Najważniejsze minerały miedzi. Miedź rodzima – Cu, układ regularny; tw. 3; barwa miedziana; rysa miedziano- czerwona- błyszcząca; połysk metaliczny; łupliwość brak; przełam haczykowaty; rzadko tworzy kryształy. Występuje w paragenezie z kuprytem, malachitem, azurytem, kowelinem. W Polsce stwierdzona w Miedzianej Górze, Karpatach, Radzimowicach, Wieściszowicach i Miedziance. Ruda miedzi. Chalkozyn – Cu2S; układ rombowy; tw. 3; barwa ołowiana; rysa ciemno- szara; połysk metaliczny; łupliwość niedokładna; przełam muszlowy; jest on prostym siarczkiem miedzi. Teoretycznie zawiera 80%Cu. Powstaje w niskotemperaturowych żyłach hydrotermalnych oraz w środowiskach redukcyjnych. Współwystępuje z kowelinem, bornitem, chalkopirytem i. in. W Polsce znany z Miedzianki, Miedzianej Góry, Ciechanowic i Radzimowic. Jest to ważny gospodarczo minerał użyteczny miedzi. Kowelin – CuS; układ heksagonalny; tw. 2; barwa niebiesko- czarna; rysa niebieskawo- czarna; połysk tłusty metaliczny; łupliwość doskonała; występuje w postaci tabliczkowych kryształów. Jest to minerał utworów hydrotermalnych i osadowych. Jest składnikiem wielu złóż miedzi. W Polsce znany z Miedzianej Gór, Kowar, Boguszowa, Czarnowa i Radomierza. Występuje z innymi minerałami miedzionośnymi. Jest źródłem miedzi. Bornit – Cu2FeS4; układ regularny; tw. 3; barwa czerwono- brunatna; rysa ciemno- szara; połysk metaliczny; łupliwość słaba; przeważnie tworzy skupienia zbite. Współwystępuje z innymi minerałami miedzi, a niemal zawsze z malachitem. Powszechny na terenie LGOM-u, w okolicach Jawora i Miedzianki. Jest wartościowym nośnikiem Cu. Chalkopiryt - CuFeS2; układ tetragonalny; tw. 3,5; barwa mosiężno- żółta; rysa zielonkawo- czarna; połysk metaliczny; łupliwość brak; przełam muszlowy Tetraedryt – Cu3SbS4; układ regularny; tw. 3- 4,5; barwa fioletowo- czerwona, ciemno- niebieska; rysa ciemno szara z brunatno- wiśniowym odcieniem; połysk metaliczny; łupliwość brak; przełam nierówny; jest najbardziej rozpowszechnioną siarkosolą Cu. Powstaje w utworach hydrotermalnych, pegmatytowych i metasomatycznych. Tworzy paragenezy z chalkopirytem, bornitem, galeną, kowelinem, sfalerytem i. in. W Polsce znany z Tatr, Gór Świętokrzyskich i Dolnego Śląska- Srebrna Góra, Chełmiec, Ciechanowice i LGOM. Stosowany do pozyskiwania miedzi, srebra, rtęci i antymonu. Domeykit – Cu3As; układ regularny, heksagonalny; tw. 3,5; barwa cynawo - biała; połysk metaliczny; tworzy on polimorfy: regularny (a) i rombowy (b). Jest on składnikiem rud miedzi. Nazwany został na cześć Polaka Ignacego Domeyki, wybitnego mineraloga chilijskiego. Kupryt – Cu2O; układ regularny; tw. 4; barwa ciemno- rubinowa, stalowo- szara; rysa czerwona; połysk diamentowy; łupliwość słaba; minerał strefy utlenienia. W Polsce znany z Miedzianki, Miedzianej Góry i Dziwiszowa. Malachit – Cu2(CO3)(OH)2; układ jednoskośny; tw 4.; barwa zielona; rysa jasno-zielona; połysk szklisty; łupliwość dobra; rzadko występuje w postaci kryształków o pokroju igiełkowym. Często tworzy nacieki i naloty. Powstaje w strefie utleniania kruszców Cu. Współwystępuje z miedzią rodzimą, kuprytem, azurytem, bornitem, chalkopirytem i. in. W Polsce znany z Gór Świętokrzyskich i Dolnego Śląska (Miedzianka). Wykorzystywany do celów jubilerskich i zdobniczych - np. z malachitu wykonano płytki zdobiące saskie pokoje. Azuryt – Cu3(CO3)2(OH)2; układ jednoskośny; tw. 4; barwa