Всі відомі мінерали згруповані в певні класи. В основу сучасної класифікації мінералів зазвичай кладуть дві основні ознаки: хімічний склад і структуру мінералу. Саме з цими ознаками пов'язані найважливіші фізичні і хімічні властивості мінералів. Зі зміною хімічного складу і структури мінералу змінюються його властивості.
Мінерали. відомі в природі і штучно одержувані, можна поділити на природні утворення і штучні сполуки. У свою чергу серед природних утворень виділяють дві самостійні групи: неорганічні мінерали (сюди відносять всі природні сполуки, за винятком органічних) і органічні мінерали, представлені різними сполуками вуглецю. Неорганічні мінерали поділяються за хімічним складом на наступні основні групи і класи, в межах яких виділяються підкласи за характером хімічного зв'язку, складу і структурних особливостей мінералів. Наведена нижче класифікація мінералів є спрощеною схемою.
Класифікація неорганічних мінералів.
I. Самородні елементи.
II. Сірчисті і близькі до них сполуки (сульфіди. Селеніди. Арсеніди, антімоніди і ін.). III. Галогеніди. IV. Оксиди і гідроксиди.
V Солі кисневих кислот: 1) нітрати; 2) карбонати; 3) сульфати; 4) хромати; 5) молібдати і вольфрамати; 6) фосфати, арсенати, ванадати; 7) борати 8) силікати. В описовій частині наводиться характеристика.
Кожній з виділених п'яти груп і найголовніших класів мінералів. Нижче наведено опис найбільш поширених і важливих в промисловому відношенні мінералів.
самородні елементи
У самородному стані в природі зустрічається близько 80 хімічних елементів. Це тверді (алмаз. Золото,
платина), газоподібні (благородні гази) і рідкі елементи (ртуть. амальгама). На частку самородні
елементів в товщі земної кори доводиться 0,1% від всієї маси земної кори. Деякі з хімічних елементів зустрічаються головним чином як самородні. Вони називаються благородними елементами. До них відносяться: благородні гази - - гелій. неон. аргон. криптон. ксенон. радон і благородні метали - рутеній. родій. паладій. срібло, іридій. платина. золото.
Самородні елементи мають різне походження. Багато з них утворюються поблизу земної поверхні за участю органічних речовин, інші є магматичними, метаморфічними і гідротермальних утвореннями. З самородних елементів будуть розглянуті метали (золото, срібло, мідь. Платина) і неметали (алмаз. Графіт. Сірка).
Метали самородних елементів характеризуються атомними структурами з металевим типом зв'язку. Це обумовлює їх високу електро- і теплопровідність, сильний металевий блиск, ковкість, велику питому вагу (щільність).
Кристаллохимические структури розглянутих самородних неметалів дуже своєрідні. Алмаз, наприклад, характеризується атомної (гомеополярной) зв'язком і тетраедричних координацією атомів (див. Рис. 2). В силу цього мінерал має високу твердість, стійкість до високих температур і тисків, великою питомою вагою і високим показником заломлення. Графіт має шаруватим типом структу-ри, при якому відзначається міцний зв'язок між атомами вуглецю в одному шарі і дуже слабка - між шарами (див. Рис. 6), віддаленими одна від одної на значні відстані. Ці особливості в будові обумовлюють досить зроблену спайність у графіту, мулових оптичну анізотропію, низьку твердість. Графіт має хімічним зв'язком, близькою до атомної. Деякі особливості в крісталлохимічеськой структурі графіту зближують його з мінералами, що володіють металевим зв'язком. Цим пояснюється напівметалевий блиск і висока електро- і теплопровідність графіту.
Серед аналізованих нижче неметалів сірка характеризується молекулярною типом зв'язку. Слабкі ван-дер-ваальсові зв'язку крісталлохимічеськой структури сірки обумовлюють її крихкість, летючість, низьку твердість, невисоку температуру плавлення.
