ΒΟΗΘΗΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ › modules › document ›...

ΒΟΗΘΗΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ: ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ

Ηλίας Χατζηθεοδωρίδης, Απρίλιος 2007

Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons.

Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε

άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

ΑΔΕΙΑ ΧΡΗΣΗΣ

3 92% ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΤΟΥ ΦΛΟΙΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ ΕΙΝΑΙ ΠΥΡΙΤΙΚΑ

39% Πλαγιόκλαστα 12% Αλκαλικοί άστριοι 12% Χαλαζίας 11% Πυρόξενοι 5% Αμφίβολοι 5% Μαρμαρυγίες 5% Αργιλικά 3% Άλλα πυριτικά 8% Μη-πυριτικά

Εικόνα 1

4 ΣΥΝΗΘΗ ΧΗΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΩΝ

62.5% O (οξυγόνο)

21.2% Si (πυρίτιο)

6.5% Al (Αλουμίνιο)

Τα υπόλοιπα είναι Fe, Mg, Ca, Na, K

Τα πυριτικά μπορούμε να τα περιγράψουμε σαν περιοδικά τοποθετημένα στο χώρο άτομα οξυγόνου με ανάμεσά τους μέταλλα όπως τα Si4+, Al3+, Fe2+, Ca2+, Na+, K+ κτλ.

5 ΤΟ ΤΕΤΡΑΕΔΡΟ ΤΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ

Στο κέντρο του τετραέδρου είναι το πυρίτιο: Si4+

Στις κορυφές είναι τέσσερα οξυγόνα: Ο2-

Συνεπώς ο γενικός τύπος είναι: (Si4+ Ο2-4) 4-

Εικόνα 2

6 ΠΟΛΥΜΕΡΙΣΜΟΣ

Το πλήθος των πυριτικών ορυκτών οφείλεται στον πολυμερισμό των τετραέδρων του πυριτίου Διακρίνουμε έξι δομικές ομάδες πυριτικών:

• Νησοπυριτικά • Σωροπυριτικά • Κυκλοπυριτικά • Ινοπυριτικά (μονής και διπλής αλυσίδας) • Φυλλοπυριτικά • Τεκτοπυριτικά

7 ΝΗΣΟΠΥΡΙΤΙΚΑ, (SiO4)4-

Τα τετράεδρα δεν έχουν κοινά οξυγόνα αλλά ενώνονται μεταξύ τους σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα από ενδιάμεσα μέταλλα, π.χ. Fe, Mg Παράδειγμα 1: σειρά του ολιβίνη (Mg, Fe)2SiO4 Παράδειγμα 2: ομάδα των γρανατών A3B2(SiO4)3, όπου A και B είναι Ca, Mg, Fe, Mn, Al, Cr, πχ. Το πυρωπό γράφεται ως εξής: Mg3Al2Si3O12

Εικόνα 4. Η κρυσταλλική δομή των γρανατών

Εικόνα 3

8 ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΝΗΣΟΠΥΡΙΤΙΚΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ

Εικόνα 5. Κυανίτης (ή δισθενής), Al2SiO5 Εικόνα 6. Ολιβίνης

9 ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΝΗΣΟΠΥΡΙΤΙΚΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΑΠΟ ΤΗΝ ΟΜΑΔΑ ΤΩΝ ΓΡΑΝΑΤΩΝ

Γροσσουλάριος (Ca-Al)

Ανδραδίτης (Ca-Fe)

Αλμανδίνης (Fe-Al)

Εικόνα 7 Εικόνα 8

Εικόνα 9 Εικόνα 10

Εικόνα 11

10 ΣΩΡΟΠΥΡΙΤΙΚΑ, (Si2O7)6-

Δύο τετράεδρα έχουν κοινό ένα οξυγόνο. Οι δυάδες αυτές ενώνονται μεταξύ τους σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα από ενδιάμεσα μέταλλα, π.χ. Ca, Al, Fe, Παράδειγμα: η ομάδα του επίδοτου Το επίδοτο έχει τύπο: Ca2 (Fe3+,Al) Al2O (SiO4) (Si2O7) (OH) Ορυκτά της ομάδας είναι: Ζωϊσίτης, κλινοζωϊσίτης, Αλλανίτης, Επίδοτο