fioletowa; rysa jasno-niebieska; połysk szklisty; łupliwość dobra; na powietrzu powoli przechodzi w malachit. Dawniej był stosowany do produkcji niebieskich farb, które z biegiem czasu ulegał takiemu przeobrażeniu. Tym tłumaczy się zielony kolor nieba na starych obrazach. Współwystępuje z malachitem, limonitem, kalcytem, chalkozynem, kowelinem i. in. Powstaje w strefie utleniania kruszców Cu. Znany z Gór Świętokrzyskich, Tatr, Złotego Stoku, Miedzianki, Nowej Rudy, a także z LGOM-u. Stosowany jako kamień ozdobny. Powszechny składnik rud miedzi. Chryzokola – CuSiO3xnH2O; układ rombowy; tw. 2-4; barwa niebieski, zielony, niebieskozielony w różnych odcieniach; połysk szklisty, woskowy, matowy; łupliwość brak; przełam muszlowy
Charakterystyka minerałów grupy SiO2. Minerały grupy SiO2 tworzą liczne odmiany polimorficzne, wśród których można wyróżnić trzy główne: kwarc, trydymit, cristobalit. Znane są one w modyfikacjach wysoko-(a) i niskotemperaturowych (b). W skorupie ziemskiej występują kwarc, trydymit, cristobalit, coesyt, stiszowit, lechatelieryt (rodzime szkło kwarcowe) i opal, który jest zestarzałym, częściowo przekrystalizowanym żelem krzemionkowym. Na drodze syntetycznej otrzymano kaetyt (jednoskośny, temp. 450 - 800ºC). kwarc b- niskotemperaturowy, układ trygonalny, G=2,65 ¯ 573°C kwarc a- wysokotemperaturowy, układ heksagonalny, G=2,53 ¯ moganit- układ jednoskośny, występuje z chalcedonem o opalem ¯ 870°C trydynit- wysokotemperaturowy, układ heksagonalny lub jednoskośny ¯ cristobalit- wysokotemperaturowy, G=2,2 ¯ 1715°C stop- podczas szybkiego chłodzenia powstaje lechatelieryt- fulguryty- podobne do belemnitów, są to skupienia krzemionki powstałe pod wpływem uderzeń piorunów. ¯ 2477°C stan gazowy Minerały tej grupy charakteryzują się dużą różnorodnością barw w zależności od odmiany. Ich twardość waha się w niedużym zakresie 6- 7. Są minerałami lekkimi o połysku szklistym, tłustym lub woskowym. Kwarc, chalcedon oraz opal zalicza się do grupy kamieni szlachetnych. Kwarc SiO2 trygonalny 7 zależna od odmiany szklisty brak muszlowy 2,65 Trydymit SiO2 jednoskośny 7 bezb, biała szklisty brak muszlowy Cristobalit SiO2 regularny 7 biała szklisty słupowa Chalcedon SiO2 trygonalny 7 zależna od odmiany woskowy, matowy brak włóknisty 2,6 Opal SiO2x nH2O bezpostaciowy 6 zależna od odmiany szklisty brak muszlowy 2,3 Kwarc jest jednym z najpospolitszych minerałów występujących w skorupie ziemskiej. Stanowi on istotny skład wielu skał magmowych, osadowych i metamorficznych. Na podstawie ich barwy i budowy wyodrębniono szereg następujących odmian: Kryształ górski - są to dobrze wykształcone bezbarwne kryształy kwarcu. Charakteryzuje je nieskazitelna czystość i silny połysk. Jeszcze w XIV wieku pisano o nim, iż jest to śnieg, który stwardniał po wielu latach. Ametyst - jest to odmiana o zabarwieniu fioletowym lub purpurowym. Jego barwa jest spowodowana domieszkami tlenków metali żelaza, litu, glinu, magnezu, chromu, manganu, tytanu i miedzi. Podgrzewając go można zwiększyć intensywność jego barwy. Cytryn - jest odmianą kwarcu o zabarwieniu cytrynowo żółtym, które pochodzi od zanieczyszczeń tlenkami żelaza. Często nazywany jest fałszywym topazem. Kwarc dymny - z reguły są to dobrze wykształcone kryształy o barwie ciemno brunatnoszarej. Barwa spowodowana jest działaniem promieniowania radioaktywnego lub domieszką związków