Текстовый материал для учителя
реклама
Дополнительный материал для учителя по теме «В загадочном мире волшебных камней» 8 класс. К минералам относятся природные химические соединения кристаллической структуры, образовавшиеся в ходе геологических и геохимических процессов. Их более 4000 видов. Термин «минерал» происходит от латинского слова minera— рудный штуф, кусок руды. Каждый минерал характеризуется только ему присущим определенным единством кристаллической структуры и химического состава. Существует много вариантов классификаций минералов. Большинство из них построено по структурно-химическому принципу. По распространённости минералы можно разделить на породообразующие — составляющие основу большинства горных пород, акцессорные — часто присутствующие в горных породах, но редко слагающие больше 5 % породы, редкие, случаи, нахождения которых единичны или немногочисленны, и рудные, широко представленные в рудных месторождениях. Наиболее широко используется классификация по химическому составу и кристаллической структуре. Вещества одного химического типа часто имеют близкую структуру, поэтому минералы сначала делятся на классы по химическому составу, а затем на подклассы по структурным признакам. Общепринятая в настоящее время кристаллохимическая классификация минералов подразделяет все их на классы и выглядит следующим образом: I.Самородные элементы. Это минералы, состоящие из одного элемента. Хотя они встречаются редко и составляют всего 0,1% от веса земной коры, их значение для человека велико. Достаточно перечислить представителей этой группы: Алмаз С Графит С Сера S Золото Аu Серебро Аg Медь Сu Значительно реже в самородном виде встречается железо, которое более склонно формировать химические соединения. Крайне редки в природе самородки редких металлов: палладия (Pd), осмия (Os), иридия (Ir). Большинство минералов этой группы встречается преимущественно или только в самородном виде (Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Os). Происхождение почти всех самородных элементов эндогенное, чаще всего гидротермальное. Исключением является сера, которая может иметь как эндогенное, так и экзогенное происхождение. Отдельно рассматривается самородный углерод, образующий две базовых полиморфных модификации: алмаз и графит. Алмаз образуется в результате магматических процессов; чаще всего он встречается в кимберлитах. Графит формируется из богатых органическим веществом осадочных пород в результате процессов метаморфизма. II. Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения. Сульфиды могут состоять из одного металла и серы либо представлять собой соединения нескольких металлов с серой и одновременно с сурьмой, висмутом или мышьяком. В первом случае они носят название простые сульфиды, во втором — сложные сульфиды, или сульфосоли. 1. Класс Сульфиды. Пирит – является самым распространенным в земной коре сульфидом (дисульфидом) железа FeS2. Существует несколько названий этого камня и его разновидностей: золото дураков, кошачье золото, железный колчедан, марказит. Как правило, содержание серы – чуть больше половины, довольно часто присутствуют примеси никеля и кобальта, серы и даже мельчайшие включений самородного золота, а также некоторых других элементов. Название пирит происходит от греческого pyros, то есть огонь, так как при ударе стальным предметом по поверхности камня высекаются искры. Это единственный сульфид, который, благодаря своей твердости, может царапать стекло. Пирит привлекает внимание своей необычной красотой и его кубические кристаллы служат украшением не одной коллекции минералов. В промышленности пирит нашел применение в производстве серной кислоты, железного купороса и серы, но в последнее время гораздо чаще его стали использовать как корректирующую добавку при производстве разных видов цементов. Чаще всего пирит извлекается в довольно большом количестве при разработке месторождений меди, свинца, олова, цинка и ряда других цветных металлов. Пирит имеет светлый золотисто-желтый или латунный оттенок, потому и напоминает золото, к тому же, иногда он и содержит микроскопические частички этого драгоценного металла. Выходя на поверхность Земли, минерал становится неустойчивым и поэтому легко окисляется воздухом или грунтовыми водами, при этом переходя в лимонит или гетит. Галенит (сульфид свинца PbS) - главная свинцовая руда, которую добывают на протяжении нескольких тысячелетий. Ученые обнаружили в Турции свинцовые бусы, изготовленные примерно в 6400 году до нашей эры. Их считают одними из древнейших изделий из расплавленного свинца. Именно свинец стал одним из первых металлов, которые научились обрабатывать люди. Это объясняется относительно легким процессом его получения из руды. Этот минерал настолько мягкий, что легко ломается по краям и становится неровным. Из-за