Mineralien sind Bestandteil Felsen. Sie werden von der Wissenschaft der Mineralogie untersucht, die zum Zyklus der Geowissenschaften gehört. Der Kern der Mineralogie ist eine umfassende Untersuchung der Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften von Mineralien sowie der Bereiche ihrer praktischen Verwendung.

Derzeit Mineral ist ein festes kristallines Produkt natürlicher (terrestrischer oder kosmischer) Prozesse, physikalisch und chemisch individuell in Form einer einfachen Substanz (natives chemisches Element) oder einer Verbindung.

Das kristalline Produkt natürlicher Prozesse unterstreicht, dass es sich um kristalline Körper handelt. Die Haupteigenschaft kristalliner Körper ist die dreidimensionale Periodizität in der Anordnung der Teilchen, aus denen sie bestehen, d. h. Atome, Ionen, Moleküle. Dieses Merkmal der inneren Struktur kristalliner Körper wird durch das Konzept beschrieben räumliches Gitter, was eine Darstellung der dreidimensionalen Periodizität ist. Es wird konstruiert, indem der Ausgangspunkt durch parallele Übersetzungen erweitert wird. Die Grundeinheit eines dreidimensionalen Gitters ist ein Parallelepiped, das auf drei Vektoren aufgebaut ist, die mit den Richtungen der Kristallachsen übereinstimmen. So erhalten Das Parallelepiped wird Elementarzelle oder Bravais-Zelle genannt. Insgesamt gibt es 14 Bravais-Zellen, die die Merkmale der Gitter aller Systeme widerspiegeln.

Kristallschneiden ist äußeres Design Strukturen. Die äußere Form der Kristalle ist verschiedene Arten Polyeder: – Würfel, Oktaeder, Tetraeder, Prismen, Bipyramiden und komplexere Formen.

Reis. 3. Kristallstruktur von Bleiglanz

PbS; - Pb; o-S

Es wird durch 32 Gesetze beschrieben – Symmetrietypen, die Mengen von Symmetrieelementen sind. Arten wiederum werden in 7 Systeme (Systeme) und diese in 3 Kategorien zusammengefasst.

Die Definition eines Minerals als chemisches Produkt natürlicher Prozesse impliziert seine chemische Zusammensetzung. Letztere können durch Atome eines oder mehrerer chemischer Elemente dargestellt werden. Im ersten Fall handelt es sich bei dem Mineral um eine einfache Substanz (z. B. gediegenes Gold, Schwefel, Graphit, Diamant). Im zweiten Fall besteht das Mineral aus zwei, drei oder mehr unterschiedlichen Atomen chemische Elemente. Es ist bereits chemische Verbindung(z. B. Halit NaCl, Calcit Ca usw.).

Tabelle 1

Kristallographische Kategorien und Systeme

An der chemischen Zusammensetzung von Mineralien sind fast alle bekannten chemischen Elemente beteiligt, mit Ausnahme von Edelgasen und Transuran. Die Rolle chemischer Elemente bei der Bildung von Mineralien ist jedoch nicht dieselbe. Die Elemente können unterteilt werden in artbildungsbildend und zerstreut. Speziationsbildende chemische Elemente sind die Grundbausteine ​​von Mineralien. Streuelemente sind als Verunreinigungen in Mineralien enthalten.

Darüber hinaus werden Mineralien unterteilt in konstant und variabel Komposition.

Mineralien mit konstanter Zusammensetzung zeichnen sich unabhängig von den Bedingungen ihrer Entstehung durch eine stabile Elementzusammensetzung aus. Es gibt nur wenige solcher Mineralien. Dies sind Diamant C, Zinnober HgS, Halit NaCl, Quarz SiO 2, Pyrit FeS 2 usw. Sie enthalten auch Verunreinigungen.

Mineralien variabler Zusammensetzung zeichnen sich durch eine große Variation im quantitativen Gehalt an artbildenden Elementen aus. Beispiele für Mineralien variabler Zusammensetzung sind Olivin (Fe, Mg) 2, Dolomit (Ca, Mg) usw. Ein Komma in Klammern bedeutet, dass der Gehalt an Fe und Mg, Ca und Mg in weiten Grenzen variieren kann.

In der Natur kommen Mineralien in Form einzelner Individuen oder häufiger als deren Verbände in mono- oder polymineralischen Aggregaten vor, beispielsweise in der Zusammensetzung verschiedener Gesteine. Individuen werden durch Grenzflächen voneinander abgegrenzt und können durch facettierte Kristalle und ungeschliffene Körner dargestellt werden, die sich in Form (isometrisch, säulenförmig, lamellar) und Größe (Bruchteile von mm, cm, seltener - Meter) unterscheiden.

