View
227
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
2
• Pro popis a charakteristiku minerálních druhů je třeba zná jejich základní fyzikální a chemické vlastnosti.
• Tyto vlastnosti slouží k přesné klasifikaci minerálu do hierarchického systému a k jeho snadné determinaci
• Mezi fyzikálnívlastnosti patří: tvar agregátu, tvrdost, štěpnost, lom, struktura, optické vlastnosti, barva, lesk, vodivost, magnetismus aj.
• Mezi chemickévlastnosti patří: rozpustnost ve vodě a v kyselinách, žíhání v plameni, zkouška žíháním v baňce a na dřevěném uhlí aj.
3
Krystalografické soustavy
• Krystalografická soustava je jeden ze sedmi základních typůsymetrie v krystalové mřížce.
• V krystalické mřížce se v trojrozměrném prostoru kombinují prvky bodové symetrie a translace.
• Prvky nelze kombinovat libovolně, neboť jsou vzájemně závislé, počet kombinací je tedy omezený. Z celkového počtu 230 grup(kombinací prvků symetrie) lze vybrat skupiny, které jsou typickéjen pro tyto soustavy. Elementární buňka je popsána velikostí hran a úhly, které mezi sebou svírají.
• Získáme tak sedm krystalografických soustav: trojklonná(triklinická), jednoklonná (monoklinická), kosočtverečná(ortorombická), čtverečná (tetragonální), šesterečná (hexagonální), klencová(trigonální), krychlová(kubická)
4
Obr. 1. Poměr úhlů a stran u krystalografických soustav: jednoklonná, trojklonná, kosočtverečná, čtverečná, šesterečná, klencová, krychlová
5
Obr. 3. Trojklonná s. - axinitObr. 2. Jednoklonná s. - sádrovec
Obr. 4. Kosočtverečná s. - baryt Obr. 5. Čtverečná s. - idokras
7
Krystalové agregáty
• Nejčastější formou výskytu minerálů jsou krystalické agregáty. Jedná se o náhodné srůsty velkého množství krystalů, které obvykle beze zbytku vyplňují prostor. Označování a popis agregátů nejsou zcela jednoznačné, používají se nejrůznější názvy a typy charakteristik. Mezi nejčastěji používané pojmy patří následující:
• zrnité– označení hrubě, středně a jemně zrnitý závisí na velikosti jednotlivých krystalových zrn v agregátu
• celistvé(masivní) – jednotlivá zrna (krystalky) nejsou viditelná pouhým okem • stébelnaté– zpravidla soubor sloupcovitých jedinců• jehlicoviténebo vláknité– jsou tvořena tenkými jehličkami nebo vlákny minerálu,
např. azbesty • radiálně paprsčité – vlákna mají koncentrickou stavbu • ledvinité• sferolitické• oolitické– složené z drobných kuliček• lupenité– typické především pro fylosilikáty• snopkovité• krápníkovité• dendritické• drátkoviténebo plíškovité– jsou typické především pro ryzí kovy
8
Obr. 9. Příklady krystalických agregátů: a. zrnitý, b. stébelnatý, c. lupenitý, d. oolitický, e. konkrece, f., g. dendritický, keříčkovitý, h. pórovitý, i. krápníkovitý
9
Tvrdost
• Vyjadřuje míru odolnosti povrchu minerálu vůči pronikání cizího předmětu.
• Při vyhodnocování tvrdosti sledujeme reakci krystalovéstruktury na působící tlak bez vzniku poruch.
• V kovových krystalech je výsledkem (vzhledem k jejich plasticitě) rýha. Křehké materiály s kovalentní a iontovou vazbou mohou na test tvrdosti reagovat vznikem mikroporuch.
• Obecně lze říci, že hodnoty tvrdosti stoupají, jsou-li ve struktuře zastoupeny ionty s vyššími valencemi, vyššími koordinačními čísly a struktura vykazuje vysokou hustotou směstnání stavebních částic. Vyšší tvrdost také zpravidla vykazují minerály s převahou kovalentních vazeb ve struktuře.
