Мы рассмотрим только сернистые соединения. Наибольшее распространение имеют дисульфиды и сульфиды железа (пирит и пирротин), на долю которых приходится около 4/б всех сульфидов. Обычными сульфидами являются сульфиды меди, свинца, цинка, серебра, сурьмы, висмута, никеля, кобальта, молибдена и ртути. В виде изоморфных примесей в состав сульфидов входит целый ряд редких и рассеянных элементов, не образующих самостоятельных минералов (кадмий Cd, индий In, галлий Ga, рений Re, таллий Т1 и др).
Сульфиды за небольшими исключениями имеют металлический блеск, большую плотность и невысокую твердость. Встречаются они в виде кристаллов, друз, чаще — в виде сплошных зернистых масс и вкрапленников.
Происхождение сульфидов главным образом гидротермальное (высоко-, средне - и низкотемпературное), а также магматическое, скарновое и для некоторых экзогенных (осадочное или в связи с процессами восстановления сульфатов в зоне цементации).
При окислении сульфиды разлагаются и легко переходят в различные вторичные минералы: карбонаты, сульфаты, окислы и силикаты, устойчивые в поверхностных условиях.
Сульфиды имеют большое практическое значение — это важнейшие руды свинца, цинка, меди, серебра, никеля, кобальта, молибдена, мышьяка, висмута, сурьмы, ртути и других металлов.
По структурному принципу среди сульфидов можно выделить сульфиды координационной, цепочечной, слоистой и других структур. Так, например, сульфиды можно классифицировать, выделяя структурные мотивы: координационный (халькозин, галенит, сфалерит, пирротин, пентландит и др.). островной (реальгар), цепочечный (антимонит, висмутин), слоистый (аури-пигмент, ковёллин, молибденит).
Классификация эта достаточно сложна, интересующиеся могут познакомиться с соответствующей литературой. Мы ниже примем следующий порядок описания сульфидов:
1) простые сульфиды, представляющие соединения одного
катиона (металла) с серой или аналогами серы;
2) двойные сульфиды — соединения двух (или трех) раз
ных катионов с серой или ее аналогами;
3) дисульфиды — соединения катиона с анионной группой
[S2]2~ («гантелью»). В дисульфидах, например в пирите, атомы
серы сильно сближены друг с другом, образуя анионные группы
И2""- Поэтому железо в пирите двухвалентно. Сера может быть
заменена аналогами, например мышьяком [AsS]2~;
4) сложные сульфиды (их иногда также называют сульфо-
солями).
Тема 3 Оксиды и гидрооксиды (1 час)
План лекции:
1. Общая характеристика окисленных соединений
2. Химический состав, основные типы структур
3. Физические свойства
4. Происхождение и практическое значение
Окислы — соединения элементов с кислородом, в гидроокислах присутствует также вода. В земной коре на долю окислов и гидроокислов приходится около 17%, из них на долю кремнезема (SiO2) около 12,5%.
Наиболее распространенными минералами этой группы являются окислы кремния, алюминия, железа, марганца и титана.
В кристаллических структурах минералов класса окислов катионы металлов находятся в окружении анионов кислорода О2~ (в окислах) или гидроксила [ОН]~ (в гидроокислах). Среди окислов можно выделить простые окислы, в которых отношения между катионами и анионами изменяются в пределах от 2:1 до 1:2 (R2O, R2O3, RO2) и сложные окислы, для которых характерны двойные соединения типа RO • R2O3.
Гидроокислы содержат группу (ОН)- и (или) воду.
Условно к группе гидроокислов нами отнесен также опал — типичный аморфный минерал, представляющий твердый гидрогель.
Происхождение минералов класса окислов различное — магматическое, пегматитовое, гидротермальное, но большинство окислов образовалось в результате экзогенных процессов в верхних частях литосферы. Многие эндогенные минералы при выветривании разрушаются и переходят в окислы и гидроокислы, как более устойчивые соединения в условиях поверхности; большую роль при этом играет коллоидное минералообразование. Будучи устойчивыми, многие окислы накапливаются в россыпях (касситерит, магнетит и др.).
Физические свойства окислов различны: для большинства из них характерна высокая твердость. Минералы класса окислов имеют большое практическое значение.
Тема 4 Галогениды (1 час)
План лекции:
1. Общая характеристика окисленных соединений
2. Химический состав, основные типы структур
3. Систематика, типы галогенных соединений: фториды, хлориды, бромиды, йодиды, оксигалогенные соединения
К этому классу относятся фтористые, хлористые и очень редкие бромистые и йодистые соединения. Фтористые соединения, или фториды, большей частью генетически связаны с магматической деятельностью, они являются возгонами вулканов или продуктами гидротермальных процессов, иногда имеют осадочное происхождение. Хлористые соединения, или хлориды Na, К и Mg,
преимущественно являются химическими осадками морей и озер и главными минералами соляных толщ и месторождений. Некоторые галогенные соединения образуются в зоне окисления сульфидных (медных, свинцовых и других) месторождений. Наиболее важные фториды и хлориды: простые (флюорит, галит, сильвин) и водные (карналлит и бишофит) имеют координационную структуру.