Bei der Definition eines Minerals ist es wichtig, dass es zu den kristallinen Feststoffen gehört. Allerdings sind manche Naturstoffe nicht kristallin, sondern amorph (also ohne Kristallgitter). Für solche natürlichen amorphen Feststoffe (Opal, Allophan, Schungit usw.) wurde in der Mineralogie der Begriff „Mineraloid“ eingeführt. Natürliches Wasser ist kein Mineral, aber Eis ist ein Mineral. Quecksilber kommt auf der Erde nur in flüssigem Zustand vor und zählt ausnahmsweise zu den Mineralien. Öl und seine Derivate (Bitumen) sind keine Mineralien. Vom Menschen synthetisierte Stoffe sind keine Mineralien, obwohl betont wird, dass es sich bei ihnen (Diamanten, Rubine, Amethyste usw.) um synthetische Analoga von Mineralien handelt. Biogene Stoffe, die erst durch biologische Prozesse entstehen, zum Beispiel Harn- und Nierensteine, Muschelschalen etc., sind keine Mineralien. Wenn jedoch biologische Prozesse an der Bildung verschiedener chemischer anorganischer Verbindungen (Kalksteine, Phosphorite usw.) beteiligt waren, dann gehören sie zu den Mineralien.

Eines der Hauptkonzepte der Mineralogie, das der Klassifizierung von Mineralien zugrunde liegt, ist mineralisches Aussehen- eine Vereinigung von Personen eines Mineralstoffes, die zwei Kriterien erfüllt:

a) Nähe, qualitative Zusammensetzung der wichtigsten (gesteinsbildenden) chemischen Elemente;

b) Kristallstrukturidentitäten.

Ein strenges Kriterium, das Individuen zu einer Mineralart vereint, ist die Struktur, ein weniger strenges Kriterium ist ihre chemische Zusammensetzung.

Wenn also einzelne Mineralien die gleiche chemische Zusammensetzung, aber unterschiedliche Kristallstrukturen haben, gehören sie zu unterschiedlichen Mineralarten. Beispiel: Pyrit und Markasit haben die gleiche chemische Zusammensetzung – FeS 2, aber Pyrit ist kubisch und Markasit rhombisch.

Es gibt auch ein Konzept Vielfalt mineralischer Typ. Sorten werden nach den Merkmalen ihrer chemischen Zusammensetzung, Struktur und Formen der Mineralfreisetzung unterschieden. Beispielsweise ist Korund praktisch frei von Verunreinigungen Al 2 O 3 farblos, während Korund mit einer leichten Beimischung von Cr +3 rubinrot ist und mit Fe +3 und Ti +3 Saphir ist. Verschiedenfarbige Quarzkristalle gibt es in den folgenden Varianten: Amethyst-Lila, Citrin-Gold, Morion-Schwarz usw. Verschiedene Formen der Freisetzung, beispielsweise von Gips, ermöglichen die Unterscheidung zwischen Sorten: Alabaster – dichter, feinkörniger Gips; Selenit ist faserig, Maryino-Glas ist transparent lamellar.

Arten und Gruppen von Mineralien

Mineralien: allgemeine Eigenschaften
„Mineralisch“ ist solide, bestehend aus chemischen Elementen und mit einer Reihe einzelner physikalische und chemische Eigenschaften. Außerdem sollte es nur geformt werden natürlich, unter dem Einfluss bestimmter natürlicher Prozesse. Mineralien können entweder aus einfachen Stoffen (nativ) oder aus komplexen Stoffen gebildet werden.

Es gibt solche Prozesse, die zu ihrer Entstehung beitragen:
Eruptiv
Hydrothermal
Sedimentär
Metamorphogen
Biogen
Große Ansammlungen von Mineralien einheitliche Systeme werden Steine ​​genannt. Daher sollten diese beiden Konzepte nicht verwechselt werden. Gesteinsmineralien werden präzise durch Zerkleinerung und Verarbeitung ganzer Gesteinsstücke abgebaut. Die chemische Zusammensetzung der betreffenden Verbindungen kann unterschiedlich sein und eine Vielzahl unterschiedlicher Verunreinigungsstoffe enthalten. Allerdings gibt es immer eine Hauptsache, die die Aufstellung dominiert. Daher ist dieser ausschlaggebend und Verunreinigungen bleiben unberücksichtigt.
Die Struktur von Mineralien
Die Struktur von Mineralien ist kristallin. Es gibt mehrere Möglichkeiten für Gitter, mit denen es dargestellt werden kann:
Kubisch
Sechseckig
Rhombisch
Tetragonal
Monoklin
Trigonal
Triklinisch

Diese Verbindungen werden klassifiziert nach chemische Zusammensetzung bestimmende Substanz.

Arten von Mineralien
Eine Klassifizierung, die den Hauptteil der Mineralzusammensetzung widerspiegelt.

Native oder einfache Substanzen. Auch das sind Mineralien. Zum Beispiel: Gold, Eisen, Kohlenstoff in Form von Diamant, Kohle, Anthrazit, Schwefel, Silber, Selen, Kobalt, Kupfer, Arsen, Wismut und viele andere.

Halogenide, zu denen Chloride, Fluoride und Bromide gehören. Zum Beispiel: Steinsalz (Natriumchlorid) oder Halit, Sylvit, Fluorit.

Oxide und Hydroxide. Sie entstehen durch Oxide von Metallen und Nichtmetallen, also durch deren Verbindung mit Sauerstoff. Zu dieser Gruppe gehören Mineralien – Chalcedon, Korund (Rubin, Saphir), Magnetit, Quarz, Hämatit, Rutil, Kassematit und andere.

