1. Химический состав и внутреннее строение минералов.

В состав минералов входит большинство химических элементов периодической системы Различают видообразующие элементы – Si, O, H, Al, Ca, Na, Mg, Cu, Pb, S, и др. Минералы

представлены следующими основными типами химических соединений:

• простыми веществами или самородными элементами – самородная сера, графит, самородная медь, золото, платина и др.;

• оксидами и гидрооксидами: корунд Al₂O₃, рутил TiO₂, куприт Cu₂O и др.;

• солями различных кислородсодержащих и бескислородных кислот: галит NaCl, пирит FeS₂, кальцит CaCO₃, барит BaSO₄ и др.

Для многих солей характерны комплексные анионы (радикалы): в силикатах [SiO₄]⁴⁺, в карбонатах [СО₃]^2-, в фосфатах [РО₄]^3- и др.

Среди минералов нет химически чистых веществ. В их структуру входят различные химические примеси. В одних минералах количество таких примесей незначительно, мы называем их минералами постоянного состава. Таковы, например, кварц SiO2 (в нем содержание других элементов не превышает 0,01%), галит КаС1 (его чистота обычно не менее 99,9%). Другие минералы содержат разные (от незначительных до больших) количества химических примесей. Так, в разных образцах сфалерита ZnS количество примеси железа колеблется от 0 до 20 ат.% от суммы. Такие минералы называют минералами переменного состава, и главная причина их существования — явление изоморфизма.

Реальные состав и структура реальных минералов отличаются от идеальных, выраженные в химических формулах и структурных схемах. Эти отклонения, связанные с колебаниями условий минералообразования, принято рассматривать в рамках существующих понятий о полиморфизме и изоморфизме.

Полиморфизм — преобразование структуры химического соединения без изменения его химического состава под влиянием внешних условий.

Изоморфизм — изменение химического состава минерала при сохранении его кристаллической структуры. Существует несколько видов изоморфизма: изовалентный и гетеровалентный.

Кристаллическими называются твердые тела, построенные из материальных частиц-ионов, атомов или молекул, геометрически правильно расположенных в пространстве — по закону трехмерной пространственной решетки.

Аморфными (опал SiO2·nH2O) называются твердые тела, в которых частицы располагаются в пространстве беспорядочно.

От внутреннего строения минерала (кристаллического или аморфного) зависят его основные физические свойства (твердость, спайность, кристаллографическая внешняя форма и др.)

2. Основные типы структур по характеру сочетания структурных единиц.

На основе реализованных в структурах кристаллов химических связей выделяют гомодесмические и гетеродесмические структуры.

Гомодесмическими называются структуры, в которых связь, а следовательно и расстояние между всеми атомами, одинаковы. Атомы в таких структурах равномерно распределены по всему кристаллическому пространству, а сами структуры относятся к координационному типу (самородные металлы, алмаз, галит).

Гетеродесмическими называются структуры, в которых существуют несколько типов химических связей. Такие структуры на основе их геометрического характера можно подразделить на несколько типов:

островные структуры — состоят из отдельных конечных группировок, внутри которых реализованы одни — более сильные связи, между ними другие — более слабые;

цепочечные структуры — могут иметь ковалентно-связанные группировки атомов, соединяясь между собой, могут образовывать бесконечные вытянутые в одном направлении нейтральные или валентно-насыщенные анионные цепи, связь между которыми может быть остаточной (ван-дер-ваальсовой), водородной или осуществляться через катионы. Такой структурный мотив наблюдается в щепочечных силикатах;

слоистые структуры — сложены бесконечными валентно-нейтральными слоями или пакетами из прочного связанных в одной плоскости атомов одного (графит) или разного сорта (гидрослюды), связь между которыми — остаточная или водородная;

каркасные структуры — это трехмерная связь из атомных группировок, воединенных вершинами, внутри которой имеются большие полости. В отличие от координационных структур атомы распределены в пространстве неравномерно, даже если каркас нейтрален (кварц) и между атомами каркаса преобладает один тип связи.