Презентация Химический элемент, минерал, горная порода. (Лекция 6) онлайн

Содержание слайда:

Содержание слайда: Содержание части 1: Химический элемент - минерал Химический состав земной коры, главнейшие элементы и оксиды (окислы) Что такое минерал? Физические свойства минералов Происхождение минералов Принципы классификации минералов Главнейшие породообразующие минералы Наиболее распространенные рудные минералы Галоиды, вольфраматы и фосфаты Карбонаты и сульфаты Силикаты

Содержание слайда: Содержание части 1: Химический элемент - минерал Химический состав земной коры, главнейшие элементы и оксиды (окислы) Что такое минерал? Физические свойства минералов Происхождение минералов Главнейшие породообразующие минералы Наиболее распространенные рудные минералы Принципы классификации минералов Галоиды, вольфраматы и фосфаты Карбонаты и сульфаты Силикаты

Содержание слайда: Химический состав земной коры, главнейшие элементы и оксиды (окислы) В коре – 93 химических элемента Элементы состоят из изотопов Моноизотопы: Na, Mn, F, P, Au Кларк определил распространенность в земной коре 50 наиболее распространенных элементов (1989 г.)

Содержание слайда:

Содержание слайда: Силикатный анализ горной породы

Содержание слайда: Содержание части 1: Химический элемент - минерал Химический состав земной коры, главнейшие элементы и оксиды (окислы) Что такое минерал? Физические свойства минералов Происхождение минералов Главнейшие породообразующие минералы Наиболее распространенные рудные минералы Принципы классификации минералов Галоиды и оксиды, вольфраматы и фосфаты Карбонаты и сульфаты Силикаты

Содержание слайда: Определения Минералами называются природные химические соединения или отдельные элементы, однородные по составу и внутреннему строению, образующиеся в результате различных физико-химических процессов, происходящих в земной коре и на ее поверхности. Минералогия – наука, изучающая состав, свойства, строение и условия образова­ния минералов.

Содержание слайда: Содержание части 1: Химический элемент - минерал Химический состав земной коры, главнейшие элементы и оксиды (окислы) Что такое минерал? Физические свойства минералов Происхождение минералов Главнейшие породообразующие минералы Наиболее распространенные рудные минералы Принципы классификации минералов Галоиды и оксиды, вольфраматы и фосфаты Карбонаты и сульфаты Силикаты

Содержание слайда: Физические свойства минералов Физические свойства минералов обусловлены кристаллической структурой и химическим составом. Различают скалярные физические свойства минералов, не зависящие от кристаллографического направления, и векторные, величина которых зависит от кристаллографического направления. Скалярное свойство – плотность Векторное свойство - твёрдость, кристаллооптические показатели. Физические свойства подразделяют на механические, оптические, люминесцентные, магнитные, электрические, термические, радиоактивные. При визуальной диагностике минералов в полевых условиях определяется форма кристаллов (габитус), цвет, блеск, спайность, твердость, плотность. Габитус кристаллов – внешний вид, определяемый преобладающим развитием граней тех или иных простых форм. Примеры: призматический, дипирамидальный, ромбоэдрический, кубический и др.

Содержание слайда: Физические свойства минералов Механические свойства: твердость, хрупкость, ковкость, спайность, отдельность, излом, гибкость (сопротивление излому), упругость. Твердость определяется по шкале Мооса. Самым твёрдым эталонным минералом является алмаз (10 по шкале Мооса, с абсолютной твёрдостью 1600, может резать стекло), а самым мягким - тальк (1 по шкале Мооса, с абсолютной твёрдостью 1, царапается ногтем). Грубая сравнительная оценка твёрдости материалов по системе мягче-твёрже. 

Содержание слайда:

Содержание слайда: Физические свойства минералов Спайность — способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям. Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе. Побежалость — тонкая цветная или разноцветная плёнка, которая образуется на выветрелой поверхности некоторых минералов за счёт окисления. Хрупкость — прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Твердые минералы могут с лёгкостью раскалываться, то есть быть хрупкими (например, алмаз)

Содержание слайда: Физические свойства минералов Удельная плотность  (масса на единицу объема) - отношение плотности минерала к плотности воды. Силикаты и карбонаты имеют удельную плотность в диапазоне 2.5-3.5. Высокую удельную плотность имеют оксиды и сульфиды. Гематит, Fe2O3, имеет удельную плотность 5.26, галенит, PbS, - 7.2-7.6. Удельная плотность самородного золота достигает 19.3. Оптические свойства Блеск — световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала. Цвет — зелёный малахит, синий лазурит, красная киноварь), окраска может варьировать в зависимости от примесей элементов-хромофоров. Цвет черты — цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита. Преломление, дисперсия и поляризация - оптические константы: показатель преломления, угол между оптическими осями, оптический знак кристалла, ориентация оптической индикатрисы и др. Магнитность зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного магнита.

