О чем свидетельствует реакция минерала с соляной кислотой

О чем свидетельствует реакция минерала с соляной кислотой

Карбонаты — соли угольной кислоты — Н₂С0₃. Карбонаты составляют до 1,7% веса земной коры. Блеск у них неметаллический. Все минералы, относящиеся к этому классу, имеют среднюю твердость, землистые разности являются мягкими. Исключительно характерным признаком для всего класса карбонатов является реакция с разбавленной соляной кислотой (10%-ный раствор), при этом выделяется СО₂. Некоторые представители этого класса реагируют с соляной кислотой на холоде, другие же реагируют только с нагретой соляной кислотой. Наиболее характерная форма для кристаллов карбонатов — ромбоэдр (тригональная сингония). Минералы, относящиеся к этому классу, легкие. Все карбонаты дают черту. Плотность у них небольшая.

Карбонаты делятся на безводные и водные. Цвет у безводных карбонатов непостоянный, черта — постоянная. Цвет и черта у водных карбонатов постоянные, присущие только определенному минералу.

Карбонаты — компоненты многих минеральных ассоциаций, образующихся в поверхностной части земной коры. Карбонаты осаждаются на дне морей, озер, лагун, образуются при выветривании сульфидов и силикатов, выделяются из горячих и холодных подземных вод, входят в состав раковин многих беспозвоночных животных.

Карбонаты преимущественно нерудные и частично рудные полезные ископаемые. Из карбонатов состоят распространенные горные породы — известняк, доломит, мрамор.

Кальцит (известковый шпат) — CaCO ₃

Физические свойства. Блеск стеклянный, перламутровый; землистый и плотный кальцит матовый. Твердость 3, землистые разности мягкие. Бесцветный, белый, реже желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, темно-бурый, черный. Черта белая. Твердость 2,5-3. У кристаллического кальцита наблюдается совершенная спайность в трех направлениях по граням ромбоэдра. Зернистые разности при ударе раскалываются по определенным направлениям и дают обломки в виде ромбоэдров. Сплошной зернистый, плотный, натёчный, пористый, землистый, листоватый, полосчатый, радиально-лучистый; также кристаллы, друзы. Кристаллы кальцита имеют различные формы. Сингония тригональная. Иногда дает ложные формы по другим минералам.

Отличительные признаки. Кальцит имеет неметаллический блеск, среднюю твердость или мягкий, бурно вскипает при действии разбавленной соляной кислотой или уксусом. Кальцит можно спутать с доломитом и магнезитом. Отличие—доломит реагирует с разбавленной соляной кислотой только в порошкообразном виде, магнезит—с нагретой соляной кислотой. Похожий на него ангидрит не реагирует с разбавленной соляной кислотой.

Химические свойства. Бурно вскипает при действии разбавленной соляной кислоты. Вскипает при действии уксусом.

Разновидности. Прозрачный, двупреломляющий кальцит (удваивает рассматриваемое через него изображение) называется исландским шпатом, очень тонкозернистый кальцит — литографским камнем, листо ватый кальцит — бумажным шпатом. Разновидностью кальцита также является жемчуг (перл). Еще одна разновидность кальцита — мраморный оникс.

Физические свойства. Химический состав такой же, как у кальцита. Сингония ромбическая. Облик кристаллов призматический, часто псевдогексагональный, игольчатый. Кристаллическая структура арагонита более плотная, чем у кальцита, что ведет к разнице в плотности. Агрегаты волокнистые, скорлуповатые, плотные, оолитовые. Цвет белый, серый, бледно-желтый, иногда светло-зеленый, фиолетовый и серый. Черта белая, светло-серая. Блеск стеклянный, в изломе жирный. Твердость 3,5-4. Плотность 2,95-3,0 (большая, чем у кальцита).

Физические свойства. Блеск стеклянный, перламутровый. Твердость средняя. Цвет белый, желтый, серый, зеленоватый, черный. Черта белая. У кристаллического доломита совершенная спайность в трех направлениях по граням ромбоэдра. Сплошные зернистые мраморовидные или плотные массы. Кристаллы имеют форму ромбоэдров. Сингония тригональная.