темно-серой окраски и металлического блеска галенит можно спутать с самим свинцом. В мире много минералов, содержащих свинец, но первое место все же принадлежит галениту благодаря его распространенности и обширным запасам. Кроме того, в галените присутствуют довольно крупные примеси серебра, так что минерал используют и для получения этого весьма ценного металла. Сфалерит или цинковая обманка - это сульфид цинка (ZnS), являющийся основной рудой этого металла. Название минерал получил за своё внешнее сходство со многими ювелирными камнями (греч. sphaleros - обманчивый). В чистом виде сфалерит бесцветен, но различные примеси могут окрасить его в желтый (медовая обманка), оранжевый, зеленый, коричневый, оранжево-красный (рубиновая обманка) и почти черный цвет (марматит). Самые темные разновидности сфалерита отличаются высоким (до 10%) содержанием железа. Прозрачные, ярко окрашенные кристаллы сфалерита встречаются нечасто и ценятся высоко. Применение этого очень красивого камня в ювелирном деле ограничено его хрупкостью. Но в коллекционных целях его часто подвергают огранке. Вес самых крупных ограненных оранжево-красных сфалеритов из Испании достигает 100 каратов. Черные кристаллы сфалерита можно принять за сульфид свинца - галенит. Благодаря своему блеску бесцветный сфалерит похож на алмаз. Цветные разновидности можно перепутать с такими ювелирными камнями, как циркон или гранат. Массивный сфалерит похож на другую полиморфную модификацию сульфида цинка — вюртцит. В ювелирных изделиях иногда используют искусственно синтезированный бесцветный, желтый и зеленый сфалерит. Киноварь – сульфид ртути (HgS). Из ртутьсодержащих минералов киноварь – самый распространённый. Название киновари происходит от латинского "cinnabaris", которое прослеживается от древнеперсидского слова "zinjifrah", означающего "кровь дракона". Название дано за красный цвет минерала. В древние времена киноварь брали за основу красной краски. Секретами ее изготовление владели древние египтяне, финикийцы, этруски. На Древней Руси краской на основе киновари расписывали иконы. С этим минералом следует быть весьма осторожным и не допускать попадание его частиц в организм, так как это может вызвать отравление и даже привести к летальному исходу. Аурипигмент – минерал класса сульфидов с химической формулой As2S3. Иногда содержит примесь Sb. Название минерала происходит от лат. aurum – «золото» и pigmentum – «краска» и присвоено за золотисто-желтый цвет и легкость в использовании в качестве краски. Этот минерал известен с древних времен, впервые упоминается у Плиния. С античных времен аурипигмент использовался как косметическое средство и в качестве желтой краски, которая в средние века имела название «королевская желтая». Аурипигмент был обязательным атрибутом алхимических лабораторий, т.к. бытовало мнение, что из-за яркого желтого цвета он содержит золото. В Китае его с давних пор применяли при окраске шелка. Как минеральный пигмент этот минерал применяется, главным образом, в иконописи. Антимонит (стибнит) — распространенный минерал класса сульфидов (Sb2S3); основная руда сурьмы. Латинское «antimonium» в буквальном переводе означает «противомонашеский». Термин используется для обозначения сурьмы примерно с первой половины XIV века. По легенде, настоятель одного из средневековых католических монастырей, экспериментируя с лечебными свойствами этого высокотоксичного вещества, добавлял его в пищу монахам, что привело к их массовой гибели. ) При контактах с антимонитом необходимо соблюдать осторожность; не стоит забывать о том, что сурьма это очень токсичное вещество. (Всего 100 мг Sb при попадании в организм могут стать смертельной дозой.) 2. Класс Сульфосоли. К классу относятся сернистые, селенистые, теллуристые, мышьяковистые и сурьмянистые соединения металлов. К ним принадлежит весьма значительное количество важных в промышленном отношении минералов, играющих существенную роль в составе многочисленных месторождений металлических полезных ископаемых. Халькопирит или медный колчедан, сложный сульфид меди и железа, CuFeS 2. Название происходит от греч. "халькос" - медь и "пиритес" - пирит. Цвет зеленоватои- или латунножелтый (в отличие от бледно - и соломенно-желтого цвета более распространенного сульфида железа - пирита. Часто наблюдается синяя или пестрая побежалость. Он мягче пирита и легко царапается ножом. Чаще всего ассоциирует с пиритом и сфалеритом, что делает некоторые месторождения пирита (например, медно-колчеданные) рентабельными для добычи и извлечения меди. Он присутствует практически в каждом меднорудном районе и является главным рудным минералом меди. В России распространен в медноколчеданных месторождениях Урала и медно-никелевых рудах Норильска и Кольского пова. III. Галоидные соединения (Галогениды). 