минералогия (1006435), страница 99
Текст из файла (страница 99)
Число таких металлов невелико. Главнейшие из них Mg, Fe, Zn Mn, Ca, Sr, Pb, Ba, а также Cu, Zn, Mn и др.с дополнительными анионами [ОН]1– и Cl1–.Близкие к ним по размерам одновалентные катионы (Na, К, NH4) могут образовывать безводные карбонаты лишь при условии, если вместе сними в кристаллическую структуру входит катион Н1+, т.
е. в виде кислых солей. Водные карбонаты характерны и для катиона Mg2+, вообщесклонного к гидратации в водных средах.Карбонаты трехвалентных металлов известны для редких земельс дополнительным анионом F1–. Из числа малых трехвалентных катионов в карбонатах изредка встречается лишь Аl3+ и то в виде двойных ипритом водных солей в сочетании с двухвалентными металлами (Cu, Pb).Карбонатов четырех и пятивалентных металлов не существует. Шестивалентный уран дает редкий безводный карбонат с добавочным анионом О2– — UO2(CO3) (рёзерфордит). Остальные известные карбонатыурана являются водными.Из особенностей физических свойств карбонатов отметим следующие.Твердость безводных карбонатов никогда не бывает высокой.
Обычно онаколеблется от 3 до 5. Растворимость карбонатов в воде повышенная. Особенно это свойственно карбонатам щелочей и бикарбонатам тех элементов, катионы которых обладают либо относительно малыми ионными радиусами (например, Mg 2+, Co 2+), либо, наоборот, очень большимиразмерами (например, Ва2+). Карбонат Cu2+ встречается только в виде основных солей, что связано, очевидно, с особенностями строения самогокатиона.
Этим же, вероятно, объясняются и интенсивные окраски карбонатов меди в зеленый и синий цвета. Все остальные карбонаты либо бесцветны, либо окрашены в бледные тона. Из оптических свойств для карбонатов очень характерным является весьма высокое двупреломление(Ng–Np), обусловленное плоской формой аниона СО3.Среди минералов этого класса мы прежде всего должны различатьбезводные и водные карбонаты. Среди тех и других выделим соответствующие группы по типам изоструктурных химических соединений. ОстальРаздел V. Кислородные соли (оксисоли)395ные карбонаты, представленные единичными минеральными видами,сгруппируем по катионам.Безводные карбонаты1. Семейство кальцитаЭто семейство включает большое число минеральных видов, представляющих карбонаты двухвалентных металлов, образующих следующийморфотропный ряд (в порядке возрастания ионных радиусов): Mg, Zn, Fe2+,Mn2+, Ca, Sr, Pb и Ba.
Характерно, что ионы с меньшим радиусом, чем Са,образуют широкие изоморфные ряды минералов, кристаллизующихся втригональной сингонии, а ионы с большим радиусом, чем у Са, образуюткарбонаты ромбической сингонии. Карбонат самого кальция является диморфным, т. е. может кристаллизоваться в той и другой сингониях.Карбонаты:тригональной сингонии Mg Zn Fe2+ Mn2+ Ca0,74 0,83 0,80 0,91 1,04ромбической сингонииCa SrPb Ba1,04 1,20 1,26 1,38Кристаллическая структура тригональной модификации Са[СО3]изображена на рис. 208 и 209.Если кубическую структуру NaCl сдавить вдоль тройной оси настолько, что углы между гранями станут равными 101°55′, то получитсяРис. 208. Расположение ионов в ячейкеспайного ромбоэдра {1011}.
Оба видаионов располагаются как в гранецентрированных структурахРис. 209. Модель кристаллическойструктуры кальцита. Черные шарики —катионы кальция; светлые треугольники —анионы СО3396Описательная частьромбоэдрическая гранецентрированная структура кальцита (см. рис. 209),причем ионы Са займут места Na, а группы [СО3] — места Cl. Таким образом,упаковка ионов в кальците отвечает несколько искаженной упаковке, произведенной по способу плотнейшей кубической кладки структурных единиц.Кристаллическая структураарагонита — ромбической модификации Са[СО 3] — от структурыкальцита отличается лишь тем, чтоионы Са2+ и [CO3]2– упакованы поспособу плотнейшей гексагональной кладки (рис. 210).
Этим обстоятельством обусловливается наблюдающаяся псевдогексагональнаясимметрия тройников кристаллов(углы между гранями призмы в единичных кристаллах лишь немногоотличаются от 60 и 120°). В отличиеРис. 210. Модель кристаллическойот структуры кальцита, в структуреструктуры арагонитаарагонита каждый ион [СО3]2– окружен девятью ионами кальция. Насколько можно судить по разнице удельных весов, кристаллическая структура арагонита более плотна, чем структура кальцита.Другой характерной особенностью минералов группы кальцита является склонность к образованию изоморфных смесей и двойных солей.