Отличительные признаки. Для доломита характерны неметаллический блеск, средняя твердость и вскипание порошка доломита при действии разбавленной соляной кислоты. Доломит похож на кальцит. Отличается тем, что кальцит бурно реагирует с разбавленной соляной кислотой.

Химические свойства. Порошок вскипает при действии разбавленной соляной кислоты.

Магнезит (магнезиальный шпат) — MgCO ₃

Отличительные признаки. Для магнезита характерны неметаллический блеск, средняя твердость и вскипание порошка магнезита при действии нагретой соляной кислоты. Этим магнезит отличается от сходных с ним минералов — кальцита, доломита. От сидерита отличается по цвету.

Сидерит (железный шпат) — FeC 0₃.

Физические свойства. Блеск стеклянный, или сидерит матовый. Твердость средняя. Цвет желтовато-серый, желтовато-бурый, бурый. Черта белая, иногда буроватая. У кристаллических разностей наблюдается совершенная спайность в трех направлениях по граням ромбоэдра. Сплошной зернистый, мраморовид ный, плотный, натёчный, землистый, шаровидный, ради ально-лучистого строения внутри (сферосидериты), также кристаллы в виде ромбоэдров или друзы. Сингония тригональная.

Отличительные признаки. Для сидерита ха рактерны неметаллический блеск, средняя твердость, желтый, бурый цвет, белая черта и вскипание при действии нагретой соляной кислоты. Сидерит похож на крупнозернистый желтоватый или коричневатый мрамор.

Химические свойства. Вскипает при действии нагретой соляной кислоты. Капля соляной кислоты, помещенная на поверхности сидерита, благодаря образованию FeCl ₃ желтеет.

Физические свойства. Блеск стеклянный, шел ковистый или малахит матовый. Твердость средняя, зем листые разности мягкие. Цвет ярко-зеленый, травяно- зеленый. Малахиту придает красоту ярко-зеленый цвет, затейливый рисунок, нередко создающий загадочные картины, причудливые узоры, концентрическое, полосчатое и радиально-лучистое строение. Черта бледно-зеленая. Натечный, радиально-лучистый, концентрически- скорлуповатый, плотный землистый; редко кристаллы игольчатой формы. Сингония моноклинная.

Отличительные признаки. Постоянными при знаками для малахита являются зеленый цвет и вскипа ние при действии разбавленной соляной кислоты. Спутник — азурит (синий, вскипает при действии соля ной кислоты).

Химические свойства. Вскипает при действии разбавленной соляной кислоты.

Разновидность. Медная зелень — землистый, мягкий малахит.

Происхождение. Образуется малахит в результате химического выветривания медьсодержащих минералов (халькопирита, меди самородной и др.) под действием углекислоты, воды и кислорода. Медьсодержащие сульфиды превращаются в сульфаты, а затем под действием углекислых растворов в малахит.

Источник

Физические свойства минералов

1.3.1. Оптические свойства

Прозрачность– свойство минерала пропускать свет. В зависимости от степени прозрачности все минералы делятся на прозрачные (горный хрусталь), полупрозрачные (флюорит), непрозрачные (пирит, магнетит).

Цвет.Минералы по цвету подразделяются на три группы идиохроматическую, аллохроматическую и псевдохроматическую.

Идиохроматическая (от греческих «идиос» – свой, собственный и «хромос» – цвет) окраска обусловлена внутренними свойствами минерала – особенностями строения кристаллической решетки. Для некоторых минералов цвет является важнейшим диагностическим признаком: пирит – латунно желтый, магнетит – черный, малахит – зеленый, родонит – красный, азурит – синий.

Аллохроматическая (от греч. «аллос» – посторонний) окраска связана с присутствием в минералах либо элементов-хромофоров (красителей), либо тонкорассеянных механических примесей. Примесь Сг₂О₃ даже в незначительном количестве (0,1%) окрашивает бесцветный минерал корунд в густой ярко красный цвет, прозрачная разновидность которого называется рубином.

