مواد معدنی هستند بخشی جدایی ناپذیرسنگ ها آنها توسط علم کانی شناسی که متعلق به چرخه علوم زمین است مورد مطالعه قرار می گیرند. ماهیت اصلی کانی شناسی مطالعه جامع ترکیب، ساختار و خواص کانی ها و همچنین زمینه های استفاده عملی از آنها است.

در حال حاضر معدنییک محصول بلوری جامد از فرآیندهای طبیعی (زمینی یا کیهانی) است که از نظر فیزیکی و شیمیایی به شکل یک ماده ساده (عنصر شیمیایی بومی) یا ترکیب جداگانه است.

محصول کریستالی فرآیندهای طبیعی تاکید می کند که آنها اجسام کریستالی هستند. خاصیت اصلی اجسام کریستالی تناوب سه بعدی در آرایش ذراتی است که از آن تشکیل شده اند، یعنی. اتم ها، یون ها، مولکول ها. این ویژگی ساختار داخلی اجسام کریستالی با مفهوم توصیف شده است شبکه فضایی، که نمایش تناوب سه بعدی است. این با گسترش نقطه شروع توسط ترجمه های موازی ساخته شده است. واحد اصلی یک شبکه سه بعدی یک متوازی الاضلاع است که بر روی سه بردار منطبق با جهت محورهای کریستالی ساخته شده است. بدین ترتیب دریافت کرد. متوازی الاضلاع سلول ابتدایی یا سلول Bravais نامیده می شود. در مجموع، 14 سلول Bravais وجود دارد که منعکس کننده ویژگی های شبکه های تمام سنگونی ها هستند.

نمای کریستال ها طراحی بیرونی سازه است. شکل خارجی کریستال ها است نوع متفاوتچند وجهی: - مکعب، هشت وجهی، چهار وجهی، منشور، دو هرم و اشکال پیچیده تر.

برنج. 3. ساختار کریستالی گالن

PbS; -Pb o-S

این با 32 قانون توصیف می شود - انواع تقارن، که مجموعه ای از عناصر تقارن هستند. گونه ها به نوبه خود در 7 سیستم (Singonies) و دومی در 3 دسته ترکیب می شوند.

در تعریف کانی به عنوان محصول شیمیایی فرآیندهای طبیعی، ترکیب شیمیایی آن به طور ضمنی مطرح می شود. دومی را می توان با اتم های یک عنصر شیمیایی یا چند عنصر نشان داد. در حالت اول، ماده معدنی یک ماده ساده است (به عنوان مثال، طلای بومی، گوگرد، گرافیت، الماس). در دوم - کانی از دو، سه یا چند اتم مختلف تشکیل شده است عناصر شیمیایی. این قبلاً یک ترکیب شیمیایی است (به عنوان مثال، هالیت NaCl، کلسیت کلسیم و غیره).

میز 1

دسته بندی ها و سنگونی های کریستالوگرافی

تقریباً همه عناصر شیمیایی شناخته شده در ترکیب شیمیایی مواد معدنی شرکت می کنند، به استثنای گازهای بی اثر و گازهای فرااورانی. اما نقش عناصر شیمیایی در تشکیل کانی ها یکسان نیست. عناصر را می توان به تقسیم کرد گونه‌ساز و پراکنده. عناصر شیمیایی تشکیل دهنده گونه ها بلوک های ساختمانی اساسی کانی ها هستند. عناصر پراکنده به صورت ناخالصی در ترکیب کانی ها قرار می گیرند.

علاوه بر این، مواد معدنی به دسته بندی می شوند ثابت و متغیرترکیب بندی.

مواد معدنی با ترکیب ثابت، صرف نظر از شرایط تشکیل آنها، با ترکیب پایدار عناصر مشخص می شوند. چنین مواد معدنی کمی وجود دارد. اینها الماس C، سینابار HgS، هالیت NaCl، کوارتز SiO 2، پیریت FeS 2 و غیره هستند. آنها همچنین حاوی ناخالصی هستند.