organicznych. Morion - ma on barwę czarną wynikającą a intensywnego działania promieniowania radioaktywnego lub domieszką związków organicznych. Kwarc różowy - różowe zabarwienie tej odmiany kwarcu pochodzi od zawartości nieznacznych ilości tlenków manganu. Kwarc szafirowy - niebieska barwa pochodzi od zawartych w nim wrostków krokidolitu. Czarami tę barwę wywołują wrostki rutylu. Tygrysie oko - ma barwę żółtą do brunatnej powstałą w wyniku wydzielenie się tlenków żelaza w skutek rozpadu zawartego w nim amfibolu. Sokole oko - ma barwę niebieskoszarą wywołaną zawartością świeżego amfibolu. Kwarc awenturynowy - przypomina on szkło zawierające opiłki miedzi, zawiera blaszki hematytu lub miki. Chalcedon to skrytokrystaliczna odmiana kwarcu, jest uważany za odrębny minerał. Występuje on w wielu odmianach, wśród których wyróżnia się: Agat - jest odmianą o charakterystycznej budowie wstęgowej, składającej się naprzemianległych warstewek o odmiennym zabarwieniu. Powstawanie równoległych pasm jest wynikiem wielokrotnego wydzielania się krzemionki z roztworów. Karneol - ma barwę ciemnoczerwoną pochodzącą od domieszek hematytu. Sard - ma barwę brunatną pochodzącą od domieszek wodorotlenku żelaza. Jaspis - składa się głównie ze skrytokrystalicznego kwarcu z domieszkami hematytu. Ma on barwę czerwoną, żółtawą czasami brunatną. Onyks - jest odmianą agatu o naprzemianległych warstewkach białych i brunatnych. Chryzopraz - jest to zielona odmiana chalcedou, którego barwa pochodzi od domieszek związków niklu Heliotrop - ma barwę ciemnozieloną. Opal - jest on uwodnioną krzemionką. Zawartość w nim wody wynosi od 1% do kilkunastu procent. W wyniku procesu dehydrytacji traci wodę i przechodzi i chalcedon. Opal szlachetny - wykazuje opalizację Hialit - jest bezbarwny, często występuje w postaci naskorupień Drzewny - zastępuje struktury organiczne Inne odmiany to: czarny, mszysty, ognisty, iskrzący, pawi. Coesyt - powstaje w temperaturze 450- 800°C pod ciśnieniem 38kbar. Został opisany dopiero w 1986r., a pierwsze jego syntezy powstały w 1953 Stiszowit - krystalizuje on w układzie tetragonalnym. Dotychczas znane ich występowania związane z miejscem upadku meteorytów na ziemie i oraz z meteorytami lub powstają na olbrzymich głębokościach. Odmiany kwarcu na podstawie wrostków: kwarc mleczny – bańki powietrza kwarc żelazisty – z powłoką hematytową tygrysie oko – żółte włókna zwietrzałego krokidolitu sokole oko – niebieska hornblenda lub niezwietrzały krokidolit chryzopraz – nikiel włosy Tetydy – wrostki hornblendy włosy Wenus – wrostki rutylu Zbliźniaczenia kwarcowe: - zbliźniaczenia delfickie (alpejskie, szwajcarskie) – tworzone przez dwa jednakowo skrętne osobniki; wykazują symetrię trapezoedru trygonalnego - zbliźniaczenia wg prawa brazylijskiego (dwa przenikające się osobniki kwarcu, przenikają się wg ściany (1 1 -20)) i japońskiego (płaszczyzną zbliźniaczeń jest (1 1 -22) oś z przecina się pod kątem 84°) - kwarce lewoskrętne i prawoskrętne – wypływa to z ich budowy wewnętrznej, tzn. z ułożenia atomów
