минералогия (1006435), страница 72
Текст из файла (страница 72)
N = 2,07.Твердость 1,5–2. Режется ножом. Ковкий. Спайность отсутствует. Уд.вес 5,55. Прочие свойства. Нерастворим в воде.Диагностические признаки. Характерны низкая твердость, высокаяплотность, высокий показатель преломления, нерастворимость в водеи химические реакции.П. п. тр. на угле легко плавится (при 450–500 °С) и вскипает. При присадке соды в восстановительном пламени легко дает металлическое серебро. В кислотах почти не растворяется (лишь отчасти в HCl). Образует раствор лишь с аммиаком, что весьма характерно.Происхождение и месторождения. Встречается в зонах окисленияместорождений серебросвинцовых руд, образуясь при реакции окисления серебряных минералов с хлорсодержащими просачивающимися поверхностными водами.
В более значительных массах наблюдается в местностях с сухим жарким климатом. Известны псевдоморфозы посамородному серебру.В России очень небольшие количества кераргирита встречаютсяв зонах окисления ряда месторождений Ю. Урала (Михайловский приискв Баймакском районе) и Алтая (Змеиногорский рудник). В Нагольном кряже (Украина) в начале XX в. отмечались залежи эмболита в приповерхностной части серебросодержащей кварцсульфидной жилы. Наибольшие скопления кераргирита и других галоидных соединений серебранаблюдались в месторождениях пустыни Атакама (Чили), в Боливии,Мексике и Австралии.Раздел IVОКИСЛЫ (ОКСИДЫ)Общие замечания.
В данный раздел включены простейшие соединения металлов и металлоидов с кислородом и гидроксилом. Кислородныесоли мы будем рассматривать отдельно.Кислород, как известно, в химических реакциях, совершающихсяв земной коре, играет исключительную роль не только в неорганической,но и в органической минералогии.
Кислородные соединения как в видепростых окислов, так и в виде разнообразных кислородных солей всюдув земной коре резко преобладают. Напомним, что среднее весовое содержание кислорода в земной коре составляет 47,0 %.В простейшие соединения с кислородом в том или ином виде входитоколо 40 элементов (рис. 141).Рис. 141. Элементы, для которых характерны природные окислы и гидроокислы(набраны полужирным шрифтом)Общее весовое количество свободных окислов в литосфере (за исключением гидросферы и атмосферы) составляет около 17 %. Из них на долюодного только кремнезема приходится 12,6 %. Окислы и гидроокислыжелеза составляют 3,9 %. Из остальных наибольшее значение имеют окислы и гидроокислы алюминия, марганца, титана и хрома.Условия образования и химические особенности соединений.
Основная масса разнообразных по составу окислов и гидроокислов сосредоточена в самых верхних частях земной коры — на границе ее с атмосферой,содержащей свободный кислород. Глубина интенсивного проникновениясвободного кислорода в земную кору контролируется в основном уровнем292Описательная частьгрунтовых вод. Кора выветривания горных пород вместе с зонами окисления рудных месторождений является главной ареной химических реакций,приводящих к новообразованиям, среди которых доминирующую рольиграют окислы и гидроокислы металлов.Весьма существенное значение при этом имеют не только свободныйкислород воздуха, проникающий с поверхности в земную оболочку, нотакже дождевые просачивающиеся воды с растворенными в них кислородом и углекислым газом.
Установлено, что в дождевой воде, насыщенной воздухом, на 1 л в среднем приходится 25–30 см3 газа, в составе которого около 30 % кислорода, 60 % азота и 10 % углекислоты. Если мысравним эти данные с составом воздуха, то увидим, что дождевая водазначительно обогащена кислородом и особенно углекислотой. По меретого как эта дождевая вода спускается к уровню грунтовых вод, ее окисляющее действие постепенно ослабевает.
Свободный кислород по путипросачивания дождевой воды расходуется на окислительные реакции.Особенно сильно этот расход проявляется при окислении сульфидов иим подобных соединений с образованием на первой стадии сернокислых,мышьяковокислых и прочих солей.Сравнительно легко подвергаются окислению также такие кислородные соединения, входящие в состав горных пород и руд, которые в своемсоставе содержат какиелибо металлы в низших степенях валентности,например Fe2+, Mn2+, V3+ и др. В процессе окисления эти металлы переходят в ионы высших валентностей, но меньших по размерам, вследствиечего силы связей в кристаллических структурах ослабляются.
