Mineralai — apibrėžimas, savybės ir dažniausios rūšys
Sužinokite, kas yra mineralai: apibrėžimas, savybės ir populiariausios rūšys. Išsamus mineralogijos vadovas, pavyzdžiai ir praktinė nauda.
Mineralai - tai medžiagos, kurios natūraliai susidaro Žemėje. Jie yra uolienų sudedamosios dalys ir sudaro didžiąją dalį žemės plutos. Mineralai gali būti atskiri, aiškiai apibrėžti kristalai arba smulkios dalelės, išsidėsčiusios uolienose.
Mineralai paprastai yra kieti, neorganiniai, turi kristalinę struktūrą ir natūraliai susidaro vykstant geologiniams procesams. Mineralų tyrinėjimas vadinamas mineralogija, kuri apima jų chemines savybes, kristalografiją ir kilmę.
Cheminė sudėtis ir klasifikacija
Mineralas gali būti sudarytas iš vieno cheminio elemento (pvz., aukso ar sieros) arba dažniausiai iš junginio. Yra žinoma daugiau kaip 4000 mineralų rūšių, ir jie skirstomi pagal cheminę sudėtį bei struktūrą į tokias grupes kaip:
- Silicatai – didžiausia grupė, kuriai priklauso dauguma uolienų sudedamųjų dalių;
- Karbonatai – pvz., kalcito mineralai (reakcija su rūgštimi);
- Okisidai ir hidroksidai – metalo deguonies junginiai;
- Sulfidai – metalai su siera (pvz., piritas);
- Sulfatai, halidai, fosfatai ir kt.
Kristalinė struktūra ir fizinės savybės
Kiekvienas mineralas pasižymi tam tikra kristaline tvarka, kuri lemia jo formą ir daugelį fizinių savybių. Svarbiausios praktiškai naudojamos savybės yra:
- Kietumas – dažnai nustatomas pagal Mohs skalę (pvz., talkas 1, deimantas 10);
- Skaldumas ir lūžis – kaip mineralas skyla pagal kristalines plokštumas ar netolygiu paviršiumi;
- Spalva ir brūkšnys – brūkšnys (streak) yra miltelių spalva, gaunama nubraukiant mineralą ant neglazūruotos plokštelės;
- Blizgesys – kaip šviesa atsispindi nuo paviršiaus (metalinis, stiklinis, perliniškas ir kt.);
- Tankis (specifinė masė) – svarbu atpažįstant metalinius mineralus;
- Reakcija su rūgštimi – kai kurie karbonatai putoja susilietę su skiedžiamu HCl.
Kristalinės sistemos
Mineralai priskiriami prie vienos iš septynių kristalinių sistemų pagal simetriją ir atomo išsidėstymą: kubinė, tetragoninė, heksagoninė, trikampė, ortorombinė, monoklinė ir triklino. Kristalinė sistema lemia išorinę kristalo formą ir skilimo savybes.
Dažniausios mineralų rūšys ir pavyzdžiai
Kai kurie plačiai paplitę ir svarbūs mineralai:
- Kvarcas – dažnas silicatas, naudojamas stiklo gamyboje, elektronikoje ir kaip papuošalas.
- Feldšpatas – svarbi silikatų grupė, plačiai naudojama keramikoje ir stiklo pramonėje.
- Kalcis (kalcitas) – pagrindinis kalkakmenio komponentas, svarbus statyboje ir pramonėje.
- Glimas (mika), piroksenai, amfibolai, olivinas – dažni uolienų sudedamieji komponentai.
- Metaliniai mineralai: piritas, hematitas, magnetitas – svarbūs geležies ir kitų metalų šaltiniai.
Mineralų susidarymo procesai
Mineralai susidaro įvairiais būdais:
- Kristalizacija iš magmos – kai magmos aušinimasis leidžia susiformuoti silikatams ir kitiems mineralams;
- Cheminiai nusėdimai – mineralai gali išsiskirti iš tirpalų (pvz., jūros druskos nuosėdos, karstinės kalcito formos);
- Metamorfizmas – esami mineralai perauga į kitas formas veikiami slėgio ir temperatūros;
- Biogeninis kelias – kai kurie mineralai formuojasi gyvūnų ar augalų veiklos dėka (pvz., jūros organizmų kriauklės).
Atpažinimas ir tyrimai
Mineralų identifikavimui naudojami paprasti lauko metodai (lupą, Mohs kietumo testas, rūgšties bandymas) ir laboratoriniai tyrimai (rentgeno difrakcija, elektroninė mikroskopija, cheminė analizė). Mineralogai taip pat nagrinėja kristalografiją ir fizines savybes, kad nustatytų naujas rūšis.
