Химическая классификация минералов (стр. 1 из 5)

Содержание

Введение

1. Самородные элементы

2. Сульфиды

3. Окислы

4. Карбонаты и сульфаты

5. Силикаты и их аналоги

5.1 Островные силикаты

5.2 Кольцевые силикаты

5.3 Цепочечные и ленточные силикаты

6. Слоистые (листовые) силикаты

7. Каркасные алюмосиликаты

8. Изоморфизм

9. Полиморфизм

Заключение

Литература

минерал кристаллохимический изоморфизм полиморфизм

Введение

Классифицировать минералы можно по ряду признаков. Можно выделять минералы по ведущему или характерному элементу, рассматривая, например, минералы, содержащие медь, свинец и т.д. Существуют генетические классификации, в которых выделяют минералы по их происхождению, например, минералы магматические, пегматитовые, скарновые и т.д. Все эти классификации не удовлетворительны по ряду причин, но могут быть использованы как дополнительный справочный материал.

Наиболее распространённой является химическая классификация минералов. В основу выделения групп в этой классификации положен химический принцип. Классифицировать минералы нужно по химическому принципу (по типам химических соединений, по характеру химической связи) с обязательным учётом структурных особенностей минералов. Ниже изложены краткие химические, кристаллохимические и морфологические особенности основных групп минералов.

1. Самородные элементы

В самородном состоянии в природе известны около 40 химических элементов, но большинство из них встречается очень редко табл. 1.

Таблица 1. Минералы - простые вещества и твердые растворы металлов

Класс	Группа	Минерал	Сингония	Твердость
Металлы и полуметаллы	Меди	Медь CuЗолото (Au, Ag, Cu)Серебро (Ag, Au)	Куб.--------	32, 53
Железа	Феррит α-FeТэнит γ-Fe	Куб.----	-5
Платины	Платина PtОсмий OsИридий IrОсмирид (Ir, Os)Родий RhПалладий Pd	Куб.Гекс.Куб.------------	4----4, 5
Алюминия ЦинкаСвинцаВисмутаМышьяка	Алюминий AlЦинк ZnСвинец PbВисмут BiМышьяк As	Куб.Гекс.Куб.Триг.----	--1, 523, 5
Неметаллы	Серы	Сера S	Ромб.	1, 5
	Углерода	Графит САлмаз СЛонсдейлит СЧаоит С	Гекс.Куб.Гекс.----	1, 510 - -

Нахождение элементов в самородном виде связано со строением их атомов, имеющих устойчивые электронные оболочки. Химически инертные в природных условиях элементы называются благородными; самородное состояние для них является наиболее характерным. К ним относятся золото Au, серебро Ag, платина Pt и элементы группы платины. Очень часто в самородном состоянии встречаются углерод С, сера S и медь Cu.

Реже встречаются так называемые полуметаллы: мышьяк As, сурьма Sb, висмут Bi, иридий Ir. Такие минералы как железо Fe, свинец Pb, олово Sn, ртуть Hg, встречаются как самородные крайне редко и нахождение их представляет лишь научный интерес. Некоторые элементы (хром, алюминий) вообще не встречаются в самородном виде.

2. Сульфиды

Сернистых и аналогичных им минералов насчитывают более 200 видов, но общее содержание их в земной коре невелико и не превышает 0.15%.

С химической точки зрения они являются в основном производными сероводорода H₂S. В некоторых редких минералах место серы занимают Se и Te. По аналогии с сульфидами также выделяют арсениды и антимониды. Во всех этих соединениях широко развиты изоморфные замещения одних элементов другими.

Наибольшее распространение имеют дисульфиды и сульфиды железа, на долю которых приходится около 4/5 всех сульфидов табл. 2. Обычными сульфидами являются сульфиды меди, свинца, цинка, серебра, сурьмы и т.д. В виде изоморфных примесей в состав сульфидов входит целый ряд редких и рассеянных элементов, не образующих самостоятельных минералов.

Таблица 2. Главнейшие минералы – сернистые соединенияи их аналоги

Класс	Структура	Минерал	Формула минерала	Син-гония	Твер-дость
Простые сульфиды	Координационная	АргентитХалькозинГаленитАлабандинСфалеритТроилитПирротинНикелин	Ag2SCu2SPbSMnS(Zn, Fe)SFeSFeSNiAs	Ромб.----Куб.--------Гекс.Мон.Гекс.	2-2, 52-32-33, 5-43-43-445
Цепочечная	КиноварьСтибнитВисмутин	HgSSb2S3Bi2S3	Триг.Ромб.----	2-2, 52-2, 52-2, 5
Кольцевая	РеальгарАурипигментМолибденит	AsSAs2S3MoS2	Мон.Ромб.Гекс.	1, 5-21-21
Сложные сульфиды	КоординационнаяСлоистая	ПентландитХалькопиритСтаннинКёстеритБорнитКовеллин	Fe5Ni4S8CuFeS2Cu2FeSnS4Cu4Zn2Sn2S8Cu5FeS4CuS = Cu2CuS(S2)	3-43-43-4431, 5-2

Сульфиды за небольшим исключениями имеют металлический блеск, большую плотность и невысокую твёрдость. Встречаются они в виде кристаллов, друз, чаще - в виде сплошных зернистых масс и вкрапленников.