Золото - Аu
Срібло - Ag
Назва походить від слов'янського слова серп (серп Місяця). У природі зустрічається рідше, ніж золото. Часто містить домішки золота, міді, ртуті, сурми, вісмуту. Сингонія кубічна. Твердість 2,5-3. У д. Вага 10,1-11,1. Морфологія. Зустрічається у вигляді дендритів, волосоподібних утворень, нерідко скручених і вигнутих. Характерні дротові форми, неправильні зерна і самородки до декількох сотень кілограмів вагою. Кристали рідкі. Їх форма - куб, октаедр. Зустрічаються паралельні зростки і двійники. Спайність відсутня. Злам гачкуватий. Блиск металевий. Непрозоро. Колір в свіжому зламі срібно-білий. З поверхні часто вкрите темно-сірим або чорним нальотом. Колір риси - білий, блискучий. Різновиди: кюстеліт - золотовмісні срібло (10% і більше золота), Конгсберг (до 5% ртуті), бордозіт (до 30,7% ртуті), анімікіт (до 11% сурми), чиленность (до 5% вісмуту), МЕДІСТІМ срібло (десяті частки% міді). Особливі властивості: ковке, тягуче, розплющується в тонкі листочки.
Хороший провідник теплоти і електрики, т. Пл. 960 ° С. Розчиняється в азотній кислоті. Від додавання до розчину соляної кислоти випадає осад білого кольору - хлористе срібло. При дії розчину йоду в спирті на поверхні утворюється білий наліт йодистого срібла. Походження. Зустрічається в гідротермальних жильних родовищах і як гіпергенні в зонах окислення сульфідних родовищ. У розсипах спостерігається у вигляді зерен і самородків. Парагенезіс. Срібло асоціює з іншими серебросодержащий мінералами (аргентиту, пруститу), з арсенідамі нікелю і кобальту, іноді з уранової смолкою. З нерудних мінералів з ними зустрічаються кварц. кальцит. флюорит. альбіт та ін. Родовища. В СРСР: Урал (самородки в Тур'їнські рудниках), Рудний Алтай, Казахстан, Таджикистан. За кордоном: Мексика, Болівія, Чилі, Перу, Норвегія, Канада. Значення. Срібло використовується в сплавах з міддю в ювелірній промисловості. Чисте срібло - для карбованих і дрібних робіт, для виготовлення тиглів, для реактивів, в фотопромисловості.
У природі зустрічається хімічно чиста мідь і з домішками заліза (до 2,5%), срібла, золота (до 2-3%), свинцю, вісмуту і інших елементів. Сингонія кубічна. Твердість 2,5-3. Уд. вага 8,4-8,9. Морфологія. Мідь зустрічається у вигляді дендритів, ниткоподібних і дротяних виділень, тонких пластинок, порошковатих скупчень і суцільних мас в кілька тонн вагою. Кристали рідкі. Головні форми кристалів: куб, октаедр, ромбододекаедра. Спайність відсутня. Злам заїдливий, гачкуватий. Блиск металевий. Непрозора. Колір на свіжому зламі світло-рожевий, потім темніють, що переходить в темно-червоний і коричневий. Риса - мідно-червона, блискуча. Різновиди: золотиста мідь (2-3% золота), срібляста мідь (3-4% срібла). Особливі властивості. Дуже кування і тягуча. Електро- і теплопроводна, т. Пл. 1083 ° С. На зламі часто дає жовту і строкату мінливість.
Легко розчиняється в слабкої азотної кислоти. У водному розчині аміаку розчиняється, фарбуючи його в синій колір. Походження. Гідротермалиюе. Гіпергенні - при вивітрюванні медьсодержащих мінералів в зоні окислення сульфідних родовищ. Парагенезіс. Зустрічається спільно з Халькозін, купріта, кальцитом, борніту, гідрогётітом. Часто спостерігаються псевдоморфози самородної міді по Халькозін, куприту, по органічним залишкам. В якості вторинних мінералів з міддю часто асоціюють малахіт і азурит. Місце народження. В СРСР відомі такі родовища міді: Джезказган (Казахстан), Бєлоусов-ське, Зиряновске (Рудний Алтай), мідисті пісковики Уралу, Киргизії та ін. За кордоном відомі великі родовища міді в США (Верхнє озеро, Тінтік), в Чилі та Болівії. Значення. Є складовою частиною мідних руд. Використовується в електротехніці, машинобудуванні та інших галузях народного господарства.
