OSNOVE MINERALOGIJE-FIZIKE OSOBINE-

Osnovna hierarhija materije koja ini na svet je:

kvarkatommolekulmineralstena kopnoplaneta

Minerali [1] su specifine vsrte formacije atoma i molekula koji nastaju u prirodnim okolnostima

Sa stanovita unutranje ureenosti vrste materijale delimo u dve grupe:kristalni[2] minerali, koji se odlikuju pravilnom unutranjom graom to rezultira i pravilnu spoljanjost iamorfni[3] materijali, kod kojih male nepravilnosti u unutranjoj grai naruavaju pravilnu periodinu unutranjost i to u makroskopskim domenima dovodi do nepravilne spoljanje grae.

[1] Naziv potie od francuske rei mineral to znai ruda, proizvod prirodnih hemijskih procesa [2] Krstallos grka re prvenstveno znai led, posle se koristilo i za isti i providan kvarc-gorski kristal[3] po grkoj rei amorf-bezoblian

Minerali su kompoziti elemenata (atoma i molekula) koji su meusobno povezani specifinim hemijskim vezama.Po karakteru hemijske veze izmeu susednih atoma kristalne materijale delimo nakovalentne kristalejonske kristale imolekulske kristale.

(delokalizovane elektronske orbitale)

Prema mestu postanka minerale delimo na:primarne, koji nastaju kristalizacijom pri hlaenju magme ili kristalizacijom iz presienog rastvora isekundarne, koji su produkt raspadanja ili metamorfoze ranije nastalih minerala.

U zavisnosti od naina postanka minerali se klasifikuju u :pirogene minerale koji nastaju kristalizacijom prilikom hlaenja magme (npr. piroksen)pneumatolitske minerale koji se stvaraju iz magme pod uticajem isparljivih jedinjenja (hornblenda)hidrotermalne minerale koji nastaju u procesu kristalizacije iz toplih mineralnih voda (aragonit)hidatogeni minerali nastaju iz vodenih rastvora na povrini litosfere (halit-kuhinjska so)metamorfni minerali iz metamorfoze prvobitnih minerala (epidot)biogeni minerali koje ine uzajamno delovanje biljnog ili ivotinjskog sveta sa mineralima sa stenama (ilibar)metasomatski minerali se stvaraju zamenom pojedinih sastojaka stena drugim komponentama (npr. u ostacima skeleta raka gastropoda pirit zamenjuje molekule kalcita).

Sa stanovita varijacije oblika unutranje grae minerala u prirodi se najee javlja:Izomorfizam: pojava da se minerali slinog hemijskog sastava, kristalografskih i fizikih svojstava mogu jediniti u razliitim proporcijama (Olivin = forsterit (Mg2SiO4) + fajalit (Fe2SiO4) u razliitim odnosima, dolomit = kalcit (CaCO3) + magnezit (MgCO3), albit-anortit)Polimorfizam: je pojava da se isti mineral javlja u vie kristalografskih oblika (sumpor na sobnoj temperaturi se kristalie rombino, a iznad 95oC monoklinino)Pseudomorfizam: ili lani oblik, nastaje kada se u vorovima ve postojee kristalne reetke jedan tip atoma hemijski zameni drugim atomima (npr u kubnoj reetki pirita molekuli FeS2 se mogu zameniti molekulima Fe(OH)2 )

Voda se u mineralima moe javljati kao: mehaniki uklopljena voda, koja se nalazi zarobljena u upljinama minerala ili stena,higroskopska voda, koju mineral upije kao vlagu iz vazduha i najee zahvata sloj materijala blizu povrine (moe se eliminisati zagrevanjem do 120oC),kristalizaciona voda, koja u hemijskom smislu ulazi u sastav minerala (npr. CuSO4 5H2O), eliminie se na visokim temperaturama pri transformaciji minerala)koloidna voda, koju estice kristala dre na povrini veoma slabim vezama (lako se eliminie isuivanjem),konstituciona voda ulazi u sastav kristalne reetke u jonskom stanju kao OH grupa (moe se eliminisati arenjem),zeolitska voda je voda koja ispunjava prsline i kanale u strukturi kristala

Fizike osobine mineralagustina: predstavlja teinu jedinine zapremine.

Moe se odrediti ako se podeli masa tela sa njenom zapreminom (pravilno telo) ili metodom Arhimedove ili hidrostatike vage, piknometra, Morove vage, metode lebdenja itd. Kod istih minerala esto je ovo i dovoljna metoda za njihovu identifikaciju.

tvrdoa je osobina povrine materijala da se odupire mehanikom uticaju. Fizika veliina tvrdoe se obino odreuje nekom od metoda sa injektorom. Ovakvim metodama se dobijaju veliine mikrotvrdoe materijala u pravoj fizikoj skali izraeno u jedinicama .