Εικόνα 13. Η κρυσταλλική δομή του επίδοτου

Εικόνα 12

11 ΣΩΡΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΤΗΣ ΟΜΑΔΑΣ ΤΟΥ ΕΠΙΔΟΤΟΥ

Επίδοτο Ca-Al-Fe-OH Αλλανίτης REE Ζωισίτης Ca-Al-OH

Πιεμοντίτης Ca-Al-Mn-OH

Εικόνα 14

Εικόνα 15 Εικόνα 16

Εικόνα 17

12 ΚΥΚΛΟΠΥΡΙΤΙΚΑ, (Si6O18)-12

Δακτύλιοι τετραέδρων πυριτίου σχηματίζουν τα κυκλοπυριτικά, με πιο συνηθισμένα αυτά με τύπο (Si6O18)-12

Τυπικό ορυκτό η βήρυλλος Be3Al2Si6O18

Η δομή της βηρύλλου προβαλλόμενη κατά την έδρα (0001)

Η δομή της βηρύλλου με κάθετο τον άξονα των c

Άλλα ορυκτά: τουρμαλίνες, κορδιερίτης

Εικόνα 18 Εικόνα 19 Εικόνα 20

Εικόνα 21 Εικόνα 22 Εικόνα 23

13 ΚΥΚΛΟΠΥΡΙΤΙΚΑ: ΒΗΡΥΛΛΟΣ

Εικόνα 24

14 ΙΝΟΠΥΡΙΤΙΚΑ (ΜΟΝΗ ΑΛΥΣΙΔΑ) – ΛΕΓΟΝΤΑΙ ΚΑΙ ΑΛΥΣΣΟΠΥΡΙΤΙΚΑ

(Si2O6)-4

Γενικός τύπος: XYZ2O6,

όπου: Χ=Na+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Li+

Υ=Mn2+, Fe2+, Al3+, Cr3+, Ti4+ Ζ=Si4+, Al3+

Εικόνα 25

Εικόνα 26

15 ΙΝΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΟΜΑΔΑ ΤΩΝ ΠΥΡΟΞΕΝΩΝ

Αυγίτης (Ca-Mg-Fe-Al) Ομφακίτης (Ca-Mg-Fe-Al)

Εικόνα 27

Εικόνα 28

16 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΣΥΣΤΑΣΕΩΝ ΠΥΡΟΞΕΝΩΝ

Εικόνα 29

17 ΑΤΟΜΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΠΥΡΟΞΕΝΩΝ

Ατομική δομή όπως φαίνεται με μικροσκόπιο HR-ΤΕΜ (μικροσκοπία διερχομένων ηλεκτρονίων με υψηλή ανάλυση).

Χαρακτηριστικός σχισμός των πυροξένων

Εικόνα 30

Εικόνα 31

18 ΟΝΟΜΑΣΙΕΣ ΠΥΡΟΞΕΝΩΝ ΚΑΙ ΑΤΟΜΙΚΕΣ ΘΕΣΕΙΣ ΚΑΤΙΟΝΤΩΝ

19 ΙΝΟΠΥΡΙΤΙΚΑ (ΔΙΠΛΗ ΑΛΥΣΙΔΑ)

Ονομάζονται Αμφίβολοι Γενικός τύπος: W0-1X2Y5Z8O22(OH,F)2 όπου: W = Na+, K+

X = Ca2+, Na+, Mn+, Fe2+, Mg2+, Li+

Y = Mn2+, Fe2+, Mg2+, Fe3+, Al3+, Ti4+

Z = Si4+, Al3+

(Si4O11)6-

Εικόνα32

Εικόνα 33

20 ΙΝΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΤΗΣ ΟΜΑΔΑΣ ΤΩΝ ΑΜΦΙΒΟΛΩΝ