Наличие тонко рассеянных механических примесей окислов и гидроокислов железа в бесцветных минералах окрашивает их во всю гамму красно-желтых тонов. Тонко рассеянное органическое вещество дает серые, черные цвета и. т.д. Примером окраски такого рода может служить цвет галита.

Псевдохроматическая (от греческого «псевдос» – ложный) окраска связана с различными оптическими эффектами: интерференцией, дифракцией, преломлением (бриллиант).

Некоторые минералы меняют окраску в зависимости от освещения. Например, на полированной поверхности минерала лабрадора при некоторых углах поворота появляются густые синие или зеленовато-синие переливы, вызванные интерференцией световых лучей, отраженных от плоскостей спайности лабрадора. Такое явление называется иризацией.

Цвет черты – это цвет тонкого порошка минерала, который легко получить, если провести испытуемым минералом черту на матовой (неглазурованной) поверхности фарфоровой пластинки, называемой бисквитом. Цвет черты является более надежным признаком по сравнению с окраской минералов. У некоторых минералов цвет черты соответствует цвету самого минерала (серая черта у серого галенита), но иногда цвет черты резко отличается от цвета минерала (латунно-желтый пирит оставляет черную черту). Для таких минералов этот признак является диагностическим. Например, очень похожие друг на друга минералы группы железа легко распознаются по цвету черты: черный магнетит имеет черную черту, черный гематит – вишневую, а коричневый лимонит – желто-бурую.

Блеск– это способность минералов отражать от своей поверхности световой поток. Блеск зависит от показателя преломления минерала, т.е. величины, характеризующей разницу в скорости света при переходе его из воздушной среды в кристаллическую среду.

Стеклянный блеск наиболее широко распространен и наблюдается у 70 % минералов с показателем преломления 1,3-1,9 (горный хрусталь, кальцит, амфиболы, пироксены, полевые шпаты).

Алмазный блеск – более сильный, чем стеклянный, показатель преломления 1,9-2,6, характерен для серы и алмаза.

Полуметаллический блеск напоминает блеск потускневшего металла и соответствует минералам с показателем преломления 2,6-3,0 (графит).

Металлический блеск отвечает блеску полированной поверхности металла, коэффициент преломления выше 3,0, характерен для непрозрачных минералов (пирит).

Блеск минерала зависит и от характера его поверхности. Если поверхность неровная, то отраженный свет несколько рассеивается, преобразуя алмазный и стеклянный блески в так называемый жирный блеск – выглядит, как будто его поверхность покрыта жиром. Поверхность с более грубо выраженной неровностью обладает восковым блеском. Тонкодисперсные, рыхлые минералы, обладающие тонкой пористостью, имеют матовый блеск, так как микроскопические поры являются своего рода «ловушками» для света. Примерами могут служить каолинит, землистые массы лимонита и др.

У минералов с параллельно-волокнистым строением наблюдается типичный шелковистый блеск (асбест, селенит). Минералы с весьма совершенной спайностью, полупрозрачные «слоистые» и пластинчатые, такие как тальк и мусковит имеют перламутровый отлив.

1.3.2. Механические свойства

Спайность. Спайностьюназывается свойство минералов раскалываться или расщепляться по определенным направлениям, обусловленным строением их кристаллических решеток, образуя при этом ровные площадки – плоскости спайности.

По степени совершенства различают следующие виды спайности:

— весьма совершенная – минерал легко расщепляется на тонкие листочки, чешуйки, его трудно разделить в другом, неспайном направлении (мусковит, биотит, хлорит, тальк, графит);

— совершенная – минералы при ударе раскалываются на обломки, внешне очень напоминающие кристаллы, но поверхности не такие гладкие, между спайными поверхностями может наблюдаться излом (кальцит, ортоклаз);

— средняя – минералы раскалываются на обломки, ограниченные двумя плоскостями спайности и неровными поверхностями по случайным направлениям (полевые шпаты, роговая обманка, пироксен);

— несовершенная – минералы раскалываются на обломки, ограниченные неровными поверхностями и одной плоскостью спайности (корунд, апатит);

— весьма несовершенная или отсутствует – минералы раскалываются только по случайным направлениям с неровными поверхностями (кварц, магнетит, пирит).