1. Класс Фториды. Флюорит — распространенный минерал; фторид кальция (CaF). Благодаря яркой окраске и легкости обработки издавна используется в качестве имитации дорогих самоцветов. Название происходит от лат. «fluo» — теку. По-видимому, этимология термина связана с использованием соединений фтора в металлургии — спекаясь с другими минералами флюорит снижает температуру плавления руд и делает расплав более текучим. Термин ввел в обиход один из основателей минералогии Г. Агрикола в 1529 году. С использованием флюорита в качестве флюса в металлургии связано и его второе название — плавиковый шпат или плавик. От названия минерала произошло и название содержащегося в нём фтора (а не наоборот). Примеси редких земель или битумов вызывают в нем флюоресценцию. Само название этого физического явления произошло от названия флюорита (у которого оно было впервые описано), но многие образцы этого минерала фактически не флюоресцируют. В XVIII веке флюорит начали широко применять в стеклоделии — выяснилось, что растворяя плавиковый шпат в серной кислоте, можно получить еще более едкую кислоту, которую шведский химик Карл Шееле также назвал плавиковой. Это соединение легко разъедает стекло и хрусталь, оставляя на его поверхности несмываемый след. В те времена в Европе большой популярностью пользовались хрустальные гравированные кубки, светильники, подвески и другие подобные изделия, поэтому такой хороший «обработчик» природного горного хрусталя и стекла, как флюорит, пришелся весьма кстати. В наше время он по-прежнему является основным сырьем для получения плавиковой кислоты и других фтористых соединений. При промышленном производстве алюминия одним из самых необходимых компонентов является ускоритель электролиза — искусственный криолит Na3[AlF6]. Его синтезируют из плавиковой кислоты, т. е. и здесь дело не обходится без флюорита. 2. Класс Хлориды, бромиды и иодиды. Галит - хлорид натрия (NaCl). Галит — единственный в природе минерал, который люди употребляют в пищу. Галит в быту называется каменная или поваренная соль. Слово «галит» происходит от греческого gallos — морская соль. С незапамятных времен соль известна людям как приправа к пище. В Евангелии от Матфея говорится: «Вы - соль Земли». Пожалуй, соль была первым минералом, который добывали в шахтах, например, уже в бронзовом веке в легкодоступных залежах каменной соли близ Зальцбурга (Австрия). IV. Оксиды и гидроксиды. 1. Класс Оксиды. Гематит — оксид железа (III) (Fe2O3), важнейшая руда для получения чистого железа. Кристаллы и плотные массивные разновидности используют как поделочный камень — кровавик. Известен с античных времен; впервые упоминается древнегреческим философом и естествоиспытателем Теофрастом (315 г. до н. э.), который отмечал его сходство со свернувшейся кровью. Отсюда происхождение названия: греч. «гематитес» — подобный крови. Гематитовые руды — важнейший промышленный источник железа (содержание Fe — около 60%). Магнетит — смесь двух оксидов железа (II) и (III) (FeO·Fe2O3), распространенный минерал, обладающий магнитными свойствами. Еще в древности было подмечено, что если магнетит прокалить, он превращается в «кровавик» (гематит) и теряет силу притяжения. В XVII веке было установлено, что для потери магнитности достаточно нагреть его до более низкой температуры. В наше время известно, что она составляет 588°C. Такая скачкообразная перемена свойств характерна не только для ферромагнетиков. В современной науке подобную температуру резкого перехода называют точкой Кюри. Магнетит содержит около 72% железа и является одним из его промышленных источников. Касситерит - оксид олова (SnO2), главная оловянная руда, основной источник этого металла на планете. Соединяясь с медью, олово дает один из самых нужных и востребованных сплавов - бронзу. Около 5000 лет назад этот минерал произвел революцию в истории человечества, положив начало бронзовому веку. Термин "касситерит" имеет греческое происхождение (kassiteros - олово). А латинское название этого металла stannum восходит к санскритскому sthavan (прочно). Рутил - оксид титана (ТіО2), минерал, на 60% состоящий из этого металла. Название камня произошло от латинского rutilus – «красноватый». Именно этот цвет обычно и преобладает в минерале. Примеси железа, ниобия и тантала придают рутилу бурый, золотисто-желтый, синеватый и черный оттенок. Присутствие хрома может окрасить рутил в зеленый цвет. Рутил является одним из важнейших компонентов титановых руд, а стало быть, является сырьем для металла, имеющего огромное значение. В последние десятилетия титан стал незаменим в металлургии, аэрокосмической индустрии, во многих других отраслях промышленности. Помимо всего прочего, титан оказался единственным металлом, не отторгаемым человеческим организмом. Поэтому его используют в медицине, как протезирующий