• Hodnoty tvrdosti snižuje především přítomnost hydroxylových skupin a molekul vody ve struktuře a také přítomnost „mikroinkluzí“ a mikroporuch.
10
• Při určování relativní tvrdosti, kdy zkoušíme rýpat do minerálu, musíme být velmi obezřetní, abychom k této zkoušce použili čerstvý lom.
• Při určování relativní tvrdosti můžeme použít některé pomůcky:
· rýpeme-li do minerálu nehtem má tvrdost nižší než 2
· měděná mince rýpe do minerálů o tvrdosti max. 3
· nožem lze rýpat do minerálů s tvrdostí max. 5
· ocelovým drátem rýpneme do minerálu s max. tvrdostí5,5.
· tvrdost běžného okenního skla je asi 6,5
• Tvrdost je veličina s vektorovými vlastnostmi. Některé krystaly vykazují hodnoty tvrdosti, která závisí na směru zkoušky. Klasickým příkladem je kyanit, který má v ploše (100) ve směru [001] tvrdost 4,5, ve směru [010] tvrdost 6,5 a v ploše (010) ve směru [100] tvrdost 7.
12
Štěpnost
• Vlastnost minerálu lámat se paralelně s určitou rovinou atomů. Štěpnost je úzce svázána s anizotropií vazebných sil, směr štěpnosti je závislý na nejslabších vazbách ve struktuře minerálu. Tyto vazby mají zároveň největší vazebnou délku a umožňují tak vzniku systému štěpnosti kolmo na toto oslabení.
• Pokud chceme štěpnost definovat, musíme udat její kvalitu a krystalografický směr. Směr udáváme označením např. kubická, oktaedrická, prizmatická nebo pinakoidální štěpnost.
• Kvalitu štěpnosti určujeme subjektivně a posuzujeme množství, délku a zřetelnost štěpných trhlin na povrchu minerálu. Nejčastěji se vyjadřuje těmito termíny:
• velmi dokonalá, dokonalá, dobrá, nedokonalá, velmi nedokonalá, chybějící
14
Obr. 13. Velmi dokonalá štěpnost kalcitu Obr. 14. Dokonalá štěpnost barytu
Obr. 15. Dobrá štěpnost pyroxenu
15
Lom• V některých krystalech je pevnost vazeb ve všech směrech přibližně
stejná - neexistuje zde směr méně pevných vazeb.
• Působíme-li na takové krystaly dostatečně velkou silou tak, abychom překročili mez plastické deformace, vzniknou lomnéplochy, které nesledují žádný krystalografický směr.
• Podle vzhledu lomné plochy můžeme rozlišit např. následující typy:
· lom lasturnatý- hladký, zahnutý lom ve tvaru lastury
· lom vláknitýnebo třískovitý
· lom hákovitý- rozeklaný lom s ostrými hranami
· lom nerovný nebo nepravidelný - tvořen je drsnými a nepravidelnými plochami
17
Soudržnost
• Fyzikální vlastnost, vyjadřující odolnost minerálu vůči lámání, trhání, ohýbání a drcení. Pro její vyjádření používáme následujícítermíny:
• Křehký – minerál se velmi snadno poruší a rozpráškuje. Tato soudržnost je charakteristická pro krystaly s převážně iontovou vazbou.
• Kujný– minerál lze kovat do tenkých lístečků.
• Řezatelný– minerál lze krájet nožem.
• Tažný– minerál lze vytáhnout do formy drátu. Kujnost, řezatelnost a tažnost jsou typické pro minerály s kovovou vazbou.
• Ohebný– pokud minerál ohýbáme a nevrátí se do původního stavu ani po odeznění působících sil. Např. vrstvy chloritu a mastku.
• Pružný– minerál se po deformaci opět vrátí do své původní pozice. Příkladem mohou být slídy.
18
Barva
• Vnímání barvy může být za určitých okolností problematické, takže exaktní reprodukovatelné posouzení barvy pouhým okem pozorovatele je velice obtížné. Člověk je schopen rozlišit cca 1 mil. barev.
