Лекция Физические свойства минералов. Лабораторная 2 Физ.св-ва минералов. Лекция Тема. Физические свойства минералов. Вопросы Прозрачность. Цвет минералов. Цвет черты
 Скачать 324 Kb.
|
Лекция № 2. Тема. Физические свойства минералов.Вопросы: 1. Прозрачность. 2. Цвет минералов. 3. Цвет черты. 4. Блеск. 5. Спайность и излом. 6. Твердость. 7. Хрупкость, ковкость, упругость. 8. Магнитность. 1. Прозрачность. Прозрачностью называется свойство вещества пропускать сквозь себя свет. Хотя абсолютно непрозрачных тел не существует, однако многие минералы, особенно металлы (даже в тонких пленках), видимые лучи пропускают в столь малых количествах, что практически кажутся совершенно непрозрачными. Точно также не существует и абсолютно прозрачных материальных сред, т.е. таких, которые совершенно не поглощали бы пропускаемого через них света. Одна из самых прозрачных сред – чистая вода. Интенсивность вышедшего из данной среды света (J) будет более ослабленной по сравнению с интенсивностью вступившего света (J0). Иначе говоря, отношение J : J0 = a будет всегда правильной дробью. Величина а называется коэффициентом прозрачности данной среды при толщине слоя, равной единице (1 см). Она зависит от химической природы вещества и длины волны света (но не от силы света). Чем ближе эта величина к единице, тем более прозрачен минерал, и наоборот. В зависимости от степени прозрачности все минералы, наблюдающиеся в крупных кристаллах, делят на следующие группы: 1) прозрачные – горный хрусталь, исландский шпат, топаз и др. (пропускают свет подобно стеклу); 2) полупрозрачные – изумруд, сфалерит, киноварь и др. (как через матовое стекло); 3) непрозрачные – пирит, магнетит, графит и др. (не пропускают свет даже в тонких пластинках); Многие минералы, кажущиеся в больших кристаллах или обломках непрозрачными, просвечивают в тонких обломках (биотит, рутил и др.). 2. Цвет минералов. Окраска минералов невольно обращает на себя внимание при первом же знакомстве с ними и потому является одним из важнейших признаков, свойственных минералам. Естественно, что многие названия даны минералам именно по этому признаку. Примеры: лазурит – от перс. азул – небо, синь (Na,Ca)8 ·[(S, SO4,Cl)2I (AlSiO4)6] - азурит (син. лазурь медная) – «азур» по франц. –лазурь - хлорит – («хромос») по-гречески – зеленый В природных химических соединениях различают три рода окрасок по происхождению: 1) идиохроматическую 2) аллохроматическую 3) псевдохроматическую Идиохроматизм («идиос» по-гречески – свой, собственный). Во многих случаях окраска природных соединений, никогда не встречающихся в виде бесцветных кристаллов, обусловлена внутренними свойствами самого минерала. Таковы, например, черный магнетит (FeFe2O4), латунно-желтый пирит (FeS2), карминно - красная киноварь (HgS), зеленые и синие кислородные соли меди (малахит, азурит, бирюза), густо синий лазурит. Эти типичные окраски минералов получили название идиохроматических. В различных минералах они обусловлены разными причинами: а) в многочисленных минералах окраска обязана какому-нибудь химическому элементу, называемому хромофором, т.е. носителем окраски, связанной с его внутриатомным строением. К числу таких элементов относятся: Ti, V, Сr, Mn, Fe, Co, Ni. Наиболее ярким представителем хромофоров является Cr, («хромос» по-гречески – окраска, цвет). б) в некоторых случаях минерал может быть окрашен вне всякой связи с хромофорами. Известны случаи окраски каменной соли NaCl в красивый синий цвет. Оказалось, что эта окраска своим происхождением обязана тому, что часть ионов этого соединения, в частности натрия, превратилась в нейтральные атомы, присоединив к себе необходимые для этого электроны хлора. в) особую небольшую группу окрашенных минералов составляют такие соединения, в которых присутствуют ионы или целые группы ионов внутри пустых промежутков решетки. Это относится к тем силикатам, у которых имеет место «внедрение» дополнительных анионов, как Cl- , [So4]2- . Примером может служить ярко-синий минерал лазурит. Окраска таких минералов связана с группами присоединения или внедрения, которые сами по себе не являются хромофорами. Следовательно, окраска некоторых прозрачных минералов может быть связана с хромофорами, с изменением однородности строения кристаллических решеток и с присутствием ионов или