В кальцитовом ряде, как и следовало ожидать согласно соотношениям размеровионных радиусов катионов, широко замещают друг друга Mg, Zn и Fe2+.Точно так же карбонаты Fe2+ и Mn2+ образуют непрерывный ряд изоморфных смесей. Что касается Са, то этот элемент в силу существенногоотличия величины его ионного радиуса от предыдущих катионов (за исключением Mn2+) может образовывать лишь двойные соли с ними. Ионыкальция и магния (или другие малые катионы) в кристаллических структурах располагаются попеременно вдоль тройной оси. Благодаря этомусимметрия двойных солей кальцитового ряда несколько снижается: вместо дитригональноскаленоэдрического вида симметрии (L363L23PC) имеемромбоэдрический (L36C), т.
е. исчезают двойные оси, проходящие через центральный ион углерода и кислородные ионы, с ним связанные.В этом семействе будут рассмотрены простые и двойные тригональные (ромбоэдрические) карбонаты, которым отвечают группы кальцитаи доломита, а также простые ромбические карбонаты (группа арагонита). Сюда же условно включен паризит, являющийся карбонатом кальция и редких земель с участием дополнительного аниона F1 и имеющийполисоматическое строение.КАЛЬЦИТ — Са[СО3]. Синоним: известковый шпат. Разновидностипо изоморфным примесям представлены очень широко.
Из разновидносРаздел V. Кислородные соли (оксисоли)397тей по физическим признакам следует упомянуть об исландском шпате —бесцветной прозрачной разности кальцита.Химический состав. CaO — 56 %, СО2 — 44 %. Примеси Mg, Fe, Mn(до 8 %), гораздо реже Zn (до 2 %), Sr (стронциокальцит) и др.Сингония тригональная; дитригональноскаленоэдрический в.
с.–3 2L6L 3PC. Пр. гр. R3c(D63d). а0 = 4,98; с0 = 17,02. Кристаллическая структу8ра, как типическая, описана выше. Облик кристаллов, встречающихсяисключительно в пустотах, может быть самым разнообразным. Наиболеечасто встречаются скаленоэдрические кристаллы (рис. 211), реже таблитчатые (рис. 212) или пластинчатые, призматические или столбчатые, ромбоэдрические — чаще в виде острых, чем тупых ромбоэдров (рис.
213).Число установленных на кристаллах простых форм достигает нескольких––сотен. Чаще всего встречаются грани призмы {1010}, ромбоэдров {1011} (спай––––ный ромбоэдр), {0112}, {0221}, {4041} скаленоэдра {2131}, пинакоида {0001} идр. Обычно двойниковой плоскостью является плоскость пинакоида (0001)–(рис. 214) или грань тупого ромбоэдра (0112), по которой нередко образуются полисинтетические двойники в мраморах и смятых известняках (такоедвойникование может быть получено искусственно при давлении острияножа на ребро выбитого по спайности осколка кальцита). Реже такой плос–костью является грань спайного ромбоэдра (1011) (рис.
215) и др.Рис. 211. Скаленоэдрическийкристалл кальцитаРис. 212.ТаблитчатыйкристаллкальцитаРис. 213. Ромбоэдрические кристаллыкальцитаРис. 214. Двойниккальцита по (0001)Агрегаты. Друзы кристаллов кальцита вместе с другими минералами наблюдаются, как уже указано, в пустотах. Довольно часто встречаются крупнозернистые агрегаты прозрачного или полупрозрачного кальцита ссовершенной спайностью отдельных зерен, бросающейся в глаза.
Редко наблюдается жилковатый с шелковистым блеском асбестовидный кальцит (атласный шпат),Рис. 215.волокна которого располагаются перпендикулярно стенДвойниккам трещин в породах. Широко известны «натечные» обкальцита по–(1011)разования кальцита в виде сталактитов и сталагмитов впещерах среди известняков. Зернистые сплошные агрегаты в большихплотных массах называются мраморами.
Плотные скрытокристаллические398Описательная частьразности кальцитовых горных пород, нередко слоистых и богатых фауной, носят название известняков. Рыхлые известняки, содержащие мельчайшие раковинки фораминифер, известны под названием мела. Встречаются также оолитовые известняки — «икряной камень». «Известковымтуфом», или травертином, называют ноздреватые образования углекислого кальция, возникающие в местах выхода как холодных, так и горячихнасыщенных известью минеральных источников (кальцит в этих случаях образуется при перекристаллизации выпавших коллоидов СаСО3 илиарагонита).
Иногда в связи с отложением углекислой извести из горячихисточников образуются замечательные по рисунку тонкополосчатые полупрозрачные плотные разности, известные под названием «мраморногооникса», впрочем, подобные образования бывают связаны и с холодноводными процессами (карст).Цвет. Большей частью бесцветный или молочнобелый, но иногда окрашен примесями в различные (обычно светлые) оттенки серого, желтого,розового, красного, бурого и черного цветов. Блеск стеклянный. Nт = 1,658и Np = 1,486.–Твердость 3.
Хрупок. Спайность совершенная по {1011}. Уд. вес 2,6–2,8, для химически чистых кристаллов 2,72 при 23 °С. Прочие свойства.При сжатии, сопровождающемся двойникованием, электризуется. Образцы некоторых месторождений обнаруживают явление люминесценции.Диагностические признаки. В крупнокристаллических разностях легко узнается по ромбоэдру спайности, сравнительно низкой твердости (легко царапается острием ножа или иглы) и бурному выделению CO2 от капли HCl, положенной на минерал или на его порошок на предметном стекле.П.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
