Изоструктурные минералы

Изоструктурными минералами называют все минералы, независимо от их химического состава, имеющие одинаковый структурный рисунок. Изоструктурными всегда являются минералы, принадлежащие к одному минеральному виду, например, все минералы из группы граната являются изоструктурными (пироп, альмандин, уваровит, спессартин и др.), при этом они могут образовывать изоморфные смеси – твердые растворы. Также изоструктурными называют минералы, которые не могут образовывать изоморфные смеси (из-за разных химических свойств элементов, разных ионных радиусов, разного химического сродства элементов), например, Fe₂O₃(гематит) иAl₂O₃(корунд), рутилTiO₂, пиролюзитMnO₂и касситеритSnO₂. Свойства и условия образования этих минералов различны, но по морфологии их кристаллы часто сходны.

Твердые растворы

Среди некоторых изоструктурных минералов есть соединения разного промежуточного состава, например, шпинель, обогащенная двухвалентным железом или магнетит, обогащенный алюминием. Такие минералы называют твердыми растворами. В зависимости от количества примесей изменяются вид, характер огранки и физические свойства кристаллов. Разные примеси входят в состав минерала при разных условиях его образования. Твердыми растворами называют изоморфные смеси минералов двух и более крайних составов, например, оливин – твердый раствор форстеритаMg₂[SiO₄] и фаялитаFe₂[SiO₄], плагиоклаз – твердый раствор альбитаNa[AlSi₃O₈] и анортитаCa[Al₂Si₂O₈]. В природе большинство минералов встречается в виде твердых растворов.

Лекция 4

Химический состав минералов. Расчет формул минералов. Кристаллы и их агрегаты в природе. Причины кристаллизации минералов. аморфные и скрытокристаллические минералы. Закон постоянства гранных углов. Двойниковые сростки. Микрорельеф поверхности.

Химический состав минералов

Как наука минералогическая химия сформировалась в самом начале XIXв. Ее становление теснейшим образом связано с тремя научными событиями: 1) установлением Ж. Л. Прустом (1754–1826) закона постоянства составов; 2) разработкой Дж. Дальтоном (1766–1844) атомной теории строения вещества (1805 г.); 3) развитием точных методов количественного химического анализа.

Потом минералогическая химия превратилась в геохимию – одну из отраслей геологических наук. Она включает в себя термодинамику, исследование фазовых равновесий, синтез минералов, методы и методики химических исследований минералов. Химическая минералогия также является основой кристаллохимии.

Химические анализы

В основе химии минералов лежит знание об их составе, поэтому рассмотрим возможности и ограничения химических методов исследования. Количественный химический анализнезависимо от способа его проведения нужен для того, чтобы определить присутствующие в нем элементы и их количественные соотношения. Поэтому химический анализ должен быть полным, т. е. определены все присутствующие в нем элементы, и их содержание должно отвечать реально присутствующим в минерале. Точность определения зависит от метода и профессионального уровня аналитика. Количества присутствующих элементов обычно выражаются в весовых процентах, количество которых при полном анализе должно быть 100 %. Как правило, точность хороших анализов может колебаться от 99,5 до 100,5 %.

Интерпретация результатов. Давая определение минерала, мы говорили о том, что для него характерен определенный химический состав. Этот состав можно выразить формулой, которая отражает как качественный состав элементов, так и их количественные соотношения в минерале. Например, химический состав галита выражается формулой NaCl, которая означает, что в нем содержатся равные количества ионов натрия и хлора. Состав другого минерала – брусита выражается формулойMg(OH)₂; таким образом, он представляет соединение, в котором на один ион магния приходится два иона гидроксила.

Формулы могут быть простыми и сложными в зависимости от числа присутствующих элементов и количественных соотношений, в которых эти элементы комбинируются в минерале. Основными данными для написания правильной формулы минерала служат результаты его химических анализов. Однако в ряде случаев этого недостаточно. Химический анализ указывает лишь на присутствие того или иного элемента и его содержание, но не дает сведений о связи элементов между собой в структуре минерала.