материал. Корунд - оксид алюминия (Al2O3). Среди минералов занимает второе место по твердости и абразивной способности после алмаза. Химически чистый корунд бесцветен. Различные цвета придают ей примеси хрома, железа, ванадия и других химических элементов и соединений. Большинство добываемых корундов используется для промышленных и технических нужд. Из корундов, непригодных для ювелирных изделий, изготавливают абразивные материалы. Не случайно слово "наждак" является старинным синонимом корунда. В ювелирном мире прозрачные корунды интенсивной окраски традиционно имеют собственные названия. Красные корунды известны как рубины, синие и желтые как сапфиры. Это очень дорогие камни. Высокого качества сапфиры и рубины могут оцениваться наравне или дороже алмазов. Кварц – оксид кремния (SiO2), или кремнезем. Хотя кварц является одним из самых распространенных минералов и его кристаллические формы легко поддаются определению, его никоим образом не следует исключать из разряда драгоценных камней. Обычный бесцветный кварц, известный под названием "горный хрусталь", может быть таким блестящим и водяно-прозрачным, что его сверкающие камни иногда называли алмазами, несмотря на почти полное отсутствие в них игры света. Такая путаница названий, однако, может ввести в заблуждение лишь совершенно несведущего человека. Нет других минералов, которые имели бы такую изумительную фиолетовую окраску (аметист). "Цитрин" - правильное название желтой разновидности кварца. Оно происходит от французского слова citron (лимон) и дано этому камню потому, что цветом он напоминает некоторые виды этих плодов. Однако, до тех пор пока не была расшифрована природа минералов, желтый кварц путали с желтым топазом. Погружение в йодистый метилен позволяет тотчас их распознать, так как топаз тонет в нем, а кварц с легкостью всплывает. Хотя настоящий топаз давно выделен как особый минеральный вид, многие ювелиры упорно называли желтый кварц "топазом", а настоящий топаз отличали прибавлением определения "бразильский". В последние годы составленная авторитетными лицами международная номенклатура запретила использовать термин "топаз" для обозначения желтого кварца. Кварц превосходно служит во всех тех случаях, когда требуются фиолетовые, желтые иди дымчатые камни: он достаточно стоек и тверд, чтобы его можно было носить, и имеет еще одно достоинство – умеренную цену. Кварц иногда содержит внутренние волокна и образует очень красивый "кошачий глаз", который, хотя и не обладает столь яркой опалесценцией, как хризоберилловый "кошачий глаз", тем не менее, может соперничать с ним. Кварц образует также своеобразную разновидность, известную как "тигровый глаз". Химически чистый кварц лишен окраски, он водяно-прозрачный. Именно об этой разновидности, когда ее впервые обнаружили в Альпах, думали, что она представляет собой форму замерзшей воды, и поэтому назвали ее хрусталем (от греческого crystal - лед). Эта разновидность и поныне известна как "горный хрусталь". Выше уже упоминалось, что такие искрящиеся камни в ограненном виде местами называли алмазами. Впервые название "кварц" (quartz) было применено, повидимому, горняками из Рудных гор. Кернгорм (первоначальное и более правильное название - "кернгормский камень") коричневато- или дымчато-желтый кварц. Он назван так потому, что многие образцы этой разновидности кварца находили раньше в Кернгормских горах в Шотландии. Английское слово cairngorm является слегка измененной формой галльского слова carngorm (синий керн). Его неправильно называли шотландским топазом. Камни с более густой коричневато-дымчатой окраской известны под названием "дымчатый кварц". "Морион"название, данное дымчато-бурому или черному кварцу. Розовый кварц, который, как указывает название, имеет розово-красную или розовую окраску, выцветает на сильном солнечном свету. Эта разновидность кварца редко образует ограненные кристаллы и в лучшем случае лишь частично просвечивает, а также в большей или меньшей степени иссечена трещинами. Молочный кварц почти непрозрачен и напоминает по цвету молоко. Радужный кварц, или ирис,- это кварц, содержащий трещинки. Он получил название из-за цветового эффекта, возникающего при интерференции света, падающего на эти трещинки. Трещины можно получить искусственно, нагревая камень и затем быстро охлаждая его погружением в воду. В таких случаях эффект можно усилить, вводя в трещины красящее вещество. Окраска кварца ставит интересную и пока еще не полностью решенную проблему. Цвет минералов может быть вызван присутствием элементов-примесей, входящих в структуру либо на места атомов главных элементов, либо в промежутки между ними. Так, цвет аметиста объясняли присутствием марганца, а цвет розового кварца - присутствием марганца или титана. Однако спектрографическое изучение не подтвердило это предположение. В