![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Кристаллография и минералогия
- •Для студентов высших учебных заведений
- •Предисловие
- •Содержание
- •Введение
- •Основы кристаллографии
- •Глава 1. Аморфные и кристаллические вещества
- •Историческая справка о развитии геолого-минералогических наук. Закон Стенона
- •1.3 Аморфные и кристаллические вещества
- •1.4 Основные свойства кристаллов
- •Глава 2. Зарождение и рост кристаллов
- •2.1 Пути образования кристаллов
- •2.2 Выращивание кристаллов из растворов
- •Факторы, влияющие на облик кристаллов
- •Практическое значение кристаллизации растворов в технологии силикатов
- •2.5 Кристаллизация из расплавов и стекол
- •2.6. Промышленные методы выращивания кристаллов
- •Глава 3. Симметрия кристаллов и их классификация
- •3.1 Элементы симметрии
- •Р исунок 3.1 - Центр симметрии
- •3.2 Взаимодействие между элементами симметрии в кристалле
- •3.3 Классификация кристаллов
- •Глава 4. Простые формы и их комбинации в кристаллах различных сингоний
- •4.1 Распределение простых форм по сингониям и категориям
- •Расшифровка комбинированных форм
- •Глава 5. Установка кристаллов. Определение индексов граней
- •5.1 Понятие о кристаллографических символах
- •Установка кристаллов
- •5.3 Закон Гаюи
- •5.4 Практические рекомендации по определению кристаллографических символов
- •Глава 6. Стереографические проекции кристаллов
- •6.1 Принципы стереографического проектирования
- •6.2 Проектирование элементов симметрии кристаллов
- •Глава 7. Изучение пространственной решетки
- •7.1 Решетки Браве
- •7.2 Определение формульной единицы
- •7.3 Координационные числа и координационные многогранники
- •Глава 8. Плотнейшие упаковки
- •8.1 Понятие о кристаллохимическом радиусе
- •8.2 Виды плотнейших упаковок в структурах
- •8.3 Доля заполненных пустот
- •Глава 9. Типы физико-химических связей в кристаллах
- •9.1 Типы кристаллических структур
- •9.2 Металлический тип связи
- •9.3 Ионная или гетерополярная связь
- •9.4 Ковалентная (гомеополярная) или атомная связь
- •9.6 Водородная связь
- •9.7 Явление поляризации в кристаллических телах
- •Глава 10. Полиморфизм, изоморфизм
- •10.1 Определение полиморфизма, его типы
- •10.2 Примеры полиморфных переходов
- •10.3. Полиморфные превращения в системе SiO2
- •10.4 Понятие об изоморфизме
- •10.5 Виды изоморфизма
- •Глава 11. Главнейшие типы кристаллических структур
- •11.1 Способы моделирования кристаллов. Метод координационных полиэдров
- •11.2 Понятие о структурном типе
- •11.3 Примеры основных структурных типов
- •Тема 12. Кремнекислородные структуры
- •12.1 Особенности строения силикатов
- •12.2 Состав силикатов в виде структурных формул
- •12.3 Классификация силикатов по типу кремнекислородных группировок (радикалов, мотивов)
- •12.4 Особенности структур кварца, тридимита, кристобалита
- •Глава 13. Дефекты кристаллической решетки
- •13.1 Классификация дефектов кристаллической решетки
- •13.2 Нульмерные (точечные) дефекты
- •13.3 Линейные дефекты
- •13.4 Свойства дислокации
- •13.5 Влияние дислокации на скорость роста кристаллов
- •Минералогия
- •Глава 14. Минералогия. Свойства минералов
- •14.1 Наука «минералогия» и объекты ее исследования. Написание формул минералов
- •14.2 Морфология минералов
- •14.3 Явление двойникования и эпитаксии в реальных кристаллах
- •14.4 Физико-химические свойства минералов
- •Тема 15. Геологические процессы образования минералов
- •15.1. Классификация минералов и горных пород по генезису
- •15.2.Эндогенные процессы образования минералов и пород
- •15.3 Экзогенные процессы минералообразования
- •15.4 Метаморфические процессы минералообразования
- •Глава 16. Классификация минералов. Особенности различных классов минералов
- •16.1 Классификация минералов по с.Д. Четверикову
- •16.2 Класс самородных элементов
- •16.3 Сульфиды. Сульфаты
- •16.4 Галоидные соединения. Бораты. Фосфаты
- •16.5 Карбонаты. Нитраты
- •16.6 Оксиды и гидроксиды
- •Глава 17. Силикаты
- •Основные сведения о силикатах
- •17.2 Островные силикаты
- •17.3 Цепочечные и ленточные силикаты
- •17.4 Слоистые силикаты
- •17.5 Каркасные силикаты
- •Литература
16.3 Сульфиды. Сульфаты
Сульфиды. Земная кора содержит не более 0,15% по массе минералов группы сульфидов (230 минералов). С химической точки зрения - это соли сероводородной кислоты (H2S). В некоторых редких минералах место серы занимают Se и Te (селениды и теллуриды).