Reikšmė žmonijai ir pramonėje
Mineralai yra neatsiejama kasdienio gyvenimo ir pramonės dalis: statybinės medžiagos (smėlis, cemento priedai), metalai pramonei, deimantai ir brangakmeniai juvelyrikai, taip pat žemės ūkio, chemijos ir elektronikos pramonės žaliavos. Be to, mineralai padeda suprasti Žemės istoriją ir geologinius procesus.
Santrauka: mineralai yra natūralios, dažniausiai kietos ir kristalinės medžiagos, sudarančios uolienas. Jų įvairovė didelė – žinoma daugiau kaip 4000 rūšių – ir jie atlieka svarbų vaidmenį tiek gamtoje, tiek žmogaus veikloje.
Mineralų asortimentas.
Mineralų savybės
Mineralas - tai medžiaga, kuri paprastai
- yra neorganinė kietoji medžiaga (elementarusis gyvsidabris yra išimtis).p184
- turi tam tikrą cheminę sudėtį
- paprastai turi kristalinę struktūrą; kai kurie jos neturi.
- susidaro natūraliai, vykstant geologiniams procesams.
Vienas iš naujausių apibrėžimų yra toks:
"Mineralas - tai vienalytė (tai reiškia, kad jis sudarytas iš tos pačios rūšies dalių ar elementų) gamtoje randama medžiaga, kurios cheminė sudėtis yra tam tikra, bet nebūtinai pastovi. Dauguma mineralų yra kietosios medžiagos, kurių atomų išsidėstymas yra tvarkingas, ir dauguma jų yra neorganiniai chemine šio žodžio prasme".
Taip pat mineralas yra toks, kurį į savo sąrašą įtraukė Tarptautinė mineralogijos asociacija.
Mineralai ir uolienos
Mineralai skiriasi nuo uolienų. Mineralas - tai tam tikros sudėties ir apibrėžtos kristalinės struktūros cheminis junginys. Uoliena yra vieno ar kelių mineralų mišinys, sudarytas iš skirtingų proporcijų.
Uoliena turi tik dvi iš mineralų savybių - ji yra kieta medžiaga ir formuojasi natūraliai. Paprastai uolienoje yra dviejų ar daugiau rūšių mineralų. Dviejuose tos pačios rūšies uolienos pavyzdžiuose gali būti skirtingų rūšių mineralų. Mineralai visada sudaryti iš tų pačių medžiagų beveik tokiomis pačiomis proporcijomis. Rubinas yra mineralas. Todėl Indijoje rastas rubinas yra panašios sudėties kaip ir Australijoje rastas rubinas.
Susiformavo gamtoje
Mineralai susidaro vykstant natūraliems procesams. Keletą medžiagų, kurių cheminė sudėtis tokia pati kaip mineralų, gali pagaminti gyvi padarai kaip savo kiauto ar kaulų dalį. Moliuskų kiautai sudaryti iš kalcito arba aragonito, arba iš abiejų šių medžiagų.
Tradiciškai gyvų organizmų gaminamos cheminės medžiagos nelaikomos mineralais. Tačiau sunku suprasti, kodėl organinė medžiaga neturėtų būti vadinama mineralu, jei jos cheminė prigimtis ir kristalinė struktūra yra identiška neorganinei medžiagai dvynei. Šiuo klausimu dabar vyksta diskusijos: žr.
Mineralai formuojasi įvairiais būdais. Mineralas halitas, kuris naudojamas kaip valgomoji druska, susidaro, kai karštoje ir seklioje vandenyno dalyje išgaruoja vanduo, palikdamas jame buvusią druską. Daugybė mineralų rūšių susidaro, kai išlydyta uoliena, arba magma, atvėsta ir virsta kietuoju kūnu. Talkas - mineralas, iš kurio gaminama kūdikių pudra - susidaro Žemės gelmėse, kai dėl didelio slėgio ir temperatūros kietos uolienos pakinta.
Keista tai, kad dauguma mineralų susiformavo dėl gyvybės arba bent jau dėl Didžiojo deguonies kiekio susidarymo. "Tvirti mineralai, o ne trapios organinės liekanos gali būti tvirčiausi ir patvariausi biologijos ženklai".
Solid
Mineralas yra kietas kūnas, t. y. jis turi tam tikrą tūrį ir apytikslę formą. Tūris - tai objekto užimama erdvė. Pavyzdžiui, golfo kamuoliuko tūris yra mažesnis nei beisbolo kamuoliuko, o beisbolo kamuoliuko tūris yra mažesnis nei krepšinio kamuoliuko.
Medžiaga, kuri yra skystis arba dujos, nėra mineralas. Tačiau kai kuriais atvejais jos kieta forma yra mineralas. Pavyzdžiui, skystas vanduo nėra mineralas, bet ledas yra mineralas.