Κεροστίλβη (πολύπλοκη χημεία)

(Ca,Na,Mg,Fe2+,Fe3+,Al)

Γλαυκοφανής (Na-Mg-Al)

Εικόνα 34 Εικόνα 35

21 ΑΤΟΜΙΚΗ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΤΥΠΙΚΟΣ ΣΧΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΑΜΦΙΒΟΛΩΝ

Ατομική δομή όπως φαίνεται με μικροσκόπιο HR-ΤΕΜ (μικροσκοπία διερχομένων ηλεκτρονίων με υψηλή ανάλυση).

Εικόνα 36

Εικόνα 37

22 ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ, ΟΝΟΜΑΣΙΕΣ ΚΑΙ ΑΤΟΜΙΚΕΣ ΘΕΣΕΙΣ ΚΑΤΙΟΝΤΩΝ

23 ΦΥΛΛΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ

(Si2O5)2- Τα τετράεδρα του πυριτίου ενώνονται κατά

επίπεδες επιφάνειες (φύλλα) τα οποία συνδέονται μεταξύ τους από κατιόντα μετάλλων

Ομάδες φυλλοπυριτικών ορυκτών: Ομάδα Σερπεντινών

• Αντιγορίτης • Χρυσοτίλης • Λιζαρδίτης

Ομάδα Αργιλικών ορυκτών • Καντίτες • Σμεκτίτες • Ιλλίτης

Ομάδα Μαρμαρυγιών • Μοσχοβίτης, βιοτίτης κτλ.

Ομάδα του Τάλκη • τάλκης, πυροφυλίτης κτλ.

Ομάδα Χλωριτών • Κλινόχλωρο, πεννίτης, δαφνίτης κτλ.

Εικόνα 38

Εικόνα 39

Φύλλο μοσχοβίτη

24 ΒΑΣΙΚΑ ΔΟΜΙΚΑ ΜΟΡΙΑ ΤΩΝ ΦΥΛΛΟΠΥΡΙΤΙΚΩΝ

Τετράεδρο πυριτίου Οκτάεδρο αργιλλίου Εικόνα 40 Εικόνα 41

25 ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΦΥΛΛΟΠΥΡΙΤΙΚΩΝ

Άξονας C

Τετράεδρο

Οκτάεδρο

Τετράεδρο

Οκτάεδρο

26 ΤΕΤΡΑΕΔΡΙΚΟ ΦΥΛΛΟ

• 6 όμοια τετράεδρα ενώνονται σε εξαγωνικούς δακτυλίους

• Τα οξυγόνα βάσης χρησιμοποιούνται μόνο

• Οι δεσμοί είναι ομοιοπολικοί • Τα οξυγόνα βάσης δίνουν και τα δύο

ηλεκτρόνια, κατά συνέπεια η βάση είναι ουδέτερη

• Τα οξυγόνα κορυφής δίνουν μόνο ένα ηλεκτρόνια άρα περισσεύει άλλο ένα, άρα κάθε δακτύλιος έχει σθένος 6-