مواد معدنی با ترکیب متغیر با تنوع گسترده در محتوای کمی عناصر تشکیل دهنده گونه مشخص می شود. نمونه‌هایی از کانی‌های با ترکیب متغیر عبارتند از: الیوین (Fe، Mg) 2، دولومیت (Ca، Mg)، و غیره. کاما در پرانتز به این معنی است که محتوای Fe و Mg، Ca و Mg می‌تواند بسیار متفاوت باشد.

در طبیعت، کانی‌ها به‌عنوان افراد مجزا یا اغلب، پیوندهای آن‌ها در سنگدانه‌های تک یا چند معدنی، به عنوان مثال، در ترکیب سنگ‌های مختلف وجود دارند. افراد از یکدیگر توسط رابط‌ها مشخص می‌شوند و می‌توان آنها را با کریستال‌های وجهی و دانه‌های برش نخورده، از نظر شکل (ایزومتریک، ستونی، لایه‌ای) و اندازه‌ها (کسری از میلی‌متر، سانتی‌متر، کمتر متر) نشان داد.

در تعریف کانی، تعلق آن به جامدات کریستالی مهم است. با این حال، برخی از مواد طبیعی کریستالی نیستند، بلکه آمورف هستند (یعنی شبکه بلوری ندارند). برای چنین جامدات بی شکل طبیعی (اوپال، آلوفان، شونگیت و غیره)، اصطلاح "مینرالوئید" در کانی شناسی معرفی شد. آب های طبیعی مواد معدنی نیستند، اما یخ یک ماده معدنی است. جیوه در زمین فقط در حالت مایع یافت می شود و به عنوان یک استثنا به مواد معدنی نسبت داده می شود. نفت و مشتقات آن (قیر) کانی نیستند. موادی که توسط انسان سنتز می شوند، مواد معدنی نیستند، اگرچه تأکید می شود که آنها (الماس، یاقوت، آمتیست و غیره) آنالوگ های مصنوعی مواد معدنی هستند. مواد بیوژنیک که فقط در اثر فرآیندهای بیولوژیکی به وجود می آیند، به عنوان مثال، سنگ های ادراری و کلیه، پوسته نرم تنان و غیره، مواد معدنی نیستند. اما اگر فرآیندهای بیولوژیکی در تشکیل ترکیبات معدنی شیمیایی مختلف (سنگ‌های آهک، فسفریت‌ها و غیره) نقش داشته باشند، آن‌ها متعلق به مواد معدنی هستند.

یکی از مفاهیم اصلی کانی شناسی زیربنای طبقه بندی کانی ها است ظاهر معدنی- انجمنی از افراد یک ماده معدنی که دارای دو معیار است:

الف) مجاورت، ترکیب کیفی عناصر شیمیایی اصلی (سنگ ساز).

ب) هویت ساختار بلوری.

یک معیار سختگیرانه که افراد را در یک گونه معدنی متحد می کند، ساختار است، یک معیار سختگیرانه تر ترکیب شیمیایی آنها است.

بنابراین، اگر تک تک کانی ها دارای ترکیب شیمیایی یکسانی باشند، اما ساختار کریستالی متفاوتی داشته باشند، آنگاه به گونه های معدنی مختلف تعلق دارند. به عنوان مثال: پیریت و مارکیزیت ترکیب شیمیایی یکسانی دارند - FeS 2، اما پیریت مکعبی است و مارکازیت لوزی است.

مفهوم دیگری وجود دارد تنوع نوع معدنی. انواع بسته به ویژگی های ترکیب شیمیایی، ساختار و اشکال جداسازی مواد معدنی آنها متمایز می شوند. به عنوان مثال، تقریباً بدون ناخالصی Al 2 O 3 - کوراندوم - بی رنگ است، کورندوم با مخلوطی جزئی از Cr +3 - یاقوت، با Fe +3 و Ti +3 - یاقوت کبود. کریستال های کوارتز با رنگ های متفاوت با انواع مختلف نشان داده می شوند: آمیتیست-بنفش، سیترین-طلایی، موریون-سیاه و غیره. اشکال مختلف انتخاب، به عنوان مثال، گچ، تشخیص انواع را ممکن می کند: آلاباستر - گچ ریز دانه متراکم. سلنیت فیبری است، شیشه مارینو لایه ای شفاف است.