Плоскость спайности отличается от естественной грани кристалла тем, что естественную грань можно отбить, и она больше не повторится, а плоскости спайности можно получать многократно. На естественных гранях кристаллов часто наблюдается штриховка или следы растворения, плоскости спайности более гладкие и совершенные.

Излом. Изломом называют характер поверхности раскола. Наблюдаются следующие виды излома:

— ровный – у минералов с совершенной и весьма совершенной спайностью;

— неровный, ступенчатый – у минералов со средней спайностью;

— раковистый – характерен для минералов с весьма несовершенной спайностью, напоминает внутреннюю поверхность раковины с концентрической скульптурой (кварц, пирит, кремень);

— занозистый – характерен для игольчатых или волокнистых минералов (асбест, селенит).

— землистый – шероховатая поверхность раскола, характерен для каолина.

Твердость. Под твердостью минерала подразумевается его степень сопротивления внешним механическим воздействиям.

Для оценки относительной твердости немецким минералогом Ф. Моосом была предложена шкала, состоящая из десяти минералов. Каждый последующий минерал этой шкалы царапает предыдущий, черта, полученная при этом, не стирается и остается в виде царапины. Более мягкие минералы оставляют на твердых минералах черту в виде порошка, которая легко стирается. Твердость минералов-эталонов в шкале условно обозначена целыми числами, несоответствующими их действительной твердости. Шкала Мооса представлена следующими минералами:

Определяемый минерал будет иметь твердость на единицу меньше твердости того минерала шкалы, который первым его царапает. Например, если испытуемый минерал царапается, начиная с ортоклаза, а остальные минералы шкалы Мооса оставляют на нем легко стираемую черту, то его твердость выше 5, но ниже 6 и оценивается в 5,5. Относительную твердость минералов можно определить, не имея шкалы Мооса, а используя бытовую шкалу твердости. Минералы твердости 1 пишут на бумаге, не царапая ее, твердость ногтя – 2,5; медной монеты – 3-3,5; оконного стекла – 5; стального ножа – 6; напильника – 7.

1.3.3. Прочие свойства

Удельный весможет быть точно замерен только в лабораторных условиях различными методами; приблизительное суждение об удельном весе можно получить путем сопоставления с распространенными минералами, удельный вес которых принимается за эталон. Все минералы по удельному весу можно разделить на три группы:

— легкие, с удельным весом меньше 3 (галит, гипс, кварц и др.);

— средние, с удельным весом порядка 3-5 (апатит, корунд, пирит и др.);

— тяжелые, с удельным весом больше 5 (магнетит, золото и др.)

Специфические свойства.Некоторые минералы обладают особыми, характерными только для них свойствами.

Магнитность. Сравнительно небольшое число минералов обладает свойством действовать на магнитную стрелку. Для минералов, обладающих магнитностью, это свойство имеет важное диагностическое значение. Минералы, обладающие ярко выраженными ферромагнитными свойствами, могут притягивать даже мелкие железные предметы – опилки, булавки (магнетит). Менее магнитные минералы (парамагнитные) притягиваются магнитом (пирротин). Существуют минералы, которые отталкиваются магнитом – самородный висмут.

Реакция с соляной кислотой. С соляной кислотой взаимодействуют минералы из класса карбонатов.

Физиологические свойства.

Вкус. Минерал галит имеет соленый вкус, сильвин – горько-соленый. Эти минералы, кроме того, растворяются в воде.

Запах. При горении серы ощущается запах сернистого газа, горящий янтарь издает ароматический запах.

Степень шероховатости. Это ощущение, возникающее при прикосновении к минералу. Есть минералы жирные на ощупь (тальк), гладкие (горный хрусталь) и шершавые (каолин).