Nitrate. Zum Beispiel: Kalium- und Natriumnitrat.

Borate: optischer Calcit, Eremeyevit.

Carbonate sind Salze der Kohlensäure. Zu dieser Gruppe gehören folgende Mineralien: Malachit, Aragonit, Magnesit, Kalkstein, Kreide, Marmor und andere.

Sulfate: Gips, Baryt, Selenit.

Wolframate, Molybdate, Chromate, Vanadate, Arsenate, Phosphate – all das sind Salze der entsprechenden Säuren, die Mineralien unterschiedlicher Struktur bilden. Namen - Nephelin, Apatit und andere.

Silikate. Salze der Kieselsäure mit der SiO4-Gruppe. Zum Beispiel: Beryll, Feldspat, Topas, Granate, Kaolinit, Talk, Turmalin, Jadeit, Lapislazuli und andere.

Auch gefunden organische Verbindungen, wodurch ganze natürliche Ablagerungen entstehen. Zum Beispiel Torf, Kohle, Urkit, Kalzium- und Eisenoxolate und andere. Sowie mehrere Karbide, Silizide, Phosphide und Nitride.

Native Elemente

Dabei handelt es sich um Mineralien, die aus einfachen Stoffen entstehen.
Zum Beispiel:
Gold in Form von Sand und Nuggets, Barren
Diamant und Graphit sind allotrope Modifikationen des Kohlenstoffkristallgitters
Kupfer
Silber
Eisen
Schwefel
Gruppe von Platinmetallen

Häufig liegen diese Stoffe in Form großer Aggregate mit anderen Mineralien, Gesteinsbrocken und Erzen vor. Die Gewinnung und ihre Verwendung in der Industrie sind wichtig. Sie sind die Basis, der Rohstoff für die Gewinnung von Materialien, aus denen anschließend verschiedenste Haushaltsgegenstände, Bauten, Dekorationen, Geräte und vieles mehr hergestellt werden.

Phosphate, Arsenate, Vanadate
Zu dieser Gruppe gehören Gesteine ​​und Mineralien, die überwiegend exogenen Ursprungs sind, also in den äußeren Schichten der Erdkruste vorkommen. Im Inneren werden ausschließlich Phosphate gebildet. Tatsächlich gibt es ziemlich viele Salze der Phosphor-, Arsen- und Vanadinsäure. Aber im Allgemeinen ist ihr Anteil in der Rinde gering.

Häufige Kristalle, die zu dieser Gruppe gehören:

Apatit
Vivianit
Lindakerit
Rosenit
Carnotit
Pascoit

Wie bereits erwähnt, bilden sich diese Mineralien Felsen Ziemlich beeindruckende Größe.

Oxide und Hydroxide

Zu dieser Mineralgruppe zählen alle einfachen und komplexen Oxide, die aus Metallen, Nichtmetallen, intermetallischen Verbindungen und Übergangselementen bestehen. Der Gesamtanteil dieser Stoffe in Erdkruste- 5 %. Die einzige Ausnahme, die sich auf Silikate und nicht auf die betrachtete Gruppe bezieht, ist Siliziumoxid SiO2 mit all seinen Varianten.

Das Üblichste:
Granit
Magnetit
Hematit
Ilmenit
Columbite
Spinell
Kalk
Gibbsite
Romaneshit
Holfertitis
Korund (Rubin, Saphir)
Bauxit

Karbonate
Diese Mineralklasse umfasst eine recht große Vielfalt an Vertretern, die ebenfalls von Bedeutung sind praktische Bedeutung für eine Person.
Unterklassen oder Gruppen:
Calcit
Dolomit
Aragonit
Malachit
Soda-Mineralien
Bastnäsite

Jede Unterklasse umfasst mehrere Einheiten bis hin zu Dutzenden von Vertretern. Insgesamt gibt es etwa hundert verschiedene Mineralkarbonate.

Die häufigsten davon:

Marmor
Kalkstein
Malachit
Apatit
Siderit
Smithsonit
Magnesit
Karbonatit und andere

Einige werden als sehr verbreitetes und wichtiges Baumaterial geschätzt, andere werden für die Herstellung verwendet Schmuck, wieder andere finden Anwendung in der Technik. Allerdings sind alle wichtig.

Silikate

Die hinsichtlich äußerer Formen und Anzahl der Vertreter vielfältigste Gruppe von Mineralien. Diese Variation ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass Siliziumatome, die ihrer chemischen Struktur zugrunde liegen, in der Lage sind, sich zu verbinden verschiedene Typen Struktur, die mehrere Sauerstoffatome um sich herum koordiniert.

Somit können folgende Arten von Strukturen gebildet werden:

Insel
Kette
Band
belaubt

Diese beinhalten:
Topas
Granatapfel
Chrysopras
Bergkristall
Opal
Chalcedon und andere.
Sie werden in der Schmuckherstellung verwendet und gelten als langlebige Konstruktionen für den Einsatz in der Technik.

Wichtige Mineralien in der Industrie:
Datonit
Olivin
Murmanit
Chrysokoll
Eudialyt
Beryll