минералогия (1006435), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Без воды, так же как и без кислорода, немыслимо существование и органической жизни на Земле.Это соединение мы рассмотрим лишь в твердом состоянии.ЛЕД — Н2О. Химический состав. Н — 11,2 %, О — 88,8 %. Иногда содержит газообразные и твердые механические примеси.Сингония гексагональная; дигексагональнопирамидальный в. с. L66P.Пр. гр. P63mc(С 46v).
а0 = 7,82; с0 = 7,36. Кристаллическая структура. Ледобладает молекулярной кристаллической структурой, в локальном отношении близкой к структуре алмаза (каждая молекула Н2О имеет координационное число 4).Строение самой молекулы Н2О характеризуется симметрией, близкой к симметрии тетраэдра, что обеспечивается механизмом химическойсвязи в молекуле. Все шесть внешних электронов кислорода гибридизированы (приведены в одинаковое возбужденное состояние), образуя четыре уоблака, в двух из которых находится лишь по одному электрону.Одноэлектронные σоблака принимают в себя sэлектроны двух атомовводорода, образуя с ними полярную ковалентную связь (рис.
143а).Каждое из двух других σоблаков атома кислорода образовано паройнеподеленных электронов (Lпарой), занимающей значительный объем.Все электронные σоблака испытывают взаимное отталкивание и пытаются принять положение с максимальной угловой удаленностью друг отдруга. Если бы все они были совершенно одинаковыми, мы получили бысимметричную тетраэдрическую конфигурацию, однако на конце двух изчетырех σоблаков расположены протоны H+, которые, частично компенсируя отрицательный заряд электронов, уменьшают взаимное отталкивание этих облаков, в результате чего угол между двумя связями O—Hв свободной молекуле отклоняется от идеального для тетраэдра значения 109,5° и принимает значение 104,5°.На концах двух таких σоблаков сосредоточен избыточный положительный заряд протонов, в то время как на двух неподеленных Lпарах —отрицательный. Молекулы с таким распределением заряда способны связываться друг с другом по донорноакцепторному механизму (протон —акцептор электрона, Lпара — донор), приобретая взаимное расположение, обеспечивающее сближение протонов одних молекул с Lпарамидругих (рис.
143б). В силу этого в структуре льда слабосвязываемые междусобой водородной донорноакцепторной связью молекулы Н2О ориенРаздел IV. Окислы (оксиды)299Рис. 143. Возникновение тетраэдрической координации в структуре льда:а — конфигурация валентных электронов в свободной молекуле воды (густота заливкиприближенно пропорциональна электронной плотности, 0 — протон). Показана такжевторая молекула, притягивающаяся к первой; б — принятие протоном второго электрона от Lпары и образование донорноакцепторной связи c равномерным распределениемдвух центрированных протоном sэлектронов между облаками бывших связывающейпары и Lпары атомов кислородатированы таким образом, что положительно заряженные участки однихмолекул направлены к отрицательно заряженным участкам других молекул. В структуре льда распределение электронов между протонами и двумя сортами σоблаков делается неразличимым и молекулы приобретаюттетраэдрическую симметрию.По общему расположению молекул структура льда аналогична структуре вюртцита (см.
рис. 96), с той лишь разницей, что места Zn и S занятымолекулами Н2О. При таком строении (с низким координационным числом, равным 4) получается далеко не плотная упаковка структурных единиц (остаются большие просветы). Этим и объясняется то, что удельныйвес льда ниже, чем воды.Облик кристаллов. Для кристаллов льда в подавляющем большинстве случаев характерно скелетное развитие. Кристаллические образования снежинок, обладающих гексагональной симметрией, чрезвычайноразнообразны по формам шестилучевых фигур роста.
Широко известнытакже дендриты и узорчатые образования льда. В ледяных пещерах кристаллы льда встречаются в виде правильных шестиугольных пластинок,таблитчатых индивидов и сложных по форме сростков. Известны уникальные по величине и хорошему огранению кристаллы льда (до 40 смв длину и до 15 см в поперечнике), встреченные на северовостоке Азии вгорных выработках в условиях вечной мерзлоты. В одном случае они были300Описательная частьобнаружены в полостях мощной зоны дробления на глубине55–60 м от поверхности, где температура мерзлых боковых пород равна3–4 °С. Как показали измерения прикладным гониометром, наиболее часто встречающимися гранями кристаллов оказались гексагональная дипирамида и пинакоид (на самом деле — две гексагональных пирамидыи два моноэдра).В другом случае очень крупные кристаллы льда столбчатого обликабыли встречены в заброшенных горных выработках, пройденных в зонеокисления сульфидного месторождения.
