1.Плотность и методы ее определения

Плотность является одним из фундаментальных свойств кристаллических веществ, поэтому им можно пользоваться как надежной характеристикой данного минерала. При определении плотности важно, чтобы образец был однороден (без посторонних включений других минералов).

Если образец (мономинеральный) весит не менее 30 г, можно приблизительно оценить его плотность, плавно приподнимая или опуская на руке. Иногда может оказаться информативной зависимость между плотностью и цветом.

Из лабораторных методов определения плотности наиболее распространены следующие: 1) образец взвешивается, а объем определяется по принципу Архимеда; 2) образец взвешивается, а объем определяется по весу жидкости, вытесненной образцом в пикнометре; 3) плотность минерала определяется путем непосредственного сравнения с плотностью тяжелой жидкости.

Пикнометр, применяемый при втором методе, представляет собой всего лишь маленькую стеклянную колбочку с пробкой, которая вмещает определенный объем жидкости. Объем твердого образца с известным весом определяется по весу замещенной жидкости.

Принцип третьего метода, основанного на применении тяжелых жидкостей, очень прост. Зерна исследуемых минералов погружают в соответствующую жидкость и определяют, всплывают они или осаждаются на дно. Если они всплывают, то жидкость слегка разбавляют другой жидкостью с меньшей плотностью.

2. Силикаты и их аналоги Общие особенности состава и структур

Класс силикатов и их аналогов является самым большим по числу минеральных видов – к нему относится около 30 % от общего их числа. В целом силикаты и алюмосиликаты слагают около 75 об. % земной коры, при этом наиболее распространены полевые шпаты – на их долю приходится 40–45 об. % литосферы. За ними по распространенности следуют слюды, пироксены, амфиболы и гаранты. В соответствии с распространенностью химических элементов главными катионами в силикатах и их аналогах являются K, Na, Ca, Mg, Fe. Значительна также роль алюминия, который, как показали рентгеноструктурные исследования, может выступать как в качестве катиона, так и входить в анионный радикал минералов.

Рентгеноструктурные исследования выявили следующее:

1. Во всех силикатах атомы кремния имеют по отношению к кислороду четверную координацию, они образуют вместе с кислородом, как в кварце, кремнекислородные тетраэдры (SiO₄)^4–. Связи кремния с кислородом смешанные ионно-ковалентные, с разной степенью ионности в минералах разной структуры и с разными катионами

2. Кремнекислородные тетраэдры могут быть одиночными, и тогда они соединяются в общей структуре минерала через катионы, но могут и полимеризоваться, образуя различные анионные группировки.

3. Алюминий в силикатах может быть катионом, а может входить в тетраэдры (AlO₄)^5–, занимая в структуре минерала позиции аналогичные кремнию. Например, в каолините Al₂(Si₂O₅)(OH)₄ алюминий является катионом и имеет координационное число 6, а в микроклине K(AlSi₃O₈) он входит в анионный радикал минерала, занимает такие же позиции, как и кремний, т. е. размещается в центре тетраэдров. Минералы первого типа называют силикатами, второго – алюмосиликатами. Алюмосиликаты – это аналоги силикатов. Размер тетраэдров (AlO₄)^5– и его конфигурация иные, чем у групп (SiO₄)^4–, характер химических связей также отличен. Поэтому существует предел замещения кремнезема Si⁴⁺ алюминием Al³⁺. Установлено, что в силикатах может замещаться алюминием не более половины кремния в тетраэдрах, например, Na(AlSiO₄) – нефелин и Ca(Al₂Si₂O₈) – анортит это предельные по составу алюмосиликаты.

4. Помимо кремнекислородных анионных радикалов во многих силикатах и алюмосиликатах есть дополнительные анионы – OH^–, (CO₃)^2–, (SO₄)^2– (S₂)^2–, (BO₃)^3–, (P₂O₇)^4– и др. Так, в амфиболе и биотите есть дополнительный анион OH^–.

Билет № 15