Журнал о Медицине
rss новости rss статьи rss все архив
Словарь научных терминов

Минерал

МИНЕРАЛ (от позднелат. minera-руда), прир. твердое тело с характерными хим. составом, кристаллич. структурой и св-вами. Образуется в результате физ. и хим. процессов (экзогенных, эндогенных и метаморфических; см. Полезные ископаемые)в глубинах и на пов-сти Земли, Луны, др. планет и космич. тел. М.-составная часть горных пород, руд и метеоритов. Как исключение к М. относят жидкую ртуть и прир. амальгамы, аморфные опал и аллофан (водный силикат алюминия). Выделяют также метамиктные М., к-рые утратили кристаллич. строение в результате радиоактивного распада. М., как правило,-неорг. в-ва, но иногда к ним относят кристаллич. орг. соединения (в частности, окса-латы), нек-рые твердые углеводороды и ископаемые смолы (компоненты янтаря). Воду, в отличие от льда, обычно не считают М. По мнению В. И. Вернадского, однако, М. являются не только

твердые прир. образования, но также жидкости и газы.

Понятие М. употребляют для обозначения минеральных индивида, вида и разновидности. Минер. индивиды-отдельные кристаллы или кристаллич. зерна. Их размеры варьируют от 1-100 нм (коллоидные М.) до неск. м. Минер. вид-совокупность минер. индивидов однотипной структуры, хим. состав к-рых может изменяться в определенных пределах без изменения структуры. М. одинакового состава, но разной структуры-полиморфные модификации (напр., алмаз и графит, кальцит и арагонит) - относят к разным минер. видам. Непрерывные ряды твердых р-ров (изоморфные смеси) условно делят на неск. минер. видов. Так, в двухкомпонентных твердых р-рах выделяют обычно три минер. вида (с содержанием одного из компонентов 100-75, 75-25 и 25-0 мол. или ат. %), реже два (0-50 и 50-100 мол. или ат. %), а в трехкомпонентных-семь или три. Минер. разновидность выделяют внутри минер. вида по особенностям структуры, состава, морфологии и св-в. Известно ок. 3000 минер. видов и почти столько же разновидностей.

Называют М. по составу, месту находки, особенностям морфологии, характерному св-ву, в честь ученых, путешественников, космонавтов, политич. деятелей и т.д.

Структура. Структурными единицами в узлах кристаллич. решетки м. б. атомы (как, напр., в алмазе), ионы (напр., Na+, UO22+, NH+4, Н3О+ , Cl-, CO32-, PO43-), а также молекулы (S8 в сере, As4S4. в реальгаре). Они удерживаются в структуре благодаря ионной, ковалентной, металлич. и водородной связям, а также ван-дер-ваальсовым взаимодействиям. В т. наз. гомо(изо)десмич. структурах имеется только один тип связи (ковалентная в алмазе, ионная в галите, металлическая в золоте); но гораздо чаще встречаются гетеро(анизо)десмич. структуры с неск. типами связи. Пространств. расположение структурных единиц, связанных наиб. прочными связями, определяет геом. "мотив" структуры: островной (в т.ч. кольцевой), цепочечный, ленточный, слоистый, каркасный, координационный. В структуре каждого М. выделяют элементарную ячейку с соответствующей симметрией и параметрами (см. Кристаллы).

Реальная структура М. отличается от идеальной наличием дефектов (вакансии в отдельных узлах кристаллич. решетки, примесные атомы или ионы в узлах или между узлами, изменение валентности у части ионов) и дислокаций. Упорядочение вакансий может приводить к увеличению одного из параметров элементарной ячейки. Для слоистых М. (слюды, графит, молибденит и др.) характерна политипия, при к-рой происходит небольшой сдвиг слоев (пакетов) относительно друг друга с изменением периодичности в их чередовании. В результате разл. политипы одного М. отличаются друг от друга параметрами вдоль одной из осей (причем эти параметры кратны одной и той же величине). При этом может происходить изменение вида симметрии элементарной ячейки вплоть до изменения сингонии. Однако существ. перестройки структуры, как при полиморфизме, не происходит.

Кроме того, атомы или ионы в нек-рых М. могут распределяться по узлам кристаллич. решетки закономерно или статистически; соответственно различают упорядоченные и неупорядоченные структуры.

