Bevezetés az ásványtanba (nyitó előadás)

Bevezetés az ásványtanba(nyitó előadás)

előadó: Weiszburg Tamás egyetemi [email protected]

Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig

• környezettan / környezetmérnök BSc

• kémia / vegyészmérnök BSc

• földtudományi / műszaki földtudományi BSc(pl. csillagász, geofizikus, geológus, meteorológus, térképész MSc szakok felé)

Érintett alapszakok


Megjelenési hely

Természetes Mesterséges

A földön / földben

kőzetek, ércek pl. gránit, mészkő, bazalt, márvány, bauxit;

a talaj szervetlen alkotói

beton, salakok, tégla, timföld, csempék, padlóburkoló kőlapok

A vizekben az iszap és a lebegő hordalék jelentős része

szennyvíziszapok jelen-tős része, ipari tevé-kenység (pl. ércdúsítás) melléktermékei

A légkörben tengeri sókristályok a magaslégkörben, vulkáni finom por, lebegő és szálló természetes porok (földfelszínről, talajról)

kémények “füstje”, pernye, lebegő és szálló ipari porok

Az élőlényekben / emberben

szilárd vázelemek: karbonát (csigaház, kagyló), foszfát (csontok, fogzománc), kova (egysejtűek váza)“Kövek”: pl. Ca-oxalát (vesekő, növények kalciumraktározása)

csonthelyettesítő implantátumok (kerámia, fém ötvözetek), kerámia fogpótlás

Példák szilárd természetes és környezeti anyagokra


geológiai ásványtan

környezeti ásványtan

anyagtudományi /mérnöki ásványtan

biomineralógia

ásvány-tani alap-kutatás

A 21. századi ásványtan helyzete és kapcsolatai

geológiai idő: igen / nem

anyag: természetes / mesterséges / élő


ALAPFOGALMAK

Ásvány

Kőzet

Érc

Drágakő

Kristály


Ásvány: természetes, kristályos, vegyület

A definíció jó, mert a lényeget megadja, de minden pontján támadható

Alapfogalmak 1.

ÁSVÁNY - DRÁGAKŐ

Drágakő: ásványváltozat

esztétikus megjelenés (ritka)

megmunkálhatóság, fizikai-kémiai ellenállóképesség

értékhordozó (kulturális, művészeti és anyagi)

hiedelmek, babonák, remények

http://www.bluediamonds.co.uk/images/diamond084blue240.JPG


Ásványi anyag: 19. századi kémiai elnevezés a szervetlenvegyületek feloldásakor oldatba kerülő jellemző kationokra és anionokra.

Ásványi anyag ≠ ásvány !!!!!!


Alapfogalmak 2.KRISTÁLY

A kristály fogalom történeti fejlődése:

1.Antik görög tudomány (“krüsztallosz” - örökre megfagyott jég = a kvarc víztiszta változata, hegyikristály)

2. A 18. századtól: szabályos sík lapokkal határolt, szimmetrikus külső megjelenésű anyagok

3. 1912-től: periodikusan ismétlődő szabályos belső rendű anyagok (röntgensugár elhajlási maximumok)

4. 1980/90-től: rövid és hosszú távon rendezett szerkezetű anyagok (a szemcseméret jelentősége)



A kristály fogalom történeti fejlődése:

A “kristály” fogalmi ellentettje:

1.Antik görög tudomány : NINCS (a jég...)

2. A 18. századtól (külső megjelenés): AMORF

3. 1912-től (belső periodikus rend): (RÖNTGEN)AMORF

4. 1980/90-től (rövid és hosszú távon rendezett):RÖVID TÁVON RENDEZETT(RÖVID TÁVON SE RENDEZETT...)



Mára az “AMORF” fogalom értelmét vesztette.

A természetes és velük analóg szilárd anyagok vagy

RÖVID (/közép) TÁVON RENDEZETTEK a környezeti ásványtan sok anyaga, pl. talaj-ásványok, nem konszolidált üledékek stb. alkotórészei, természetes kolloid rendszerek;üvegek

vagyRÖVID ÉS HOSSZÚ TÁVON RENDEZETTEK

a hagyományos ásványok (kb. 4000 faj)


Kőzet: Nagy tömegben megjelenő ásványegyüttes (Föld, Föld típusú bolygók, meteoritok stb.)

