Самородные элементы (простые вещества)

Все простые вещества – очень редкие минералы, они слагают не более 0.02% массы земной коры. Однако именно в виде таких минералов образуют промышленные концентрации некоторые особо ценные металлы – золото (Au), платина (Pt), осмий (Os), иридий (Ir), серебро (Ag). Значительная доля промышленных запасов серы, как химического сырья, сосредоточена в виде химически чистого элемента – самородной серы (S). Некоторые самородные элементы сами по себе являются ценным техническим материалом, например, алмаз (C) и графит (C) из-за своих особых свойств – твердости (для алмаза), электропроводности и тугоплавкости (для графита).

Графит C. Кристаллы образуются, как правило, в виде тонких пластинок, либо графит встречается в виде плотных масс темного серовато-черного цвета. На фарфоровой пластинке дает темно серую черту. Блеск полуметаллический, но чаще жирный на ощупь, пачкает руки. Спайность – весьма совершенная. Очень мягкий – твердость 1.

Сера S. Встречается в виде масс, прожилков, друз в осадочных горных породах. Цвет лимонно-желтый, желтовато-серый. Хрупкая, мягкая – твердость 1-2, легкая.

Задание: описать макроскопические свойства и определить минерал из класса самородные элементы.

Лабораторная работа №5

СУЛЬФИДЫ

 

Цель работы: - изучение породообразующих минералов из класса сульфидов.

 

К этому классу относятся около 500 минеральных видов, главным образом сернистых соединений металлов и полуметаллов. Они имеют большое промышленное значение; являются главной рудой на медь, цинк, свинец, ртуть, и другие цветные металлы, а пирит (FeS₂) служит сырьем для получения серного ангидрида и производства серной кислоты. Обратите внимание - черные металлы (железо, марганец, хром) не извлекаются, избыток серы мешает этому.

Физические свойства сульфидов очень специфичны. Внешне они подобны металлам – непрозрачны, имеют металлический блеск, цвета как и у металлов – в большинстве случаев серо-черные и желтые (реже красные и синие). Так же характерно, что все сульфиды имеют относительно низкую твердость – от 1 до 5 (т. е. мягче стекла). Исключение составляют пирит, марказит, твердость которых равна 6. За счет интенсивной окраски минералов и относительно невысокой твердости сульфиды дают на бисквите хорошую черту. Цвет черты является одним из диагностических признаков сульфидов. Удельный вес у них довольно высокий.

Пирит FeS₂. Образует изометричные, кубические кристаллы. Обладает соломенно-желтым цветом. Черта черная. Спайность несовершенная, нельзя путать ровные блестящие внешние грани кристалла с плоскостями спайности.

Марказит FeS₂. В отличии от пирита образует не кубические формы, а конкреции, так как является полиморфной модификацией пирита. Остальные свойства аналогичны пириту. 

Халькопирит CuFeS₂. Чаще образует пластинчатые агрегаты, сплошные массы зеленовато-желтого цвета. На поверхности наблюдаются радужные побежалости. Черта черная. Спайность несовершенная. Твердость 3,5 – 4.

Пирротин FeS. Формирует таблитчатые агрегаты красновато-бурого, бронзового цвета, часто с буроватой побежалостью. Черта черная. Спайность несовершенная. Твердость 3,5 – 4,5.

Галенит PbS. Габитус кубический, либо образует мелкозернистые агрегаты. Цвет кристаллов свинцово-серый, черта серовато-черная. Блеск сильный металлический до алмазного. Спайность весьма совершенная. Твердость 2 – 3.

Сфалерит ZnS. Образует тетраэдрические кристаллы, либо мелкозернистые агрегаты. Цвет минерала может быть различным – от коричневого до буровато-черного, цвет черты всегда коричневый. Блеск зависит от формообразования: алмазный, слабо металлический, жирный. Спайность совершенная. Твердость 3 – 4.   

Киноварь HgS. Образует красные различных оттенков зерна, вкрапленные в песчаник или мрамор. Черта яркая ало-красная. В агрегатах блеск жирный, матовый. Спайность совершенная. Твердость около 3. Очень тяжелая (уд. вес 7,7).

Молибденит MoS₂. Образует листоватые, чешуйчатые агрегаты. Цвет свинцово-серый. Можно легко спутать с графитом, и распознается по голубовато-серой черте. Блеск металлический, твердость 1 (пачкает руки), жирный на ощупь.

 

Задание: описать макроскопические свойства и определить минерал из класса сульфидов.

 

Лабораторная работа №6

ОКСИДЫ И ГИДРООКСИДЫ

Цель работы: - изучение породообразующих минералов класса оксидов и гидрооксидов.