Во всех соединениях широко развиты изоморфные замещения одних элементов другими, а также примеси редких элементов: кадмия, галлия, индия и талия и др.
Характерны ионные кристаллические решетки. Но в связи с большими радиусами ионов S, Te, Se, As, Sb, наблюдается явление поляризации, поэтому появляются общие электронные оболочки и возникают ионно-ковалентные, а иногда – чисто ковалентные связи.
Все это определяет физические свойства данной группы: тяжёлые (плотность больше 3,5г/см3), мягкие, блестящие, непрозрачные. Высокая тепло- и электропроводность, твёрдость 2-4 (исключение - пирит FeS2 с твердостью 6-7).
В большинстве случаев происхождение гидротермальное, иногда – сульфиды являются продуктами кристаллизации сульфидной магмы.
При выветривании в зоне окисления переходят в сульфаты, затем в оксиды, гидрооксиды, карбонаты.
PbS
PbSO4
PbCO3
галенит англезит церрусит
Сульфиды подразделяются на подклассы:
1) простые - соединения одного катиона с серой;
2) двойные - соединения 2-х или 3-х разных катионов с серой;
3) дисульфиды - соединения катиона с анионной группой([S2])2— гантелью
FeS2
–пирит;
4) сложные (сульфосоли).
Сульфиды представляют собой рудную базу цветной металлургии и являются сырьем для производства серной кислоты.
Представители простых сульфидов:
- Cu2S – халькозин (медный блеск) – медная руда. Свинцово-серый цвет. Ромбическая сингония. Спайность несовершенная. Средне распространенный минерал на Украине.
- PbS - галенит (свинцовый блеск) – свинцовая руда, цвет свинцево-серый, блеск металлический, совершенная спайность по кубу. Среднераспространен в Украине: Закарпатье (Береговское, Беганьское месторождения).
- HgS - киноварь (от арабского «кровь дракона») - тригональная сингония. Цвет темно-красный, блеск алмазный. в виде вкраплений, примазок, налетов. Применение – единственная руда на ртуть и ценная природная краска. Среднераспространен в Украине. Месторождения - Донбасс, Закарпатье.
- ZnS - сфалерит (цинковая обманка) – трудно диагностируется по внешним признакам. Цвет непостоянный - коричнево-бурый до черного и желтый до бесцветного, спайность совершенная по ромбододекаэдру. Важнейшая руда на цинк. Легко окисляется на земной поверхности до ZnSO4 и далее - до ZnCO3. Распространенный минерал на Украине (в Донбассе и Закарпатье).
- FeS - пирротин (магнитный колчедан) – магнитность. Желтый краситель в стекле.
- Sb2S3 - антимонит (сурьмяный блеск) - голубой цвет. Никитовское месторождение вместе с HgS.
- Bi2S3 - висмутин (висмутовый блеск).
- MoS2 - молибденит (молибденовый блеск)
- As2S3 - аурипигмент (золотая окраска) - краска для живописи, применяется при производстве стекол и эмалей.
Представители двойных сульфидов:
- Халькопирит (медный колчедан) CuFeS2 - тетрагональная сингония. Агрегаты - сплошные массы латунно-желтого цвета. Легко окисляется и переходит в малахит.
