36.Спектроскопические свойства

цвет, блеск, люминесцентное свечение.

Взаимодействие квантов света с электронами внешних электронных оболочек. Переходы электронов в возбужденное состояние и обратно.

Цвет – свойство тела вызывать у человека определенное зрительное ощущение. Это сложное психо-физическое явление.

международная количественная колориметрическая система определения цвета;

Прозрачностьзависит от типа химической связи – согласно зонной теории основная полоса поглощения соответствует электронным переходам из валентной зоны в зону проводимости – ширина запрещенной зоны.

Собственная окраскаминералов связана с особенностями его конституции

Чужеродная окраскасвязана с включениями

на восприятие цвета минерала (так же блеска и прозрачности) оказывает влияние размер минеральных индивидов.

Блеск.Блеск и прозрачность минерала зависят от количества отраженного света и от глубины, на которую свет проникает внутрь кристаллической структуры и, в известной степени от крупности индивидов.

Блеск может быть:

а) металлический (галенит, магнетит) – R>25%,n>3;

б) полуметаллический (гематит, графит) – R=19-25%,n=2,6-3,0;

в) алмазный (алмаз, сфалерит) – R=10-19%,n=1,9-2,6;

г) стеклянный (кварц, карбонаты), жирный, перламутровый, шелковистый R=2-10%,n=1,3-1,9.

MaxR= 95% - серебро.

Свойства, связанные с возбуждением кристалла - люминесцентное свечение

Урановая руда

37.Механические свойства - твердость, спайность, излом; связь их с кристаллическим строением.

Изломопределяется поверхностью, по которой раскалывается минерал. Она может напоминать ребристую поверхность раковины - раковистый излом, может иметь неопределенно-неровный характер - неровный излом. В мелкозернистых агрегатах определить излом отдельных минеральных зерен не удается; в этом случае полезно описать излом агрегата - зернистый, занозистый или игольчатый, землистый.

Спайность -способность кристаллических минералов раскалываться по ровным поверхностям - плоскостям спайности, соответствующим направлениям наименьшего сцепления частиц в кристаллической структуре минерала. В зависимости от того, насколько легко образуются сколы по плоскостям и насколько они выдержаны, выделяют различные степени спайности: весьма совершенная - минерал легко расщепляется на тонкие пластинки, совершенная - минерал при ударе раскалывается по плоскостям спайности, средняя спайность - при ударе минерал раскалывается как по плоскостям, так и по неровному излому; несовершенная спайность - на фоне неровного излома лишь изредка образуются сколы по плоскостям; весьма несовершенная спайность - всегда образуется неровный или раковистый излом. Макроскопически две последние степени различить, обычно не удается. Спайность может быть выражена в одном, двух, трех, реже четырех и шести направлениях. Если спайность выражена в нескольких направлениях, необходимо определить взаимное расположение плоскостей спайности, оценивая приблизительно угол, образуемый ими.

Твердость-способность противостоять внешнему механическому воздействию - важное свойство минералов. Обычно в минералогии определяется относительная твердость путем царапанья эталонными минералами поверхности исследуемого минерала: более твердый минерал оставляет на менее твердом царапину. В принятую "шкалу твердости" входят десять минералов, расположенных в порядке увеличения твердости: первый минерал - тальк обладает самой низкой твердостью, принятой за единицу (1), последний- алмаз имеет самую высокую твердость, принятую за десять (10). Для определения твердости минералов можно пользоваться некоторыми распространенными предметами, твердость которых близка к твердости минералов - эталонов

твердостью 1 обладает графит мягкого карандаша; около 2-2,5 - ноготь; 4 - железный гвоздь;5 - стекло; 5,5-6 - стальной нож, игла. Более твердые минералы встречаются редко.

Для каждого минерала характерна более или менее постоянная плотность. Для минералов, в состав которых входят тяжелые металлы, высокая плотность является существенным диагностическим признаком.

38.Плотностьминералов выражается в г/см³. Достаточно часто используется другой показатель удельный вес, безразмерная величина, указывающая отношение плотности минерала к плотности воды. Численно он равен плотности.

Самый плотный минерал самородный иридий, имеющий плотность 22,8 г/см³, а самый лёгкий нефть, имеющая плотность 0,8 г/см³.Большинство минералов имеет плотность от 2 до 5 г/см³. Поскольку в поле мы не можем измерить точно массу и объем минерала, плотность является диагностическим признаком только для очень плотных минералов. Так, например,барит(тяжёлый шпат) безошибочно определяется как более увесистый, чем другие светлые минералы.Ильменитигалениттакже могут определяться по высокой плотности. Опал может быть определен как более легкий, чем большинство минералов.

39.Магнитные свойства-это способность тел взаимодействовать с магнитным полем, то есть намагничиваться при помещении их в магнитное поле.(H) Мерой намагниченного состояния вещества служит магнитный момент единицы объема (I):

-объемная магнитная восприимчивость вещества. В зависимости от величины магнитной восприимчивости различают диамагнитные, парамагнитные, ферромагнитные и антиферромагнитные кристаллы. Магнитные свойства всех веществ зависят не только от особенностей кристаллической структуры, но и от природы слагающих их атомов.тоесть магнетизм определяется электронным строением оболочек, ядер, а также орбитальным движением вокруг них электронов.При внесении атома в магнитное поле изменяются угловые скорости движения электронов на орбите за счет того, что на первоначальное вращательное движение электронов вокруг ядра накладывается дополнительный магнитный момент. При этом если все электроны с противоположными спинами в атоме сгруппированы попарно и их суммарный магнитный момент будет равен 0, то такие атомы не обладают постоянными магнитными моментами и называются диамагнитными, диамагнетики.(Cu,Ag,Au,Zn,Cd) Магнитная восприимчивость таких кристаллов отрицательна и очень мала.