целых групп внутри пустых промежутков решетки. Аллохроматизм (аллос по-гречески – посторонний) - окраска в таких минералах связана с посторонними тонко рассеянными механическими примесями, окрашенные в тот или иной цвет хромофорами (носителями окраски). Эти красящие вещества могут быть представлены неорганическими и органическими соединениями. Известно немало примеров, когда один и тот же минерал бывает окрашен в различные цвета и оттенки. Так, кварц, обычно встречающийся в виде бесцветных, часто совершенно прозрачных кристаллов (горный хрусталь) бывает окрашен в красивый фиолетовый цвет (аметист), золотистый (цитрин), серый или дымчатый (раухтопаз), густой черный (морион) и др. цвета. В большинстве случаев подобные окраски, независящие от природы самого минерала, носят название аллохроматических, т.е. чуждых самим минералам. Псевдохроматизм («псевдо» по- гречески- ложный) - явления ложной окраски наблюдаемые в твердых прозрачных минералах, т.е. «игра цветов», обусловленная интерференцией падающего света в связи с отражением его от внутренних поверхностей трещин спайности или то поверхности каких- либо включений. Это явление хорошо знакомо по иризирующим пленкам керосина, нефти, масла, плывущим по воде и окрашенным в различные «цвета радуги». Оно объясняется тем, что здесь интерферируют лучи света, отраженные от передней поверхности прозрачной пленки (ее границы с воздухом) и задней (поверхности раздела с водой). Примером может служить поделочный камень лабрадорит, в котором на плоскостях при некоторых углах поворота вспыхивают синие и зеленые переливы. Такие переливы наблюдаются и на минерале борнит- Cu5FeS4 в виде фиолетовых и синих отливом, на минерале халькопирит CuFeS2 . Во всех случаях окраска ничего общего не имеет с природой самого минерала. Подобные пленки на минералах называются побежалостями. 3. Цвет черты. Под этим термином подразумевается цвет тонкого порошка минерала. Этот порошок легко получить, если провести минералом черту на матовой поверхности фарфоровой пластинки, называемой бисквитом (его твердость 5-6). Этот признак по сравнению с окраской минералов является гораздо более постоянным и более надежным диагностическим признаком. Цвет черты или порошка в ряде случаев совпадают с цветом самого минерала. Например, у киновари окраска и цвет порошка красные, у магнетита – черные, у лазурита - синие. Для других минералов наблюдается довольно резкое различие между цветом минерала и цветом черты. Например, у гематита (цвет минерала стально-серый или черный, а черта - красная), у пирита (цвет минерала латунно-желтый, а черта- черная). Для минералов, твердость которых превышает твердость бисквита, цвет порошка таким путем установить нельзя. 4. Блеск. Большинство минералов в отраженном свете обладает блеском. Основной причиной блеска являются два фактора: показатель преломления вещества, с одной стороны, и коэффициент поглощения, с другой. Так вещества, обладающие большим коэффициентом поглощения характеризуются металлическим блеском. Они обычно непрозрачны даже в очень тонких зернах или пластинках. Черта таких минералов черная или очень темно окрашена. Минералы прозрачные, т.е. не сильно поглощающие свет характеризуются иным характером блеска. В этом случае блеск обусловлен величиной показателя преломления. На характер блеска влияет также состояние отражающей поверхности: если на ней образовались мельчайшие неровности и бугорочки, то отражаемый свет частично рассеивается и приобретает характер жирного. Типичным примером может служить спайный кусок каменной соли, после некоторого пребывания во влажной атмосфере. Блестящая поверхность раскола превращается в поверхность с характерным жирным блеском. Некоторые минералы обнаруживают перламутровый блеск, вызванный явлениями интерференции света от тонких пластинок. Такой блеск можно видеть у кристаллов слюды или талька. При параллельно волокнистом строении кристаллов можно видеть шелковистый блеск: асбест, гипс-селенит. 5. Спайность и излом. Спайностью называется способность кристаллов и кристаллических зерен раскалываться или расщепляться по определенным кристаллографическим направлениям. Это свойство кристаллических сред связано исключительно с внутренним их строением и для одного и того же минерала не зависит от внешней формы кристаллов. Поэтому этот признак служит одним из важнейших диагностических признаков, помогающих определить минерал. В зависимости от того, насколько отчетливо проявляется это свойство, различают степени совершенства спайности. 