Оксди і гідроокисли

Оксиди — сполуки елементів з киснем; до складу гідроксидів входить також вода. Клас оксидів і гідроксидів об'єднує близько 200 мінералів: кварц, опал, гематит, лимоніт, корунд, боксит, піролюзит та ін. На частку цих мінералів припадає до 17 % усієї ма­си земної кори. Загальна маса одного лише кремнезему становить 12,6 % маси земної кори, а загальна маса оксидів і гідроксидів за­ліза — 3,9 %. Найбільше значення мають оксиди і гідроксиди алюмінію і мангану.

За хімічним складом вільні оксиди поділяють на прості (R₂О, R₂О₃, RO₂) і складні, для яких характерні подвійні сполуки типу RО_*R₂О₃, та водні і безводні. Серед них поширений ізоморфізм, який спостерігається між Fe²⁺, Mn²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, Cr³⁺, Nb³⁺ і Та⁺. Гід­роксиди містять гідроксильні групи (ОН-) або воду (Н₂О).

Більшість із цих мінералів мають неметалічний блиск, високу твердість (> 5,5), різноманітний колір, для деяких із них діагности­чною ознакою є колір риски, щільність пов'язана з хімічним скла­дом і тому коливається від 2,3 до 8,2.

Походження мінералів цього класу різноманітне — магматичне, пегматитове, гідротермальне (корунд, гематит, магнетит, кварц та ін.), метаморфічне (кварц, гематит та ін.). Проте більшість із них мають екзогенне походження, тобто утворюються внаслідок вивіт­рювання мінералів ендогенного походження. В умовах кори вивіт­рювання багато з них стійкі, тому накопичуються в розсипищах (ма­гнетит, каситерит та ін.).

Оксиди часто трапляються у вигляді окремих кристалів, зернис­тих, пухких землистих мас, порошкоподібних агрегатів, інколи при-хованокристалічних або колоїдних мас.

Гідроксиди заліза, мангану, алюмінію (лимоніт, боксит та ін.) утворюються в корі вивітрювання і мають вигляд прихованокриста-лічних і колоїдних мас.

Більшість мінералів цього класу є важливими рудами заліза, хрому, мангану, алюмінію, титану, олова, урану та ін. Вони входять до складу мінеральної частини ґрунту і впливають на забарвлення і властивості ґрунтів.

Гематит Fe₂О₃ (червоний залізняк). Назва походить від грець­кого слова αίμα— кров.

Хімічний складу %: Fe — 70, О — 30, домішки FeO, ТіО₂, SiO₂ та ін. Фізичні властивості

Блиск.....................................................металічний, напівметалічний

Твердість...............................................5,5 - 6,0

Спайність..............................................відсутня

Злам.......................................................раковистий

Колір......................................................від червоно-бурого до чорного

Риска......................................................вишнево-червона

Прозорість.............................................непрозорий

Щільність..............................................5,0-5,2г/см³

Діагностичні ознаки: характерні висока твердість, штриховка на гранях, сильний блиск із синюватим відблиском, вишнево-червона риска, відсутність магнітності.

Різновиди гематиту: власне гематит у вигляді пластинчастих кристалів, прихованокристалічний; залізний блиск — тонкоплас-тинчасті кристали з металічним блиском; скляна червона голо­вка— у вигляді натічної форми, всередині радіально-променевої будови; червоний залізняк — щільні або пухкі землисті маси черво­ного кольору.

Форми виділення. Трапляється у вигляді щільних зернистих, щільних або пухких землистих мас, друз.

Походження контактно-метасоматичне, метаморфічне, осадове.

У корі вивітрювання піддається гідратації з утворенням мінера­лів групи лимоніту:

Fe₂O₃ + nH₂О → Fe₂O₃-nH₂О.

Родовища: Криворізьке (Україна), Курська магнітна аномалія, Яковлівське (Білгородська область, Росія). Є родовища у США, Бра­зилії, Індії, Алжирі, КНР.

Застосовують як залізну руду, порошкоподібний різновид — для виготовлення червоної фарби, грифелів червоних олівців.

Магнетит FeO-Fe₂O₃, або Fe₃O₄ (магнітний залізняк). За однією з версій назву дав Хайдингер у 1845 р. — за місцем знаходження в Маг­незії (Греція), за іншою — назва походить від грецького μαλνητης— ма­гніт або магнітний камінь.

У хімічному відношенні — змішаний оксвд заліза: Fe₂O₃ — 69 % і FeO — 31 %, Містить також домішки оксидів алюмінію, хрому, ні­келю, силіцію, титану.

Фізичні властивості

Блиск.....................................................металічний, напівметалічний

Твердість...............................................5,5 - 6,0

Спайність..............................................недосконала

Злам.......................................................раковистий

Колір......................................................залізно-чорний

Риска......................................................чорна

Прозорість.............................................непрозорий

Щільність..............................................5,0 - 5,2 г/см³

Діагностичні ознаки: велика твердість, залізно-чорний колір, чорна риска, дуже магнітний.

