Лабораторна робота№3 Тема: Класифікація мінералів

Мета: познайомитись з особливостями класифікації мінералів, з’ясувати властивості мінералів, навчитись визначати та класифікувати мінерали з колекції.

Обладнання: набори мінералів із різних класів, шкали твердості Мооса, фарфорові бісквіти, скляні пластинки, компаси, 10% розчин НС1, піпетки, визначники, рекомендована література (Визначник мінералів та гірських порід).

Хід роботи

Теоретичні відомості

Всі мінерали (2500) можна по групувати за різними ознаками. В основі сучасної класифікації лежить хімічний склад мінералу, а також внутрішня будова, яка обумовлює властивості.

Мінерали в залежності від свого походження (генезис) поділяються на ендогенні – пов’язані з внутрішніми силами Землі (кристалізація магми, лави, розплавів), екзогенні – пов’язані з зовнішніми силами Землі (вивітрювання, життєдіяльність організмів). Ендогенні мінерали (280 видів) утворюються при магматичних процесах кристалізації магми (в умовах високого тиску), лави і магматичних розплавів - збагачених леткими компонентами (пегматитові процеси). Це переважно мінерали з добре оформленими кристалами (берил, топаз). Процес мінералоутворення відбувається також на значній відстані від магматичного тіла, де тиск значно менший, проте, з магми виділяються газами, пари води, леткі сполуки (пневматологічні процеси). Так утворюються гематит (залізна руда), молібденіт (молібденова руда). На певній відстані від магматичного осередку утворюються гарячі водні розчини, що циркулюють тріщинами (гідротермальні процеси). З них утворюються золото, галеніт (свинцева руда), сфалерит (цинкова руда), кіновар (ртутна руда), халькопірит (мідна руда). На глибині також відбуваються метаморфічні процеси - перекристалізація мінералів за високих температур та тиску, що ведуть до утворення нових мінералів.

Мінерали екзогенного походження виникають на поверхні Землі, або поблизу неї в процесі вивітрювання (хімічного та фізичного) утворюються нові мінерали і породи (каолін, боксити,), осідання його продуктів (лімоніт, фосфорит, галіт) та життєдіяльності організмів – бактерій, найпростіших, багатоклітинних, молюсків, утворюються вапняки, крейда, мергелі, горючі сланці. Основну масу гірських порід складають порівняно невелика кількість широко поширених мінералів – т.т. породоутворюючих.

Клас самородні мінерали

Мінералів, що належать до класу самородних налічується близько 50. Вони являють собою окремі хімічні елементи: сірка, графіт, алмаз, золото, срібло, платина. Рідко трапляються в природі, є метали, рідко неметали, тобто вони не є породоутворюючими мінералами. Мають велике практичне значення, застосовуються в техніці, медицині, ювелірній справі тощо

Утворення самородних елементів пов’язано з глибинними процесами, підвищеними температурами і тиском. Деякі з них виділяються безпосередньо з магматичною розплаву (платина алмаз), інші - при гідротермальних процесах (золото срібло). Частина мінералів цього класу утворюється під час окислення сірчаних сполук нерідко за участю бактерій (сірка, мідь, ртуть тощо).

Усі самородні елементи характеризуються великою хімічною інертністю.

Клас сульфіди (сірчані сполуки). До цього класу належить значна кількість мінералів, більш ніж 250. Вони не є породоутворюючими, але входять до складу руд металів. Багато з них мають важливе промислове значення, наприклад, з руд добувають свинець, цинк, молібден, мідь, ртуть та інші метали.

Утворюються сірчані сполуки, головним чином, під час випадання з гарячих водних розчинів, кристалізації магми та в результаті життєдіяльності мікроорганізмів Потрапляючи у верхні шари Землі, сульфіди окислюючись, легко розкладаються утворюють спочатку сульфати потім гідроксиди, оксиди, карбонати та інші кисневі сполуки.

Галеніт, сфалерит, халькопірит, пірит, кіновар.

Клас галоїдних сполук. До класу галоїдних сполук входять солі галоїдно-водневих кислот. Відомо близько 100 мінералів цього класу.

Флориди утворюються в основному при гідротермальних процесах, бувають і магматичного та метаморфічного походження. При екзогенних процесах утворюються рідко. Хлориди утворюються головним чином при випаровуванні поверхні сольових басейнів (морів, океанів), а також магматичного походження із вулканічних газів.

Більшість галоїдів мають невелику твердість, малу густину, скляний блиск. У будові земної кори вони відіграють істотну роль.

Галіт (кам’яна сіль), сильвін, флюорит (плавиковий шпат).

Клас оксиди та гідрооксиди. До цього класу належать майже 200 мінералів. Вони становлять 17% маси земної кори. Оксиди - це сполуки елементів з киснем. Гідроксиди - це оксиди, в яких присутня ще й вода. 3 усіх інших мінералів класу оксидів і гідроксидів найпоширеніші в земній корі кварц, опал, лімоніт, гематит. Утворюються вони під час магматичних гідротермальних метаморфічних і екзогенних процесів.

