое агрегатное состояние;
• метаморфические – сформировались путем преобразования из других пород;
• экзогенные – образовались под воздействием внешней среды.

Какие минералы существуют согласно химической классификации?

Международная минералогическая классификация предложила классифицировать минералы согласно их структурной основе. Данная классификация была утверждена в 2009 году, и основным критерием деления является происхождение – органическое или неорганическое.

В таблице представлена классификация неорганических минералов:

Какими физическими свойствами обладают минералы?

Физические свойства минералов позволяют составить их описание и классифицировать каждый вид. Минералы обладают рядом важнейших характеристик, по которым их также можно классифицировать. Эти показатели различаются в зависимости от класса вещества, его химического строения. Выделяют механические, оптические, тепловые и электрические свойства минералов.

Механические характеристики

К механическим свойствам минералов относятся:

• Твердость – особая способность сопротивляться внедрению другого тела. Определяется по 10-балльной шкале Мооса. Значение 1 принадлежит тальку и графиту, которые являются самыми мягкими минералами. Первенство принадлежит алмазу, лишь немногим ему уступают сапфир и рубин. Золото и серебро – довольно мягкие металлы и находятся в начале шкалы, их твердость равна 3.
• Хрупкость – свойство разрушаться без деформаций. На первый взгляд, хрупкость – противоположность твердости, но такое впечатление ошибочно. Например, алмаз является самым твердым минералом, но при этом он довольно хрупкий.

• Спайность – способность кристалла раскалываться в определенных направлениях. Бывает весьма совершенной и совершенной, при которой минерал с легкостью расщепляется на тонкие пластины (слюда, полевой шпат, ортоклаз, каменная соль), средней и несовершенной, когда спайность практически отсутствует (корунд, золото, платина).
• Плотность – масса единицы объема вещества. Также существует понятие удельной плотности, при которой измеряется отношение плотности минерала к плотности воды. Наибольшее значение имеют металлы и самородки.

• Излом – форма поверхности при расколе кристалла. Часто зависит от спайности. Бывает занозистым (тальк), землистым (каолинит), зернистым (гранит, базальт), раковистым (обсидиан), ступенчатым (полевой шпат), шероховатым (известняк), крючковатым (медь, серебро, золото).
• Побежалость – радужная пленка, которая образуется на поверхности кристалла в результате окисления.

Оптические свойства

Оптические свойства минералов:

• Цвет – специфический и изменчивый признак, который может варьироваться в зависимости от примесей, его определяют визуально. Некоторые минералы могут быть окрашены в разные цвета иметь разные названия в зависимости от оттенка. Самым ярким примером является корунд. Примесь хрома придает корунду красный оттенок, и тогда он называется рубином. Титан и железо придают ему синий цвет, и такой корунд именуется сапфиром.

• Блеск – отражение светового потока от поверхности. Бывает стеклянным (кварц, гипс, изумруд, рубин), алмазным (алмаз, циркон), металлическим (серебро, золото, пирит, халькопирит, гематит), восковым (кремень, сердолик, бирюза), матовым (мел, агат), жирным (сера, тальк).
• Цвет черты – цвет минерала, измельченного в порошок. Может совпадать с цветом самого минерала или отличаться. Например, у желтого пирита черта зеленовато-черная. Не все минералы оставляют черту. Если они тверже 7 по шкале Мооса, то считается, что цвета черты у них нет.
• Преломление – изменение направления луча света при прохождении через кристалл. Некоторые минералы имеют высокую степень преломления, поэтому используются в оптике.

• Дисперсия – разложение света на цвета спектра. Благодаря дисперсии мы наблюдаем игру света на гранях драгоценных камней.

Тепловые и электрические

Теплопроводность – это способность тел проводить тепло от более нагретых объектов к менее нагретым. Все минералы обладают теплопроводностью, которая может варьироваться по шкале от более высоких показателей к низким. Нулевая теплопроводность у вакуума, потому что в нем отсутствуют атомы и молекулы, которые могли бы своим движением передавать энергию. Один из самых высоких показателей у алмаза – 1001–2600 Вт/м·К, теплопроводность некоторых других веществ:

• карборунд – 490 Вт/м·К;
• золото – 320 Вт/м·К;
• железо – 92 Вт/м·К;
• кварц – 8 Вт/м·К;
• гранит – 2,4 Вт/м·К.

Электропроводность – это способность материала проводить электрический ток. Зависит от многих факторов, в том числе и от температуры. Показатели некоторых веществ:

• серебро – 62500000 См/м;
• медь – 59500000 См/м;
• золото – 45500000 См/м;
• графит – 125000 См/м.

Дополнительные свойства

К дополнительным свойствам относятся:

• Магнитность – способность вступать во взаимодействие с магнитным полем. Часто определяется наличием железа.
• Сингония – классификация кристаллических групп симметрии по структуре кристаллической решетки. Сингония бывает триклинной (родонит), моноклинной (вивианит), ромбической (фаялит), тетрагональной (анатаз), тригональной (гематит), гексагональной (берилл), кубической (алмаз).
• Люминесценция – свечение вещества под действием солнечного света, ультрафиолетовых или рентгеновских лучей. Например, алмазы светятся голубым, зеленым, желтым и красным.

Также к особым свойствам минералов можно отнести температуру плавления и теплоемкость, коэффициент трения и коэффициент сжатия. С помощью физических параметров можно дать подробную характеристику каждому минералу. Некоторые из них изучены давно и довольно подробно. Свойства редких и недавно открытых продолжают изучаться.

Оцените статью:

 (10 оценили на 4,10 из 5)

Loading...

Поделитесь с друьями!