• Οι δακτύλιοι αναπτύσσονται απεριόριστα στο οριζόντιο επίπεδο

Εικόνα 42

27 ΟΚΤΑΕΔΡΙΚΟ ΦΥΛΛΟ

Η Η Η

Η Η Η

• Τα οκτάεδρα έχουν Al στην μέση και (ΟΗ)- στις κορυφές

• Επανάληψη των οκταέδρων στο οριζόντιο επίπεδο δημιουργεί το οκταεδρικό φύλλο

Εικόνα 43

28 ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΟΥΔΕΤΕΡΟΤΗΤΑ: ΔΙΟΚΤΑΕΔΡΙΚΑ ΦΥΛΛΟΠΥΡΙΤΙΚΑ

Με Al3+ στο κέντρο των οκτάεδρων δύο μόνο οκτάεδρα

φέρνουν ουδετερότητα στον κρύσταλλο

Εικόνα 44

29 ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΟΥΔΕΤΕΡΟΤΗΤΑ: ΤΡΙΟΚΤΑΕΔΡΙΚΑ ΦΥΛΛΟΠΥΡΙΤΙΚΑ

Με Mg2+ στο κέντρο των οκτάεδρων τρία οκτάεδρα

απαιτούνται για να φέρουν ουδετερότητα στον κρύσταλλο

30 ΣΥΝΔΕΣΗ ΤΕΤΡΑΕΔΡΙΚΩΝ ΚΑΙ ΟΚΤΑΕΔΡΙΚΩΝ ΦΥΛΛΩΝ

Η Η Η

Η Η Η

+ =

Η Η Η

Η Η

+ Ο2-

Η

31 ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΙΟΝΤΩΝ

Si4+ • Al3+ • και άλλα τρισθενή

Al3+

• Fe3+

• Mg2+ • Fe2+ • και άλλα δισθενή

32 ΟΜΑΔΕΣ ΦΥΛΛΟΠΥΡΙΤΙΚΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ

• Ορυκτά δομής 1:1 Ένα τετραεδρικό σε εναλλαγή με ένα οκταεδρικό (Τ-Ο)

• Ορυκτά δομής 2:1 Ένα οκταεδρικό παρεμβάλλεται σε δύο τετραεδρικά (Τ-Ο-Τ)

• Ορυκτά δομής 2:1:1 Ένα ακόμη οκταεδρικό παρεμβάλλεται στην Τ-Ο-Τ δομή και γίνεται Τ-Ο-Τ-Ο

33 ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΧΗΜΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΚΥΡΙΟΤΕΡΩΝ ΦΥΛΛΟΠΥΡΙΤΙΚΩΝ

34 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΦΥΛΛΟΠΥΡΙΤΙΚΩΝ

Μοσχοβίτης Φλογοπίτης

Εικόνα 45 Εικόνα 46

35 ΤΕΚΤΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ

Τα πολύμορφα του SiO2 Η ομάδα των αστρίων (K, Na)AlSi3O8-CaAl2Si2O8 Η ομάδα των αστριοειδών (νεφελίνης, λευκίτης,σοδάλιθος) Ισόμορφη σειρά των σκαπόλιθων (μαριαλίτη-μαϊονίτη) Ζεόλιθοι

Περιλαμβάνουν περίπου το 64% του πετρώδους φλοιού της γης

Όλα τα οξυγόνα ανήκουν σε δύο τετράεδρα

Η αναλογία Si:O είναι 1:2

Εικόνα 47

36 ΤΑ ΠΟΛΥΜΟΡΦΑ ΤΟΥ SiO2

37 ΠΕΔΙΑ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΟΡΦΩΝ ΤΟΥ SiO2

Εικόνα 48

Εικόνα 49

Εικόνα 50

38 ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΤΕΚΤΟΠΥΡΙΤΙΚΩΝ ΤΟΥ SiO2

Εικόνα 51. Χαλαζίας, SiO2

Εικόνα 52. Χαλαζίας καπνίας, SiO2: χαρακτηριστικό το ανοιχτό

ανθρακί χρώμα του

39 ΟΙ ΑΣΤΡΙΟΙ (ΑΛΚΑΛΙΚΟΙ ΚΑΙ ΠΛΑΓΙΟΚΛΑΣΤΑ)

Εικόνα 56. Ανορθίτης CaAlSi3O8

Εικόνα 53. Καλιούχος άστριος (K, Na) AlSi3O8

Αλβίτης

Εικόνα 54

Εικόνα 55 Εικόνα 57

40 ΟΜΑΔΕΣ ΠΥΡΙΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΣΧΕΤΙΚΗ ΑΝΑΛΟΓΙΑ ΠΥΡΙΤΙΟΥ ΚΑΙ ΟΞΥΓΟΝΟΥ

Ομάδα πυριτικών Πυριτική ρίζα Αναλογία O/Si

Νησοπυριτικά

(SiO4)4- 4

Σωροπυριτικά (Si2O7)6-

3.5

Κυκλοπυριτικά (Si6O18)-12

3

Ινοπυριτικά (μονή αλυσίδα)