Osnovno naelo koji slui za ovakvo odreivanje tvrdoe je da tvri materijal ostavlja jasan trag (ogreb) na povrini materijala manje tvrdoe. Mosova skala od deset stepeni tvrdoe, poreanih od najmekeg do najtvreg materijala.

cepljivost je osobina materijala da pod dejstvom udara ili dejstva stalne sile dolazi do pravilnog (ravnog) cepanja materijala u odreenim pravcima.

Oblici koji mogu nastati cepanjem materijala su listii (liskun-izuzetno tanki listii, liske), ljuspice (hlorit), romboedri (kalcit). Cepljivost moe biti izraena samo u jednom pravcu (liskun) ili u vie pravaca (feldspati: ortoklas i plagioklas),

Prema prelomu ih svrstavamo u: savrena, potpuna ili jasno izraena. Cepljivost je posledica pravilne unutranje graa minerala tako da je karakteristika kristala. Kod kristala sa vie ravni cepljivosti postoji i karakteristian ugao izmeu ravni, koji moe biti prav ugao (ortoklas) ali i razliit od toga (plagioklas).

(tri ravni cepljivosti - paralelopipedi sa ravnim stranicama (galenit))

Vrste cepljivosti: a) u jednoj ravni, b) u dve normalne ravni c) u dve ravni pod uglom, d) u tri normalne ravni, e) u tri ravni pod uglom, f) u etiri i g) u est ravni

prelom je oblik povrine koja nastaje mehanikim lomom materijala pod dejstvom sile kod materijala bez izraene cepljivosti (amorfni minerali) ili normalno na ravan cepljivosti. U zavisnosti od ravnoe ove povrine prelom opisujemo kao ravan, gladak, neravan, hrapav, koljkast ili zemljast

sjajnost je karakteristika povrine da ogledalski reflektuje ili prelama vidljivu (belu) svetlost. Prema utisku koju refleksija ostavlja, sjajnost opisujemo kao staklasta (kvarc, kada povrina sa cele povrine vri pravilnu ogledalsku refleksiju), sedefasta (liskun, zbog tankoslojne interferencije povrina vri raznobojnu refleksiju bele svetlosti), svilasta (azbest, refleksija se vri samo sa odreenih, pravilno rasporeenih delova povrine), masna (kvarc, refleksija obiluje difuznom komponentom refleksije), metalna (antimonit, refleksija od neprovidnih povrina), dijamantska (sfalerit, odreeni delovi kristala blete pod uticajem kombinovanih refleksija sa vie povrina), smolasta (najea karakteristika amorfnih minerala).

ogreb je boja traga koju na glatkoj prirodnoj ili poliranoj povrini ostavlja mehaniko delovanje materijala vee tvrdoe. Veina materijala odaje beo ogreb dok kod nekih minerala boja ogreba se razlikuje od boje samog minerala (hematit koji je crven, mrkocrven ili crn ima tamnocrven ogreb, pirit balkarno zlatne boje poseduje mrkozele ogreb).

boja minerala nije stroga karakteristika odreenog tipa minerala ve vie prua podatke o primesama u njima. Kristali mogu biti

bezbojni,idiohromatske boje (sopstvene),alohromatske boje (primesne)

kvarc, ametist i citrin Varijacija boje kvarca

Bezbojni ili providni minerali odaju zonsku elektronsku strukturu slinu izolatorima i poluprovodnicima. Zabranjena zona kod njih je ira od energije vidljive svetlosti, tako da fotoni (kvant elektromagnetnog zraenja) bez interakcije prolaze kroz ove materijale. Idiohromatska boja se moe povezati sa obojenim sastavnim elementima: Cu daje zelenu ili plavu boju, Fe2+ zelenu, Fe3+ boji u bordo. Stene koje kao mineralne komponente sadre okside silicijuma (Si), aluminijuma (Al), kalijuma (K), natrijuma (Na) i kalcijuma (Ca), dok je gvoe odsutno, su bezbojna ili svetla. Tamna boja magmatskih stena potie od veeg prisustva gvoa (Fe) i magnezijuma (Mg), usled ega su oni obojeni najee u crvenu, zelenu, tamnozelenu ili crnu boju.

Alohromatska boja se javlja kao posledica primesnih hromofora[1] koji kao defektna mesta ulaze u strukturu kristalnih pa ak i amorfnih minerala. Kao defektna mesta sa niom energijom elektronskih prelaza od zabranjene zone oni su mesta u reetki kristala na kojem se pobueni elektron vraa na osnovno stanje primese, tako da se fluorescencija tj. svetlost koju dobijamo od kristala karakteristina atomu primese:Cr3+ crvena boja (korundrubin), Fe3+ plava (korundsafir) ili ljubiastu (kvarcametist), Ti4+ roze (kvarcrozekvarc). U refleksiji se javlja rezonantna fluorescencija (ista talasna duina apsorbovane i emitovane svetlosti) sa istog elektronskog nivoa, pa je najee i kod njih ista boja minerala u transparenciji i refleksiji. Retko ili se nikad ne javlja fosforescencija. [1] Hromoforom se zove atom koji vri fluorescenciju u nekoj optiki neaktivnoj sredini

providnost je karakteristika minerala da proputa svetlost. to manje svetlosti mineral absorbuje to je providniji. Providnost mnogo smanjuju vrste, amorfne ili gasovite neistoe (inkluzije). Gradacije providnosti su providna (kada moemo itati tekst postavljen iza ravnih uzoraka), prozrana (kada moemo razaznati siluete predmeta postavljenih iza tanjih komada minerala) ineprozrana.