Содержание слайда: Содержание части 1: Химический элемент - минерал Химический состав земной коры, главнейшие элементы и оксиды (окислы) Что такое минерал? Физические свойства минералов Происхождение минералов Принципы классификации минералов Главнейшие породообразующие минералы Наиболее распространенные рудные минералы Галоиды и оксиды, вольфраматы и фосфаты Карбонаты и сульфаты Силикаты

Содержание слайда: Происхождение минералов 1. Путем кристаллизации природных силикатных расплавов — магм — при понижении их температуры ниже точки затвердевания. 2. Посредством отложения минерального вещества из водных ра­створов, истинных или коллоидных. Такие растворы могут быть горячими (гидротермальными) или холодными (растворы соляных озер). 3. В результате реакционного взаимодействия между растворами и горными породами, а также благодаря диффузионным процес­сам, протекающим в твердом состоянии. 4. Из газо­вой фазы. Например, из вулканических газов (фумарол) растут кристаллы самородной серы. Каждый минерал устойчив в определенных термодинамических ус­ловиях, при изменении которых он разрушается и переходит в новое состояние, устойчивое в новых условиях.

Содержание слайда: Происхождение минералов Парагенезисом называют совместное нахождение минералов, обус­ловленное общностью их происхождения. Можно говорить о минеральных ассоциациях магма­тических, осадочных образований, ассоциациях кор выветривания и т. д. Детализация минералогических исследований позволила выделить парагенетические ассоциации, характерные для определенных типов месторождений полезных ископаемых и даже отдельных типов руд. Например, для хромитовых месторождений собственно магматическо­го происхождения характерна ассоциация хромита и серпентина, для сульфидных медно-никелевых месторождений — ассоциация пирроти­на, пентландита, халькопирита, магнетита, минералов платины и пал­ладия, для сурьмяно-ртутных месторождений — ассоциация киновари, антимонита, флюорита и т. д. Анализ парагенетических соотношений минералов является клю­чом к расшифровке всякого процесса минералообразования. Кроме того, изучение парагенетических ассоциаций минералов имеет важ­ное значение для промышленной оценки месторождений полезных ископаемых. Наиболее распространенными и устойчивыми формами парагене­тических ассоциаций минералов являются горные породы.

Содержание слайда: Содержание части 1: Химический элемент - минерал Химический состав земной коры, главнейшие элементы и оксиды (окислы) Что такое минерал? Физические свойства минералов Происхождение минералов Принципы классификации минералов Главнейшие породообразующие минералы Наиболее распространенные рудные минералы Галоиды и оксиды, вольфраматы и фосфаты Карбонаты и сульфаты Силикаты

Содержание слайда: Принципы классификации минералов В настоящее время в земной коре выявлено около 3000 мине­ральных видов, из которых только около 70 являются распространен­ными и входят в состав горных пород, слагающих земную кору. Эти минералы называют породообразующими. Абсолютное большинство минералов являются твердыми кристал­лическими телами, и только незначительное число минералов встреча­ется в твердом аморфном (опал, лимонит), жидком (вода, ртуть) и га­зообразном (углекислый газ, сероводород) состояниях. Твердые кристаллические минералы обладают закономерным внут­ренним строением, выражающимся в наличии у них кристаллических решеток — однородных бесконечных векториальных построек, в кото­рых материальные точки (атомы, ионы и их группы) занимают строго определенные, геометрически закономерные места в пространстве, на­зываемые узлами решеток.