Платина - Pt
Назва походить від іспанського слова «плата» - срібло. Платина - зменшувальні термін. Хімічно чиста спостерігається рідко. Зазвичай домішки заліза, паладію, іридію, осмію, міді та ін. Сінгоніякубіческая. Твердість 4-4,5. Уд. вага 14-20. Морфологія. Зустрічається у вигляді неправильних зерен, концентрацій, сталактитових форм з радіально-променистою будовою, самородків. Спайність відсутня. Злам нерівний, гачкуватий. Блиск метал-литический. Колір білий, сталево-сірий. Риса сталево-сіра. Різновиди. поліксен (містить 9-11% заліза), палладістой платина (містить 7-40% паладію), ірідістой платина (6-7% іридію) і ін. Особливі властивості. Кування. Добре проводить електрику. Іноді магнітна (ферроплатіна). Тугоплавка, т. Пл. від 1755 ° до 2360 ° С (в залежності від домішок). Розчиняється тільки в царській горілці. Хімічно стійка. Походження і парагенезіс. Магматичне-головне. Пов'язана з основними і ультраосновнимі гірськими породами, де асоціює з хром-шпінелідамі, олівіном, гранатом. Гідротермальної - виділяється з сульфідами: пирротином, халькопіритом, пентландітом. Утворює розсипи. Місце народження. Урал (основні і ультраосновних гірські породи). За кордоном: Канада, Норвегія, Ю. Африка. Значення. Використовується в хімічній промисловості, в приладобудуванні, в ювелірній справі.
Назва походить від грецького слова «адамас» - непереможний, непереборний, внаслідок його великої твердості і стійкості. Присутні домішки: кремній. алюміній. кальцій. магній. залізо. титан. мідь, хром і ін. З присутністю хрому пов'язують блакитне забарвлення, жовту - з алюмінієм. Сингонія кубічна. Твердість 10. Абсолютна твердість в 150 разів більше абсолютної твердості корунду. Уд. вага 3,5. Морфологія. Зустрічається у вигляді кристалів і їх зростків (див. Рис. 22,8). Характерні форми:, і. Грані крчсталлов іноді бувають опуклими і нерівними. Найбільші кристали: Куллінан - 3106 карат (621,2 г), Ексцельсиор - 995,3 Iкарата, Шах - 87 карат. Спайність по досконала. Злам - раковистий, заїдливий. Блиск алмазний до жирного. Прозорий, іноді просвічує або непрозорий. Колір. Безбарвний, блакитний, жовтий, коричневий, червоний, сірий, чорний. Різновиди: борт - зростки сірого або чорного кольору, баллас - кулясті агрегати променистого будови, карбонадо - тонкозернисті щільні або пористі освіти сірого або чорного кольору. Особливі властивості. Хімічно стійкий. В атмосфері згорає при 850 ° С, в кіслороде- при 720 ° С. При температурі 1500 ° С переходить в графіт. При опроміненні радієм стає зеленим.
