Глава VI

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И РАСЧЕТ ФОРМУЛ МИНЕРАЛОВ

Каждый минерал характеризуется определенным хи­мическим составом. Минералы могут состоять либо из одного химического элемента, либо из нескольких. Если минерал состоит из одного химического элемента, его называют самородным элементом. Например, самород­ное золото, самородное серебро, самородная медь и т. д. Однако большинство минералов состоит из нескольких, а иногда и многих химических элементов. Состав мине­ралов принято выражать в виде химической формулы или в весовых процентах, определяемых с помощью хи­мического анализа.

Например, химический состав минералов халькопири­та и анальцима может быть выражен следующими весо­выми процентами химических элементов (для первого) или окислов (для второго):

I. Си —34,9

Fe —30,47

S —34,8

_____________

Сумма - 99,97

II. SiO₂ -55,12

А1₂О₃ -22,99

Na₂O - 13,53

Н₂O - 8,27

______________

Сумма -- 99,81

Формулы данных минералов рассчитываются делени­ем указанных весовых количеств на соответствующие атомные или молекулярные массы. При этом получают атомные или молекулярные количества. Атомные массы химических элементов берутся по таблице периодической системы элементов Д. И. Менделеева, молекулярная масса окисла выводится путем суммирования атомных масс, слагающих соответствующий окисел элементов. Атомные или молекулярные количества заменяют про­порциональными им коэффициентами в получаемой фор­муле. Примеры расчета формулы халькопирита и аналь­цима приводятся в табл. 7.

Формулы, получаемые при расчете и дающие пред­ставление о химическом составе минерала, называются эмпирическими. Таковы полученные формулы халькопи­рита н анальцима — 4SiO₂ ^. Al₂О₃ ^. Na₂O ^. 2Н₂О. Эмпири­ческая формула анальцима, написанная в виде окислов, не отражает связей между химическими элементами и

Таблица 7

Пересчет данных химического анализа и установление формулы минерала

Компо­ненты	Весовые проценты	Атомные (моле­кулярные) коли­чества	Отношения между атомными (молеку­лярными) количест­вами	Название и формула минерала
Сu	34,9	34,9 63,5 = 0,550	1
Fе	30,47	30,47 55,8 = 0,546	1	Халькопирит CuFeS2
S	34,6	34,6 32 = 1,081	2
SiO2 Al2O3 Na2O H2O	55,12 22,99 13,53 8,27	55,12 60 = 0,919 22,99 102 = 0,225 13,53 62 = 0,218 8,27 18 = 0,459	4 1 1 2	Анальцим 4SiO2 . Al2O3 . Na2O х 2H2O или H2NaAl2Si4O14 = = H2NaAlSi2O7 = = Na[AlSi2O6]H2O

ничего не говорит о структуре минерала. Такое написа­ние формулы имеет одно преимущество — ее проще за­помнить.

Для ряда минералов принято писать формулы, в ко­торых отражается тип химического соединения и взаим­ные связи между слагающими химическими элементами. Такие формулы называются структурными или кристаллохимическими. Формула анальцима Na[AlSi₂O₆] ^. H₂O является структурной. Квадратными скобками выделен радикал, представляющий сложный анионный комплекс. Вода, имеющаяся в минерале в количестве одной моле­кулы, пишется в конце формулы и отделяется от нее точкой. Другой пример. Эмпирическая формула мусковита Н₂КА1₃Si₃О₁₂ , структурная — КАl₂[АlSi₃O₁₀](ОН, Р)₂. В данной формуле выделен в виде радикала сложный анионный комплекс, а вода присутствует в минерале не в виде Н₂O, а в виде гидроксила (ОН)^-, который может замещаться F^-. Как уже отмечалось, изоморфные при­меси в формуле минерала изображаются в круглых скобках и отделяются друг от друга запятой. Химический элемент, стоящий па первом месте в скобках, присутст­вует в большем количестве. Например, формула анкери­та Са(Мg, Fе)₂[Co₃]₂. Рентгеноструктурный анализ в настоящее время позволил установить структурные фор­мулы многих минералов.