минералогия (1006435), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Для тяжелых минералов той же цели, нов более грубом виде, можно достигнуть также путем промывки дробленогоматериала в старательском ковше или лотке.108Общая частьВ тех случаях, когда приходится изучать состав землистых тонкодисперсных масс, прибегают к отмучиванию в стеклянных банках или к разделению на фракции по удельным весам с помощью центрифуги в жидких или вязких средах.Подготовленный для химического анализа материал предварительнодолжен подвергнуться спектральному анализу, если тот не был произведен ранее.
Этот анализ необходим для того, чтобы знать, какие химические элементы вообще содержатся в минерале и какие из них могут бытьопределены при химическом анализе. Следует заметить, что эти определения с помощью спектрографа производятся быстро и притом в некоторых количественных соотношениях для элементов. Это важно знать,прежде чем начинать химический анализ.Современный химический анализ не ограничивается классическимиметодами аналитической химии (весовые методы, колориметрия, титрование), широко применяются также и методы фотометрии пламени, атомной абсорбции, спектроскопии индуктивно возбужденной плазмы и др.Данные полного химического анализа, выраженные в весовых процентах, необходимо пересчитать на атомные (молекулярные) количества, с тем чтобы можно было вывести химическую формулу минерала.С этой целью данные весовых количеств каждого элемента (окисла)делят на его атомный вес («молекулярный вес» окисла)1.
Полученныечисла должны показывать, в каком отношении находятся данные элементы (или окислы), входящие в состав минерала. Необходимо указать,что соотношения компонентов, вычисляемые по данным химическиханализов, никогда не бывают строго кратными ввиду или недостаточновысокой точности самих анализов, или других причин. Приведем дляиллюстрации два примера.Пример 1. Данные химического анализа бурнонита из Нагольного кряжа:% по весуPb42,75Cu12,77Sb24,76S19,40_____________Сумма99,68Атомный вес207,263,6121,832,0Атомноеколичество0,2040,2010,2060,606Отношение1113Таким образом, химическая формула минерала должна выразиться в видеPbCuSbS3.1Атомные веса берутся то таблице Менделеева. Молекулярный вес окисла составляется из суммы атомных весов элементов; например, для SiO2 он равен 28,1 + 2 × 16,0 = 60,1.Глава 3.
О методах детальных минералогических исследований109Пример 2. Данные химического анализа родонита из месторожденияКызылТаш (Ю. Урал):% по весуМол. весМол. кол.Отношение46,0660,10,7671SiO20,11101,90,001—Al2O3Нет———Fe2O3FeO1,8371,80,025MnO44,7670,90,6301CaO6,5956,10,117___________Сумма99,35Химическая формула этого минерала может в самом общем виде бытьвыражена в виде (Mn, Ca) O . SiO2 или (Mn, Ca) SiO3. При переходе к эмпири'ческой кристаллохимической формуле, исходя из пяти атомов кремния в анионном радикале и пренебрегая ничтожным содержанием алюминия, получаем следующий результат, который относится не к родониту вообще какминеральному виду, а непосредственно к исследованному материалу:(Mn4,10Ca0,76Fe2+0,16)5,02 [Si5O15].Полученная эмпирическая формула указывает на некоторый избытокв катионной части, который, скорее всего, связан с погрешностями анализаили с присутствием примесей других минералов, а не с отклонением составаизученного образца родонита от требуемого правилами стехиометрии.Бывают случаи, когда не удается отобрать для химического анализасовершенно свободный от посторонних примесей минерал.
Тогда при расчете данных химического анализа, если количество посторонней примеси невелико и ее минералогическая природа установлена, приходитсявычислять состав интересующего нас минерала приблизительно, сообразуясь с микроскопическими данными исследований. Если же примесиприсутствуют в больших количествах, то в этом случае пересчеты на минеральный состав могут быть не всегда правильными.Пересчет результатов химического анализа на кристаллохимическуюформулу является задачей, требующей особого искусства и не всегда поддающейся применению стандартных рецептов. Следует учитывать специфику состава изучаемого минерала, нередко — комбинировать различные способы пересчета и выбирать наилучший; кроме того, необходимовоздерживаться от восприятия результатов, предоставленных минералогу химикоманалитиком, как абсолютных, непогрешимо достоверныхвеличин, лишенных каких бы то ни было ошибок.Невозможность точного учета неоднородности анализируемого минерала, реализующейся как в виде зонального распределения изоморфныхпримесей, так и в наличии посторонних минеральных и иных микровключений, которые никогда не удается полностью удалить при отборе материала, является практически неустранимой особенностью классическогохимического анализа, не входящей в число его достоинств.110Общая частьСпектральный анализ в практике минералогических исследованийстал применяться настолько широко, что во многих случаях заменяетметод паяльной трубки, особенно в лабораторных условиях.