(Si2O6)-4

3

Ινοπυριτικά (διπλή αλυσίδα)

(Si4O11)6-

2.75

Φυλλοπυριτικά ορυκτά

(Si2O5)2-

2.5

41 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ

Εικόνα 1. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση.Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 2. Πυριτικά ορυκτά. http://www.metal.ntua.gr/index.pl/mineralogy_page10 Εικόνα 3. Nesosilicates. units of independent tetrahedra p:q = 1:4 or (3:12)--basic unit is (SiO4)-4 or (Si3O12)-12. http://courses.missouristate.edu/EMantei/Mineralogy/silicates.html Εικόνα 4. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση.Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 5. Κυανίτης (ή δισθενής), Al2SiO5. http://www.metal.ntua.gr/index.pl/mineralogy_page10_orthosi Εικόνα 6. Ολιβίνης. Mineral pictures are from "Simon and Schuster's Guide To Rocks & Minerals," edited by Prinz et al., 1978. http://www.geosciences.msstate.edu/geo_extra.htm Εικόνα 7-11. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση.Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 12. Sorosilicates. units of two tetrahedra sharing one common oxygen p:q = 2:7--basic unit is (Si2O7)-6. http://courses.missouristate.edu/EMantei/Mineralogy/silicates.html Εικόνα 13-17. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση.Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 18. Structure of Beryl, projected onto ( 0001 ). Dashed lines outline unit cell. ( After HURLBUT, C. & KLEIN, C., Manual of Mineralogy, 1977 ). http://www.metafysica.nl/turing/preparation_3dim_5.html Εικόνα 19. View of the Beryl structure with c-axis vertical. ( After HURLBUT, C. & KLEIN, C., Manual of Mineralogy, 1977 ). http://www.metafysica.nl/turing/preparation_3dim_5.html

42 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ

Εικόνα 20. Cyclosilicates. closed ring units of tetrahedra each sharing 2 oxygens p:q = 1:3 (6:18)--basic unit is (Si6O18)-12. http://courses.missouristate.edu/EMantei/Mineralogy/silicates.html Εικόνα 21-25. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 26. Tek Zincirli Yapı. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tek_Zincirli_Yap%C4%B1.jpg Εικόνα 27-31. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 32. Çift Zincirli Yapı. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:%C3%87iftzincir.jpg Εικόνα 33-39. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 40. The basic tetrahedral unit. http://pubpages.unh.edu/~harter/crystal.htm Εικόνα 41. Octahedral molecular unit. http://pubpages.unh.edu/~harter/crystal.htm Εικόνα 42. Τα φυλλοπυριτικά ορυκτά αποτελούνται από φύλλα τετραέδρων και οκταέδρων που εναλλάσσονται κατά τον άξονα c. http://www.metal.ntua.gr/index.pl/mineralogy_page10_fyllosi Εικόνα 43. Octahedral molecular unit. http://pubpages.unh.edu/~harter/crystal.htm Εικόνα 44-46. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 47. Tectosilicates. http://courses.missouristate.edu/EMantei/Mineralogy/silicates.html

43 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ

Εικόνα 48-50. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 51. Χαλαζίας, SiO2. http://www.metal.ntua.gr/index.pl/mineralogy_page10_tektosi Εικόνα 52. Χαλαζίας καπνίας, SiO2: χαρακτηριστικό το ανοιχτό ανθρακί χρώμα του. http://www.metal.ntua.gr/index.pl/mineralogy_page10_tektosi Εικόνα 53. Καλιούχος άστριος, (K, Na) AlSi3O8. http://www.metal.ntua.gr/index.pl/mineralogy_page10_tektosi Εικόνα 54. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 55. Albite Feldspar. https://quizlet.com/4786403/minerals-and-their-properties-flash-cards/ Εικόνα 56. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 57. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας.

Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο « Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.