Это в конце концов приводит к полному разрушению окисляющихся кристаллических веществ с образованием новых как растворимых, так и нерастворимых в воде соединений.Образующиеся первоначально при этих процессах соли (сульфаты, карбонаты и др.) с той или иной скоростью вступают в реакцию с водой, подвергаясь разложению или, как говорят, гидролизу, в результате чего ряд катионов металлов выпадает в виде труднорастворимых в воде гидроокислов.Известно, что поведение ионов в растворах находится в соответствиис ионными потенциалами Картледжа, величины которых выражаютсяотношением заряда к ионному радиусу (W : Ri).
Приведем список катионов, образующих труднорастворимые гидроокислы, в виде диаграммы(рис. 142), в которой катионы расположены в порядке увеличения валентности (вправо) и размеров радиусов ионов (вниз). Область катионов,склонных образовывать гидроокислы и окислы, на этой диаграмме очерчена с двух сторон пунктирными линиями.Влево от этой области располагаются катионы сильных металловс 8электронной конфигурацией во внешней оболочке, т. е. щелочей и отчасти щелочных земель (с ионными потенциалами меньше 2,0).
Эти ионы,как мы знаем из химии, легко удерживаются и переносятся в водных растРаздел IV. Окислы (оксиды)293Рис. 142. Катионы, склонные к образованию гидроокислов(ограничены пунктирными линиями)ворах. В природных условиях они выпадают из раствора только в видесолей различных кислот. Исключение составляют лишь сильно поляризующие катионы с 18электронной оболочкой (Cu1+ и Pb2+), встречающиеся в природе в виде окислов.Катионы с очень высокими ионными потенциалами (больше 10), обладающие малыми радиусами ионов и большими зарядами, располагаются в верхней части диаграммы (см. рис.
142). Как известно, все они образуют прочные комплексные анионы с ковалентными связями: [ВО3]3–,[СО3]2–, [SO4]2–, [РО4]3– и др., которые с соответствующими катионамидают разнообразные соли, выпадающие из растворов.Таким образом, на этой диаграмме отчетливо видны различия в химических свойствах катионов в связи с их ионными потенциалами, обусловливающими различное поведение их в растворах в зависимости отстепени кислотности или щелочности последних.Часть интересующих нас катионов, образующих в природе окислыи гидроокислы, — Mg2+, Fe2+, Ni2+, Zn2+, Сu2+ и др.
(в левой части очерченно294Описательная частьго поля) — в кислых растворах способна к легкому переносу, но в сильнощелочных средах выпадает в виде кристаллических осадков — гидроокислов или основных и средних солей. Катионы с более высокими ионнымипотенциалами — Аl3+, Fe3+, Mn4+, Si4+, Ti4+, Sn4+ и др. — уже легко осаждаются в слабощелочных или слабокислых растворах в результате гидролиза солей, главным образом в виде труднорастворимых гидроокислов(в соединении c анионами ОН).Главная масса гидроокислов образуется в зонах окисления рудныхместорождений и вообще в коре выветривания горных пород. Вследствиетого что большинство из них обладает очень низкой растворимостью вводе, при интенсивных процессах окисления они способны давать сильно пересыщенные растворы.
Естественно поэтому, что они обычно наблюдаются в виде скрытокристаллических и колломорфных масс.Другой областью распространения гидроокислов металлов (главнымобразом железа, марганца, кремния) являются водные бассейны: болотные, озерные и морские.
Так, во многих современных пресноводных озерах северных областей (Карелия, Финляндия, Швеция, Канада) в прибрежных мелководных участках наблюдаются скопления гидроокисловжелеза и марганца в виде рассеянных конкреций различных размеров иформ: шаровидных, эллипсоидальных, лепешковидных и неправильнойформы масс.
Наряду с гидроокислами Fe и Mn всегда содержат гумусовые вещества, иногда Ni, Co и др.Каким бы путем ни образовались гидроокислы, с течением времени,особенно в воздушносухой обстановке, они теряют капиллярную и адсорбированную воду с образованием соединений, химически связанныхс гидроксильными группами, и даже безводных окислов (Fe2O3, MnO2 идр.), особенно в областях с резко континентальным климатом. При процессах регионального метаморфизма, протекающих на умеренных глубинах, за счет гидроокислов происходит образование кристаллическизернистых масс безводных окислов.Если мы обратимся к вопросу о том, какие вообще элементы в видебезводных простых окислов образуются при эндогенных процессах минералообразования (магматических, пневматолитовых и гидротермальных), то увидим, что список их в точности отвечает списку тех же катионов, которые склонны при процессах гидролиза солей образовыватьнерастворимые в водах гидроокислы (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