Источник

Изучение основных породообразующих минералов

Лабораторная работа

Целью работы является обучение студентов диагностике минералов по их внешнему виду и физическим свойствам.

Оборудование: раздаточные коллекции образцов минералов, фарфоровые и стеклянные пластинки, 10% раствор соляной кислоты (НСI), шкала Мооса.

Задание: описать физические свойства минералов раздаточной коллекции и с помощью определителя найти их название.

Общие сведения о минералах.Минералы – это природные тела, имеющие определенный химический состав, физическую форму, образующиеся в результате физико-химических процессов в земной коре. Всего в Земле находится около 7000 минералов, породообразующих – около 100 [1]. Минералы находятся в природе обычно в виде кристаллов различной формы и размеров, реже – в виде сплошных масс аморфного сложения. Под кристаллом понимают твердое тело, в котором элементарные частицы (атомы, ионы, молекулы) расположены закономерно и которые обладают способностью самоограняться.

Почти все кристаллические минералы при благоприятных условиях их роста образуются в виде более или менее четко оформленных многогранников с плоскими гранями, пересекающимися по прямым линиям – ребрам. Аморфность минералов обусловливается беспорядочным расположением молекул и атомов. Вследствие этого аморфные минералы не всегда обладают способностью самоограняться и, следовательно, в процессе своего образования не принимают правильных геометрических форм. В подавляющем большинстве случаев аморфные минералы представлены стекловатыми или землистыми массами.

Каждый минерал обладает более или менее постоянным химическим составом и определенным внутренним строением. Эти две важные особенности обусловливают довольно постоянные индивидуальные внешние, так называемые физические свойства минералов, по которым эти минералы различают.

Классификация минералов по химическому составу.По химическому составу все минералы подразделяются на 10 классов.

1) Силикаты. Класс минералов, включающий в себя до 800 разных минералов (полевые шпаты, ортоклаз, микроклин, слюды, тальк, каолинит и др.).

2) Карбонаты. Класс минералов, включающий в себя до 80 разных минералов (кальцит, доломит, магнезит и др.). Отличительная особенность – реакция с соляной кислотой с выделением СО . Карбонаты растворяются в воде и вызывают развитие опасных геологических процессов.

6) Сульфаты – это соли серной кислоты. В природе их насчитывается около 260 видов, например, гипс, ангидрит, мирабилит. Их особенность – растворимость в воде, что является причиной развития, как и в карбонатах, опасного геологического процесса – карста.

7) Галоиды – соли галоидно-водородных кислот. Этих минералов в природе насчитывается около 100 видов, например, галит, флюорит, сильвинит. Многие из них растворимы в воде.

8) Фосфаты – соли фосфорных кислот. Их около 350 видов, например, апатит, фосфорит, вивианит.

9) Вольфраматы – соли вольфрамовой кислоты (вольфрамовые руды, вольфрамит). Многие сплавы вольфраматов обладают высокой твердостью, например, победит, используемый при бурении скважин.

10) Самородные элементы – их около 50 видов минералов (алмаз, графит, сера, золото, серебро и др.).

Основные физические свойства породообразующих минералов. Для определения породообразующих минералов существует наиболее простой способ определения их по физическим свойствам. К ним относятся форма, цвет, прозрачность, блеск, твёрдость, спайность, излом, специфические свойства (плотность, запах, магнитность, радиоактивность, ирризация, цвет черты, вкус, реакция с соляной кислотой). Ниже приводится их краткая характеристика.

1) Внешняя форма кристаллов минералов определяется при осмотре образца минерала по боковым граням. Различают следующие формы кристаллов: куб (галит, пирит), ромбоэдр (кальцит, доломит), шестигранная призма (кварц), восьмигранная призма (оливин), столбик игольчатой формы (роговая обманка, кварц), призматическая пластинка и столбик (гипс), таблитчатая, листовая (хлорит, слюда) и др.