 

К оксидам относятся простые по своей природе минералы, соединение элементов с кислородом. Они широко распространены в земной коре. Многие из них имеют большую практическую ценность:

1) как источник извлечения ценных металлов – железа, титана, марганца, хрома, олова (магнетит, гематит, пиролюзит, касситерит);

2) как особо твердые материалы для изготовления абразивных порошков (корунд, шпинель);

3) как минеральное сырье с особыми свойствами, позволяющими использовать его в качестве пьезоэлектриков (кварц), генераторов лазерного излучения (корунд);

4) в качестве ювелирного сырья (корунд, кварц, шпинель).

Гематит Fe₂O₃. Кристаллы имеют форму пластинок и таблитчатого габитуса, часто встречается в землистых массах. У кристаллов цвет – черный; блеск полуметаллический. Цвет землистых масс буровато-красный; блеск стеклянный или матовый. Во всех случаях черта особенного – красновато-бурого цвета. Спайность несовершенная. Твердость 5 – 6. Иногда слабо магнитен.

Магнетит Fe²⁺Fe₂³⁺O₄. Встречается в виде зернистых вкраплений, сплошных масс. Цвет черный, блеск полуметаллический. Спайность несовершенная. Твердость 5 – 6. Сильно магнитен.

Касситерит SnO₂. Кристаллы хорошо образованные – призматические, игольчатые. Цвет красновато-коричневый, коричнево-черный. Черты нет или очень светлая. Блеск алмазный на гранях, жирный в сплошных мелкозернистых массах. Твердость 6-7. Очень тяжелый (6,8-7,0).

Вольфрамит FeWo₄ – MnWo₄. Образует черные, бурые, красновато-коричневые толстостолбчатые и призматические кристаллы. Черта коричневая, светло-бурая. Совершенная спайность. Твердость 5. Большой удельный вес – 7.

Пиролюзит MnO₂. В кристаллах исключительно редок. Обычен в виде землистых масс и оолитов. Цвет черный, блеск матовый, черта черная. Спайность совершенная, иногда пачкает руки.

Корунд Al₂O₃. Помимо одиночных столбчатых кристаллов нередко слагает сплошные зернистые массы, названные наждаками. Цвет породообразующего образования синевато-серый, темно-красный, темно серый. Блеск стеклянный. Плотнейшая упаковка и прочные ионно-ковалентные связи сказываются на свойствах минерала – его очень высокой твердости – 9 и повышенному удельному весу – 4.

Шпинель MgAlO₄. Образует изометричные кристаллы, зерна. Цвет разный (красный, синий, темно-зеленый). Блеск стеклянный. Имеет большую твердость 7,5-8, повышенный удельный вес – 3,6.

Кварц SiO₂. Один из самых распространенных минералов (слагает ≈ 13% земной коры). Встречается в одиночных призматических кристаллах, сростках разного типа (друзах, щетках), в виде галек и песчинок (в осадочных породах), в виде сплошных масс. Имеет стеклянный блеск и хорошую прозрачность. Спайность весьма несовершенная. Эталонная твердость – 7, малый удельный вес – 2,65.

Различают следующие основные разновидности:

1) горный хрусталь – бесцветный, прозрачный, без примесей;

2) аметист (с Fe³⁺) – фиолетовый, прозрачный;

3) розовый кварц – полупрозрачный, просвечивающий;

4) морион (с Al³⁺) – буро-черный, прозрачный;

5) цитрин – желтый, прозрачный;

6) халцедон – скрытокристаллический кварц (сердолик, сард, хризопраз, кахолонг, агат – полосчатый халцедон). 

Гидрооксиды – соединения элементов с гидроксильной группой OH или молекулами воды H₂O. Все гидрооксиды являются преимущественно приповерхностными минералами, образующимися в процессах выветривания разных горных пород или в ходе процессов осадконакопления.

Практическое значение имеют гидрооксиды железа, алюминия, бора, как руды на эти металлы. Горные породы, сложенные гидрооксидами кремния – ополи, трепелы, диатомиты используются в качестве полировочных материалов, фильтрирующих масс, сырье для изготовления керамики, специальных легких кирпичей. Наконец, известен благородный опал, используемый как красивый ювелирный камень. В подавляющем большинстве гидрооксиды не образуют различимых, заметных глазом кристаллов; почти всегда они встречаются в порошковатых, землистых, натечных, фарфоровидных массах и в виде оолитов. Поэтому спайность у них отсутствует.

Лимонит Fe₂O₃ x nH₂O. Ржаво-коричневые до черных землистые, натечные, почковидные тонкодисперсные агрегаты. Черта ржавая. Блеск матовый. Твердость 1 – 4.

Опал SiO₂ х nH₂O (твердый гидрогель переменного состава). Цвет различный, чаще белый, радужный с переливами. Блеск стеклянный, восковой, матовый. Твердость 5-5,5.

 

Задание: исследовать макроскопические свойства и определить минерал из класса оксидов и гидрооксидов.