Labradorito feldšpatas, pasižymintis tipiška labradorescencija
Esquel gabalėlis. Tai akmeninis geležies meteoritas, pallasito tipas
Korundas
Fizikinės savybės
Šios savybės naudojamos dažniausiai:
- Kristalinė struktūra: žr. toliau
- Kietumas: pagal Moso skalę, dešimties balų skalę nuo minkščiausio (talko) iki kiečiausio (deimanto).
- Blizgesys: išvaizda šviesoje
- Spalva
- Dryžiai: mineralo spalva, kai jis sumaltas į smulkius miltelius. Dažnai tikrinama trinant bandinį į neglazūruotą plokštelę.
- Skilimas: kaip mineralas skyla išilgai įvairių plokštumų
- Lūžis: kaip jis lūžta nuo natūralių skilimo plokštumų
- Savitasis sunkis: tankis, lyginant su vandeniu
- Visos kitos savybės
Kristalinė struktūra
Ledo dalelės, iš kurių sudarytas įšalas, turi lygų, plokščią paviršių. Šie plokšti paviršiai susidaro dėl atomų išsidėstymo lede, kuris yra mineralas. Toks vidinis išsidėstymas būdingas mineralams. Tai yra kristalo, kietojo kūno, kuriame atomai išsidėstę tvarkingai, pasikartojančiu trimačiu modeliu, struktūra.
Kiekvienas mineralas turi savo kristalinę struktūrą. Kai kuriais atvejais dviejų mineralų cheminė sudėtis yra tokia pati, bet kristalinė struktūra skiriasi. Pavyzdžiui, ir deimantą, ir grafitą sudaro tik vienas elementas - anglis. Tačiau anglies atomų išsidėstymas šiuose dviejuose mineraluose nėra vienodas, todėl jie turi skirtingas kristalines struktūras ir labai skirtingas savybes. Deimantai yra labai kieti ir pasižymi puikiu spindesiu. Grafitas yra minkštas, pilkas ir matinis.
Gamtoje tobulas kristalas pasitaiko retai. Dauguma kristalų yra netobulos formos, nes jų augimą ribojo šalia jų besiformuojantys kiti kristalai.
Cheminės savybės
Tam tikra cheminė sudėtis
Kiekvienas mineralas turi tam tikrą cheminę sudėtį: jį sudaro tam tikras tam tikrų elementų atomų derinys. Elementas yra medžiaga, kurioje yra tik vienos rūšies atomų.
Mokslininkai gali suskirstyti mineralus į grupes pagal jų cheminę sudėtį. Nors yra tūkstančiai skirtingų mineralų, Žemės plutoje paplitę tik apie 30. Šie 30 mineralų sudaro daugumą Žemės plutos uolienų. Dėl šios priežasties jie vadinami uolienas sudarančiais mineralais.
- Dažniausiai pasitaikanti grupė - silikatai. Visuose šios grupės mineraluose deguonis ir silicis - du labiausiai paplitę Žemės plutos elementai - yra susijungę. Silikatų sudėtyje gali būti ir kitų elementų, pavyzdžiui, aliuminio, magnio, geležies ir kalcio. Kvarcas, feldšpatas ir žėrutis yra paplitę silikatai.
- Karbonatai yra antra pagal paplitimą uolienas sudarančių mineralų grupė - tai karbonatai. Visuose šios grupės mineraluose yra susijungę anglis ir deguonis. Kalcitas, paplitęs jūrų kriauklėse, yra karbonatų mineralas.
- Oksidams priskiriami mineralai, iš kurių rafinuojama dauguma metalų, pavyzdžiui, alavas ir varis. Oksidą sudaro elementas, paprastai metalas, sujungtas su deguonimi. Šiai grupei priklauso hematitas - geležies šaltinis.
- Sulfatų sudėtyje yra sulfatų grupė SO4 . Sulfatai dažniausiai susidaro evaporituose, kur labai sūrus vanduo lėtai garuoja, todėl sulfatai ir halogenidai nusėda ten, kur vanduo išgaruoja. Sulfatų taip pat atsiranda ten, kur karštas vanduo veržiasi per uolieną, pavyzdžiui, geizeriuose.
Yra daug kitų mineralų grupių.
Brazilianite
Kai kurie mineralų panaudojimo būdai
Žmonės mineralus naudoja daugeliui kasdienių reikmių. Kiekvieną kartą, kai žmonės įjungia mikrobangų krosnelę ar televizorių, naudojami mineralai. Laidų, kuriais į prietaisą tiekiama elektra, varis yra pagamintas iš mineralų. Valgomoji druska arba halitas yra dar vienas mineralas, kurį žmonės naudoja kasdieniame gyvenime.
- Grafitas naudojamas pieštukams gaminti
- Akmens druska naudojama gaminant maistą
- Mineralinės rūdos yra metalų šaltinis.
Susiję puslapiai
- Mineralų sąrašas
Ieškoti