Примеры и свойства минералов класса оксидов и гидрооксидов

Окисиды и гидроксиды. Минералы этого класса очень широко распространены в природе и играют большую роль в сложении земной коры. Оксиды и гидроксиды образованы примерно тридцатью химическими элементами. Сейчас известно около 200 минералов, представляющих собой оксиды или гидроксиды металлов, реже полуметаллов и металлоидов. Все они соответствуют примерно 5 % от общего веса литосферы. Наиболее многочисленны оксиды, содержащие железо. Свободная SiO₂существует в природе главным образом в виде кварца и его разновидностей и очень широко распространена в земной коре. По своей кристаллохимии кварц тесно связан с силикатами, поэтому современная классификация минералов допускает рассмотрение кварца не в классе оксидов, а в классе силикатов. Почти все относящиеся к рассматриваемому классу соединения обладают кристаллическими структурами, для которых характерен ионный тип связи. В кристаллических структурах оксидов и гидроксидов катионы всегда находятся в окружении анионов кислорода или гидроксила (ОН)^-, и координация металлов и полуметаллов является важнейшей характеристикой этих минералов. Значительное число оксидов и гидроксидов представляют собой продукты экзогенных процессов, протекающих в самых верхних частях земной коры при непосредственном участии свободного кислорода атмосферы. В глубинных условиях образуются разнообразные оксиды Fe, Ti, Ta, Nb, р. з. э., Al, Cr, Be, Sn, U и других элементов. Происхождение некоторых оксидов и гидроксидов связано с гидротермальным процессом минералообразования. Ряд минералов, относящихся к рассматриваемому классу, возникают в результате метаморфических и метасоматических процессов, а также как продукты фумарольной деятельности. Наряду с упомянутыми выше кварцем и халцедоном в природе относительно широкое распространение получили также гематит - Fe₂O₃, магнетит - Fe²⁺Fe₂³⁺O₄, пиролюзит - MnO₂, касситерит - SnO₂, рутил - TiO₂, корунд - Al₂O₃, куприт - Cu₂O, ильменит - FeTiO₃, шпинель - MgAl₂O₄, хризоберилл - BeAl₂O₄, хромит - FeCr₂O₄, колумбит - (Fe,Mn)Nb₂O₆, танталит - (Fe,Mn)Ta₂O₆, уранинит - UO₂, опал - SiO₂^. n H₂O, брусит - Mg(OH)₂, гидраргиллит - Al(OH)₃, гетит - HFeO₂, гидрогетит - HFeO₂^. n H₂O и некоторые другие.

12. Примеры и свойства минералов класса карбонатов, галоидов.

Карбонаты являются солями угольной кислоты, насчитывают около 80 представителей. Карбонаты имеют огромное породообразующее значение в составе осадочных и метаморфических пород, составляют до 2 % массы земной коры. Отличительной особенностью карбонатов является их активное взаимодействие с соляной кислотой, сопровождающееся бурным выделением углекислого газа. Блеск большинства карбонатов стеклянный, твердость невысокая. Наиболее распространены такие представители, как кальцит CaCO₃, магнезит MgCO₃, доломит CaMg(CO₃)₂, сидерит FeCO₃.

Карбонаты Карбонаты - широко распространенные минералы, имеющие чаще всего экзогенное происхождение. Это типичные минералы осадочных пород и почв. Основные представители: кальцит СаСО3 магнезит МgСО3 доломит СаМg(СО3)2 сидерит (железный шпат) FеСО3 малахит Сu2СО3(ОН)2 Самым распространённым карбонатом является кальцит. Прозрачный кальцит называют исландским шпатом, непрозрачный - известковым шпатом. Кальцит формирует такие породы, как известняк и мел. Подавляющее количество кальцита сформировалось за счёт биогенного его накопления. В то же время известен и кальцит гидротермального происхождения. В почвах кальцит накапливается в результате реакции кальция, высвободившегося при выветривании, с углекислым газом почвенного воздуха; особенно часто богаты кальцитом почвы засушливых областей. Кальцит и доломит формируют мрамор. Сидерит - типичный минерал болотных руд; достаточно редко отмечается его эндогенное происхождение. Малахит - красивый поделочный камень; как и близкий к нему по составу и свойствам минерал азурит (Сu3(СО3)2(ОН)2), он образуется на поверхности Земли в результате окисления сульфидов меди.

Галогениды (галоидные соединения) являются солями галоидно-водородных кислот. Насчитывается около 100 представителей, как правило, гипергенного и гидротермального происхождения. Чаще всего встречаются соединения хлористые и фтористые, такие, как применяемые в химической промышленности галит NaCl (каменная соль), сильвин KCl (калийная соль). В оптике используется флюорит CaF₂. Галогениды отличаются стеклянным блеском, невысокими твердостью и плотностью, часто легкой растворимостью в воде.

Галоидные соединения К галоидным соединениям относят соли соляной и плавиковой кислоты (естественные соединения брома и йода существуют, но являются крайне редкими). Хлориды - экзогенного происхождения; большинство из них хорошо растворимо в воде. Фториды имеют эндогенное происхождение. Представители: галит (поваренная соль) NаСl сильвин КСl сильвинит NаСl·КСl карналлит КСl·МgСl2·6Н2О флюорит (плавиковый шпат) СаF2 криолит Na3AlF6 Из галоидных соединений наибольшее распространение имеет галит, или поваренная соль, минерал, употребляемый человеком в пищу; помимо этого, галит является основным источником натрия и хлора для химической промышленности. Cильвин и карналлит используются в качестве удобрений. Флюорит и криолит используются преимущественно как флюс при выплавке стали и алюминия. Встречаются галоидные соединения в осадочных породах преимущественно морского происхождения. Такие минералы, как галит, сильвин и карналлит часто формируются в почвах аридных (сухих) областей; особенно характерны они для галоморфных почв, солончаков. На примере галита и сильвина мы рассмотрим еще одно явление, характерное для многих минералов. В галите часть ионов натрия всегда замещена калием, также как в сильвине всегда присутствует натрий. Если натрий и калий присутствуют в примерно равных количествах, мы называем такой минерал сильвинитом. Явление эквивалентного замещения катиона или аниона в кристаллической решетке минерала называется изоморфным замещением. Непрерывный ряд минералов с разной степенью замещения определенного элемента другим элементом(как мы наблюдаем в ряду галит-сильвинит- сильвин) называется изоморфным рядом. При этом название минерала может изменяться или оставаться одним для всего ряда. Следует обратить внимание на форму записи формул минералов изоморфных рядов. Например, сильвинит может быть записан тремя равнозначными способами: NаСl·КСl,4 (Na,K)Cl и NaKCl2. Выбор записи зависит только от пристрастий автора и, в некоторой степени, от традиций. Также отметим, как в формуле обозначается присутствие кристаллизационной воды (т. е. воды, включённой в кристаллическую решётку и не удаляемую простым выпариванием): например, в карналлите КСl·МgСl2·6Н2О. Даже при другой форме записи основной части формулы кристаллизационная вода записывается через точку: КМgСl3·6Н2О.