Різновиди магнетиту: титаномагнетит (містить Ті), хромомагнетит (містить Сг).

Походження контактно-метаморфічне, гідротермальне.

У земній корі зазнає окиснення, переходить у мартит (псевдомор­фози гематиту по магнетиту), а потім гідратації і переходить у різні мінерали групи лимоніту.

Родовища: Криворізьке (Україна), Курська магнітна аномалія, Качарське, Сарбайське (неподалік Кустаная), Першоуральське. Є родовища в СІЛА, Бразилії, Індії.

Застосовують як залізну руду.

Лимоніт Fe₂O₃'nН₂О (бурий залізняк). Назва мінералу похо­дить від грецького слова λειμων— лука.

У хімічному відношенні є неоднорідною речовиною несталого складу, тому що кількісне співвідношення між Fe₂O₃ і Н₂О різко змінюється. Залежно від вмісту води серед водних гідратів оксидів заліза розрізняють такі різновиди:

гетит Fe₂O₃'Н₂О (1 : 1)

гідрогетит 3Fe₂O₃'4Н₂О (3 : 4)

лимоніт 2 Fe₂O₃'3Н₂О (2 : 3)

лимніт Fe₂O₃-3H₂O (1 : 3)

Найстійкішим гідратом оксиду заліза є гетит, який містить 89,89 % Fe₂O₃ і 10,11 % Н₂О.

Фізичні властивості

Блиск.....................................................напівметалічний, тьмяний

Твердість...............................................1,0 - 5,5

Спайність..............................................відсутня

Злам.......................................................раковистий, землистий

Колір......................................................від іржаво-бурого до бурого і чорного

Риска......................................................бура, іржаво-бура

Прозорість.............................................непрозорий

Щільність..............................................3,3-4,0г/см³

Діагностичні ознаки: під час нагрівання виділяє воду, незалеж­но від кольору риска завжди бура.

Різновиди лимоніту: бура склиста головка — сферична натічна форма з блискучою поверхнею чорного або темно-бурого кольору; оолітовий бурий залізняк — темно-бурого або жовто-бурого кольо­ру, складається зі скупчення дрібних концентрично-шкаралуп­частих коржиків, кульок; бурий залізняк — землисті, пухкі і щільні різновиди вохристо-жовтого і чорного кольору.

Форми виділення. Трапляються землисті маси, щільні або натіч­ні маси, конкреції, ооліти, «бобова руда», різноманітні псевдоморфо­зи по інших мінеральних речовинах — піриту, марказиту, сидериту та органічних рештках.

Походження екзогенне (утворюється внаслідок вивітрювання мі­нералів, які містять залізо) та осадове (хімічне і біохімічне). Такі осади спостерігаються на дні озер та узбережжях морів.

Гідроксиди заліза можуть утворюватися і в ґрунтах під час вивіт­рювання мінеральної.частини ґрунту, тоді їх вважають новоутво­реннями.

У корі вивітрювання зазнає дегідратації з утворенням гематиту/:

Родовища знаходяться в Криму, на Уралі, в Казахстані, на Кубі, у Франції, Люксембурзі.

Застосовують як руду для добування заліза.

Гідроксиди заліза можуть входити до складу аморфних речовин колоїдної фракції грунту й істотно впливати на фізичні, фізико-хімічні властивості і вбирну здатність ґрунтів, а також на їхнє за­барвлення.

Корунд Аl₂О₃. Назву дав Гревиль у 1798 р. за назвою мінералу від давньоіндійського (санскрит) kauruntaka — наждак.

Хімічний склад, %: А1 — 52,2, О — 47,8, часто містить домішки Cr, Fe, Ті, Mn.

Фізичні властивості

Блиск.....................................................скляний до алмазного

Твердість...............................................9,0

Спайність..............................................відсутня

Злам.......................................................нерівний

Колір.............................................................блакитний, сірий, синій, бурий, червоний

Риска......................................................відсутня

Прозорість.............................................звичайний — непрозорий, сапфір, рубін — прозорі

Щільність..............................................3,9 —4,1г/см³

Діагностичні ознаки: велика твердість, форма кристалів пірамі­дальна і діжкоподібна, відсутність спайності, в кислотах, лугах не розчинний.

Різновиди корунду: рубін — червоний, сапфір — синій, наж­дак — темний, лейкосапфір — безбарвний.

Форми виділення. Трапляється у вигляді кристалів, суцільних зернистих агрегатів.

Походження магматичне, контактно-метаморфічне, пегматитове.

У корі вивітрювання стійкий.

Родовища відкрито на Уралі, у Свердловській області (родовище Косий Брід), в Якутії, Казахстані, США, Греції, Азії, Таїланді, Індії, Верхній Бірмі.

Застосовують рубін і сапфір як коштовне каміння, звичайний корунд і наждак — як вогнетривкі та абразивні матеріали, прозорі різновиди — в точному приладобудуванні.

Боксит Аl₂О_3*nH₂O. Назва мінералу походить від назви містеч­ка Бо на півдні Франції, де його вперше було знайдено.