Содержание слайда: Распространенные минералы

Содержание слайда: Подклассы 1. Координационный — характеризуется равномерным распределе­нием атомов, ионов и химических связей в кристаллических структурах. 2. Островной — отличается наличием в структуре обособленных групп атомов (радикалов), связи внутри которых всегда более прочные, чем связи их с окружающими структурными единицами. 3. Кольцевой — характеризуется объединением изолированных групп атомов в кольца различной конфигурации — трех-, четырех-, шести- и восьмичленные. 4. Цепочечный — отличается ярко выраженной линейной направ­ленностью наиболее прочных связей в кристаллической решет­ке. Для него характерно наличие «бесконечных» групп атомов, расположенных в виде цепочек. При этом связи внутри цепочек всегда более прочные, чем между ними. Цепочки могут быть как одиночными, так и сдвоенными. Такие сдвоенные цепочки так­же называют лентами, а структуры, для которых они характер­ны, — ленточными. 5. Слоевой (листовой) — характеризуется двумерным распределе­нием наиболее прочных связей в структуре, то есть расположе­нием структурных единиц (атомов, радикалов) в плоскости. От­сюда наличие в них группировок атомов, составляющих «бесконечные» слои, связи между которыми всегда менее проч­ные, чем внутри них. В поперечном сечении слои могут быть простыми, состоящими из одной сетки атомов, или сложными, состоящими из нескольких плоских сеток. 6. Каркасный — возникает в том случае, когда образующие крис­таллическую структуру радикалы через общие вершины соеди­няются друг с другом в виде трехмерного каркаса. Характеризу­ется равномерным распределением в пространстве прочнейших химических связей. Основой кристаллической струк­туры является радикал [SiO4]4-, или кремнекислородный тетраэдр.

Содержание слайда: Принципы классификации минералов Полиморфизм - свойство соединений и простых ве­ществ кристаллизоваться в зависимости от внешних условий в различ­ных структурных типах. Полиморфизм широко распространен в мире минералов. Яркий пример этого явления представляют полиморфные модификации углерода — графит и алмаз. Графит кристаллизируется в гексагональной сингонии, алмаз — в кубической и требует для своего образования высокого давления. Полиморфные модификации минералов: дистен и силлиманит, кальцит и арагонит, пирит и марказит. Изо­морфизм - явление взаимного замещения атомов, ионов или их групп в кристаллических решетках минералов без нарушения их строения. Образующиеся при этом вещества называются изоморф­ными смесями, или твердыми растворами. В зависимости от количественных соотношений замещающих друг друга единиц различают изоморфизм полный, или совершенный, и не­полный, или несовершенный. В случае полного изоморфизма смесимость компонентов возможна в любых количественных соотношениях. Примером полного изоморфизма является группа плагиоклазов, представляющая собой непрерывный изоморфный ряд, крайними чле­нами которого являются альбит Na[AlSi3O8] и анортит Ca[Al2Si2O8] со схемой замещения Na1+Si4+ — Са2+Аl3+.

Содержание слайда: Содержание части 1: Химический элемент - минерал Химический состав земной коры, главнейшие элементы и оксиды (окислы) Что такое минерал? Физические свойства минералов Происхождение минералов Принципы классификации минералов Главнейшие породообразующие и акцессорные минералы Наиболее распространенные рудные минералы Галоиды и оксиды, вольфроматы и фосфаты Карбонаты и сульфаты Силикаты

Содержание слайда: Главнейшие породообразующие минералы Породообразующие минералы — существенные компоненты горных пород, в отличие от акцессорных минералов, содержащихся в горных породах в незначительных количествах (менее 1%). Для магматических, метаморфических и осадочных пород характерны свои ассоциации породообразующих минералов. Для магматических пород характерны: кварц, полевые шпаты, слюды, пироксены, амфиболы и др. Для осадочных пород характерны: кальцит, доломит, глинистые минералы и др. Для метаморфических пород характерны: кварц, полевые шпаты, хлориты, пироксены, амфиболы, гранат, слюды и др. Для гранитов характерны акцессорные минералы: апатит, магнетит, ильменит, циркон, ортит и др., для перидотитов - хромшпинелид, сульфиды меди, никеля, железа и т.д.

Содержание слайда: Содержание части 1: Химический элемент - минерал Химический состав земной коры, главнейшие элементы и оксиды (окислы) Что такое минерал? Физические свойства минералов Происхождение минералов Принципы классификации минералов Главнейшие породообразующие минералы Наиболее распространенные рудные минералы Галоиды, вольфраматы и фосфаты Карбонаты и сульфаты Силикаты

Содержание слайда: Рудные минералы: самородные элементы (металлы), 2) сульфиды, 3) окислы (оксиды) – соединения металлов с кислородом.