При вскрытии этих выработокбыло установлено, что они заполнены сплошной массой льда, среди которого встречались полости с минерализованной водой и газами, находившимися под большим давлением. Наибольшие кристаллы льда достигали длины до 60 см при 15 см в диаметре и имели вид гексагональныхпризм, притупленных гранями гексагональной пирамиды.Агрегаты. В сплошных массах нередко наблюдаются кристаллическизернистые агрегаты (плотный снег, фирн в ледниковых районах). Глетчерный лед состоит из очень крупных, неправильных по форме кристаллических зерен. Всем хорошо известны также натечные формы сосулек,образующихся из переохлажденной воды на теневой стороне крыш притаянии снега, а также в ледяных пещерах (сталактиты и сталагмиты).В граде, выпадающем из туч в грозовые периоды, нередко можно наблюдать концентрическислоистое строение.
В морозное осеннее утро частообразуются выцветы на земле (иней).Цвет. Лед бесцветен или слабо окрашен в голубоватый цвет (в больших массах). Блеск стеклянный. Оптически положительный. Показательпреломления очень низкий: Ng = 1,310, Nm = 1,309.Твердость 1,5. Хрупок. Спайностью не обладает. Уд. вес 0,917 (меньше, чем у воды). Уменьшение удельного веса при кристаллизации свойственно также металлическому висмуту.Происхождение.
Лед образуется на поверхности водных бассейновпри охлаждении воды. Возникающая вначале ледяная каша смерзается вплавающую корочку, на которой снизу нарастают кристаллические индивиды, вытягивающиеся в вертикальном направлении вдоль шестерныхосей симметрии.
Снег образуется в холодных областях атмосферы за счетводяного пара. При тех же условиях появляются иней и ледяные узорына охлажденных предметах. В ледяных пещерах с низкой температурой влед превращаются просачивающиеся по трещинам поверхностные воды.В районах вечной мерзлоты с суровым климатом, малоснежной продолжительной зимой в зимнее время образуются так называемые «наледи», т.
е. ледяные покровы, иногда на огромных по размерам площадях.Речные наледи возникают при полном промерзании реки в мелких местах, в результате чего текучие воды вынуждены искать выхода на поверхность, пропитывая снежные покровы. Другие наледи образуются за счетРаздел IV.
Окислы (оксиды)301глубинных вод, выходящих изпод толщ вечной мерзлоты в виде не замерзающих зимой ключей. На происхождении ледников и глетчерныхльдов останавливаться не будем.Месторождения льда общеизвестны. Из ледяных пещер, встречающихся в районах с холодной длинной зимой и коротким летом, отметим известную у нас Кунгурскую пещеру (Пермская область), привлекающую многочисленных туристов красотой множества сверкающих на сводах кристаллов.Из ледовых пещер зарубежных стран наиболее замечательна пещера Доб'шины (Словакия), в которой свыше 7000 м2 покрыто льдом. Общий объемльда составляет 120 000 м3. Ледяные стены достигают 15 м высоты.Практическое значение. Лед применяется в холодильном деле и дляразличных целей в быту и технике, в травматологии.
В суровых холодных районах, где зимой нет возможности достать воду для питья, последняя получается из мощного речного и озерного льда.2. Группа купритаИз окислов металлов типа А2О в природных условиях известен лишьодин куприт — закись меди (Сu2О). Искусственно в структуре купритакристаллизуется также Ag2O, не установленная в природе.КУПРИТ — Сu2О. Название происходит от лат. cuprum — медь.
Синоним: красная медная руда. Так называемые кирпичная медная руда(с примесью гидроокислов железа) и смоляная медная руда (с примесьюкремнезема и гидроокислов железа) являются по существу минеральными смесями.Химический состав. Си — 88,8 %. Очень часто устанавливается в качестве механической примеси самородная медь, а в скрытокристаллических разностях — Fe2O3, SO2 и Н2О.Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в.
с. 3L44L366L29PC. Пр. гр.–Рn3т(O4h). a0 = 4,26. Кристаллическая структура может быть формальнопредставлена как объемноцентрированная кубическая решетка с атомами кислорода в узлах, в которую вдвинута со смещением на одну четвертьвдоль телесной диагонали гранецентрированная решетка того же размера, но с медью в узлах. Координация меди равна двум, а кислорода — четырем.
Облик кристаллов октаэдрический (рис. 144), реже кубическийили додекаэдрический; в исключительных случаях (месторождение Кор'нуолл, Англия) присутствуют грани пентагонтриоктаэдра (проявление гипоморфизма). Кристаллы обычномелки. Изредка наблюдаются игольчатые или волосистые индивиды, а также объемные скелетные кристаллы с тремя системами взаимно перпендикулярных игл(халькотрихит). Чаще встречается в сплошных зернистых, иногда в землистых (в смеси с посторонними приРис. 144. Крисмесями) агрегатах.талл куприта302Описательная частьЦвет куприта красный до свинцовосерого (в тонкозернистых илискрытокристаллических агрегатах).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