Химический состав и формулы. В состав М. входят все стабильные и долгоживущие изотопы элементов периодич. системы, кроме инертных газов (хотя Аr и Не могут накапливаться в М. как продукты радиоактивного распада). Различают видообразующие элементы и элементы-примеси, содержание к-рых в М. составляет соотв. единицы-десятки и единицы-доли процента по массе. К последним обычно относят редкие и рассеянные элементы: Rb, Cs, Ra, Sc, Ga, In, Tl, Ge, Hf, Th, РЗЭ, Re, I, Br и др., к-рые, как правило, не образуют самостоятельных М. Примеси м. б. структурными (изоморфными) или механическими (адсорбир. элементы и соед., газово-жидкие микровключения, микроскопич. и суб-микроскопич. включения др. М.), что связано с условиями образования М. и с особенностями его кристаллич. структуры.

По числу (один, два или больше) видообразующих элементов среди М. выделяют соотв. простые в-ва, бинарные и более сложные соединения. Бинарные соед. преобладают среди интерметаллидов (напр., Au2Bi, Pd3Sn, Pt3Fe), карбидов, нитридов, силицидов (Fe3C, FeSi, CrN), характерны для нек-рых халькогенидов (PbS, NiSe, Bi2Te3, NiAs, FeSb2), простых оксидов (MgO, Fe2O3, Al2O3, SiO2), галогенидов (NaCl, KCl, MgF2, CaF2). К более сложным соед. относятся нек-рые интерметаллиды (Au8PbTe, CuPt2Fe), карбиды и фосфиды (Fe2NiP, Fe20Ni3C), большая часть халькогенидов (Cu5FeS4, CoAsS, Ag3SbS3), гидроксиды и сложные оксиды (АlOОН, FeCr2O4), все соли кислородсодержащих к-т {Cas [PO4]3(F, Сl, ОН)}, часть галогенидов (NH4Cl, KMgCl3.6H2O) и все т. наз. галогеносоли (Na[BF4], Na3 [AlF6]). Характерная особенность силикатов, боратов и ванадатов - наличие полимерных анионов, В силикатах в строении анионного радикала принимают участие (кроме Si и О) Аl, В и Be.

Состав нек-рых М. относительно постоянен (кварц, гематит и др.), однако большинство М. имеют переменный состав, как, напр., члены изоморфных рядов в двух-, трех- и многокомпонентных системах.

Состав М. выражается хим. ф-лой. Эмпирич. ф-ла отражает соотношения входящих в состав М. элементов, к-рые располагаются в ней слева направо по мере увеличения номера группы в периодич. системе, а для элементов одной группы-по мере уменьшения их порядковых номеров, напр. кобальтин CoAsS, сподумен Li2O • Аl2О3 • 4SiO2. К р и с т а л л о х и м. ф-ла отражает связь состава со структурой. Она записывается по определенным правилам: сначала катионы; затем анионы, при этом комплексные анионы заключают в квадратные скобки; после аниона т. наз. дополнит. анионы (F-, Cl-, ОН-, О2-); молекулы воды обычно записываются в конце ф-лы; изоморфные элементы ставят в круглые скобки через запятую. Можно указать мотив полимерного аниона: цепочечный или ленточный (http://www.pora.ru/image/encyclopedia/5/6/8/8568.jpeg), слоистый (http://www.pora.ru/image/encyclopedia/5/6/9/8569.jpeg), каркасный (http://www.pora.ru/image/encyclopedia/5/7/0/8570.jpeg ). Напр., кристаллохим. ф-ла кобальтина имеет вид Co[AsS], сподумена-http://www.pora.ru/image/encyclopedia/5/7/1/8571.jpeg , талька-Mg3http://www.pora.ru/image/encyclopedia/5/7/2/8572.jpeg(OH)2, альбита-http://www.pora.ru/image/encyclopedia/5/7/3/8573.jpeg . Степень окисления указывают справа вверху от символа элемента, а координац. число-слева вверху в круглых скобках, напр.: магнетит Fe2+Fe23+ O4, андалузит (6)Al(5)Al [SiO4] О. Ф-лы М., для к-рых характерны разнообразные изоморфные замещения, записывают в обобщенном виде, напр. блеклые руды М+10М22+ [Y4X13], где М+ -Сu, Ag; M2+ -Fe, Zn, Сu, Hg, Cd, Mn; Y-As, Sb, Bi, Те; X-S, Se.

В составе М. может присутствовать вода: связанная, или конституционная, в ионизир. виде (ОН-, Н3О+); кристаллизационная в виде молекул Н2О, кол-во к-рых в элементарной ячейке постоянно, и свободная (адсорбированная, капиллярная, межслоевая и др.), кол-во к-рой непостоянно, что обозначается n.Н2О или aq. M. может содержать одновременно неск. типов воды, что отражается в кристаллохим. ф-лах, напр.: гипс Са [SO4]•2Н2О, гидромусковит (К, Н3O+) Аl2 [AlSi3O10] (OH)2nН2O.