Содержание слайда: 1. Самородные элементы: Au, Ag, Fe, Cu, Pt обладают физическими свойствами идеальных металлов, т.е. ковкостью, тягучестью, металлическим блеском (непрозрачностью для света), проводимостью тепла и электричества, высокой плотностью. Свойства их обусловлены, прежде всего, металлическим типом электронной связи между атомами. Тип связи определяет строение кристаллических решеток и оптические свойства. Для рудных минералов важными свойствами являются отражательная способность и твердость. Самородные металлы являются, как правило, наиболее высокоотражающими объектами и имеют низкую твердость. К числу типичных рудных минералов относится также гексагональная модификация самородного углерода – графит, отличающийся низким отражением.

Содержание слайда: 2. Сульфиды: пирит – FeS2 галенит – PbS, сфалерит – ZnS, миллерит –NiS, киноварь – HgS, пирротин – FeS, ковеллин – CuS, молибденит – MoS2. Сульфиды не обладают свойствами металлов. Они в основном хрупкие, слабо проводят электрический ток, обладают средней отражательной способностью, некоторые частично пропускают свет. Электронные связи между химическими элементами, входящими в кристаллические решетки сульфидов, имеют ионный или смешанный типы, что и обусловливает резкое различие их оптических свойств. Многие сульфиды обладают анизотропией физических свойств, в том числе твердости и отражательной способности. К этой группе рудных минералов относятся также многочисленные селенистые, теллуристые, мышьяковистые и сурьмянистые соединения, среди которых много важных в промышленном отношении минералов.

Содержание слайда: 3. Окислы (оксиды) магнетит – Fe2+ Fe3+2O4, гематит – Fe2O3, рутил – TiO2, куприт – Cu2O, ильменит – FeTiO3, хромит – FeCr2O4 Оксиды отличаются от металлов отсутствием пластичности, электропроводности, как правило, отличаются низкой отражательной способностью и высокой твердостью. Многие оксиды пропускают свет. Различные типы химических связей обусловливают различия в физических свойствах.

Содержание слайда: Содержание части 1: Химический элемент - минерал Химический состав земной коры, главнейшие элементы и оксиды (окислы) Что такое минерал? Физические свойства минералов Происхождение минералов Принципы классификации минералов Главнейшие породообразующие минералы Наиболее распространенные рудные минералы Галоиды, вольфраматы и фосфаты Карбонаты и сульфаты Силикаты

Содержание слайда: Галоиды: Наиболее широко распространены фториды и хлориды- соединения катионов металлов с одновалентным фтором и хлором. Фториды - минералы светлые, средней плотности и твердости. Представитель - флюорит CaF2 . Хлориды – галит и сельвин ( NaCl и KCl ). Для галоидов общими являютс я- низкая твердость, кристаллизация в кубической сингонии, совершенная спайность, широкая цветовая гамма, прозрачность. Особыми свойствами обладают галит и сильвин- соленый и горько-соленый вкус. По генезису фториды и хлориды отличаются. Флюорит - продукт эндогенных процессов (гидротермальный). Галит и сильвин образуются в экзогенных условиях за счет осаждения из воды при испарении замкнутых водоемов. В народном хозяйстве флюорит используется в оптике, металлургии, для получения плавиковой кислоты. Галит и сильвин находят применение в химической и пищевой промышленности.

Содержание слайда: Вольфрамит: Руда легирующего металла  вольфрама, вольфрамат железа  и марганца, относится к подклассу сложных оксидов. Название дано по химическому элементу вольфраму. Формула: (FeMn)WO4 Состав вольфрамита (%): MnO — 11,70; FeO — 11,85; WO3 — 76,46.

Содержание слайда: Фосфаты: Соли фосфорной кислоты, т.е. содержащие PO4 . Апатит Ca(PO4)3(F,Cl,OH) образует кристаллические и зернистые агрегаты. Твердость 5. Сингония гексагональная, спайность несовершенная, цвет зелено-голубой. Содержит примеси стронция, иттрия, редкоземельных элементов. Генезис - магматический и осадочный (фосфорит). Применение - агросырье, химическое производство, керамические изделия.