انواع و گروه های کانی ها

مواد معدنی: خصوصیات عمومی
"معدنی" است جامد، متشکل از عناصر شیمیایی و دارای تعدادی منفرد خواص فیزیکی و شیمیایی. علاوه بر این، فقط باید تشکیل شود به طور طبیعیتحت تأثیر برخی فرآیندهای طبیعی. مواد معدنی می توانند هم توسط مواد ساده (بومی) و هم از مواد پیچیده تشکیل شوند.

چنین فرآیندهایی وجود دارد که به شکل گیری آنها کمک می کند:
آذرین
هیدروترمال
رسوبی
دگرگونی
بیوژنیک
توده های بزرگی از مواد معدنی جمع آوری شده در سیستم های یکپارچهسنگ نامیده می شوند. بنابراین، این دو مفهوم را نباید با هم اشتباه گرفت. مواد معدنی کوهستانیدقیقاً با خرد کردن و پردازش قطعات کامل سنگ استخراج می شوند. ترکیب شیمیایی ترکیبات مورد بررسی می تواند متفاوت باشد و حاوی تعداد زیادی مواد مختلف - ناخالصی باشد. با این حال، همیشه یک چیز اصلی وجود دارد که بر ترکیب غالب است. بنابراین، این است که تعیین کننده است و ناخالصی ها در نظر گرفته نمی شود.
ساختار مواد معدنی
ساختار کانی ها کریستالی است. چندین گزینه برای شبکه وجود دارد که می توان آن را نشان داد:
مکعبی
شش ضلعی
لوزی
چهار ضلعی
مونوکلینیک
سه ضلعی
تری کلینیک

این ترکیبات بر اساس طبقه بندی می شوند ترکیب شیمیاییماده تعریف کننده

انواع مواد معدنی
طبقه بندی که منعکس کننده بخش عمده ای از ترکیب یک کانی است.

مواد بومی یا ساده. اینها هم مواد معدنی هستند. به عنوان مثال: طلا، آهن، کربن به شکل الماس، زغال سنگ، آنتراسیت، گوگرد، نقره، سلنیوم، کبالت، مس، آرسنیک، بیسموت و بسیاری دیگر.

هالیدها که شامل کلریدها، فلوریدها، برمیدها می شوند. به عنوان مثال: سنگ نمک (کلرید سدیم) یا هالیت، سیلوین، فلوریت.

اکسیدها و هیدروکسیدها توسط اکسیدهای فلزات و غیر فلزات، یعنی ترکیب آنها با اکسیژن تشکیل شده است. این گروه شامل مواد معدنی - کلسدونی، کوراندوم (یاقوت، یاقوت کبود)، مگنتیت، کوارتز، هماتیت، روتیل، کازماتیت و غیره است.

نیترات ها به عنوان مثال: نیترات پتاسیم و سدیم.

بورات ها: کلسیت نوری، ارمیتیت.

کربنات ها نمک های اسید کربنیک هستند. این گروه شامل معدنچیان: مالاکیت، آراگونیت، منیزیت، سنگ آهک، گچ، مرمر و غیره است.

سولفات ها: گچ، باریت، سلنیت.

تنگستات‌ها، مولیبدات‌ها، کرومات‌ها، وانادات‌ها، آرسنات‌ها، فسفات‌ها همگی نمک‌های اسیدهای مربوطه هستند که کانی‌هایی با ساختارهای مختلف را تشکیل می‌دهند. نام ها - نفلین، آپاتیت و دیگران.

سیلیکات ها نمک های اسید سیلیسیک حاوی گروه SiO4. به عنوان مثال: بریل، فلدسپاتتوپاز، گارنت، کائولینیت، تالک، تورمالین، یشم، لاجورد و غیره.

همچنین ترکیبات آلی وجود دارند که رسوبات طبیعی کامل را تشکیل می دهند. به عنوان مثال، ذغال سنگ نارس، زغال سنگ، اورکیت، اگزالات کلسیم، آهن و غیره. و همچنین چندین کاربید، سیلیسید، فسفید، نیترید.