2) Цвет у некоторых минералов строго постоянный, например, глауконит, малахит зеленый, альбит – белый. Все минералы по цвету условно можно разделить на светлые и темные. Однако существует множество минералов цвет, которых меняется в зависимости от наличия примесей в них. Некоторые минералы изменяют свою окраску в зависимости от изменения угла попадания света на него. Такое свойство минералов называется ирризацией, например, оно присуще лабрадору.

3) Прозрачность – это способность минералов пропускать сквозь себя свет. Все минералы разделяют на прозрачные (кварц, мусковит), непрозрачные (магнетит, пирит), полупрозрачные (гипс, халцедон).

4) Блеск – это способность минералов отражать или преломлять свет своей поверхностью. Все минералы разделяют на минералы с металлическим блеском (магнетит, пирит), полуметаллическим блеском (лимонит), неметаллическим блеском. Минералы с неметаллическим блеском подразделяют на виды блеска: стеклянный (гипс, кальцит), жирный (тальк), перламутровый (слюда), алмазный (алмаз), матовый, шелковистый (роговая обманка).

5) Спайность – это способность кристаллических минералов раскалываться или расщепляться по строго определённым направлениям, образуя при этом гладкие часто зеркальные поверхности. Различают весьма совершенную спайность, совершенную, несовершенную, весьма несовершенную.

6) Излом– это вид поверхности, образующейся при раскалывании минерала перпендикулярно поверхностям спайности. Различают излом ровный, неровный, землистый, зернистый, игольчатый, занозистый, раковистый, пластинчатый, таблитчатый и др.

Таблица 1.1 – Шкала Мооса

Относительную твердость минералов можно определить используя бытовую шкалу твердости. Минералы твердости 1 пишут на бумаге, не царапая ее, твердость ногтя – 2,5; медной монеты – 3…3,5; оконного стекла – 5; стального ножа – 6; напильника 7.

9) Цвет черты. Иногда цвет минерала в куске отличается от цвета порошка этого же минерала. Например, гематит (железная руда) темно-серого или черного цвета дает кроваво-красную черту – благодаря именно этой особенности он и получил название.

10) Реакция с соленой кислотой под действием ее 10% раствора. «Вскипание» свидетельствует о наличии карбонатных солей. Кальцит «вскипает» бурно, доломит и магнезит реагирует интенсивно, будучи размельченными в порошок.

11) Вкус – вкусовые свойства: соленость, горьковатость – характерны для минералов, хорошо растворимых в воде (галит NaCl, сильвин КСІ);

12) Запах – запахом обладают фосфаты и сульфиды при трении минералов друг о друга.

Минералы могут обладать и рядом других физических свойств: хрупкостью, плавкостью, магнитностью и др.

Порядок выполнения работы. Рекомендуется следующий порядок выполнения работы:

1) Устанавливается облик кристалла, характер его граней.

2) По визуально выраженным признакам в данных образцах отмечаются цвет, цвет черты, излом, спайность и блеск.

3) Определяется твердость минералов с использованием, первоначально, бытовой шкалы твердости. Дальнейшие определения твердости ведутся с помощью эталонных минералов. Минералы средней твердости проверяются на реакцию с 10% раствором соляной кислоты НСl, капая на минерал не более одной – двух капель реактива.

4) Другие признаки минерала определяются по следующей форме: определяется принадлежность минерала к классу или группе, определяется его название, записывается химическая формула, его происхождение, отмечается степень устойчивости к выветриванию и растворимости, приводятся диагностические признаки, перечисляются породы, в состав которых данный минерал входит как обязательный.

5) Полученные данные вносятся в таблицу 1.1.

6) Проверяется правильность определений у преподавателя.

7) Формируется отчет по лабораторной работе.

Таблица 1.1 – Характеристика породообразующих минералов

Контрольные вопросы

1) Что называет минералом?

2) Чем отличается кварц от ортоклаза?

3) Назовите минералы; мягкие: средней твердости и твердые.

4) Как отличить кальцит от доломита?

6) Как отличить гипс от ангидрита?

7) Чем отличается лабрадор от роговой обманки?

8) Назовите минералы с весьма совершенной спайностью.

Источник