минералогия (1006435), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Минералы со слабыми парамагнитными свойствами легко притягиваются магнитом (бедные серой разности пирротина). Но имеются и такие минералы, которые самипредставляют собой магнит, т. е. являются ферромагнитными и притягивают к себе железные опилки, булавки, гвозди. Таким свойством обладают магнетит, никелистое железо, некоторые разности ферроплатины. Наконец, известны диамагнитные минералы, отталкивающиесямагнитом (самородный висмут).Так как число минералов, обладающих магнитными свойствами, невелико, то этот признак имеет важное диагностическое значение. Испытание на магнитность производится c помощью свободно вращающейсямагнитной стрелки, к концам которой подносится испытуемый образец.Допускается и употребление магнита, при этом предпочтительно использовать мелкие зерна минерала, а магнит прикрывать бумагой.Слабыми магнитными свойствами, не устанавливаемыми с помощьюмагнитной стрелки, обладает довольно большое количество минералов.На различии этих слабо выраженных магнитных свойств основано разделение минералов на фракции с помощью электромагнита при исследовании так называемых шлихов, т.
е. тяжелой фракции минералов, получающейся при промывании.РадиоактивностьВ самом конце периодической системы Менделеева располагаетсягруппа радиоактивных элементов урана — радия, представляющих совершенно особый интерес. Явления радиоактивности были открытыА. Беккерелем еще в 1896 г. Дальнейшее изучение их привело к открытию общих законов строения атома и к развитию так называемой ядерной физики.Как известно, образование ионов, химических соединений и вообщевсе химические процессы обусловлены почти исключительно строениемнаружных электронных оболочек атомов и той энергией, которая выделяГлава 2.
Конституция и свойства минералов97ется при перегруппировках электронов; ядра атомов при этом не претерпевают никаких изменений. Явления же радиоактивных превращений,наоборот, связаны с превращениями, происходящими в самих ядрах.В связи с этим необходимо напомнить о строении атомных ядер.Установлено, что в строении атома принимают участие три основныхвида частиц: протон и нейтрон — в ядре, электрон — в окружении ядра.Число протонов равно атомному номеру, а число нейтронов — разностимежду массовым числом (близким к атомному весу) и атомным номером.Рассматривая Периодическую систему элементов (см.
табл. 2), легко видеть, что в первых рядах элементов числа протонов и нейтронов ядра атома обычно равны друг другу. По мере перехода к более тяжелым элементаммы замечаем, что число нейтронов по сравнению с протонами постепенновозрастает (так полагается для достижения минимума энергии, а следовательно, и устойчивости ядра). В последнем ряду устанавливается уже весьма значительный избыток нейтронов по отношению к протонам. Например,ядро тяжелого урана U238 содержит 92 протона и 146 нейтронов (238 – 92),а ядро изотопа U235 — на три нейтрона меньше (при том же числе протонов).Эти последние элементы периодической системы обладают не вполне устойчивыми ядрами атомов. Для таких элементов весьма характерныявления так называемого радиоактивного распада, выражающиеся в не'прерывном испускании:1) αчастиц, т.
е. ядер атомов гелия, обладающих атомным номером 2и массовым числом 4; они выбрасываются с громадной скоростьюи ионизируют воздух, т. е. делают его проводником электричества;испускание этих частиц приводит к тому, что атом данного элемента последовательно превращается в атомы более легких элементов, причем атомный номер при вылете каждой частицы уменьшается на две, а масса — на четыре единицы;2) βчастиц, равнозначных электронам; испускание одной такой частицы, естественно, приводит к увеличению заряда ядра на единицу(при сохранении массового числа); следовательно и атомный номер продукта превращения увеличивается на единицу;3) γлучей, представляющих собой электромагнитное излучение, подобное рентгеновским лучам.Это непрерывное превращение атомов, сопровождающееся большимрасходом энергии, протекает вне зависимости от температуры и давления.Конечными продуктами, образующимися в результате последовательныхиспусканий α и βчастиц, являются устойчивые изотопы свинца.
Скоростьраспада образующихся промежуточных атомов колеблется в весьма широких пределах от долей секунды до миллиардов лет. Время, необходимоедля распада половины всего количества атомов данного изотопа, называется «периодом полураспада». Оно постоянно для каждого изотопа.98Общая частьУстановлены три ряда последовательных радиоактивных превращений: 1) ряд урана, начинающийся с изотопа урана U238 (рис. 32),где в числе промежуточных продуктов распада образуется и радийс периодом полураспада 1600 лет;2) ряд актиния, начинающийся сдругого изотопа урана — U 235 ивключающий в числе промежуточных продуктов превращений актиний; 3) ряд тория, начинающийсяс изотопа Th232.Радиоактивность минералов определяется по производимой имиионизации воздуха с помощью электроскопов, ионизационных камер иразличных систем счетчиков.
Урансодержащие минералы, способныеизлучать химически активные лучи,оказывают сильное воздействиетакже на фотографическую пластинку. Этим пользуются для полуРис. 32. Начальные участки трех рядовчения так называемых радиограестественных радиоактивных преврафий. С этой целью отполированныйщений и искусственно полученныетрансурановые элементы —образец руды в темной комнате илинептуний и плутонийв ящике для проявления кладут нафотопластинку на определенное время.
Активные лучи в светочувствительном слое производят обычное химическое действие. После проявления места сильного почернения будут указывать на наличие урансодержащих минералов. На позитивном изображении радиографии, т. е. на фотобумаге,светлые участки будут отвечать минералам, богатым радиоактивными элементами, черные — минералам, не содержащим их.Явление радиоактивного распада, протекающего в течение огромныхпериодов времени, используется при определении абсолютного геологического возраста различных пород, в которых в свое время образовалисьрадиоактивные минералы.
Такое определение возраста возможно прежде всего потому, что скорость распада каждого радиоактивного веществане только постоянна, но и не зависит ни от температуры, ни от происходящих химических реакций. Вторым важным обстоятельством являетсято, что содержание конечных продуктов распада (гелия и свинца) минерала находится в прямой зависимости от времени, истекшего с моментаобразования радиоактивных минералов.Глава 2. Конституция и свойства минералов99Прочие свойства минераловИз многочисленных других свойств минералов (теплопроводность, электропроводность, пироэлектрические и пьезоэлектрические свойства, детекторные свойства, плавкость, растворимость и пр.) укажем лишь те, которыеимеют наибольшее диагностическое значение, т.
е. в ряде случаев помогаютопределить минерал или проверить сделанное определение. Упомянем также о тех свойствах, которыми пользуются в своей практике рудокопы.Такие свойства, как растворимость, плавкость, окрашивание пламени,перлов буры и др., требуют специальной постановки их исследований. Ониподробно рассматриваются в курсе паяльной трубки, и потому здесь мы наних останавливаться не будем. Укажем некоторые другие свойства минералов, которыми иногда пользуются поисковики, горнорабочие и старатели при поисках или разведке месторождений полезных ископаемых.Запах, издаваемый некоторыми минералами при ударе или разломе, иногда указывает на присутствие тех или иных элементов в руде.
Например, самородный мышьяк, арсенопирит (Fe[AsS]) и другие арсениды металлов прирезком ударе издают характерный чесночный «запах мышьяка», особенносильно чувствующийся при нагревании и прокаливании на огне. Иногдажильный кварц, с которым бывают связаны минералы редких металлов, прираскалывании выделяет своеобразный неприятный запах, что в рудокопнойпрактике в некоторых случаях является руководящим признаком. У рядаполезных ископаемых различают «глинистые запахи» и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