Érc: olyan ásványegyüttes (kémiailag “keverék”), amelyből gazdaságosan fémet lehet kinyerni

Alapfogalmak 5.KŐZET - ÉRC

termésréz (Cu): ércásvány a múltbólkalkopirit (CuFeS2): mai ércásvány

bazalt: vulkánok építőanyaga

A társadalommal együtt változik

http://epsc.wustl.edu/admin/resources/meteorites/meteorwrongs/basalt_0932l.jpg


KŐZET (ásványok - FÖLDI léptékben - nagy tömegű természetes keveréke)

Mi a különbség a kőzet és az érc között?

ÉRC (ásványok – bennük ércásványok - keveréke, amelyből gazdaságosan fémek nyerhetők ki) Általában csak EMBERI/IPARI léptékben jelentős tömegű.

Alapfogalmak 6.

O

Si

kvarc: SiO2trigonális

A csont, ami merevít minket, szintén ásvány

APATIT-CSOPORT

Ca5[PO4]3(OH,F,Cl)hexagonális

HIDROXILAPATIT

FLUORAPATIT

KLÓRAPATIT

APATIT- elemi cella

Ca5[PO4]3(OH,F,Cl)

hexagonális

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

3 10 20 30 40 50 60

abiogén apatit (Kanada)

dinosaurus csont (70 millió év)

jégkorszaki pocok csont

recens pocok csont

Abiogén és fosszilis biogén apatit röntgenpordiffrakciós képe

nem csontritkulásos combfejből(nő, menopausa előtt)

csontritkulásos combfejből(nő, menopausa után)

Az öregedés és a csontok

nem csontritkulásos combfej(nő, menopausa előtt – SEM felvétel)

csontritkulásos combfej(nő, menopausa után

– SEM felvétel)

0,04 mm

elhalt combfej (férfi) SEM felvétel)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

3 10 20 30 40 50 60

recens pocok

egészséges, emberi

csontritkulásos, emberi

necrosis, emberi

Különböző recens csontok röntgenpordiffrakciós képe

• Az abiogén és a biogén apatit azonos anyagok

• Különbségek:

képződési környezet

kristályméret (egy szemcse)

kristályrács egy szemcsén belül

abiogén nagy (μm–cm) jól rendezett

biogén apró (10–100 nm) sok hibával terhelt

Az öregedés és a csontok


A kémiai elemek döntő többségének forrása a körülöttünk levő szilárd anyag...

Kocka alakú kősó- ill. konyhasókristályok (NaCl, Kalifornia)

– ezt tesszük a levesbe!!!

Na

Cl

A külső megjelenés tükrözheti a szerkezetet:


A tél ásványai

Kősó – NaCl (és más sók, pl. KCl, MgCl2): az útra szórjuk, így a vízből sóoldat lesz, amelynek fagyáspontja 0 °C alatti, így csak nagy hidegben lesz jeges az út és a járda.

Hó, jég, jégvirág – H2Ohex : légnyomáson, 0 °C alatt a víz is ásvány...


Az ásványok szépsége

Természetes: formák, kristálylapok

De: ez gyakran nem látszikturmalin apofillit gránát kvarc

jáspis (kvarc) achát (kvarc)

http://www.hangntuff.com/cullen/images/specimens/tourmaline-bluecap_large.jpg


Drágakövek: ritkák, szépek és kemények...

Gyémánt: mind közt a legkeményebb

Dél-afrikai gyémántok (kimberlit anyakőzetből)

A híres Koh-i-noor:„hegynyi fény” / „Fényhegy”

A hiedelmek szerint tulajdonosa uralja az egész világot

(Ma a brit koronát ékesíti)

Hope: a remény kék gyémántja



Rubin, zafír: a korund (Al2O3) nevű ásvány drágakő változatai

korund, színtelen

(Srí Lanka))

zafír, csillagzafír

rubin



Smaragd: a berill (Be-Al-szilikát) nevű ásvány drágakő változata

Az ásvány...

... és a drágakő



Kvarc (SiO2) és változatai

hegyikristály ametiszt

füstkvarc

citrin

tigrisszem sólyomszem


Hiedelmek: Szépség – misztikumEzotéria – horoszkópGyógyító kövek


A hétköznapok ásványai

A hintőpor, és alapanyaga, a talk: a legpuhább ásvány

nátrolit: természetes zeolitMosópor, zeolitokkal

Zeolitszerkezet: nagy üregekkel-csatornákkal, ioncserélő, adszorbens

A konyha ásványa: kősó (Lengyelország)


az ELTE Ásvány- és Kőzettár

1117-Budapest

Pázmány Péter sétány 1/c

Az ásványok iránt érdeklődő diákokat várja tanulásra és kikapcsolódásra:

Weiszburg Tamás: Minerals, crystals, gemstones – from beauty to fears



Documents

Bevezetés az ásványtanba (nyitó előadás)