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Algumas substâncias naturais também são consideradas minerais, que em condições normais são líquidos (por exemplo, mercúrio nativo, que chega ao estado cristalino a uma temperatura mais baixa). A água, ao contrário, não é considerada um mineral, considerando-a como um líquido estado (derreter) gelo mineral.

Algumas substâncias orgânicas - asfaltos, betumes - são frequentemente erroneamente classificadas como minerais, ou são classificadas em uma classe especial de "minerais orgânicos", cuja conveniência é muito controversa.

Alguns minerais estão em um estado amorfo e não possuem uma estrutura cristalina.

Isso se aplica principalmente aos chamados minerais metamictos, que têm a forma externa de cristais, mas estão em um estado amorfo semelhante ao vidro devido à destruição de sua estrutura cristalina original sob a ação de radiação radioativa dura de elementos radioativos (U ) que fazem parte da sua própria composição. É feita uma distinção entre minerais que são claramente cristalinos e minerais metamitos que têm a forma externa de cristais, mas estão em um estado amorfo e vítreo.

"Mineral é uma reação físico-química natural individualizada química e fisicamente em um estado cristalino" (A. A. Godovikov, "Mineralogy", M., "", 1983).

De acordo com a definição do Acadêmico NP Yushkin (1977), “minerais são sistemas naturais discretos organicamente integrais de átomos em interação, ordenados com uma periodicidade tridimensional ilimitada de suas posições de equilíbrio, que são elementos estruturais relativamente indivisíveis das rochas migratórias de formações dispersas . Todo o agregado de minerais constitui o nível mineral da empresa estrutural da matéria inorgânica, cuja especificidade é o estado cristalino, que determina as propriedades, as leis de funcionamento e os métodos de estudo dos sistemas minerais. "

O conceito "mineral" é frequentemente utilizado no significado de "espécies minerais", isto é, como um conjunto de corpos minerais de uma determinada composição química com uma determinada estrutura cristalina.

A estrutura cristalina é a característica diagnóstica mais importante de um mineral e um portador de informação genética embutida no mineral, que, entre outras coisas, é decifrada pela mineralogia. A questão da conveniência de classificar alguns produtos não cristalinos como minerais como “exceções à regra” é polêmica e ainda está sendo debatida pelos cientistas. Ao mesmo tempo, pesquisas modernas mostraram que alguns, como se pensava anteriormente, produtos geológicos amorfos são mais complexos do que se pensava anteriormente e têm uma "estrutura de ordem de longo alcance" interna.

As fases coloidais existem apenas como intermediárias em processos transferência de massa e formação de minerais e são um dos meios físico-químicos nos quais ou a partir dos quais ocorre a cristalização dos minerais.

Mineral é

Classificação de minerais

As tentativas de sistematizar os minerais em uma base diferente já eram feitas no mundo antigo. Inicialmente (de Aristóteles ao Sina e Biruni) eram divididos de acordo com suas características externas, às vezes envolvendo elementos genéticos, muitas vezes os mais fantásticos. Do final do Renascimento ao início do século XIX. dominado por classificações baseadas em sinais externos e propriedades físicas dos minerais. Na segunda metade do século 19 - início do século 20. as classificações químicas de minerais (as obras de P. Grot, V. I. Vernadsky e outros) tornaram-se extremamente difundidas. Desde os anos 20. século 20 as classificações químico-cristalinas, nas quais a composição química e a estrutura cristalina dos minerais são tomadas como base, começam a desempenhar um papel cada vez mais importante. Na mineralogia moderna, existem muitas variantes diferentes da sistemática mineralógica. Na classificação mais comum de minerais em tipos e classes de composição química.

Táxons menores dentro das classes (subclasses, divisões, grupos, etc.) são diferenciados pelo tipo de estrutura (silicatos) e de acordo com o grau de complexidade da composição. Ao identificar táxons fracionários, eles também se baseiam no agrupamento de cátions e ânions que são próximos em termos geoquímicos e cristalquímicos. Estudos especiais estão sendo realizados no sentido de criar uma sistemática natural genético-estrutural e químico-estrutural dos minerais.

Existem muitas opções para classificar minerais. A maioria deles é construída de acordo com o princípio químico-estrutural.

De acordo com sua prevalência, os minerais podem ser divididos em formadores de rocha - que constituem a base da maioria das rochas, acessórias - freqüentemente presentes em pedras, mas raramente compondo mais de 5% da rocha, rara, de ocorrência única ou rara, e minério, amplamente representado em depósitos de minérios.