Люминесцирует в ультрафіолетових променях блакитно-синім і зеленим кольором. Поганий провідник електрики. Крихкий. Походження. Магматичне при високих температурах і тисках. Виникає в діатрем-мах - трубках вибуху, вулканах особливого виду, що викидалися лише один раз. Трубка вибуху є циліндричний жерло, заповнене уламками роздроблених ультраосновних гірських порід - кімберлітів, що має діаметр в кілька сотень метрів, що йде на сотні метрів углиб. Зустрічається в розсипах. Парагенезіс. Спостерігається в асоціації з гранатом (піропом), ільменітом, магнетитом, хромдіопсид, олівіном і ін. Родовища. Якутія (корінні і розсипи), Урал (розсипи), Ю. Африка (Конго, Гана, Трансвааль), Індія, Бразилія, Австралія (в останніх трьох країнах - тільки розсипних родовищ). Значення. Використовується в металообробній промисловості, при бурінні як абразивний матеріал і в ювелірній справі. Огранені прозорі алмази називаються діамантами.
Графіт - С
Назва походить від грецького слова «графо» - пишу. У своєму складі часто містить гази-водень. азот. двоокис вуглецю та ін. а також воду. Сингонія гексагональна. Твердість 1. Уд. вага 2,2-2,3. Морфологія. Тонкочешуйчатая, землисті агрегати. Пластинки і сферичні радіаль-но-променисті освіти. Спайність досконала. Злам зернистий, рівний. Блиск сильний, металоподібну, матовий. Колір темно-сірий, залізно-чорний. Риса темно-свинцево-сіра. Різновиди. шунгіт (Карелія, Якутія) - проміжний продукт між аморфним вуглецем і графітом. Особливі властивості. Тепло- і електропроводів. Вогнетривкий, т. Пл. 3550 ° С. Кислотоупор. Жирний на дотик. Від схожого з ним молібденіту відрізняється більш темним залізно-чорним кольором і менш інтенсивним блиском. Походження. Магматичне, метаморфічне. Парагенезіс. Зустрічається з мікрокліном, альбітом, кальцитом, егіриніт-авгита. Місце народження. Бурятская АРСР, Україна, Сибір (Курейка). За кордоном: Цейлон, Чехословаччина, США, Мадагаскар. Значення. Використовується. в металургії (тиглі, лиття), в електротехніці, як мастильний матеріал, у поліграфічній промисловості, у виробництві олівців.
Зазвичай хімічно чиста. Іноді містить домішки миш'яку, селену, телуру, включення газів і рідини. Сингония. У природі відомо кілька поліморфних модифікацій сірки - ромбічна, дві - моноклінної сингонії. Сталою є сірка ромбічної сингонії. Твердість 1-2. Уд. вага 2. Морфологія. Суцільні маси, натічні, кулясті, ниркоподібні і Сталактитові освіти. Нальоти, кристали діпірамідалиюго і толстотаблітчатого виду. Іноді -двойнікі. Спайність недосконала. Злам раковистий і нерівний. Блиск-алмазний (на гранях), жирний і смолистий (на зламі). Прозора. Колір сірчано-жовтий, медово-жовтий, червоний, сірий, зелений, чорний (домішка бітумів). Риса безбарвна. Різновиди - селениста сірка (до 5,2% селену). Особливі властивості. Горить при температурі 270 ° С синім полум'ям, виділяючи сірчистий газ, т. Пл. 112,8 ° С. Електро і теплопровідність дуже слабкі. Хороший ізолятор. При терті електризується негативно. Тендітна.
Походження. Спостерігається тільки в верхніх горизонтах земної кори. Виникає при вулканічних процесах з газів і гарячих розчинів, біохімічним шляхом утворюється в осадових породах, при розкладанні гіпсоносних товщ, в зоні окислення сульфідів. Парагенезіс. Зустрічається в асоціації з арагонітом, кальцитом, целестином, гіпсом, опалом, халцедоном. Часто - з нафтою і озокеритом. Місце народження. Шор-Су (Узбецька РСР), Каракуми, Поволжі, Камчатка, Курильські острови. За кордоном: Італія (о. Сицилія), Польща, США, Іспанія, Японія. Значення. Використовується в сірчано-кислотному, паперово-целюлозний, гумовому, барвистому, шкіряній і інших виробництвах, в сільському господарстві - для боротьби з шкідниками на плантаціях чаю, винограду, тютюну, бавовни, буряків та інших культур.