Поскольку при заполнении электронных оболочек в атомах электроны стремятся быть неспаренными, существует большое количество веществ, магнитные моменты электронов которых расположено беспорядочно и при отсутствии внешнего магнитного поля в них непроисходит самопроизвольная ориентация магнитных моментов. Суммарный магнитный момент, обусловленный несвязанными попарно и слабо взаимодействующими друг с другом электронами, будет постоянным, положительным или несколько большим, чем у диамагнетиков. Такие атомы называются магнитными, а вещества-парамагнетиками.(Pt,Sc,Pd,Dy) Выделяют три типа упоряочениянескомпенсированных магнитных моментов-три типа явлений-ферромагнетизм(магнитные моменты направлены параллельно друг другу, в результате чего внешнее магнитное поле может усилится в млн.раз, причем параллельная ориентация сохраняется после удаления внешнего поля, то есть вещества становятся постоянными магнитами, ферромагнетики,Fe,Ni,Co) если магнитные моменты отдельных атомов антипараллельны и равны, то суммарный магнитный момент=0, такие вещества антиферромагнетики(MnO,NiO,CoO,FeO) При неравенстве антипараллельных моментов атомы структуры металлов обладают спонтанной намагниченностью. Этот нескомпенсированный антиферромагнетизм называется ферримагнитизмом.(ФЕРРИТЫ, минералы группа граната)

По магнитным свойствам выделяются магнитые, слабомагнитые и немагнитыне минералы. Первые притягиваются простыми магнитами. Таких минералов лишь несколько- магнетит, пирротин, самородное железо. К слабомагнитным относятся те минералы, которые не притягиваются магнитом, но приобретают магнитные свойства под действием электрического поля.Явление магнетизма можно рассматривать как результат вращательного движения частиц с электрической энергией. Магнитный момент отдельного атома образуется от взаимодействия магнитных моментов атомного ядра и магнитных моментов электронов - орбитального и спинового. При этом основное значение имеют магнитные моменты, создаваемые электронами, которые значительно превышают моменты, создаваемые ядром. Парамагнетиками, и их магнитная восприимчивость в значительной степени зависит от температуры. У ферромагнитных веществ структура элементов аналогична структуре парамагнетиков. Но в отличие от парамагнетиков у них между отдельными атомами существуют силы, противодействующие их дезориентации от теплового движения. Благодаря этим силам элементарные магнитики ориентируются параллельно друг другу, и их магнитный момент в 1015 раз больше магнитного момента отдельного атома. Такие вещества называются ферромагнетиками.В зависимости от удельной магнитной восприимчивости минералы условно делятся на три основные группы:

1. ) сильномагнитные или ферромагнитные минералы с удельной магнитной восприимчивостью

2. ) слабомагнитные или парамагнитные минералы с удельной магнитной восприимчивостью

3. ) немагнитные или диамагнитные минералы с удельной магнитной восприимчивостью.

В большинстве своем минералы являются плохими проводниками электричества исключение сост самородные металлы- золото медь серебро и другие сульфиды некоторые оксиды , графит.Ряд минералов обладает одновременно электронной и ионной проводимостью электричества. Таковы в первую очередь марказит , пирит , халькопирит , борнит, сфалерит и другие сульфиды металлов.На использование электрических свойств минералов основаны различные методы электроразведки месторождений полезных ископаемых- методы сопротивления , естественного электрического поля, заряженного тела, вызванной поляризации и др.

Электрические свойства кристаллов-комплекс явлений, описываемых тензорами разных рангов-связанные с электрической поляризацией, либо самопроизвольной, либо под влиянием внешних воздействий: нагревания, приложенного электрического поля, механического воздействия.

Электропроводность –зависит от типа химической связи и от дефектности структуры. Зависимость электрических свойств полупроводниковых минералов от примесей, температуры образования, морфологических особенностей.

В

Все вещества можно разделить на проводящие электрический ток(проводники), полупроводники и диэлектрики(изоляторы) в электропроводящих кристалллах, помещенное в электрическое поле, возникает электричкий ток-перенос электрического заряда. Кристаллы-диэлектрики, при обычных условиях не проводящих ток, можно наэлектризовать путем различных воздействий на них: трением, давлением, облучением, нагреванием.

40.Физические свойства, связанные с энантиоморфизмом (вращательные) и отсутствием центра симметрии (пиро- и пьезоэлектричество).

Энантиоморфизм(от греч. enantios - противоположный и morphe - форма) -свойство некоторых кристаллов существовать в модификациях, являющихсязеркальными отражениями друг друга (правая и левая модификации).Энантиоморфизм возможен в кристаллах, не имеющих центра симметрии,плоскостей и зеркальных осей симметрии. Пример - кварц.

Пьезоэлектричество— способность веществ при изменении формы продуцировать электрическую силу. Пьезоэлементы — кристаллы, обладающие свойством при сжатии продуцировать электрический заряд (прямой пьезоэффект) и обратным свойством под действием электрического напряжения изменять форму: сжиматься/расширяться, скручиваться, сгибаться (обратный пьезоэффект). Пьезоэлектричество открыто братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880—1881 гг^.