Реальный состав М. всегда отличается от идеальной ф-лы минер. вида. Так, ф-ла минер. вида сфалерита-ZnS, а в результате хим. анализа конкретного образца сфалерита м. б. получена, напр., такая ф-ла: (Zn0,70Fe0,15Mn0,10Cd0,03In0,02)S.

Классификация. Общепринятой классификации М. нет. Наиб. рациональной классификацией минер. видов считают кристаллохимическую, к-рая в равной степени учитывает хим. состав и структурные особенности М. и позволяет выявлять взаимосвязи между составом, кристаллич. структурой, св-вами и морфологией (см. ниже) М. Так, иногда М. подразделяют по составу на шесть типов: самородные элементы (простые в-ва), интерметаллиды, карбиды и им подобные, халькогениды, кислородные соед., галогенные соединения. В трех последних типах характер аниона (простой или комплексный) служит основанием для выделения соответствующих подтипов, а конкретный состав аниона-для выделения классов (см. табл.).

КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/5/7/4/8574.jpeg

Морфология (формы выделения). М. часто образуют кристаллы определенной формы, свойственной данному минер. виду. Облик их м. б. изометрический, удлиненный (столбчатый, игольчатый и др.) или уплощенный (таблитчатый, чешуйчатый и др.). Нередко кристаллы закономерно срастаются в виде двойников, тройников, четверников, шестсрни-ков. Незакономерные сростки кристаллов и кристаллич. зерен образуют минер. агрегаты (друзы, щетки, сферолиты, оолиты и др.). Морфология кристаллов и агрегатов дает информацию об условиях образования М. и используется при их диагностике.

Свойства М. обусловлены их кристаллич. структурой и хим. составом. Они являются основой диагностики М., учитываются при поисках в разведке полезных ископаемых, при обогащении и комплексной переработке руд и применении М. Мех. св-ва включают твердость, хрупкость, ковкость, спайность, отдельность, излом, гибкость (сопротивление излому), упругость. Под твердостью понимают степень сопротивления М. к.-л. воздействию. Для определения относит. твердости М. используют шкалу Мооса, составленную из 10 эталонов-минералов с условной твердостью от 1 до 10: 1-тальк, 2-гипс, 3-кальцит, 4-флюорит, 5-апатит, 6-ортоклаз, 7-кварц, 8-топаз, 9-корунд, 10-алмаз (расположены в порядке возрастания твердости). Этими минералами царапают пов-сть исследуемого М. Т. наз. микротвердость (кгс/мм2) рассчитывают по величине углубления, полученного в стандартных условиях при вдавливании в М. алмазной пирамидки на спец. приборе-микротвердомере. Твердость М. зависит гл. обр. от его кристаллич. структуры, типа и прочности хим. связей. С твердостью М. связаны их хрупкость и ковкость. Спайность М.-это способность раскалываться при ударе по определенным направлениям с образованием плоских пов-стей. Спайность зависит от типа кристаллич. решетки, прочности связей и их пространств. распределения в структуре и, в зависимости от геом. типа структуры, может проявляться в одном, двух, трех и более направлениях. Отдельность подобна спайности, но обусловлена двойникованием, ориентированным замещением другими М., воздействием одностороннего давления. Излом (ступенчатый, занозистый, раковистый, неровный) характеризует пов-сть обломков, на к-рые раскалывается М. (не по спайности) при ударе. Упругие св-ва оценивают по характеру деформации М. при воздействии на него мех. напряжения (см. Реология).

О п т и ч. с в-в а М. включают преломление, отражение и поглощение света, блеск, цвет, люминесценцию. Они также связаны с составом и структурой М. Преломление света наблюдается у прозрачных М. (кислородные и галогенные соед.) и характеризуется показателем преломления п. Отражение света наблюдается в большей степени у непрозрачных и полупрозрачных М. (металлы, интерметаллиды, халько-гениды, оксиды и гидроксиды) и характеризуется коэф. отражения R. По величинам п и R диагностируют М. под микроскопом в проходящем или отраженном свете. Свето-поглощение (оптич. плотность) характеризует как прозрачные (алмаз, горный хрусталь), так и полупрозрачные (сфалерит, сера) и непрозрачные (магнетит, золото) М. Блеск М., наблюдаемый визуально,-одна из форм светоот-ражения. Он бывает металлическим, полуметаллическим, алмазным, стеклянным, жирным, матовым и др. Цвет М. объясняется частичным поглощением видимого света и обусловлен присутствием в структуре ионов-хромофоров в качестве видообразующих элементов или изоморфных примесей, а также структурными дефектами, газово-жидкими включениями и микроскопич. включениями окрашенных М. Нек-рые М. способны люминесцировать при облучении, нагревании, раскалывании, в результате трения.

