Гидроксиды

Большинство гидроксидов является приповерхностными минералами, которые образуются при процессах выветривания разных пород и руд, в процессе осадконакопления и диагенеза. Наиболее распространены среди них – гидроксиды железа, на долю которых приходится около 0,2 % от объема земной коры, и марганца. Большинство входящих в гидроксиды химических элементов являются металлами четвертого периода таблицы Д. И. Менделеева (алюминий, уран, марганец, железо, магний, медь, ванадий и др.), образующими с гидроксил-ионами устойчивые при низких температурах и труднорастворимые в воде химические соединения.

Практическое значение имеют гидроксиды железа, марганца, алюминия, урана, бора в качестве руд на эти элементы.

Кристаллохимические особенности

В гидроксидах гидроксил-ион является единственным или доминирующим в кристаллической решетке анионом. Состав минералов обычно прост и выражается формулой Al(OH)₃(гиббсит),Mg(OH)₂(брусит),AlO(OH) (бёмит),FeO(OH) (гётит) и т. п.

Большинство подобных соединений кристаллизуется в слоистых структурах, характеризующихся гексагональной или близкой к ней плотнейшей упаковкой ионов [OH]^1–. Этим объясняются многие физические свойства минералов. Наличие гидроксил-иона, одновалентного, но равного по размеру ионуO^2–, снижает прочность химических связей в структурах гидроксидов по сравнению с чисто кислородными соединениями сходного состава. В некоторых гидроксидах (диаспор, гётит и др.) проявлена смешанная гидроксильно-водородная связь, и чтобы показать это, их формулы иногда пишут по-особому, например,HAlO₂для диаспора иHFeO₂для гётита. Так или иначе, все эти особенности часто приводят к заметным отклонениям структуры гидроксидов от принципа плотнейшей упаковки атомов.

Лекция 8 Морфология кристаллов и физические свойства гидроксидов

В подавляющем большинстве гидроксиды не образуют различимых, заметных глазом кристаллов, и обычно форму их кристаллических индивидов можно установить лишь с помощью электронного микроскопа. Почти всегда они встречаются в порошковатых, землистых, натечных фарфоровидных массах и в виде оолитов. Исключения из этих правил единичны, они относятся к диаспору и гиббситу: в нескольких месторождениях известны их пластинчатые кристаллы размером от 0,1 до 2,3 см. Образуются в результате разрушения других минералов.

Невысокая твердость большей части гидроксидов (1–3) объясняется малой прочностью их кристаллических структур с большой долей остаточных связей, как, например, в гиббсите, где каждая трехслойная пачка Al(OH)₃слабо скреплена с такими же соседними пачками. Исключение представляет диаспор в тех редких случаях, когда он образует самостоятельные кристаллы. Они обладают твердостью 6,5–7 из-за большой роли водородных (достаточно сильных) связей.

Окраска минералов разнообразная и часто пестрая. Она вызвана разными причинами: во-первых, железо и марганец сами по себе хромофоры – этим обусловлена собственная коричневая или буро-черная окраска. Во-вторых из-за тонкодисперсного строения агрегатов, в них содержится много пигментирующих механических примесей. Так, смеси гидроксидов алюминия (теоретически бесцветные) окрашены в бурые, охряные, красные цвета примесями бурого железняка и гематита.