Тема 5 Силикаты и их аналоги (1 час)
План лекции:
1. Общая характеристика. Распространенность в земной коре.
2. Современные представления о структурных типах силикатов, их химическом составе и физических свойствах.
3. Понятие об алюмосиликатах.
4. Структурные типы анионных радикалов как основа для классификации.
Силикаты и алюмосиликаты представляют обширную группу минералов. Для них характерен сложный химический состав и изоморфные замещения одних элементов и комплексов элементов другими. Главными химическими элементами, входящими в состав силикатов, являются О, Si, Al, Fe2+, Fe3+, Mg, Mn, Ca, Na, К, а также Li, B, Be, Ti, Zr, редкие земли, F, H в виде (ОН)" или Н2О и др.
Общее количество минеральных видов силикатов около 800. По распространенности на долю силикатов приходится более 75 % от всех минералов литосферы. Это объясняется тем, что силикаты и алюмосиликаты являются важнейшими породообразующими минералами, из которых сложена основная масса горных пород (полевые шпаты, кварц, слюды, роговые обманки, пироксены, оливин и др.). Самыми распространенными в природе являются минералы группы полевых шпатов и затем кварц, на долю которого приходится около 12 % от всех минералов.
Весьма сложный, часто переменный состав силикатов долгое время не был объяснен наукой. Раньше считали, что силикаты являются солями различных кремниевых кислот. Акад. предполагал также, что наряду с кремниевыми кислотами существуют и алюмокремниевые кислоты (отсюда происходит и понятие алюмосиликаты). Но для объяснения такого взгляда на силикаты приходилось предполагать существование большого количества кремниевых и алюмокремниевых кислот, не известных науке.
Благодаря применению рентгеноструктурного анализа внутреннее строение силикатов к настоящему времени изучено достаточно точно. Оказалось, что в основе структурного строения всех силикатов лежит тесная связь кислорода и кремния, эта связь исходит из кристаллохимического принципа, именно из отношения радиусов ионов Si (0,039 нм) и О (0,132 нм). Каждый атом кремния окружен тетраэдрически расположенными вокруг него атомами кислорода. Таким образом, в основе всех силикатов находятся комплексные анионы в виде кремнекислородных тетраэдров [SiO4]4~, которые различно сочетаются друг с другом.
В зависимости от того, как сочетаются между собой крем-некислородные тетраэдры, мы и будем классифицировать силикаты, т. е. будем следовать структурному (кристаллохимическому) принципу.
Различают следующие структурные типы силикатов.
1 силикаты, т. е. си. Островные ликаты с изолированными
тетраэдрами [SiO4]4~ и изолированными группами тетраэдров. Здесь можно выделить:
а) силикаты с изолированными кремнекислородными тет
раэдрами. Радикал их [SiO4]4~~, так как каждый
из четырех кислородов имеет одну свободную валентность.
Между собой тетраэдры непосредственно не связаны, связь
происходит через катионы;
б) силикаты с добавочными анионами. В этих силикатах
наряду с комплексным анионом [SiO4]4~ присутствуют также
О*-, (ОН)-, F - и др.;
в) силикаты со сдвоенными тетраэдрами отличаются обособленными парами кремнекислородных тетраэдров [Si2O7]6~.
Один атом кислорода у них общий, остальные
связаны с катионами. Сюда же можно отнести силикаты со
структурами «смешанного» типа [SiO4]4~ + [Si2O7]6";
г) кольцевые силикаты характеризуются обособлением трех,
четырех или шести групп кремнекислородных тетраэдров, об
разующих, кроме простых колец, также и бо
лее сложные. Радикалы их [Si3O9]6-, [Si4Oi2]8"~, [Si6OiS]'2-,
[Si12O30]i8-.
Тема 6 Соли кислородных кислот (1 час)
План лекции:
1. Карбонаты, сульфаты, фосфаты, арсенаты, ванадаты, молибдаты, вольфраматы. Общая характеристика. Химический состав и структурные особенности. Практическое значение.
В этом разделе неорганических минералов мы рассмотрим сложные соединения, с химической точки зрения представляющие собой соли различных кислородных кислот. По числу относящихся сюда минералов этот раздел является наибольшим. К нему относятся почти две трети всех известных минералов. Этим определяется значение указанных соединений в минералогии.
Господствующее положение среди них занимают силикаты. Весьма многочисленны также сульфаты и фосфаты. Все они в земной коре распространены, естественно, только в твердом состоянии и являются продуктами химических реакций, протекающих в самых различных геологических условиях.
Мы не будем подробно останавливаться на характеристике химических особенностей кислородных солей вообще. Они детально разбираются в курсах химии. Природные соли ничем принципиально от них не отличаются.
Напомним лишь, что среди солей прежде всего различают соли безводные и в о д н ы е (т. е. содержащие в своем составе молекулы НЮ}. Среди тех и других важно также различать:
\. Кислые соли (например, NaHCO3 — нахколит, кислый карбонат натрия), т. е. соли, содержащие вместо одного металлического катиона протон Н1+. В природных условиях кислые соли встречаются сравнительно редко.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