Э л е к т р и ч. с в-в а выявляются у М. при воздействии на них электркч. поля, в нек-рых случаях-при нагр. или мех. деформации. По величине электропроводности М. делят на проводники (металлы, интерметаллиды), полупроводники (мн. халькогениды) и диэлектрики (кислородные и галогенные соед.). Диэлектрики не проводят электрич. тока, но на пов-сти нек-рых из них могут возникать электрич. заряды в результате нагревания (пироэлектричество, напр., в турмалине), давления, сжатия, растяжения (пьезоэлектричество в кварце) и трения (трибоэлектричество).

М а г н. с в-в а проявляются у М. в магн. поле. Они связаны с магн. моментами атомов и особенностями структуры М. По величине магн. восприимчивости М. подразделяют на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. По степени упорядоченности магн. моментов парамагнетики и ферромагнетики подразделяют на антиферромагнетики (напр., ильменит, гематит), ферромагнетики (самородное железо) и ферримагнетики (магнетит, пирротин). По плотности (г/см3) М. делят на легкие (до 2,5), средние (2,5-4), тяжелые (4-8) и весьма тяжелые (> 8,0). Плотность зависит от атомных масс слагающих кристаллич. решетку атомов и ее геом. типа. Наиб. плотность (от 8 до 23 г/см3) имеют самородные металлы. Нек-рые М. обладают радиоактивностью.

Диагностика и методы изучения. Предварит. диагностика М. основывается на изучении морфологии и физ. св-в М., наблюдаемых визуально. Иногда дополнительно изучают люминесцентные, радиоактивные и магн. св-ва М.,

р-римость их в воде и соляной к-те. О составе М. судят по характерным хим. р-циям и по цвету пламени газовой горелки при внесении в него образца. Точная диагностика М. осуществляется в лаб. условиях чаще всего оптическими (в поляризац. микроскопе) и рентгеновскими (напр., на дифрактометре) методами. Элементный состав М. определяют методами спектрального, атомно-абсорбц. анализа, лазерного спектрального микроанализа. Электронно-зондо-вые методы позволяют определять состав микроколичеств М. и устанавливать неоднородность и природу примесей без разрушения образца. Примеси в М. изучают также с помощью электронной микроскопии и ЭПР. Электронное строение М. исследуют методами ЭПР, ЯМР и мёссбауэ-ровской спектроскопии. Тип воды в М. определяют методами термич. анализа, спектроскопии ИК и ЯМР. Явления структурной упорядоченности и политипии М. изучают методами рентгенографии, электронографии, спектроскопии ЯМР. Электронная микроскопия в сочетании с электронографией эффективны при исследовании тонкодисперсных М.

Применение. М. служат источниками для получения металлов и др. хим. элементов, а также хим. соединений. Их используют как абразивные и огнеупорные материалы, применяют в керамике, оптике, радиоэлектронике, электро- и радиотехнике. Нек-рые М. являются драгоценными и поделочными камнями. Св-ва М. лежат в основе поиска и разведки полезных ископаемых, методов сепарации и обогащения руд. В широких масштабах в пром-сти получают синтетические М. для радиоэлектроники, оптики, абразивной и ювелирной пром-сти.

Лит.: Поваренных А. С., Кристаллохимическая классификация минеральных видов, К., 1966; Булах А. Г., Руководство и таблицы для расчета формул минералов, 2 изд., М., 1967; Годовиков А. А., Введение в минералогию, Новосибирск, 1973; Марфунин А. С., Введение в физику минералов, М., 1974; Минералогические таблицы, Справочник, под ред. Е.И.Семенова, М., 1981; Годовиков А. А., Минералогия, 2 изд., М., 1983. Р. А. Виноградова.


