минералогия (1006435), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Тем не менее для многих минералов отдельность весьма характерна и проявляется в подавляющем большинстве индивидов, а покачеству образуемых поверхностей может конкурировать с плоскостямиспайности (моноклинные пироксены).92Общая частьТвердостьПод твердостью1 подразумевают степень сопротивления, которое способен оказать данный минерал какомулибо внешнему механическомувоздействию, в частности царапанию.В обычной минералогической практике применяется наиболее простой способ определения твердости царапанием одного минерала другим,т. е. устанавливается относительная твердость минералов.
Для оценкиэтой твердости принимается шкала 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 — Са(СО3);4) флюорит — CaF2;5) апатит — Са5[PO4]3F;6) ортоклаз — K[AlSi3O8];7) кварц — SiO2;8) топаз —Al2[SiO4](F,OH)2;9) корунд — Аl2O3;10) алмаз — С.Определение твердости исследуемого минерала производится путемустановления, какой из эталонных минералов он царапает последним.Например, если исследуемый минерал царапает апатит, а сам царапаетсяортоклазом, то это значит, что его твердость заключается между 5 и 6.Этот простой, хотя и грубый метод определения твердости минералов вполне удовлетворяет нас при диагностике минералов.В пределах значений по шкале Мооса у большинства минералов на различных гранях и сколах твердость является более или менее постоянной,хотя известны примеры, когда она меняется в зависимости от направленияцарапания.
Например, у минерала кианита Al2[SiO4]O в направлении удлинения твердость равна 4,5, а в перпендикулярном направлении на тойже плоскости — 6–7. Поэтому не случайно этот минерал называется такжедистеном (от греч. ди — двояко, стенос — сопротивляющийся).Более точные определения твердости минералов с научноисследовательской целью производят на специальных приборах — склерометрах —1Понятие «твердость тела» до сих пор с определенностью не установлено, несмотряна проводившиеся исследования этого вопроса. Различают твердости царапания, сверления, давления, шлифования.
Результаты исследований всех этих методов показывают, что мы, по существу, имеем дело с неодинаковыми по своей природе физическимиявлениями.93Глава 2. Конституция и свойства минераловс помощью алмазного или металлического острия. Мы не будем останавливаться на рассмотрении этих устройств. Приведем лишь некоторыевыводы, полученные при детальном изучении явлений нарушения поверхностей кристаллов методом царапания.Прежде всего выяснилось, что твердость кристаллических тел обладает векториальными свойствами(анизотропией), т. е. в различных направлениях в кристалле она не одинакова.
Это относится даже к минералам кубической сингонии. В качестве примера нарис. 31 приведена «розетка» твердости на грани кубакаменной соли.Рис. 31. «Розетка»Если испытываемая плоскость кристалла ориен твердости на гранитирована перпендикулярно плоскости спайности, токуба каменнойсолив направлении, параллельном следу плоскости спайности, она обнаруживает наименьшие, а в перпендикулярном направлении — наибольшие значения твердости.С кристаллохимической точки зрения твердость кристаллических телзависит от типа структуры и прочности связей атомов (ионов). Хотя в этойобласти мы располагаем еще очень неполными данными, все же некоторыеположения установлены с достаточной степенью определенности.Для ионных кристаллических тел путем сопоставления ряда эмпирических данных выявляется, что твердость, в общем, прямо пропорциональна плотности кристаллических структур.
С увеличением межионныхрасстояний для данного типа соединений она падает:Расстояние АХТвердость по МоосуBeO1,559MgO2,106,5CaO2,404,5SrO2,573,5BaO2,773,5–3A°Установлено также, что для соединений, кристаллизующихся в одинаковой структуре и с близкими межионными расстояниями, с увеличением валентности, т. е. зарядов ионов, твердость возрастает.Кроме того, как показал акад. В.
С. Соболев, большое значение имееткоординация катионов в соединениях. В окислах и силикатах наибольшая твердость принадлежит соединениям тех катионов, для которых отношение rk : rA отвечает нижнему пределу устойчивости координационного числа. Для силикатов, содержащих алюминий в шестернойкоординации, твердость выше, чем в алюмосиликатах (с четверной координацией Аl). Присутствие в составе соединений гидроксильных ионови воды несколько снижает твердость.Следует указать, что скрытокристаллические, тонкопористые и порошковатые разности минералов обладают ложными малыми твердостями.
Например, гематит (Fe2O3) в кристаллах имеет твердость 6, а в виде красной94Общая частьохры — меньше 1, что говорит практически об отсутствии сцепления междуотдельными частицами в тонкодиспергированной массе гематита.В целом главная масса природных соединений обладает твердостямив пределах от 2 до 6.
Более твердые минералы принадлежат к безводным окислам и силикатам: кварц — SiO2 (твердость 7), касситерит — SnO2 (6–7),корунд— Аl2О3 (9), минералы группы шпинели — MgAl2O4 (8), топаз (8),берилл (7,5–8), турмалины (7–7,5), гранаты (около 7) и др.Хрупкость, ковкость, упругостьЭти свойства при диагностике минералов имеют второстепенное значение, однако для ряда минералов они весьма характерны.Под хрупкостью подразумевается свойство минерала крошиться поддавлением при проведении острием ножа царапины по его поверхности.При этом, например, минерал, известный под названием «блеклая руда»,«пылится», т. е. дает матовую черту с темным порошком по краям. Халькозин, похожий на него по внешним признакам, в этом случае дает гладкий блестящий след, что свидетельствует о его свойстве пластическойдеформации, т.