A classificação mais amplamente usada é por composição química e estrutura cristalina. Substâncias do mesmo tipo químico geralmente têm uma estrutura semelhante, portanto, os minerais são primeiro divididos em classes de acordo com a composição química e, em seguida, em subclasses de acordo com as características estruturais.

A classificação química de cristal atualmente geralmente aceita de minerais subdivide todos eles em classes e tem a seguinte aparência:

Elementos nativos.

Esses são minerais compostos de um elemento. Embora sejam raros e representem apenas 0,1% do peso da crosta terrestre, sua importância para os humanos é grande. Basta listar os representantes deste grupo:

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Mineral é

É muito menos comum em sua forma nativa, que é mais propensa a formar compostos químicos. Nuggets de metais raros são extremamente raros na natureza: paládio (Pd), ósmio (Os), irídio (Ir). A maioria dos minerais deste grupo são encontrados principalmente ou apenas na forma nativa (Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Os). A origem de quase todos os elementos nativos é endógena, na maioria das vezes hidrotérmica. A exceção é enxofre, que pode ser tanto de origem endógena quanto exógena. O carbono nativo, que forma duas modificações polimórficas básicas: diamante e grafite, é considerado separadamente. O diamante é formado por ígneo processos; é mais freqüentemente encontrado em kimberlitos.

O grafite é formado a partir de rochas sedimentares ricas em matéria orgânica como resultado de processos metamórficos.

II. Seção Sulfetos, sulfosalts e compostos semelhantes.

1. Classe Sulfetos e compostos semelhantes.

2. Classe de sulfossal.

A seção em consideração inclui compostos de enxofre, selênio, telúrio, arsênio e antimônio. metais... Isso inclui um número muito significativo de minerais industrialmente importantes que desempenham um papel essencial na composição de numerosos depósitos de minerais metálicos.

O maior número de minerais é representado por compostos de enxofre (sulfetos, sulfossais). Todos eles, com exceção do sulfeto de hidrogênio, são encontrados na natureza no estado sólido.

III. Seção Compostos de halogênio (Haletos).

1. Classe de flúor.

2. Classe Cloretos, brometos e iodetos.

Começando com esse tipo de composto, lidaremos com minerais que diferem agudamente em suas propriedades daqueles considerados.

Na massa avassaladora, estes já serão compostos com uma ligação iônica típica, que determina propriedades completamente diferentes dos minerais. Seus representantes mais proeminentes são os compostos de halogênio metais.

Do ponto de vista químico, os minerais relacionados são representados por sais ácidos: HF, HCl, HBr e HJ; consequentemente, entre esses minerais, os fluoretos, cloretos, brometos e iodetos são distinguidos.

4. Seção Óxidos e hidróxidos.

1. Óxidos de classe.

2. Classe Hidróxidos.

Esta classe inclui minerais que são compostos de vários elementos com oxigênio, e a água também está presente em hidróxidos. Em termos de número de minerais que inclui, está num dos primeiros lugares, representa cerca de 17% da massa de toda a crosta terrestre (dos quais óxidos de silício - cerca de 12,5% e óxidos de ferro - 3,9 %). Os minerais desta classe são formados tanto em condições endógenas como exógenas.

O brilho é vítreo, oleoso na fratura. Sólido. Incolor, branco, acinzentado, preto esfumaçado, rosa, roxo, verde. Não dá um traço. A clivagem está ausente. A fratura é irregular. Contínuo denso, solto (areia de quartzo); além disso, manchas, cristais individuais ou drusas. Os cristais têm a forma de um prisma hexagonal encimado por uma pirâmide. As bordas do cristal são cobertas por hachuras cruzadas. O sistema é trigonal. Os cristais estão crescidos demais ou encravados. No Cazaquistão, foi encontrado um cristal de rocha do tamanho de uma casa de dois andares, seu peso é de 70 toneladas.

Nas áreas onde se espalham areias (nos desertos), encontram-se cristais e drusas de gesso (pseudomorfos de quartzo sobre gesso), penetrados por grãos de areia, o que confere maior dureza a essas formações, o que não é inerente ao gesso.

V. Seção Sais de oxigênio (sais de hidroxi).

1. Classe de nitratos.

2. Classe Carbonatos.

3. Classe Sulfatos.

4. Classes de cromatos.

5. Grau de tungstênio.

6. Classe Fosfatos, arsenatos e vanadatos.

7. Classe Borat.

8. Grau de silicatos.

A. Silicatos de ilha.

B. Silicatos de cadeia.

B. Silicatos de fita.

D. Silicatos em camadas.

D. Silicatos de estrutura.

Entre os sais, em primeiro lugar, encontram-se os sais anidros e os aquosos (ou seja, contendo moléculas de H2O em sua composição).