одной из серии исследований аметиста были обнаружены резкие линии алюминия, хрома и меди и более слабые линии магния и титана. Измерения, проведенные на серии образцов дымчатого кварца и аметиста из ряда японских месторождений, показали, что густота окраски пропорциональна содержанию железа. Ныне предполагают, что окраска связана с присутствием железа, однако следует ожидать, что простое присутствие его атомов в структуре в качестве примеси даст оттенки зеленого или желтого цвета. Существует и другой способ возникновения окраски, а именно возникновение центров окраски как дефектов структуры, образующихся под воздействием радиоактивного излучения. В природных окрашенных кристаллах цвет предположительно обусловлен воздействием небольших доз радиоактивного облучения, исходящего от вмещающих горных пород. Давно известно, что окраска кварца неустойчива к воздействию высоких температур, и ее исчезновение можно связать с разрушением центров окраски по мере восстановления первичной структуры. Тепловое воздействие обычно вызывает ослабление окраски; если оно протекает достаточно долго, а температура достаточно высока, то оно ведет и к полному исчезновению цвета. Так, кернгорм или цитрин теряют окраску при слабом нагревании, аметист - более сильном, а розовый кварц - при красном калении. При более слабом нагревании аметист меняет окраску на густо-оранжевую. Кварц, приобретший желтую окраску при нагревании, отличается от природного желтого цитрина отсутствием дихроизма; цитрин же неизменно характеризуется хотя и слабым, но отчетливым дихроизмом. После того как случайно обнаружили, что некоторые бразильские аметисты под воздействием нагревания могут превращаться в прозрачные зеленые камни, процесс нагревания проводили умышленно и получали материал, продававшийся в Нью-Йорке под названием "празиолит" (неудачный выбор, поскольку термин "празиолит" использовался в минералогии для обозначения продуктов изменения кордиерита). Облучение возвращает цвет обесцвеченному кварцу; при этом новый цвет не обязательно будет таким же, как утраченный. В большинстве случаев такой кварц становится дымчатым или черным, хотя небольшая доля кристаллов приобретает окраску цитрина. При повторном нагревании некоторых камней наблюдается быстро исчезающая голубая окраска. Настоящего аметистового цвета не возникает, хотя имеются сообщения о синтезе аметистов при росте кристаллов кварца в стальных автоклавах. Рентгеноструктурное изучение кристаллов кварца подтвердило вывод, сделанный на основе морфологических и оптических особенностей, а именно, что структура кварца имеет спиральный, т. е. винтообразный характер; в соответствии с этим выделяются два типа структуры - правосторонняя и левосторонняя. Действительно, аметист неизменно представлен отдельными кристаллическими индивидами-двойниками, которые являются попеременно правосторонним и левосторонним кристаллами. В некоторых кристаллах в разрезе, перпендикулярном ребру призмы, можно увидеть треугольные секторы, которые представлены чередующимися правосторонним и левосторонним кварцем и имеют различную окраску - фиолетовую и белую. В соответствии с видом симметрии, кварц является оптически одноосным минералом и имеет два главных показателя преломления обыкновенный и необыкновенный. Величина первого - 1,544, а второго - 1,553; величина максимального двупреломления равна 0,009. То, что отклонения от указанных величин наблюдаются очень редко, доказывает химическую чистоту прозрачного материала. Для некоторых окрашенных камней отмечалось незначительное возрастание величин показателей преломления до 1,545 и 1,554 соответственно. За исключением волокнистых разностей, обрабатываемых в виде кабошона, чтобы выявить эффект "кошачьего глаза", кварц обычно подвергают ступенчатой или бриллиантовой огранке в соответствии с назначением камня. Кроме того что кварц дает ювелирный материал, он является очень ценным полезным ископаемым. Вследствие высокой твердости кварц иногда предпочитают стеклу в качестве материала для изготовления линз для очков, так как такие линзы нелегко оцарапать при обычном ношении и их поверхность сохраняет полировку очень длительное время. Кварц превосходит стекло по прозрачности для ультрафиолетовых лучей, к которым обычно наиболее чувствительна фотопленка, поэтому его применяют для изготовления линз, используемых при тонких фотографических работах. Благодаря своим пьезоэлектрическим свойствам кварц довольно неожиданно оказался неоценимым материалом для изготовления стабилизаторов частоты радиоволн. В кварцевых пластинках, стержнях или кольцах можно посредством электрического возбуждения вызвать вибрацию, а стабильность механических колебаний может обеспечить стабильность электрических колебаний. При этом используется то обстоятельство, что амплитуда последних необыкновенно