1. www.missus.ru: Изумительные шот-коктейли для оздоровления
09.03.2017
... витаминно-минеральный коктейль для организма. ...
2. www.missus.ru: Боремся с морщинами на шее
08.03.2017
... Еще один простой рецепт. Необходимо перемешать минеральную воду (без газа), творог и глину. Нанесите на лицо и шейку на 20 минут. Затем смойте. И вы попрощаетесь с глубокими ...
3. www.missus.ru: Волшебный суп для похудения
05.03.2017
... диета рассчитана на 1 неделю, в течении этих дней можно есть фрукты, кроме винограда и бананов, и овощи, кроме картофеля. Пить без ограничений чистую воду, минеральную воду без газа, зеленый чай или кофе без сахара. Основное условие — каждый день по одной тарелке волшебного супа. ...
4. www.missus.ru: Почему так полезно на завтрак есть каши
04.03.2017
... крупа - это ячменное зерно, освобожденное от оболочки. Перловка богата витаминами группы В, белком и минералами, особенно селеном, известным антиоксидантом, укрепляющим сосуды. ...
5. www.missus.ru: Морская соль: 8 полезных применений
02.01.2017
... из главных особенностей, отличающих морскую соль от обычной, является содержание минералов. В морской соли вы встретите магний, кальций и калий, каждый из которых играет не последнюю роль в состоянии и функциях кожи. Когда ее минеральный баланс выходит из строя, она становится сухой, ...
6. www.missus.ru: Чудо-средство для умывания
02.12.2016
... можно разводить не только водой. Для жирной кожи подойдет кефир, натуральный йогурт, для сухой – молоко. Для всех типов – отвар трав, минеральная вода, зеленый ...
8. www.missus.ru: Морская соль: 8 полезных применений
26.11.2016
... из главных особенностей, отличающих морскую соль от обычной, является содержание минералов. В морской соли вы встретите магний, кальций и калий, каждый из которых играет не последнюю роль в состоянии и функциях кожи. Когда ее минеральный баланс выходит из строя, она становится сухой, ...
9. www.missus.ru: Идеальная кожа без прыщей: рецепты
15.11.2016
... вода 2-3 капли, лучше комнатной температуры, кипяченая, либо минеральная не газированная, ...
10. www.pravda.ru: ДТП на Ставрополье унесло жизни трех человек
25.04.2014
... данным ГИБДД, авария произошла около 00.10 МСК на 158-м км автодороги "Кочубей - Зеленокумск - Минеральные Воды". Отмечается, что на участке между селами Левокумское и Урожайное Левокумского района водитель легкового автомобиля Daewoo не справился с управлением и допустил попутное столкновение с ...
11. www.pravda.ru: Вулканолог Анатолий Хренов: Животные не бегут от извержений вулканов
04.04.2014
... Института геологорудных минералов, петрографии, минералогии и геохимии РАН Анатолий Хренов рассказал Pravda.Ru о вероятности извержения супервулкана Йеллоустоун в США, в связи с которым некоторые американцы пророчат новый всемирный ...
12. www.pravda.ru: Доказано: красное вино полезно для ленивых
11.03.2014
... двух группах крыс. Чтобы создать условия невесомости, грызунов подвешивали за хвост на пятнадцать дней. В результате опыта, у крыс, не получавших ресвератрол, наблюдалось снижение мышечной массы и минеральной плотности костей. У группы же, которая ежедневно получала дозу этого ингредиента, таких изменений не обнаружено. ...
13. www.pravda.ru: В Приморском крае полыхают лесные пожары
07.03.2014
... на то, что крупные пожары действуют на территориях государственного земельного запаса, мы тушим совместными усилиями, прокладываем минеральные полосы. Ситуация находится под контролем", - заверил директор депатамента Валерий Чирков, отметив, что только за минувшие сутки удалось локализовать 4 лесных пожара общей площадью 110 гектаров. ...
14. www.pravda.ru: На Урале нашли неизвестный драгоценный камень, не уступающий блеском алмазу
26.02.2014
... Свердловской области найден неизвестный ранее драгоценный камень. Минерал был обнаружен учеными из института геологии и геохимии Уральского отделения РАН в Мариинском месторождении. Мельчайшие зеленые зерна, находившиеся в хромите, получили название мариинскит. В отличие ...
15. www.pravda.ru: Немного солнца в алмазной синеве
08.02.2014
... 0 -->К раскрытию очередной тайны алмаза Хоупа, как сообщает веб-журнал smithsonianmag, вплотную приблизились профессор минералогии парижского Национального музея естественной истории Франсуа Фарж (François Farges) и Джеффри Пост (Jeffrey Post), куратор коллекции минералов Смитсоновского музея. ...
1 2 3 4 5 6 7 8 ... 22 >




Здоровье и профилактика Акушерство и гинекология Стоматология Красота Зрение Энциклопеди Адреса Реклама
Видео