Vi. Seção Compostos orgânicos.

Na sistemática dos minerais, a classe Minerais orgânicos destaca-se das demais, uma vez que os produtos nela incluídos, embora sejam substâncias químicas naturais com uma composição e propriedades constantes bastante definidas, são desprovidos de estrutura cristalina.

Não podem ser caracterizados do ponto de vista químico-cristalino, mas tradicionalmente referem-se a minerais, tendo muito mais semelhanças do que diferenças com eles. Observe, no entanto, que esta não é toda matéria orgânica natural, e a atribuição a esta seção de cada matéria orgânica natural específica bens requer uma abordagem cuidadosa e responsável.

Estrutura e composição química dos minerais

Dependendo da composição química dos minerais e dos parâmetros físico-químicos, ocorre o tipo de ligação química entre os elementos individuais e, como consequência, a regularidade de sua distribuição espacial na estrutura cristalina dos minerais.

Uma mudança significativa na composição causa uma mudança na estrutura e uma transição para uma substância com uma nova estrutura, ou seja, para outro mineral. Os desvios usuais da estrutura real dos minerais em relação ao ideal estão nos nós individuais da rede cristalina, associados ao aparecimento, por exemplo, de impurezas nos interstícios, uma mudança na valência de alguns dos cátions (ânions).

Como resultado de vários defeitos (vacâncias, impurezas, radiação e outros defeitos, a entrada de íons ou moléculas estranhas, por exemplo, água em canais e outras cavidades de rede, mudanças na carga de cátions e ânions, etc.) e deslocamentos, os cristais minerais podem adquirir uma estrutura de bloco. Os minerais reais às vezes formam os assim chamados. séries de ordenação (por exemplo, feldspatos), quando a distribuição de vários cátions nas posições estruturais se desvia em um grau ou outro da ordem correta inerente aos cristais ideais e tende a ordenar com a diminuição da temperatura.

Não menos difundidos são os fenômenos de decomposição de soluções sólidas (cristais mistos), que se expressam nas estruturas específicas dos minerais.

Minerais com redes cristalinas em camadas (por exemplo, mica, molibdenita, esfalerita, argilominerais, clorita, grafita, etc.) são caracterizados pelo fenômeno de politipia, em que camadas adjacentes (ou pacotes de camadas) acabam sendo um tanto giradas em relação um para o outro.

Como resultado dessa rotação, surgem modificações (ou politipos), cujas células unitárias têm os mesmos parâmetros ao longo de dois eixos e diferentes ao longo do terceiro. A formação de politipos é explicada pelas condições de crescimento do cristal (em particular, fatores cinéticos e o mecanismo de crescimento em espiral).

No caso de séries isomórficas, ao isolar espécies minerais, elas são guiadas pelas seguintes regras: em soluções sólidas de dois componentes (binários), duas espécies minerais são distinguidas (com o conteúdo de membros finais de 0 a 50 e de 50 a 100% molecular), em uns de três componentes - três. Anteriormente, em misturas isomórficas binárias, três espécies minerais foram distinguidas, os nomes das quais foram fixados na nomenclatura mineralógica.

Junto com isso, existem alguns outros princípios para o isolamento de espécies minerais na mineralogia. Assim, se os representantes de uma determinada série são de particular importância em termos de prevalência e os membros intermediários individuais de uma série de soluções sólidas são típicos para certas paragêneses, a alocação de uma espécie mineral torna-se fracionária e freqüentemente baseada em uma base numérica. Um exemplo é o plagioclásio, entre o qual se destaca a albita.

Os cristais de minerais reais freqüentemente mostram estrutura zonal ou setorial, bloco ou domínio; as impurezas isomórficas podem ser distribuídas nelas estatisticamente (aleatoriamente), ocupar posições estruturais estritamente definidas ou ser agrupadas em grupos; foi encontrada a incorporação de componentes de impureza nos minerais na forma de inserções planas, etc.

O estudo da estrutura e composição reais dos cristais minerais fornece informações importantes sobre as condições de formação mineral.