• Původní barva minerálu je často překryta barvou pigmentu. Pigment tvoří heterogenní inkluze v minerálu, nejčastěji jsou to velmi jemnéčástice hematitu nebo chloritu. Rozlišujeme nerosty barevné, bezbarvé a zbarvené.
– u barevnýchnerostů je barva velmi stálá (magnetit -černý, malachit - zelený, azurit – modrý). Stejnou barvu jako minerál mívá obvykle i jeho vryp. (Výjimkou je pyrit).
– jako bezbarvénerosty označujeme ty, které jsou čiré a mají bílý vryp.
– zbarvenénerosty jsou zbarveny díky různým příměsím, ale jejich vryp zůstává bílý, šedý nebo jen slabě zabarvený.
19
Barva vrypu
• Jako barva vrypu se posuzuje barva jemného prášku minerálu, který za sebou zanechá otíráním (rýpáním) na neglazurovanéporcelánovédestičce. Barva vrypu může být důležitou pomůckou při určováníminerálu. Barva minerálu a barva jeho vrypu se nemusí shodovat. Např. barva vrypu hematitu je vždy červenohnědá, ačkoliv je hematit makroskopicky často černý.
20
Obr. 18. Barva vrypu rumělky a pyritu
Obr. 19. Použití keramických destiček v závislosti na barvěminerálu
21
Mnohobarevnost (pleurochroismus)• Mnohobarevnost můžeme okem pozorovat jen u některých
minerálů. Jejich krystaly při natáčení mění barvu (např. turmalín, rubín, safír).
• Nejlépe lze tuto vlastnost v polarizačním mikroskopu.
Propustnost světla• Podle propustnosti světla rozlišujeme nerosty průhledné, průsvitné a
neprůsvitné
– čiré - průhledné bezbarvé minerály dokonale propouštějící světlo (křišťál)
– průhledné– zbarvené minerály dokonale propouštějí světlo i ve velmi silné vrstvě (většina drahokamů: safír, smaragd aj.)
– průsvitné- propouští světlo částečně, jsou neprůhledné– neprůhledné– takřka nepropouštějí světlo, pohlcují téměř
všechny paprsky– opakní- nepropouštějí světlo vůbec ani v nepatrných vrstvách
(grafit, ryzí kovy, magnetit aj.).
22
Lesk• Vlastnost povrchu minerálu, která vyjadřuje jeho chování
v odraženém světle. Rozhodujícím kritériem je převažující typ vazby v minerálu.
• Kovový– u minerálů s převahou kovové vazby• diamantový– silný lesk minerálů zpravidla s indexem světelného
lomu větším než 1,9 • skelný– odpovídá lesku skla, je typický pro většinu minerálů• mastný– připomíná lesk mastného papíru • perleťový– zpravidla se objevuje na plochách dokonalé štěpnosti • hedvábný– je typický pro vláknité agregáty
23
Fluorescence a fosforescence
• Minerály, které vykazují luminiscenci během ozařování UV, RTG nebo katodovým zářením, se označují jako fluorescentní. Pokud luminiscenční jevy pokračují i po ukončení ozařování, označujeme jev jako fosforescenci. Mezi oběma jevy neexistuje ostrá hranice.
• Barva emitované fluorescence (popřípadě její viditelnost) je závislána energii budícího záření a chemickém složení minerálu. Fluoreskující záření má vždy nižší energii a delší vlnovou délku nežzáření budící.
Termoluminiscence• Jde o analogický jev předchozímu, ale k aktivaci dochází ohřevem
minerálu. Vykazují ji např. kalcit, apatit nebo skapolit.
Triboluminiscence
• K luminiscenci dochází při mechanickém rozrušování minerálu. Příkladem takových minerálů jsou fluorit, sfalerit nebo lepidolit.