عناصر بومی

اینها مواد معدنی هستند که توسط مواد ساده تشکیل می شوند.
مثلا:
طلا به شکل شن و ماسه، شمش
الماس و گرافیت - اصلاحات آلوتروپیک شبکه کریستالی کربن
فلز مس
نقره
اهن
گوگرد
گروه فلز پلاتین

اغلب این مواد به صورت تجمعات بزرگ با سایر مواد معدنی، تکه های سنگ و کانه ها ایجاد می شوند. استخراج و استفاده از آنها در صنعت مهم است. آنها اساس، ماده اولیه برای به دست آوردن مواد هستند که متعاقباً از آنها انواع اقلام خانگی، سازه ها، جواهرات، لوازم خانگی و موارد دیگر ساخته می شود.

فسفات ها، آرسنات ها، وانادات ها
این گروه شامل سنگ ها و کانی هایی است که عمدتاً منشأ برون زا دارند، یعنی در لایه های بیرونی پوسته زمین یافت می شوند. فقط فسفات ها در داخل تشکیل می شوند. در واقع مقدار زیادی نمک اسیدهای فسفریک، آرسنیک و وانادیک وجود دارد. اما به طور کلی درصد آنها در پوست کم است.

کریستال های رایج که متعلق به این گروه هستند:

آپاتیت
ویویانیت
لینداکریت
روزنیت
کارنویت
پاسکویت

همانطور که قبلا ذکر شد، این مواد معدنی تشکیل می شوند سنگ هااندازه کاملا چشمگیر

اکسیدها و هیدروکسیدها

این گروه از کانی ها شامل تمام اکسیدها اعم از ساده و پیچیده است که توسط فلزات، غیرفلزات، ترکیبات بین فلزی و عناصر واسطه تشکیل می شوند. درصد کل این مواد در پوسته زمین- 5 درصد تنها استثنایی که در مورد سیلیکات ها اعمال می شود، و نه برای گروه مورد بررسی، اکسید سیلیکون SiO2 با تمام انواع آن است.

رایج ترین:
گرانیت
مگنتیت
هماتیت
ایلمنیت
کلمبیت
اسپینل
اهک
گیبسیت
رومانشیت
هلفرتیت
کوراندوم (یاقوت، یاقوت کبود)
بوکسیت

کربنات ها
این دسته از مواد معدنی شامل طیف نسبتاً زیادی از نمایندگان است که برای انسان نیز از اهمیت عملی زیادی برخوردار است.
زیر کلاس ها یا گروه ها:
کلسیت
دولومیت
آراگونیت
مالاکیت
مواد معدنی سودا
باستنسایت

هر زیر کلاس شامل چندین واحد تا ده ها نماینده است. در مجموع حدود صد کربنات معدنی مختلف وجود دارد.

رایج ترین آنها:

سنگ مرمر
سنگ آهک
مالاکیت
آپاتیت
سیدریت
اسمیتسونیت
منیزیت
کربناتیت و دیگران

برخی به عنوان یک مصالح ساختمانی بسیار رایج و مهم ارزش دارند، برخی دیگر برای ایجاد استفاده می شوند جواهر سازی، دیگران در فناوری کاربرد پیدا می کنند. با این حال، همه مهم هستند.

سیلیکات ها

متنوع ترین گروه کانی ها از نظر اشکال خارجی و تعداد نمایندگان. این تغییر به این دلیل است که اتم های سیلیکون زیر ساختار شیمیایی آنها می توانند با یکدیگر ترکیب شوند نوع متفاوتساختارها با هماهنگ کردن چندین اتم اکسیژن در اطراف خود.

بنابراین، انواع ساختارهای زیر را می توان تشکیل داد:

جزیره ای
زنجیر
نوار
برگی

این موارد عبارتند از:
توپاز
انار
کریزوپراز
بدلیجات
عقیق
کلسدونی و دیگران
آنها در جواهرات استفاده می شوند، به عنوان طرح های بادوام برای استفاده در فناوری ارزش دارند.

مواد معدنی مهم در صنعت:
داتونیت
الیوین
مورمانیت
کریزوکول
اودیالیت
بریل