Composição química e, fórmulas químicas e cristalinas. A composição dos minerais inclui todos os isótopos estáveis e de vida longa dos elementos do sistema periódico, exceto para gases inertes (hélio e argônio podem se acumular em canais estruturais e cavidades de redes cristalinas de minerais como produtos radiogênicos ou como resultado da captura de a atmosfera). Mas o papel de formação de minerais de vários elementos não é o mesmo. As impurezas podem entrar nos minerais não apenas isomorficamente, mas também por sorção, bem como na forma de microinclusões mecânicas de mineral ou gás-líquido. Essas séries (séries) determinam os limites das variações na composição dos minerais e, portanto, as flutuações em suas propriedades físicas: densidade, dureza, ópticos, magnéticos e outros parâmetros da célula unitária, ponto de fusão, etc.

Cerca de 25% do número total de espécies minerais da crosta terrestre são silicatos e aluminossilicatos; cerca de 18% é responsável por fosfatos, arsenatos e seus análogos, cerca de 13% - por sulfetos e seus análogos, cerca de 12% - por óxidos e hidróxidos. Os minerais pertencentes a outras classes de compostos químicos representam cerca de 32%.

Em termos de prevalência, os aluminossilicatos (especialmente feldspatos) e silicatos são nitidamente dominantes na crosta terrestre, seguidos por óxidos (principalmente quartzo) e hidróxidos e, em seguida, carbonatos; no total, eles constituem cerca de 98% da parte superior da crosta terrestre (até uma profundidade de 16 km).

A composição dos minerais é expressa por sua fórmula química - empírica, semi-empírica, cristal-química. A fórmula empírica reflete apenas a relação entre os elementos individuais dos minerais. Nele, os elementos estão localizados da esquerda para a direita conforme o número de seus grupos na tabela periódica aumenta, e para os elementos de um grupo - conforme seus números ordinais diminuem, ou seja, à medida que suas características de resistência aumentam.

Os elementos que formam misturas isomórficas são apresentados entre parênteses, separados por vírgulas, organizados de acordo com seu conteúdo em minerais. Após decifrar as estruturas cristalinas da esmagadora maioria dos minerais e esclarecer as posições dos vários elementos em sua rede cristalina, foi possível introduzir na mineralogia o conceito de lei básica do estado dos minerais, em que a composição química dos minerais é intimamente ligados à sua estrutura. Expressão a principal lei do país minerais são assim chamados. fórmulas estruturais ou químicas cristalinas, compiladas e escritas de acordo com certas regras. Nessas fórmulas, os elementos que desempenham o papel de cátions normais são escritos em seu início na mesma ordem que nas fórmulas empíricas.

A rápida cristalização de minerais leva a uma distorção da forma de seus cristais, o surgimento de formas esqueléticas, dendríticas e filiformes.

Os cristais de minerais geralmente apresentam sombras características nas bordas, figuras de crescimento e dissolução. Cristalização em massa (por exemplo, durante a formação de erupções pedras) cria um ambiente de crescimento restrito e os minerais formam grãos de formato irregular.

Indivíduos minerais e agregados minerais compõem corpos minerais.

Propriedades minerais

As propriedades físicas dos minerais são determinadas por sua estrutura interna e composição química. As flutuações nas propriedades físicas observadas em minerais reais são causadas por fenômenos de isomorfismo, defeitos estruturais, vários graus de ordenação (às vezes até dentro do mesmo grão) e outros fatores. As propriedades físicas dos minerais junto com sua morfologia são a base para seus diagnósticos, pesquisas e, em alguns casos, seu uso prático.

De acordo com sua densidade, os minerais são divididos em leves (até 2500 kg / m3), médios (2500-4000 kg / m3), pesados (4000-8000 kg / m3) e muito pesados (mais de 8.000 kg / m3). A densidade dos minerais é determinada pela sua composição (teor de cátions pesados) e pelo tipo de estrutura, o grau de perfeição.

As propriedades mecânicas incluem dureza mineral, elasticidade, fratura, clivagem mineral e destacamento. A determinação qualitativa das propriedades elásticas dos minerais é realizada visualmente, de acordo com sua reação às tensões mecânicas (a natureza das deformações).

Faça a distinção entre minerais quebradiços (a maioria) e maleáveis (alguns metais nativos e sulfetos), e entre os minerais folhosos e escamosos - elástico flexível (micas) e inelástico, bem como inflexível (micas quebradiças). Os minerais fibrosos são quebradiços e flexíveis (amianto crisotila).

Uma fratura é uma importante propriedade diagnóstica de um mineral; ela caracteriza a superfície dos fragmentos em que se divide (não por clivagem) no momento do impacto. O diagnóstico de campo preliminar de minerais é realizado de acordo com sinais externos e propriedades físicas simples: morfologia de precipitados, dureza e densidade relativa, cor de característica, brilho, têmpera, clivagem, fratura, luminescência, etc.