24Obr. 22. Termoluminiscence kalcitovéhokrystalu
Obr. 23. Triboluminiscence křemene
Obr. 20. Fluorescence kalcitu v UV záření
Obr. 21. Fosforescence kalcitu
25
Elektrické vlastnosti minerálů
• Odvíjí se od jejich elektrické vodivosti, kterou v krystalech mohou způsobovat pohybující se elektrony, ionty nebo místa s chybějícími elektrony. Podle hodnoty elektrické vodivosti obvykle dělíme krystaly na vodiče, polovodičea izolanty(dielektrika).
• U některých minerálů jsou patrnépiezoelektrickévlastnosti. Takovéminerály jsou schopny hromadit elektrony na jednom konci polárníosy, takže na opačných koncích krystalu vzniká negativní a pozitivnínáboj.
• Pokud je na konce takovéhoto krystalu vkládáno napětí, začne mechanicky vibrovat. Velmi často se takto využívá křemene (např. oscilátor v hodinkách) nebo turmalínu.
• Podobným jevem jsou pyroelektrické vlastnosti, kdy hromaděnínáboje na opačných koncích polární osy krystalu je vyvoláno změnou teploty krystalu.
26
Magnetické vlastnosti minerálů
• Magnetické vlastnosti závisí na uspořádáním elektronů ve struktuře atomového obalu a to především na čtvrtém kvantovém čísle, kterése označuje jako spinové.
• Minerály, v jejichž atomech jsou všechny orbitaly párově obsazeny, nereagují na magnetické pole a označujeme je jako diamagnetické.
• Minerály paramagnetickémají tendenci se uspořádat vzhledem k vnějšímu magnetickému poli a vzniká magnetický dipól, který ale zmizí po odstranění tohoto pole. Příkladem takových minerálů je olivín nebo augit.
• Minerály ferromagnetickése při vložení do magnetického pole stávají magnetickými, ale po odstranění magnetického pole si svoje uspořádání zachovávají a chovají se jako permanentní magnet.
• Ferrimagnetickéminerály působí jako permanentní magnet i bez předchozího vystavení magnetickému poli. Takové chovánívykazuje např. magnetit, ilmenit nebo pyrhotin.
27
Hustota
• Hustota udává, kolikrát je určitý objem minerálu těžší, než stejný objem čisté vody při 4° C. Z fyzikálního pohledu je hustota rovna poměru hmotnosti a objemu daného minerálu. Tato veličina je v některých případech velmi důležitým identifikačním znakem.
• Hustota krystalické látky závisí na dvou faktorech:– na typu atomů, které se uplatňují ve struktuře
– na typu uspořádání těchto atomů
28
Hustota
• Minerály se skládají z malých částic - atomů iontů a molekul.
• Chemické složení minerálů se vyjadřuje chemickou značkou (síra -S) nebo chemickým vzorcem (galenit - PbS).
• Minerály se rozdělují podle chemického složení a vnitřní stavby do devíti tříd mineralogického systému.
Polymorfie (mnohotvarost) • Polymorfní nerosty mají stejné chemické složení, ale vznikly za
různých podmínek.
• Mohou proto krystalovat v různých soustavách. Př.: C: diamant -grafit, CaCO3: kalcit - aragonit, FeS2: pyrit - markazit.
29
Izomorfie
• Izomorfní minerály mají různé složení, ale stejné (nebo velmi podobné) vlastnosti.
• Izomorfní minerály tvoří přirozenéřady, např. uhličitany kalcitovéřady: kalcit CaCO3 - magnezit MgCO3 - siderit FeCO3.
• Stavební částice izomorfních minerálů se mohou ve struktuře navzájem zastupovat, proto se v přírodě často setkáváme s kalcitem, který obsahuje také hořčík (tzv. hořečnatý kalcit).
Reakce s kyselinami• Nejčastěji se používá reakce se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou
(HCl) k důkazu uhličitanů. Tato reakce probíhá u některých uhličitanů za studena (kalcit, aragonit), u jiných je třeba úlomek minerálu v kyselině zahřát (ve zkumavce).
• Zlato se rozpouští v lučavce královské (směs kyseliny dusičné(HNO3) a kyseliny chlorovodíkové (HCl)).
Recommended