luminescencija je osobina materijala da pod uticajem svetlosti svetli. Ona nastaje prilikom prelaska elektrona sa viih pobuenih elektronskih nivoa na koja su dospele apsorpcijom svetlosti. Prilikom dozvoljenih prelaza emisija brzo prati apsorpciju (srednji ivot pobuenog stanja je reda 10-8s) i ovu pojavu nazivamo fluorescencijom. Ako emisija sledi u zabranjenom elektronskom prelazu ona je zakasnela (sa vremenom reda 10-4-10-1s) i pojava nosi ime fosforescencija. Grupno ime ove dve pojave je luminescencija i moemo ga definisati kao sopstvena emisija svetlosti pobuenih atoma ili molekula.Luminescencija se moe izazvati raznim efektima osvetljenjemtrenjam-triboluminescencija, hemijskom energijom-bioluminescencija, pranjenjem u gasu-elektroluminescencija, sudarom brzih elektrona-katodoluminescencija, itd.

Kod molekula, kristala i amorfne supstance materija prilikom optikog pobuivanja apsorbuje na veim energijama (manjim talasnim duinama) dok luminescira na manjim energijama (veim talasnim duinama); ovo se u spektroskopija naziva normalno toksovo pomeranje.

Kako fluorescencija nekog atoma ili molekula ne zavisi od energije i naina pobuivanja (samo od spoljanjih efekata) boja ovih minerala ista i uzrokovana je samo koliinom primesnih centara u reeci. Jedino u sluaju da imamo kristal ili amorfni mineral sa pogodnim molekulskim inkluzijama moe se oekivati da e materijal pravilno fluorescirati. U tom sluaju u transparentnoj svetlosti nedostaje svetlost koja se apsorbuje u molekulima (manja talasna duina). Primer ovakve fluorescencije je meseev kamen (ortoklas), koji kad se gleda u refleksiji je plaviast, dok je u proputenoj svetlosti uto-zelenkast.

savitljivost (plastinost) je svojstvo materijala da se pod naprezanjem mogu savijati, a da posle prestanka naprezanja zadravaju zadobijeno stanje.

Savitljivost je u tesnoj vezi sa viskoznou, jer prilikom savijanja dolazi do pregrupisanja atoma ali i kidanja i premetanja hemijskih veza izmeu njih. Prilikom ovakvog vrstog teenja hemijske veze se kidaju i premetaju u pravcu delovanja sile. Materijali iji atomi lako uspostavljaju prekinute hemijske veze su savitljivi dok kod atoma koji ima visok prag interakcije za uspostavljanje hemijske veze izmeu susednih atoma prekinute veze se ne obnavljaju i takvi materijali su krti. Sa poveavanjem temperature i pritiska kod minerala i stena sve vie dolazi do izraaja savitljivost a smanjuje se krtost.

elastinost nasuprot od savitljivosti elastinost je svojstvo materijala da posle prestanka spoljanjeg delovanja tela vraaju u prvobitan oblik. Elastinost materijali zadravaju do jedne odreene vrednosti sile dejstva i za ovu oblast vai Hukov zakon elastinosti

magnetinost: prema magnetnim osobinama minerale klasino delimo u tri grupe:-dijamagnetici se u spoljanjem magnetnom polju orijentiu suprotno od pravca polja i magnet ih odbija. -paramagnetici se orijentiu u pravcu magmetnog polja i magnet ih privlai. -feromagnetici i sami poseduju magnetne sobine.

elektrine osobine minerala se ogledavaju u:-piezoelektricitetu koja predstavlja osobinu nekih minerala da pod spoljanjim mehanikim delovanjem povrine im postaju naelektrisane suprotnim naelektrisanjima-piezoelektrini efekat. Obrnuto, ako ove minerale dovedemo u elektrino polje (spoljanje ili unutranje) oni e na to reagovati promenom dimenzije kristala-inverzni piezoelektrini efekat. Tipian piezoelektrik je kristal kvarca.-piroelektricitetu koja predstavlja svojstvo nekih minerala da na odreenim graninim povrinama prilikom promene temperature se izdvajaju naelektrisanja suprotnih znakova.

ostale osobine minerala koje ponekad mogu pomoi u identifikaciji su -ukus-miris-dodir