Происхождение сульфидов главным образом гидротермальное, а также магматическое, скарновое и для некоторых экзогенных - осадочное.

При окислении сульфиды разлагаются и легко переходят в различные вторичные минералы: карбонаты, сульфаты, окислы и силикаты, устойчивые в поверхностных условиях.

Сульфиды имеют большое практическое значение - это важнейшие руды свинца, цинка, меди, серебра, никеля и других металлов.

По структурному принципу среди сульфидов можно выделить сульфиды координационной, цепочечной, слоистой и других структур. Так, например, сульфиды можно классифицировать, выделяя структурные мотивы: координационный, островной, цепочечный, слоистый.

3. Окислы

Окислы - соединения элементов с кислородом, в гидроокислах присутствует также вода. В земной коре на долю окислов и гидроокислов приходится около 17%, из них на долю кремнезёма (SiO₂) около 12.5%.

Наиболее распространёнными минералами этой группы являются окислы кремния, алюминия, железа, марганца и титана табл. 3.

Таблица 3. Главные минералы – оксиды

Класс	Минерал	Формула минерала	Сингония	Твердость
Простые	КупритТеноритКорундГематитУранинитТорианитКварцТридимитКристобалитСтишовит Рутил АнатазКассситеритПиролюзит	Cu2OCuOAl2O3Fe2O3UO2ThO2SiO2 SiO2 SiO2 SiO2 TiO2TiO2SnO2MnO2	Куб.Мон.Триг.----Куб.----Триг., гекс.Ромб., гекс.Тетр., куб.Тетр.----------------	3, 5 –4 3, 5 9 5, 5-6 5-6 6, 5 7 6-7 6, 5-7 - 6 5-6 6-7 5-6
Сложные	Ильменит ШпинельМагнетитХромит	FeTiO3MgAl2O4FeFe2O4FeCr2O4	Триг.Куб.--------	5-6 8 5, 5-6 5, 5-7, 5

В кристаллических структурах минералов класса окислов катионы металлов находятся в окружении анионов кислорода (в окислах) или гидроксила (в гидроокислах). Среди окислов можно выделить простые окислы, в которых отношения между катионами и анионами изменяются в пределах от 2:1 до 1:2 (R₂O, R₂O₃, RO₂) и сложные окислы, для которых характерны двойные соединения типа RO*R₂O₃.

Происхождение минералов класса окислов различное - магматическое, пегматитовое, гидротермальное, но большинство окислов образовалось в результате экзогенных процессов в верхних слоях литосферы. Многие эндогенные минералы при выветривании разрушаются и переходят в окислы и гидроокислы.

Физические свойства окислов различны: для большинства из них характерна высокая твёрдость. Минералы класса окислов имеют большое практическое значение.

4. Карбонаты и сульфаты

Карбонаты - многочисленная группа минералов, которые имеют широкое распространение. В структурном отношении все карбонаты относятся к одному основному типу - анионы [CO₃]^2- представляют собой изолированные радикалы в форме плоских треугольников.

Большинство карбонатов безводные простые соединения, главным образом Ca, Mg и Fe с комплексным анионом [CO₃]^2-. Менее распространены сложные карбонаты, содержащие добавочные анионы (OH)^-, F^- и Cl^-. Среди наиболее распространённых безводных карбонатов различают карбонаты тригональной и ромбической сингоний.Карбонаты обычно имеют светлую окраску: белую, розовую, серую и т.д., исключение представляют карбонаты меди, имеющие зелёную или синюю окраску. Твёрдость карбонатов около 3-4.5; плотность невелика, за исключением карбонатов Zn, Pb и Ba.

Важным диагностическим признаком является действие на карбонаты кислот (HCl и HNO₃), от которых они в той или иной степени вскипают с выделением углекислого газа.По происхождению карбонаты осадочные (биохимические или химические осадки) или осадочно-метаморфические минералы; выделяются также поверхностные, характерные для зоны окисления и иногда низкотемпературные гидротермальные карбонаты.

Сульфаты - соли серной кислоты. Они имеют светлую окраску, небольшую твёрдость, многие из них растворимы в воде.

Основная масса сульфатов имеет осадочное происхождение - это химические морские и озёрные осадки. Многие сульфаты являются минералами зоны окисления, известны сульфаты и как продукты вулканической деятельности.Различают сульфаты безводные, водные и сложные, содержащие кроме общего для всех анионного комплекса [SO₄]^2- также добавочные анионы (ОН)^-.

5. Силикаты и их аналоги

Класс силикатов и их аналогов является самым большим по числу минеральных видов – к нему относится 30% от их общего числа. В целом силикаты и алюмосиликаты слагают около 75 об.% земной коры, при этом наиболее распространены полевые шпаты – на их долю приходится около 40-45 об.% литосферы. За ними по распространенности следуют слюды, пироксены, амфибиолы и гранаты. 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.