Этот методопределения присутствующих в минерале химических элементов основан, как известно, на том, что каждый химический элемент при достаточном нагревании испускает лучи определенных, характерных для него длинволн, устанавливаемые с помощью спектроскопа. Главными преимуществами спектрального анализа являются точность и быстрота определения содержащихся в минерале катионов металлов. Особенно это имеетзначение при определении таких ценных редких металлов, как молибден,индий, германий, галлий, кадмий и др. Более того, для ряда металлов разработана методика определения примерного количественного значениясодержания. Количество материала, требующееся для анализа, можетбыть ограничено несколькими миллиграммами. В этом также заключается важное достоинство метода. Спектральный анализ всетаки остается в лучшем случае полуколичественным методом, однако минимальныеопределяемые количества элементов (порог обнаружения) могут быть настолько малыми, что альтернативы у этого метода, особенно в геохимии,пока нет, за исключением очень дорогого и трудоемкого масс'спектро'метрического анализа.Рентгеноспектральный (микрозондовый) анализ основан на том, чтоиспытуемое вещество, помещенное на поверхность антикатода, при действии катодных лучей (потока электронов) испускает рентгеновские лучиопределенной длины волны для каждого из содержащихся в нем химических элементов, т.
е. аналогично тому, что мы имеем при обычном спектральном анализе. Важно лишь, чтобы напряжение, приложенное к электродам рентгеновской трубки, было достаточным для возбуждения лучей,характерных для того или иного элемента. Рентгеноспектральный анализ особенно ценен при количественном определении в минералах редких земель Y, Nb, Та, Hf, Re, определение которых обычными химическими методами составляет чрезвычайно трудоемкую задачу.С 60х гг. XX в. техника микрозондового анализа постоянно совершенствовалась и к настоящему времени развилась в такой степени, что в исследовании химического состава минералов этому методу практически нет равных, хотя и он не лишен недостатков, сводящихся главным образом кневозможности определения элементов с атомным номером 4 и меньше; точность определения элементов с номером от 5 до 9 также оставляет желатьлучшего.
В остальных отношениях методика является превосходной, особенно благодаря экспрессности и высокому пространственному разрешению.Определение содержания элементов проводится в приполированныхпрепаратах с напыленным слоем проводящего вещества (графит, золото). Препарат, представленный чаще всего множеством зерен, заключенных в «шашку» из эпоксидной смолы, помещается в колонну, по устГлава 3. О методах детальных минералогических исследований111ройству очень близкую к колоннеэлектронного микроскопа (рис. 37).После вакуумирования колонныфокусированный пучок ускоренных в электрическом поле(50–300 КВ) электронов (собственно электронный зонд) направляется на поверхность препарата, возбуждая в его атомаххарактеристическое рентгеновское излучение, которое фиксируется счетчиками того или иного типа.
Сечение зонда можетбыть доведено до 1 микрометра вдиаметре, глубина области возбуждения имеет обычно тот жепорядок. Сигналы с детекторовРис. 37. Электроннозондовый микроаналиусиливаются и преобразуются взаторэлектрические импульсы, которые поступают для обработки в компьютер. При машинной обработкеанализируется спектр излучения, в составе которого пики, соответствующие определяемым элементам, оцениваются по мощности, котораяпропорциональна содержанию этих элементов в образце.Для получения наиболее точных (относительная ошибка — 1–2 % присодержаниях от 1 % вес. и выше) количественных результатов, характеристическое излучение, генерируемое атомами определяемого элементав исследуемом минерале, сравнивается с излучением эталона с известным содержанием данного элемента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
