Физические свойства минералов общие сведения

Из всех свойств минералов выделим физические и химические. К физическим от­носятся оптические, механические, электрические, магнитные, теплофизические свой­ства и плотность. К химическим свойствам отнесем степень реакционной способности минералов, особенности их взаимодействия с различными реагентами, растворимость. Есть и такие свойства минералов, которые можно назвать физико-химическими (на­пример, характер смачиваемости его зерен и кристаллов, удельная энергия поверхно­сти).

На различиях плотности, электрических и магнитных свойств основаны геофизи­ческие методы поиска и разведки месторождений полезных ископаемых. Характер механических свойств определяет выбор способов измельчения минералов при обра­ботке их руд. Физико-химические свойства поверхности зерен и кристаллов влияют на поведение минералов при их флотации. Термодинамические и химические свой­ства проявляются в процессах минералообразования. Ниже мы рассмотрим главным образом те свойства, которые могут использоваться при визуальной диагностике ми­нералов.

Анизотропия строения пространственной решетки в кристаллах обусловливает ани­зотропию их свойств. Это значит, что разные грани, ребра, вершины кристалла имеют различные свойства: по-разному блестят, твердость кристалла на них различна, не­редко они имеют свою окраску и т

д. Анизотропия свойств кристалла выражается и в том, что по непараллельным направлениям на одной и той же грани свойства у него разные. Например, грани кристаллов алмаза царапаются в разных направлениях по-разному—это учитывается при шлифовке бриллиантов. Анизотропно проявляются в объеме кристалла его магнитные, кристаллооптические, электрические, теплофизиче­ские свойства, твердость (рис. 60) и др.

АНИЗОТРОПИЯ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛОВ

Рис. 60. Розетки твердости на разных гранях.

Степень анизотропности кристаллов зависит от их симметрии. Для пояснения рас­смотрим в кристалле прямые линии, проходящие через его центр. Оказывается, что среди них могут быть симметрично-равные, единичные и полярные прямые (направле­ния).

Симметрично-равными называются такие повторяющиеся в кристалле прямые (или направления), которые выводятся одна из другой с помощью элементов сим­метрии. Свойства кристаллов на этих прямых повторяются.

Единичными называются такие прямые (или направления), которые являются еди­ничными, неповторимыми в кристалле. Свойства кристаллов вдоль этих направлений отличаются от свойств по другим направлениям. В кристаллах кубической сингонии единичных направлений нет, поскольку они симметрично равны и многократно повто­ряются. Анизотропия свойств в кристаллах кубической сингонии поэтому проявляется очень слабо. В результате можно сказать, что кубические кристаллы изотропны (изо­тропное тело, как известно, обладает одинаковыми свойствами во всех направлениях).

В кристаллах гексагональной, тетрагональной и тригональной сингонии всегда есть одно единственное, единичное, т.е. неповторяющееся, направление. Это оси симме­трии ¿6, 1>4, Ьз. Такая ось всегда одна, и больше она не повторяется. Все остальные направления в кристаллах этих трех сингонии неоднократно повторяются. В кристал­лах ромбической сингонии всегда имеется три единичных направления, в кристаллах моноклинной сингонии их множество, а в триклинных кристаллах все направления единичны. Анизотропия свойств в них проявлена наиболее отчетливо.

Полярными называются те из симметрично-равных и единичных направлений, концы которых не могут быть совмещены друг с другом при помощи элементов симме­трии. Ярким примером такого направления является вертикальная ось в кристаллах турмалина — ось Ьз. Ее нижний конец несовместим с верхним, оба конца неравно­значны. Это следует из кристаллической структуры минерала—ее основным элемен­том являются резко асимметричные комплексные анионы ^бО^)12". Следствием полярности Ьз служат пироэлектрические свойства турмалина: при нагревании на вершине и основании кристалла возбуждаются разноименные электрические заряды. Мы уже отмечали, что окраска кристаллов многоцветных турмалинов и скорость их роста различны на разных окончаниях кристаллов.