Para determinar carbonatos, métodos de coloração, "fervura" com HCl, são usados. Às vezes, eles recorrem às reações químicas qualitativas mais simples (por exemplo, para fósforo com molibdênio-amônio ácido). Muitos minerais comuns, formadores de rocha e minério, podem ser determinados de forma confiável já no campo.

Minerais altamente dispersos, por exemplo, minerais de argila, que fornecem linhas difusas difusas em padrões de difração de raios-X, são diagnosticados com segurança apenas em um microscópio eletrônico, usando o método de difração de elétrons. O mesmo método torna possível diagnosticar com precisão minerais, politipos de minerais folhosos e em flocos. Carbonatos e outros minerais contendo componentes voláteis são determinados usando análise térmica.

As características mais importantes dos minerais são a estrutura e composição química do cristal. Todas as outras propriedades dos minerais derivam deles ou estão relacionadas com eles. As propriedades mais importantes dos minerais, que são sinais diagnósticos e permitem sua determinação, são as seguintes:

Hábito de cristal. É descoberto por inspeção visual, uma lupa é usada para examinar pequenas amostras

Dureza. Determinado pela escala de Mohs.

Glitter é um efeito de luz causado pelo reflexo de uma parte do fluxo de luz incidente em um mineral. Depende da refletividade do mineral.

A clivagem é a capacidade de um mineral se dividir ao longo de certas direções cristalográficas.

Fratura é a especificidade da superfície do mineral em uma clivagem recente não clivada.

A cor é um sinal que definitivamente caracteriza alguns minerais (malaquita verde, lápis-lazúli azul, cinábrio vermelho) e é muito enganosa em uma série de outros minerais, cuja cor pode variar em uma ampla gama dependendo da presença de impurezas do cromóforo elementos ou defeitos específicos na estrutura cristalina (fluoritas, quartzo, turmalinas).

Cor do traço - a cor de um mineral em um pó fino, geralmente determinada arranhando a superfície áspera de um biscoito de porcelana.

Fragilidade é a resistência dos grãos minerais (cristais), que é encontrada durante a divisão mecânica. Fragilidade às vezes é associada ou confundida com dureza, o que não é verdade. Outros minerais muito duros podem rachar facilmente, ou seja, podem ser quebradiços (por exemplo, diamante).

A obtenção de dados quantitativos objetivos sobre a gênese dos minerais permite reconstruir os processos geológicos e a história da formação dos depósitos minerais, ou seja, para criar uma base científica para sua busca, exploração e avaliação industrial.

Aplicativo

Cerca de 15% de todos os tipos de minerais conhecidos são usados na tecnologia e na indústria. Os minerais são de valor prático como fontes de obtenção de todos os metais e outros elementos químicos (minérios de metais ferrosos e não ferrosos, elementos raros e traços, minérios agronômicos, matérias-primas para produtos químicos indústria) A aplicação técnica de muitos minerais é baseada em suas propriedades físicas.

Minerais duros (diamante, corindo, granada, ágata, etc.) são usados como abrasivos e anti-abrasivos;

minerais com propriedades piezoelétricas (quartzo, etc.) - na eletrônica;

mica (muscovita, flogopita) - na engenharia elétrica e de rádio (devido às suas propriedades de isolamento elétrico);

amianto - como isolante térmico;

talco - na medicina e em lubrificantes;

quartzo, fluorita, longarina islandesa - em óptica;

quartzo, caulinita, feldspato potássico, pirofilita - em cerâmica;

magnesita, forsterita - como refratários de magnésia, etc.

Vários minerais são pedras preciosas e ornamentais. Na prática da exploração geológica, a prospecção mineralógica e a avaliação de depósitos minerais são amplamente utilizadas.

As diferenças nas propriedades físicas e químicas dos minerais (densidade, magnética, elétrica, superficial, radioativa, luminescente e outras propriedades), assim como os contrastes de cores, são a base para os métodos de enriquecimento de minérios e separação de minerais também. como métodos geofísicos e geoquímicos de prospecção e prospecção de depósitos de matérias-primas minerais.

A síntese industrial de monocristais de análogos artificiais de uma série de minerais para radioeletrônica, ótica, abrasivos e joias está sendo realizada em grande escala. indústria.

Hoje, mais de 4 mil minerais são conhecidos. Todos os anos, várias dezenas de novas espécies de minerais são descobertas e várias são “fechadas” - provam que tal mineral não existe.

Quatro mil minerais são muito pequenos em comparação com o número de compostos inorgânicos conhecidos (mais de um milhão).