Содержание слайда: Содержание части 1: Химический элемент - минерал Химический состав земной коры, главнейшие элементы и оксиды (окислы) Что такое минерал? Физические свойства минералов Происхождение минералов Принципы классификации минералов Главнейшие породообразующие минералы Наиболее распространенные рудные минералы Галоиды, вольфраматы и фосфаты Карбонаты и сульфаты Силикаты

Содержание слайда: Карбонаты: Соли угольной кислоты, общая формула АСО3 – где А - Са, Мg , Fe и др. Общие свойства - кристаллизуются в ромбической и тригональной сингониях (хорошие кристаллические формы и спайность по ромбу); низкая твердость 3-4, преимущественно светлая окраска, реакция с кислотами ( HCl и HNO3 ) с выделением углекислого газа. Наиболее распространены: кальцит СаСО3 , магнезит Mg СО3 , доломит СаМg (СО3)2 , сидерит FeСО3 . Карбонаты с гидроксильной группой (ОН): Малахит Cu2 CO3 ( OH )2 – зеленый цвет и реакция с НС l , Азурит Cu3 ( CO3 )2 ( OH )2 – синий цвет, прозрачен в кристаллах. Генезис карбонатов разнообразен - осадочный (химический и биогенный), гидротермальный, метаморфический, магматический. Это породообразующие минералы осадочных пород (известняки, доломиты и др.) и метаморфических – мрамор, скарны. Используются в строительстве, оптике, металлургии, как удобрения. Малахит используется как поделочный камень. Большие скопления магнезита и сидерита – источник получения железа и магния. 

Содержание слайда: Сульфаты: Соли серной кислоты, т.е. имеют радикал SO4 . Наиболее распространенные и известные сульфаты Ca , Ba , Sr , Pb . Общими свойствами для них являются кристаллизация в моноклинной и ромбической сингониях , светлая окраска, низкая твердость, стеклянный блеск, совершенная спайность. Минералы: гипс CaSO4 •2H2O , ангидрит CaSO4 , барит BaSO4 (высокая плотность), целестин SrSO4 . Образуются в экзогенных условиях, часто совместно с галоидами. Некоторые сульфаты (барит, целестин) имеют гидротермальный генезис. Применение – строительство, сельское хозяйство, медицина, химическая промышленность.

Содержание слайда: Содержание части 1: Химический элемент - минерал Химический состав земной коры, главнейшие элементы и оксиды (окислы) Что такое минерал? Физические свойства минералов Происхождение минералов Принципы классификации минералов Главнейшие породообразующие минералы Наиболее распространенные рудные минералы Галоиды, вольфраматы и фосфаты Карбонаты и сульфаты Силикаты

Содержание слайда: Силикаты: Наиболее распространенный и разнообразный класс минералов (до 800 видов). В основе систематики силикатов- кремнекислородный тетраэдр [SiO4] -4 . В зависимости от структуры, которую они образуют, соединяясь друг с другом, все силикаты делятся на островные, слоевые, ленточные, цепочечные и каркасные. Островные силикаты - в них связь между обособленными тетраэдрами осуществляется через катионы. В эту группу входят минералы: оливин, топаз, гранаты, берилл, турмалин. Слоевые силикаты- представляют непрерывные слои, где тетраэдры связаны ионами кислорода, а между слоями связь осуществляется через катионы. Поэтому у них общий радикал в формуле [Si4O10]4- . Эта группа объединяет биотит, мусковит, тальк, серпентин.

Содержание слайда: Силикаты: Цепочечные и ленточные – тетраэдры образуют цепочки одинарные или сдвоенные (ленты). Цепочечные - имеют общий радикал [Si2O6]4- и включают группу пироксенов. Ленточные силикаты с радикалом [Si4O11]6- объединяют минералы группы амфиболов. Каркасные силикаты – минералы, в которых тетраэдры соединяются между собой всеми атомами кислорода, образуя каркас с радикалом [Si4O8]. В эту группу входят – щелочные полевые шпаты и плагиоклазы. Щелочные полевые шпаты объединяют минералы с катионами Na и K . Это минералы микроклин и ортоклаз. В плагиоклазах в качестве катионов присутствуют Са и Na. Плагиоклазы представляют собой изоморфный ряд минералов: альбит —олигоклаз —андезин —лабрадор —битовнит— анортит. От альбита к анортиту увеличивается содержание Са. Строительные материалы, облицовочные, поделочные и драгоценные камни (топаз, гранаты, изумруд, турмалин и др.), руды металлов ( Ве , Zr , Al ) и неметаллов (В), редких элементов. Применение в резиновой, бумажной промышленности, как огнеупоры и керамическое сырье.

Содержание слайда: Заключение Минералы - природные химические соединения или отдельные элементы, однородные по составу и внутреннему строению, образующиеся в результате различных физико-химических процессов, происходящих в земной коре и на ее поверхности. Минералогия – наука, изучающая состав, свойства, строение и условия образова­ния минералов.