За хімічним складом — кристалогідрат глинозему, тобто Аl₂О_3*nH₂O з домішками Fe, Si, Ті. Неоднорідна речовина з неста­лими фізичними властивостями, тому його можна розглядати не як мінерал, а як гірську породу, до складу якої входять гідроксиди алюмінію (діаспор, гідраргіліт, беміт) і домішки каолініту, кремне­зему, оксидів заліза.

Фізичні властивості

Блиск.....................................................матовий

Твердість...............................................1,0 - 3,0

Спайність..............................................досконала

Злам.......................................................нерівний

Колір......................................................червоний, сірий, жовтий, білий

Риска......................................................світла з різними відтінками,

відповідає кольору мінералу

Прозорість.............................................непрозорий

Щільність..............................................2,5 - 3,5 г/см³

Діагностичні ознаки: землисті, глиноподібні та каменисті скуп­чення темно-червоного кольору, з водою пластичної маси не утво­рює, на відміну від каоліну пісний на дотик.

Різновиди: діаспоровий, гідраргілітовий, залізистий, кремнисто-глинистий.

Походження: залишкові боксити, утворились внаслідок латерит­ного вивітрювання; осадові боксити платформеного типу — озерні, озерно-болотні, карстові; осадові боксити геосинклінального типу — прибережноморські.

Родовища є на Північному Уралі («Червона Шапочка»), у Ленін­градській області («Тихвінське»), в Комі, Сибіру.

Застосовують як алюмінієву руду. Мінерал ґрунтів.

Піролюзит MnО₂ Назва походить від грецьких слів πύρ — во­гонь і λύσίς — миття; знищувальний, руйнівний.

Хімічний склад, %: Mn — 63,2, О — 36,8, є домішки Fe₂O₃, SiO₂, Н₂О.

Фізичні властивості

Блиск.....................................................напівметалічний

Твердість...............................................5,0 - 6,0

Спайність..............................................відсутня

Злам.......................................................нерівний

Колір......................................................чорний із синюватою мінливістю

Риска......................................................чорна

Прозорість.............................................непрозорий

Щільність..............................................4,7 - 5,0 г/см³

Діагностичні ознаки: чорний колір, чорна риска, невелика твер­дість, напівметалічний блиск. Розчиняється в соляній кислоті з ви­діленням хлору.

Форми виділення. Трапляється у вигляді суцільних кристаліч­них та аморфних мас, а також різних натічних форм.

Походження екзогенне в процесі вивітрювання мінералів та порід, що містять манган, осадове — в прибережних частинах во­дойм.

Родовища є в Нікополі (Україна), Чиатурське (Грузія), в Індії, Гані, Бразилії.

Застосовують як манганову руду, у сталеливарній промисловос­ті як добавку при виплавлянні сталі, для знебарвлення скла, за­брудненого залізистими сполуками.

У сільському господарстві використовують як мікродобриво. Найефективніші манганові мікродобрива на ґрунтах бідних на роз­чинну форму цього металу (дерново-підзолисті піщані і супіщані ґрунти на вапняках і мергелях). У нейтральних і слабколужних ґрунтах манган міститься у сполуках у формі катіонів Mn³⁺ і Mn⁴⁺, тому він мало розчинний у воді і малодоступний для рослин. У кис­лих ґрунтах він входить до складу сполук як катіон Mn²⁺, тому добре доступний для рослин.

Псиломелан MnО_*MnО_2*nН₂О. Назва походить від грецьких слів ψιλός— лисий і μέλας — чорний (так звана чорна скляна голо­ва).

Склад мінералу невизначений, наближається до MnОг. Манган у псиломелані знаходиться в різних ступенях окиснення і різних кі­лькостях. Вміст води в мінералі досягає 10 % і більше. Як домішки до його складу входять SiO₂, Аl₂О₃, Fe₂О₃, CaO, MgO, BaO, Na₂O, К₂О, СоО.

Фізичні властивості

Блиск.....................................................металоподібний

Твердість...............................................4,0 - 6,0

Спайність..............................................відсутня

Злам.......................................................раковистий, землистий

Колір......................................................чорний, бурий, сірий з відтінками

Риска......................................................бурувато-чорна

Прозорість.............................................непрозорий

Щільність..............................................4,0 - 4,7 г/см³

Діагностичні ознаки: бурувато-чорна, коричнево-чорна риска.

Різновиди: вад — пухкі, землисті маси з малою твердістю; абсолан — містить домішки кобальту.

Форми виділення. Трапляється у вигляді прошарків, натічних форм.

Походження екзогенне у разі окиснення різних мінералів, які мі­стять манган, та манганових руд, а також осадове — у водних ба­сейнах.

Родовища є в Нікополі (Україна), на Уралі (Росія), в Казахстані (Джездинське), Грузії (Чиатурське). Cu

Застосовують вад як манганову руду, абсолан — як кобальтову руду. В сільському господарстві — як руди, що містять мікроелеме­нти Mn і Co.