возрастает в том случае, когда их частота совпадает с частотой первых. Этот же принцип используется при создании высокоточных часов. Очевидно, что кристаллы кварца, используемого для таких целей, не должны содержать и следов двойникования, потому что в противном случае пьезоэлектрические оси были бы искажены и способность к колебаниям нарушена. Опыт показал, что многие кристаллы кварца, которые казались монокристальными, на самом деле представляют собой двойники и поэтому непригодны в качестве регуляторов колебаний. Кварцевый песок широко используется как абразив для изготовления "шкурки" и очищающих паст, а также как составная часть стекольных шихт. При плавлении в кислородно-водородном пламени кварц превращается в кварцевое стекло, которое обладает совершенно иными физическими свойствами по сравнению с обычным стеклом. Кварцевое стекло широко используется в лабораториях и в домашнем обиходе, потому что оно выдерживает быстрое и неравномерное нагревание без риска расколоться. Оно может быть вытянуто в волокно, столь же тонкое, как и шелковое, но не имеющее характерной для шелка тенденции к скручиванию, и поэтому такое волокно неоценимо в тонких торсионных экспериментальных приборах, например в приборах, используемых для определения массы Земли. Кварц является также главной составной частью песчаников, образовавшихся за счет разрушения кислых пород и входит как главная составная часть во многие метаморфические породы. Пиролюзит – оксид марганца(IV), MnO2. Пиролюзит называли «черная магнезия» и считали либо необычно темным магнезитом, либо особой разновидностью магнетита — не обладающей магнитными свойствами. Еще в античные времена пиролюзит добавляли в расплав при варке стекла для его осветления (убирался зеленоватый оттенок, придаваемый стеклу соединениями железа). Отсюда современное название минерала: греч. «пир» — огонь; «люос» — мытьё, чистка, в переводе с древнегреческого означает «очищающий огнём». Из пиролюзита получают перманганат калия (марганцовку) и соли марганца. В стекольном производстве пиролюзит применяется для обесцвечивания стёкол, в лакокрасочном – для изготовления олифы и масляных красок, в кожевенном деле – для выделки кож. Молотый натуральный и синтетический пиролюзит используют в производстве гальванических элементов и батарей, а также в противогазах для защиты от угарного газа. Пиролюзит, находящийся в марганцевых рудах в смеси с железистыми минералами, идёт на выплавку ферромарганца. Ферромарганец широко применяется для легирования стали и ее раскисления, а также для обмазки сварочных электродов, поскольку позволяет повысить твердость стали, её антикоррозийные свойства и устойчивость к разрыву. Куприт - оксид меди (Cu2O). Под названием "красная медная руда" минерал был известен в России с 1735 года, когда был впервые обнаружен в Приуралье. Название камня происходит от лат. cuprum - медь. Куприт - один из главных рудных минералов меди. В природе по содержанию этого металла его превосходит только сама самородная медь. 2. Класс Гидроксиды. Лимонит (бурый железняк) - FeOOH или Fe2O3*nH2O. Смесь нескольких минералов, гидроксидов железа с преобладанием гетита. Название происходит от греч. «лимон» – луг или болото. Встречается в виде мелко- или скрытокристаллических плотных сталактитоподобных выделений или землистых масс. Цвет обычно темный – красноватобурый или ржаво-коричневатый, черта желтовато-коричневая. Образуется как вторичный продукт в результате окисления и гидратации первичных минералов, содержащих железо. Весьма широко распространен. Встречается также в качестве природного железистого цемента, связующего зерна минералов в осадочных породах, особенно в песчаниках. Железо, растворенное в морской воде при ее испарении или при участии железобактерий, отлагается в виде пластов осадочных лимонитов – оолитовых бурых железняков. Железобактерии распространены также в торфяных болотах. Если водотоки, дренирующие территории, где в изобилии присутствуют окисленные минералы железа, впадают в болото, происходит накопление лимонитовой болотной руды. Развитие черной металлургии в России началось с разработки месторождений болотных железных руд Карелии. Лимонит используется также для изготовления пигмента – желтой охры. V. Кислородные соли. 1. Класс Карбонаты. Родохрозит — карбонат марганца (MnCO3). Массивные разновидности используются в камнерезных изделиях и ювелирных украшениях. В значительных скоплениях представляет промышленный интерес как сырье для получения ферромарганца. Название от греч. «родохрос» — окрашенный в розовый цвет. Родохрозит — один из самых красивых коллекционных минералов. Однако как поделочный и ювелирный камень он практически не был известен до начала 1950-х. В наше время его массивные разновидности используются для изготовления кабошонов, бус, шкатулок