Багато з цих мінералів мають важливе народногосподарське значення

Кварц, червоний залізняк (гематит), бурий залізняк (лімоніт), хромистий залізняк, марганцева руда (піролюзит), магнетит, боксити, корунд, опал, яшма.

Клас карбонатів. Це мінерали солей вугільної кислоти. Досить поширені на Землі. Налічується близько 80 мінералів, що становлять майже 1,7% маси земної кори. Найпоширеніші карбонати кальцію і магнію, що утворюють потужні пласти різних вапняків, крейди, мертелю, доломіту і мармуру. Усі карбонати розчиняються соляною кислотою з виділенням вуглекислого газу. Утворення карбонатних товщ пов'язано переважно з діяльністю організмів і хімічними процесами в озерах і морях. Крім того, карбонати утворюються в результаті гідротермальних процесів. Мінерали цього класу переважно світлого забарвлення, невисокої твердості і неметалевого блиску. Для всіх карбонатів характерна реакція з соляною кислотою, що супроводжується виділенням газів (СО₂).

Їх використовують у металургії, оптиці, електротехніці, харчовій промисловості тощо.

Кальцит (вапняковий шпат), магнезит, доломіт, сидерит, малахіт, крейда, мергель, мармур, арагоніт, азурит (мідна лазур).

Клас сульфатів. Мінерали солей сірчаної кислоти, належить близько 260 мінералів. Переважно осадового походження; при окисленні сульфідів в зоні вивітрювання, рідше пов’язані з вулканічною діяльністю. Характерний світлий колір, низька твердість і не значна густина.

Ангідрит, гіпс(пластинчатий, сіленіт, алебастр), мірабіліт, барит.

Клас силікатів. До цього класу належить майже 800 мінералів, які становлять близько 75% маси земної кори. Силікати - найважливіші породоутворюючі мінерали. Вони входять до складу майже всіх магматичних і метаморфічних порід. Чимало їх і в осадових породах.

Забарвлення мінералів різне густина, як правило, невелика, а твердість, навпаки, значна. Багато мінералів утворюють рудні й нерудні корисні копалини або є дорогоцінними та оздоблювальними каменями.

Серпентин (змійовик), каолін, нефелін, азбест, лабрадорит, мусковіт, біотит, тальк, польовий шпат, рогова обманка, родоніт, граніт, берил, топаз, гранати, лазурит.

Клас фосфатів. Мінерали – солі фосфорної кислоти, яких близько 350. Вони становлять менше ніж 1% маси земної кори. Серед них особливо важливі для хімічної промисловості (добування добрив, кислот і солей) мінерали апатит і фосфорит. Вони значною мірою також породоутворюючі мінерали.

Фосфорит, апатит.

Клас органічні сполуки - до цього класу належать вуглецеві сполуки, смоли та вугілля.

Нафта, янтар, кам’яне, буре вугілля, антрацит, горючі сланці, торф.

Для того щоб визначити мінерал, необхідно найперше визначити його блиск, тобто встановити групу, до якої він належить. Після цього за кольором, кольором риски чи порошку, твердістю встановлюється підгрупа. Колір у суцільному стані визначається візуально, колір риски — на фарфоровому бісквіті або порошок наскрібається стальним ножем, твердість — за допомогою підручних засобів: олівця, цвяха, шматочків скла, голки чи нігтя тощо. У межах підгрупи мінерал встановлюється за характерними ознаками, вказаними у визначнику.

Практична частина

1. Визначите запропоновані викладачем зразки мінералів та їх приналежність до відповідних класів:

1. Клас самородні елементи:___________________________________________________________

____________________________________________________________________

2. Клас сульфіди:_____________________________________________________

_____________________________________________________________________

3. Клас оксиди і гідроксиди:__________________________________________

______________________________________________________________________________

4. Клас карбонати:__________________________________________________

__________________________________________________________________

5. Клас сульфати:____________________________________________________

_____________________________________________________________________

6. Клас фосфати:_____________________________________________________ _____________________________________________________________________

7. Клас галоїди:_____________________________________________________ _____________________________________________________________________

8. .Клас силікати:____________________________________________________

___________________________________________________________________

9. Клас органічні сполуки:____________________________________________

___________________________________________________________________

2. Із запропонованих викладачем зразків визначити діагностичні властивості мінералів та їх класифікаційну належність, заповнити таблицю 5.

Контрольні питання

1.Що лежить в основі сучасної класифікації мінералів?

2.Які бувають мінерали за походженням, або генезисом?

3.Які мінерали та якого класу найбільш поширені у земній корі?

4.До якого класу належать мінерали солей вугільної кислоти?

5. До якого класу належать мінерали, утворенні внаслідок накопичення органічних решток?

Орієнтовні теми рефератів: „Розподіл хімічних елементів у земній корі”, „Мінерали класу самородні елементи. Склад, властивості, застосування”, „Мінерали класу оксиди та гідроксиди. Склад, властивості, застосування”.

Висновки:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Відмітка про зарахування___________________________Викладач_____________

Таблиця 5