Представители дисульфидов:
- Пирит FeS2 (серный колчедан) - самый распространенный минерал из группы сульфидов. Цвет – соломенно-желтый, черта черная. Облик кристаллов – кубический, штриховатость граней, ориентированная перпендикулярно к каждой соседней грани. Название от греческого «пир» - огонь, в связи стем , что при ударе металлическим предметом дает устойчивую искру (использовался в старинных ружьях). Важнейшее сырье для получения серной кислоты.
Сульфаты. - представляют собой соли серной кислоты(H2SO4), около 230 разновидностей, 0,1 % массы земной коры.
Кристаллизуются, в основном в низших сингониях (ромбической и моноклинной), имеют светлую окраску, небольшую твердость (менее 3,5), многие растворяются в воде, имеют совершенную спайность, плотность 2-3 г/см3.
Основная химическая масса – морские и озерные осадки. Многие сульфаты – минералы зоны окисления, некоторые – продукты вулканической деятельности.
Безводные сульфаты:
- BaSO4 барит (тяжелый шпат) - ромбическая сингония. Кристаллы – таблитчатые, агрегаты зернистые, плотные, листоватые в друзах. Блеск стеклянный, чистый барит – бесцветен, либо окрашен в светлые тона. Спайность совершенная, плотность 4,5г/см3, твердость 3 – 3,5. Происхождение - гидротермальное, изредка осадочное.
Используется в качестве утяжелителя в производстве красок, бумаги, клеенок, линолеума; при варке стекол (известен бариевый хрусталь); для изготовления баритовой штукатурки поглощающей рентгеновские лучи в лабораториях и больницах.
Распространен на Украине: Приазовье, Волыноподолье (в месторождении серы), наибольшие скопления в Закарпатье (Береговское и Беганьское месторождения).
- SrSO4 целистин – ромбическая сингония. Кристаллы таблитчатые, призматичные; агрегаты – друзы, шестоватые, зернистые. Цвет небесно-голубой, голубовато-белый, серый, прозрачный. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности – перламутровый.
Распространенный минерал на Украине: Приднестровье, Приазовье, Крым, Прикарпатье.
- CaSO4 ангидрит – ромбическая сингония, кристаллы таблитчатые, близкие к изометричным; агрегаты сплошные, мелкозернистые. Важный породообразующий минерал, встречающийся вместе с гипсом и галитом в осадочных породах. Выпадает в осадок при температуре >42°С (до этой температуры выпадает гипс). При нормальном давлении в присутствии воды ангидрит переходит в гипс с большим увеличением объема (на 30%).
Используется в производстве гипса, ангидритового цемента (отделочный материал - можно получать цветные цементы).
Распространенный минерал на Украине (Артемовское месторождение).
Водные сульфаты
- CaSO4·2H2O гипс (легкий шпат). Разновидности гипса:
- селенит – параллельно-волокнистая разность с шелковым блеском;
- алебастр – снежно-белая, тонкозернистая разность
Кристаллы таблитчатые, иногда очень крупные; характерны двойники «ласточкин хвост». Агрегаты плотные, зернистые, листоватые, волокнистые.
Известные месторождения гипса находятся в Донбассе (Артемовское) и в Приднестровье.
- Na2SO4·10H2O мирабилит (глауберова соль). Моноклинная сингония – сплошные зернистые массы. Бесцветный, белый, блеск стеклянный, вкус горько-соленый, в пробирке при нагревании растворяется в собственной кристаллизационной воде. На воздухе теряет воду, превращаясь в тенардит Na2SO4·.
Крупнейшие месторождения мирабилита – залив Кара-Богаз-Гол, где он выпадает при 6°С и в больших количествах выносится прибоем на берег. Летом он снова растворяется, а выброшенный на берег минерал переходит в тенардит. Запасы составляют 4 млрд. тон.
И мирабилит и тенардит применяются в стекольной промышленности при изготовлении жидкого стекла, для приготовления соды по методу Леблана, в медицине.
Мирабилит редкий, тенардит среднераспостраненный минералы на Украине.