е. о ковкости. Аналогичное явление, но в более резко выраженной форме обнаруживают ковкие самородные металлы (медь, золото, серебро и др.). Свойство ковкости их проявляется также и в том,что их зернышки на наковальне с помощью молоточка могут быть расплющены в тонкие пластинкиДля ряда минералов, обладающих слабыми кристаллическими структурами, явление пластичности обусловливается скольжением, состоящимв параллельном перемещении слоев кристаллической среды вдоль однойили нескольких плоскостей (скольжения в каменной соли).
В другихминералах пластичность сопровождается механическим двойникованием (например, в кристаллах кальцита).Упругость, т. е. свойство вещества изменять свою форму под влиянием деформирующих сил и вновь ее восстанавливать по их удалении, также характерна для некоторых минералов. Этим свойством обладают, например, слюды, чем они отличаются от кальцийсодержащих, такназываемых хрупких слюд, ломающихся при изгибе. Похожие на слюдыхлориты при сильном изгибе хотя и не ломаются, но не восстанавливаютсвоего прежнего положения. Большинство минералов, способных выделяться в виде асбестов, при их расщеплении дают тончайшее эластичноеволокно, поддающееся текстильной обработке.
Волокнистая разновидность гипса — селенит — этим свойством не обладает.Удельный весУдельный вес (в настоящее время все чаще заменяется термином«плотность», в минералогии традиционно используется единица плотности г/cм3) минералов, как известно, зависит прежде всего от атомногоГлава 2. Конституция и свойства минералов95веса атомов или ионов, слагающих кристаллическое вещество. Затем существенную роль играют размеры ионных радиусов, возрастание которых компенсирует увеличение атомного веса, иногда настолько, что удельный вес даже снижается: например, несмотря на то что атомный вес калияв 1,7 раза больше, чем натрия, удельный вес КСl (1,98) меньше, чем NaCl(2,17) в силу того, что ионный радиус К1+ (1,33) больше ионного радиусаNa1+ (0,98), что сильно сказывается на объеме кристаллического вещества.
Кроме того, как указывалось выше (см. полиморфизм), изменение, вчастности увеличение координационного числа в кристаллических структурах, приводит к уменьшению объема, а следовательно, к увеличениюудельного веса. Наконец, уменьшение валентности катиона (или увеличение валентности аниона) при прочих равных условиях, по В. С. Соболеву, должно также сопровождаться увеличением удельного веса.Удельные веса минералов колеблются в широких пределах: от значений меньше 1 (лед, некоторые органические минералы) до 23,0 (некоторые разности минералов группы осмистого иридия).Главная масса природных органических соединений, окислов и солейлегких металлов, расположенных в верхней части менделеевской таблицы,обладает удельными весами в пределах от 1 до 3,5: янтарь, твердые битумы(1,0–1,1), галит — NaCl (2,1–2,5), гипс — CaSO4 . 2H2O (2,3), кварц — SiO2(2,65), алмаз (3,51) и др.
Лишь некоторые относящиеся к этой группе минералы имеют больший удельный вес; таковы, например, корунд и его разновидности — Аl2О3 (4,0). Среди сульфатов особо выделяется барит — BaSO4(4,3–4,7), почему он и получил свое название (от греч. барос — тяжесть).Соединения типичных тяжелых металлов, занимающих нижнюю частьменделеевской таблицы, характеризуются средними удельными весами от3,6 до 9. Примеры: сидерит — FeCO3 (3,9), сфалерит — ZnS (4,0), пирит —FeS2 (5,0), магнетит — FeFe2O4 (4,9–5,2), гематит — Fe2O3 (5,0–5,2), англезит — PbSO4 (6,4), церуссит — РbСО3 (6,5), касситерит — SnO2 (7,0), галенит — PbS (7,5), киноварь — HgS (8,0), уранинит — UO2 (8–10).Наибольшие удельные веса имеют самородные тяжелые металлы: медь(8,9), висмут (9,7), серебро (10–11), золото (15–19), минералы группысамородной платины (14–20), минералы группы иридия и осмистого иридия (17–23).Удельные веса минералов определяются в основном двумя способами: 1) методом вытеснения жидкости, т.
е. путем взвешивания образца иизмерения объема вытесненной им воды в сосуде; 2) путем определенияпотери в весе минерала, погруженного в воду (абсолютный вес образцаделят на потерю им веса в воде). Удельный вес мелких зернышек минерала определяется с помощью так называемого пикнометра или тяжелыхжидкостей и весов Вестфаля, описываемых в специальных руководствах.Довольно значительные колебания удельного веса, устанавливаемые для одного и того же минерала, наблюдаются сравнительно редко96Общая частьи, помимо изоморфизма, обычно бывают обусловлены мельчайшимивключениями посторонних минералов, в том числе пузырьков газа ижидкостей.Различие в удельных весах минералов широко используется при обогащении руд различными гравитационными методами с целью отделения нерудных минералов (кварца, кальцита, барита и др.) от рудных минералов (галенита, сфалерита, касситерита и др.) При обогащенииполучаются концентраты с повышенным содержанием полезных минералов.МагнитностьСуществует очень немного минералов, которые обладают явно выраженными магнитными свойствами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
