Лабораторная работа № 3 Современная классификация минералов. Характеристика и диагностические признаки минералов типов простых (cамородных) элементов и галогенидов

Задача работы Ознакомление студентов с основами систематики минералов. Характеристика и диагностические признаки минералов из типов простых (самородных) элементов и галогенидов. Выработка и закрепление навыков практического определения наиболее распространенных минералов данных типов.

Учебный материал. Учебная коллекция минералов, шкала твердости Мооса, компас, фарфоровая пластинка, определители минералов.

Методические указания. В основе современной систематики минералов лежат как их химические, так и структурные признаки. По химическому признаку выделяют типы, классы, подклассы и группы. Крупнейшая систематическая единица – тип объединяет минералы с близким характером химических соединений. Выделяются несколько типов минералов, наиболее распространенными в природе из которых являются типы: простых («самородных») элементы, сульфидов, галогенидов и кислородных соединений. Некоторые типы делятся на подтипы (например, в тип кислородных соединений делится на несколько подтипов, в том числе, оксидов и гидроксидов, солей кислородных кислот и т.д.). Внутри типов и подтипов выделяются классы, объединяющие минералы с близкими химическими свойствами и типом связи. Наибольшее число классов выделяется в подтипе солей кислородных кислот: силикаты и алюмосиликаты, сульфаты, карбонаты, фосфаты, нитраты и т.д. Некоторые классы делятся на подклассы по структурному признаку. Наиболее многочисленны подклассы в классе силикатов и алюмосиликатов: островных, цепочечных, ленточных, листовых, каркасных, кольцевых силикатов и алюмосиликатов. В группу объединяются минеральные виды близкого химического состава. В состав группы обычно входит несколько минеральных видов. К одному минеральному виду относятся минералы одинакового химического состава и структуры. Минералы одинакового химического состава, но с разной структурой (полиморфные модификации) относятся к разным минеральным видам. Например, графит и алмаз, пирит и марказит. Некоторые особенности физических свойств и химического состава (прежде всего, окраска, габитус и т.д.) минералов положены в основу выделения разновидностей минералов.

Тип Простые (самородные) элементы

В самородном состоянии в природе известно около 40 химических элементов, но большинство из них встречается очень редко. Включает три класса:

1. Самородные металлы и полуметаллы

2. Самородные неметаллы

3. Интерметаллические соединения

Мы рассмотрим лишь наиболее распространенные минералы только двух классов – самородных металлов и самородных неметаллов.

Класс самородные металлы

Из металлов наиболее подробно рассмотрим золото, серебро, медь, платину и железо. Химически инертные в природных условиях металлы называются благородными (самородное состояние для них наиболее характерно (золото, серебро, платина и платиноиды)

Золото (Au).Золото является одним из первых металлов, известных человеку с древнейших времен. Химически чистое золото в природе практически не встречается. Практически всегда оно содержит примесь серебра и меди.Сингония кубическая. Кристаллы встречаются редко, преимущественно в виде октаэдров. Агрегаты наблюдаются в виде неправильной формы зерен, включенных в кварцевую или рудную массу, различных размеров, причем чаще всего встречаются очень мелкие (микроскопические) зерна. Встречаются также самородки различной формы весом от десятков миллиграммов, до (крайне редко) десятков килограммов.Цвет золотисто-желтый различных оттенков.Черта металлическая, желтая. Блеск металлический.Твердость 2,5-3.Спайностьотсутствует.Уд. вес 15,6-18,3 (для чистого золота – 19,3). Ковко и тягуче (из 1 г золота можно вытянуть до 3 км проволоки или расплющить его в пластинку площадью до 27 кв. м), легко режется ножом. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Не растворяется в кислотах, не окисляется на воздухе.Разновидности:электрум– золото, содержащее более 20% серебра.Практическое значение: как известно, золото является основным валютным металлом. Используется для изготовления украшений, предметов роскоши, в приборостроении, тонкие пленки (позолота) – для украшения посуды, предметов интерьера, куполов храмов.

Серебро (Ag). Также известно человеку с древнейших времен. Часто содержит примеси золота, меди и ртути.Сингония кубическая. Правильно образованные кристаллы очень редки. Наиболее распространены зерна неправильной формы, дендриты, тонкие пластинки, волосовидные и проволочные агрегаты, реже встречаются более крупные сплошные скопления – самородки (до 40 тонн весом – Саксония).Цвет серебра на свежем изломе серебристо-белый. С поверхности оно часто бывает покрыто черным налетом.Черта серебряно-белая, блестящая.Блеск металлический.Твердость 2,5.Уд. вес 10,5-11.Спайностьотсутствует,излом крючковатый. Очень ковкое. Отличается очень высокой электро- и теплопроводностью.Практическое значение:применяется, в сплавах с медью для производства серебряных изделий, монет и др., для серебрения, получения химических соединений, производства светочувствительных материалов (в том числе, фотопленки и фотобумаги), обеззараживания воды и других целей. В последнее время появились даже зубные щетки и нижнее белье с ионами серебра.

Медь (Cu). Один из важнейших металлов, сыгравших большую роль в истории человечества.Сингониякубическая. Правильно образованные кристаллы редки. Встречается в виде дендритов, в крупных неправильных пластинках и ветвистых агрегатах.Цвет медно-красный, часто с побежалостью.Чертамедно-красная металлическая блестящая.Блескметаллический.Твердость 2,5-3.Спайность отсутствует,изломкрючковатыйУд. вес8,9. Обладает ковкостью, высокой электропроводностью и теплопроводностью.Практическое значение.Применяется для изготовления проводов, а также в электронике, машиностроении, при изготовлении различных приборов, посуды, бижутерии и т.д. В сплавах с золотом и серебром широко применяется для изготовления ювелирных украшений.

Платина (Pt),в химически чистом виде практически не встречается, обычно образует твердые растворы (интерметаллические соединения) с железом, иридием палладием, родием, осмием и другими металлами.Сингониякубическая. Обычно встречается в неправильных зернах и самородках.Цветичертастально-серые.Блескметаллический.Твердость4-4,5.Уд. вес17-21.Спайность отсутствует,излом крючковатый, ковкая. Химически инертна, растворяется только в царской водке.Практическое значение: применяется для изготовления химической посуды (тиглей, шпателей, чашек), как катализатор в химической промышленности, автомобилестроении, перегонке нефти, а также в ювелирном и зубоврачебном деле. Валютный металл.

Железо (Fe).Сингония кубическая, но в кристаллах, наблюдается крайне редко.Цвет - стально-серый.Черта блестящая стально-серая.Блеск металлический.Твердость 4-5. Обладаетковкостью.Спайность несовершенная.Уд. вес 7-7.8. Обладает магнитностью. Железо в земной коре исключительно редко встречается в самородном виде. Гораздо чаще оно наблюдается в составе железо-каменных и железных метеоритов («палласово железо»).