и других небольших камнерезных изделий. Азурит с химической точки зрения сходен с малахитом и является карбонатом (основной солью) меди Сu3(С03)2(0Н)2. Синяя окраска камня обусловлена именно соединениями меди. Рисунок камня очень похож на малахит. Название камня восходит к персидскому слову lazard (голубой). Малахит и азурит часто соседствуют друг с другом и порой образуют срастания - так называемый азурмалахит (хризоколла), из которого делают ювелирные украшения. В европейской живописи с XV в. до середины XVII в. на основе азурита изготавливали синюю краску для фресковой живописи, которая использовалась более широко, чем краска на основе лазурита. Это связано с тем, что азурит дает превосходный синий цвет, но при этом не требует таких больших как дорогой лазурит затрат времени и денег на обогащение краски. Для художника азурит, как и лазурит, синий небесный пигмент красок, несравненно более доступный, но очень непрочный. Краска живет особой жизнью - голубые итальянские небеса на старинных картинах зеленеют - окисляются! Синий азурит прямо на полотне художника переходит в зеленый малахит. 2. Класс Сульфаты. Барит — сульфат бария (BaSO4), главная руда бария. Название связано с высоким удельным весом (греч. «барос» — тяжелый). Кристаллы барита изящны и поэтому кажутся легкими, но если взять их в руки, то сразу почувствуется, насколько они тяжелы. В чистом виде барит бесцветный или белый, но из-за примесей может иметь самую разнообразную окраску: желтую, голубовато-серую, зеленоватую, красную, почти черную. Барит является главной рудой бария, который широко используется при изготовлении особо прочного стекла, бумаги, красок и эмалей, в кожевенном деле, пиротехнике, а также в нефтяной промышленности (как утяжелитель, повышающий плотность бурового раствора). Целестин – сульфат стронция (SrSO4). Впервые был найден в 1781 году на острове Сицилия. В названии минерала отражается нежно-голубоватый цвет его кристаллов (греч. caelestial – «небесный»). Кристаллы целестина высоко ценятся коллекционерами за красоту и разнообразие форм, но редко подвергаются огранке, так как из-за невысокой твердости и хрупкости обрабатывать их очень нелегко. Несмотря на название, минерал может быть также бесцветным, молочно-белым, серым, синим, зеленым. Встречаются кристаллы с желтоватым, бурым, красноватым или оранжевым оттенком. Благодаря присутствию в своем составе незначительных примесей кальция и бария целестин флюоресцирует в ультрафиолетовом свете. В XIX веке целестин был востребован в сахарной промышленности: оказалось, что его можно использовать при очистке сахара. Благодаря тому, что гидрооксид стронция образует с мелассой сахарной свеклы нерастворимое соединение, можно было легко отделить сахар. Но позже выяснилось, что для этих целей на роль стронция вполне подходит куда более дешевый кальций. Таким образом, о целестине на некоторое время благополучно забыли. В начале нового XX века целестин вновь заинтересовал промышленников. Ему неожиданно нашлось совершенно новое применение: салюты и бенгальские огни. Минерал оказался полезен не только для развлечений. В годы Первой мировой войны целестин имел стратегическое значение: его использовали при изготовлении красных осветительных ракет. Позднее целестин традиционно использовали для получения нитрата стронция, который является незаменимым компонентом любого фейерверка, как источник огней красного цвета. На сегодняшний день, минерал целестин является основным источником стронция, использующегося также в металлургической и фармацевтической промышленности. 3. Класс Силикаты. Самые распространенные в земной коре (более 33% от всех минералов, инее менее 85% от массы земной коры). Основная структурная единица силикатов – кремнекислородный тетраэдр [SiO4]4- обладает четырьмя свободными валентными связями, за счет которых происходит присоединение других химических элементов и кремнекислородных тетраэдров. В зависимости от характера соединений различают: А. Островные силикаты (тетраэдры представляют островки одиночных, сдвоеных тетраэдров или групп из 3, 4, 6 тетраэдров, соединенных в кольца, тетраэдры связаны собой катионами Mg2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+). Пример оливин, гранаты, циркон, топаз. Для класса характерна высокая плотность. Гранат – это не отдельный камень, а целая группа минералов, относящихся к силикатам. Они различаются по своему химическому составу, но объединены схожими физическими свойствами. Самым привычным для большинства людей, наверное, является красный гранат, но на самом деле этот минерал бывает практически любого цвета: желтого, розового, зеленого, коричневого, черного. Исключение – только голубой и синий цвет, таких гранатов не встречается. Существует и бесцветная разновидность – лейкогранат. Окраска гранатов нередко зависит от освещения. Наиболее ярко и полно она проявляется днем при солнечном свете. А вечерний свет или искусственное освещение могут вносить в окраску граната новые оттенки, не всегда это улучшает его вид. Например, дорогой и редкий насыщенно-зеленый демантоид под лучами ламп кажется желтовато-зеленым, напоминая более дешевый гроссуляр. Название свое гранат получил за сходство красных кристаллов с зернами плода граната. Еще одно название этого камня – карбункул, от латинского «carbon» - «уголь», так как гранат напоминает мерцающие красные угольки. Выделяют шесть основных разновидностей гранатов, которые в свою очередь также подразделяются на разновидности. 