1. Спайность весьма совершенная, - когда минерал по определенному направлению делится очень легко на листочки или пластинки, и плоскости спайности получаются ровные и зеркально блестящие. Примеры: слюда, гипс. 2. Спайность совершенная проявляется в том, что при любом ударе молотком по минералу он рассыпается на обломки, ограниченные спайными плоскостями. Неправильные поверхности излома получаются очень редко. Примеры: кальцит, свинцовый блеск (галенит), каменная соль (галит). 3. Спайность средняя – при раскалывании минерала получаются осколки, одинаково чисто ограниченные как неправильной поверхностью излома, так и плоскостями спайности. Примеры: полевые шпаты, роговая обманка, плавиковый шпат. 4. Спайность несовершенная обнаруживается с трудом, ее приходится уже отыскивать на обломках минерала, причем большая часть обломков ограничена неправильными поверхностями излома. Примеры: берилл, апатит. 5. Спайность весьма несовершенная, часто граничащая с полным отсутствием признаков спайности. Примеры: кварц, касситерит, корунд, золото, магнетит). Спайность может наблюдаться по одному направлению (слюда), двум (полевые шпаты - ПШ), трем (каменная соль, известковый шпат), четыре (плавиковый шпат) и даже по шести направлениям (цинковая обманка). Излом. При раскалывании минералов получаются или ровные плоскости (по спайности) или неровная поверхность, называемая изломом. Чем совершеннее спайность, тем труднее установить характер излома. Излом особенно типичен для минералов без спайности или с несовершенной спайностью. Для определения минералов особенно важны следующие виды излома: 1) раковистый – похожий на внутреннюю поверхность раковины; например у кварца, опала, халцедона; 2) занозистый – когда на поверхности излома заметны мелкие полусвободные занозы, как, например, у асбеста, кремня; 3) крючковатый – поверхность излома покрыта мелкими крючками, например, у самородной меди, серебра и других ковких металлов; 4) землистый – поверхность излома матовая и как бы покрытая мелкой пылью, как, например, у каолина. 6. Твердость Под твердостью подразумевают степень сопротивления, которое способен оказать данный минерал какому-либо внешнему механическому воздействию, в частности царапанью. В минералогической практике применяют наиболее простой способ определения твердости царапаньем одного минерала другим, т.е. устанавливается относительная твердость минералов. Для оценки этой твердости принимается Шкалы Мооса, представленная десятью минералами, из которых каждый последующий своим острым концом царапает все предыдущие. За эталоны этой шкалы приняты следующие минералы в порядке твердости от 1 до 10: 1. Тальк Mg3 [Si4O10] [OH] 2 2. Гипс Ca SO4 · 2H2O 3. Кальцит CaCO3 (известковый шпат) 4. Флюорит CaF2 (плавиковый шпат) 5. Апатит Ca5 [PO4] 3 (F,Cl) 6. Ортоклаз K[AlSi3O8] (полевой шпат) 7. Кварц SiO2 8. Топаз Al2 [SiO4] (F, OH)2 9. Корунд Al2O3 10.Алмаз C Шпатами - называются кристаллические вещества, не имеющие металлического блеска, но обладающие совершенной спайностью по двум или более направлениям. 7. Хрупкость, ковкость, упругость. Эти свойства при диагностике минералов имеют второстепенное значение. Однако для ряда минералов они весьма характерны. Под хрупкостью подразумевается свойство минерала крошиться под давлением при проведении острием ножа царапины на его поверхности. Свойство ковкости проявляется в том, что зернышки минерала на наковальне с помощью молоточка могут быть расплющены в тонкие пластинки. Упругость- свойство вещества изменять свою форму под влиянием деформирующих сил и вновь ее восстанавливать при удалении этих сил. 8. Магнитность. Существует небольшое количество минералов, которые обладают явно выраженными магнитными свойствами. Минералы со слабыми парамагнитными свойствами легко притягиваются магнитом, но имеются и такие минералы, которые сами представляют собой магнит, т.е. являются феррамагнитными и притягивают к себе железные опилки, булавки, гвозди. Таким свойством обладают магнетит. Наконец, известны диамагнитные минералы, отталкивающиеся магнитом (самородный висмут). |