1. Гроссуляр, силикат кальция и алюминия, химическая формула Ca3Al2(SiO4)3. Окраска – в зеленых тонах, может быть светло-зеленым, зелено-бурым, желтоватым. Название его происходит от латинского наименования крыжовника – «grossularia», оно дано, видимо, по сходству с ягодами этого растения. 2. Альмандин, силикат железа и алюминия, химическая формула Fe3Al2 (SiO4)3. Цвет обычно красно-фиолетовый, может быть малиновым, вишневым, бурым и почти черным. Это одна из самых распространенных разновидностей гранатов. 3. Пироп, силикат алюминия и магния, химическая формула Mg3Al2 (SiO4)3. Это камень красных оттенков: огненного, коричнево-красного, темно-красного. Цветом объясняется название, которое происходит от греческого «пиропос» - «огонь». Среди пиропов выделяется разновидность розового цвета – родолит. 4. Спессартин, силикат алюминия и марганца, химическая формула Mn3Al2(SiO4)3. Отличается оранжевой или желтовато-, красно-бурой окраской. 5. Андрадит, силикат железа и кальция, химическая формула Ca3Fe2 (SiO4) 3. Бывает разных цветов: красного, желтого, коричневого, зеленого, черного. Разновидность андрадита – демантоид – самый дорогой минерал из группы гранатов. Этот редкий прозрачный камень обладает алмазным блеском и игрой света. Обрабатывая его, обычно выбирают бриллиантовую огранку, чтобы лучше выявить эти свойства. Название «демантоида» можно перевести как «похожий на алмаз, алмазоподобный». Цвет демантоида – зеленый, от светлых яблочных оттенков, до изумрудного. Иногда его называют «изумрудом Урала», так как основные места его добычи находятся на Уральских горах. 6. Уваровит, силикат кальция и хрома, химическая формула Ca3Cr2(SiO4)3. Изумрудно-зеленого или травянисто-зеленого цвета. Назван в честь русского общественного деятеля С. С. Уварова. Этот минерал встречается редко, красив, после огранки напоминает изумруд. Однако его кристаллы очень малы, обычно их размер не превышает одного миллиметра в поперечнике. Как уже упоминалось, прозрачные и полупрозрачные гранаты высокого качества используются в ювелирном деле. Но сфера применения граната этим не ограничивается, ведь далеко не все кристаллы дотягивают до уровня драгоценного камня. Благодаря высокой твердости и способности раскалываться на мелкие остроугольные кусочки гранат служит хорошим абразивным материалом, используется для получения наждака. Применяются минералы этой группы также в электронике, приборостроении. Циркон - силикат циркония ZrSiO4. Бесцветные цирконы редко встречаются в природе, и те, которые можно обычно видеть, первоначально были желтыми или коричневыми, но утратили окраску в результате термической обработки. Весьма популярные голубые и некоторые золотисто-желтые цирконы получают нагреванием. Кроме бесцветных и голубых камней, наиболее эффектными разновидностями являются травяно-зеленая, золотисто-желтая и красная. Другие обычные цвета цирконов - коричневый, желтоватозеленый и небесно-голубой. Циркон используется не только в ювелирном деле, но и в промышленности, главным образом как источник циркония и оксида циркония. Металл цирконий применяют при выплавке стали для удаления оксидов и нитридов. Оксид циркония находит много применений: как огнеупор для облицовки плавильных печей, как составная часть эмалей и как абразив. Собственно минерал циркон также используется иногда как огнеупорный материал. Б. Цепочечные силикаты (тетраэдры соединяются друг с другом в непрерывные цепочки с радикалом [Si2O6]4-). Пример – авгит. В. Ленточные силикаты (тетраэдры образуют двойные цепочки с радикалом [Si4O11]6) Пример – роговая обманка, актинолит, нефрит. Для класса характерно волокнистое строение. Г. Слоистые (листовые) силикаты (тетраэдры образуют один непрерывный слой). Пример – слюды, гидрослюды, глины, серпентин. Для класса характерна весьма совершенная спайность. Д. Каркасные силикаты (полевые шпаты). Выделяют следующие подклассы a. b. c. d. калий-натриевые полевые шпаты – ортоклаз, микроклин натриево-кальциевые полевые шпаты – альбит, андезит, лабрадор фельдшпатиды – нефелин цеолиты Е. Кольцевые силикаты (тетраэдры соединены в большие кольца) – пример – берилл, турмалин.