2. Krystaliczny i bezpostaciowy stan materii. Kryształ. Ciało krystaliczne – od kryształu wyróżnia się brakiem postaci zewnętrznej; od ciała amorficznego wyróżnia się posiadaniem struktury, czyli uporządkowanej budowy wewnętrznej. Kryształ – ciało o uporządkowanej budowie wewnętrznej (=struktura) mające prawidłową, wielościenną postać zewnętrzną, wykształcone samoistnie, fizycznie i chemicznie jednorodne i anizotropowe; posiada jednakowe właściwości wektorowe w kierunkach równoległych i nierównoległych zgodnie z prawem symetrii. Ciało amorficzne – nie posiada uporządkowanej budowy wewnętrznej, prawidłowej wielościennej postaci zewnętrznej, jednorodności fizycznej i chemicznej oraz symetrii. Materia krystaliczna – to (niemal) wszystkie substancje występujące w przyrodzie w stanie stałym, uporządkowany stan materii Substancje amorficzne – w przyrodzie istnieje wiele substancji niekrystalicznych, np. kauczuk, szkło; część z nich może przejść w stan krystaliczny. Kwazikryształy – nanokryształy – przykład występowania materii posiadającej inną symetrię niż kryształy spotykane w przyrodzie. Kryształy ciekłe – substancje, najczęściej organiczne, znajdujące się w stanie ciekło – krystalicznym; połączenie typowej cechy cieczy, ze swego rodzaju uporządkowaniem dalekiego zasięgu; posiada anizotropowość. Stan ciekło – krystalicznywystępuje w zakresie temp. -5 - +55ºC. Monokryształ – materiał będący w całości jednym kryształem (np. kryształ cukru, soli, półprzewodnika). Monokryształ może zawierać w całej swej objętości niewielką ilość defektów tejże struktury a jego zewnętrzna forma nie musi odzwierciedlać struktury krystalicznej. 3. Podstawowe prawa krystalograficzne. I. Prawo stałości kątów – prawo Stensena 1669r. W kryształach tego samego rodzaju – powstałych w identycznych warunkach fizyko – chemicznych, kąty pomiędzy analogicznymi ścianami zawsze są stałe. II. Prawo wymiernych stosunków odcinków – I prawo Hauy’a 1784r. Każdy ze stosunków odcinków odciętych na jednej osi kryształów przez dwie ściany kryształu wyraża się liczbą wymierną. III. Prawo wymiernych wskaźników – II prawo Hauy’a Wskaźniki wszystkich ścian kryształu są liczbami wymiernymi, całkowitymi i prostymi (niewielkimi jak 0,1,2,3…). IV. Prawo symetrii W krysztale można wskazać kierunki nierównolegle, w których własności są położone symetrycznie. V. Prawo pasowe W krysztale istnieją ściany, z których każda należy przynajmniej do dwóch pasów (pas – zbiór ścian przecinających się krawędziach równoległych). 4. Czworościan zasadniczy, ściana jednostkowa. Wskaźnik Müllera. Symbole ścian kryształu. Komórka elementarna - cząsteczki, jony i atomy tworzące strukturę kryształu są ułożone w każdym minerale według określonego i stałego porządku. Najmniejszą część tej struktury, zawierającą wszystkie jej elementy, nazywamy komórką elementarną. W krystalografii jest to najmniejszy fragment struktury uporządkowanej kryształu. Komórka elementarna powtarza się we wszystkich trzech kierunkach, tworząc zamkniętą sieć przestrzenną, której główną cechą jest symetria. Komórka elementarna ma zawsze kształt równoległościanu. Czworościan zasadniczy – forma utworzona przez trzy ściany na osiach krystalograficznych oraz przez ścianę zamykającą zwaną ścianą jednostkową. Ściana jednostkowa - ściana powstała przez połączenie punktów lezących na osiach x, y, z, których odległość od środka układu jest taka sama i równa 1; przecina punkty węzłowe, odcina parametry liniowe komórki elementarnej. Wskaźnik Müllera - 5. Sposoby przedstawiania kryształów na płaszczyźnie. Rzut prostokątny (ortogonalny) – w dwóch płaszczyznach Rzut ukośny (klinograficzny) – w trzech płaszczyznach Rzut wiernokątny (stereograficzny) - odwzorowanie stereograficzne – przekształcenie geometryczne, rzut środkowy sfery na płaszczyznę, w którym środkiem rzutu jest punkt sfery, zaś rzutnia jest styczna do sfery w antypodzie środka rzutu. Odwzorowanie stereograficzne jest wzajemnie jednoznaczne ze sfery z wyłączonym jednym punktem (środkiem rzutu) na płaszczyznę. Odwzorowanie to jest wiernokątne: dwie linie na sferze i ich obrazy na płaszczyźnie przecinają się pod takim samym kątem. Każdy okrąg na sferze, przechodzący przez środek rzutu, odwzorowuje się na prostą na płaszczyźnie, zaś każdy inny okrąg na sferze odwzorowuje się na okrąg na płaszczyźnie. W przekształceniu odwrotnym każda prosta na płaszczyźnie–rzutni odwzorowuje się na okrąg na sferze przechodzący przez środek rzutu, każdy okrąg na rzutni odwzorowuje się na okrąg na sferze. 6. Symetria morfologii kryształów. Elementy symetrii (proste). Przekształcenie symetryczne – przepis, operacja, w wyniku której element powtarza się n-krotnie. Symetria – prawidłowość polegająca na powtarzaniu się przestrzeni elementów kryształu wg przepisu. Symetria – wzg. punktu – środka symetrii C - wzg. prostej - oś symetrii L - wzg. płaszczyzny Oś symetrii – kierunek, względem którego kryształ obrócony o 360º n razy zajmuje identyczne położenie Ln=360º/x – każdy kryształ ma L1 Środek symetrii – przez ten punkt przechodząca prosta napotyka po obu stronach identyczne elementy w jednakowej odległości - w sześcianie 3L4 4L3 6L2 7. Układy krystalograficzne. UKŁAD PARAMETRY SYMETRIA liniowe kątowe minimalna maksymalna Trójskośny a≠b≠c α≠β≠γ≠90º - C Jednoskośny a≠b≠c α=γ=90º≠β L2, P L2, P, C Rombowy a≠b≠c α=β=γ=90º 3L2/L2, 2P 3L3, 3P, C Tetragonalny a=b≠c α=β=γ=90 º L4 L4, 4L2, 5P, C Trygonalny Romboedryczny a1=a2=a3≠c a=b=c α1= α2= α3=90º, γ=120º α=β=γ≠90º L3 L3, 3L2, 4P, C Heksagonalny a1=a2=a3≠c α1= α2= α3=90º, γ=120º L6 L6, 6L2, 7P, C Regularny a=b=c α=β=γ=90º 4L3 3L4, 4L3, 6L2, 9P, C 8. Prawidłowe zrosty kryształów. zrosty nieprawidłowe – np. zrosty w węglanach (kalcyt, dolomit) zrosty prawidłowe równoległe – wszystkie elementy analogiczne kryształu są do siebie równoległe, np. kwarc berłowy, azbest, kupryt; poszczególne osobniki mają większość elementów symetrii równoległych i osie zgodnie skierowane; najczęściej powstają w pustkach skalnych przy nierównomiernym dopływie roztworu macierzystego zrosty prawidłowe bliźniacze – prawidłowy zrost tej samej substancji; co najmniej dwa elementy równoległe; np. gips, tzw. jaskółczy ogon; bliźniaki mogą być podwójne lub wielokrotne, no. bliźniaki plagioklazów 9. Polimorfizm, alotropia, izomorfizm, diadochia. Przykłady. Polimorfizm (różnopostaciowość) - zjawisko występowania różnych odmian krystalograficznych tego samego związku chemicznego. Występuje ono wtedy, gdy ten sam związek chemiczny może występować w dwóch lub nawet kilku formach krystalicznych. Jednym z najlepszych przykładów różnopostaciowości jest węglan wapniowy - (CaCO3). Występuje on jako pospolity kalcyt lub jako znacznie rzadszy minerał aragonit. Minerały te się różnią twardością i układem krystalograficznym. Innym przykładem jest: - węgiel (C) - występuje on w przyrodzie jako diament - (układ regularny), jako grafit i jako fulleren - dwusiarczek żelaza (FeS2) - występuje jako piryt i markasyt - węglik krzemu (SiC) - wstępuje w formie jednoskośnej α i w formie romboidalnej β Alotropia - zjawisko występowania różnych odmian krystalograficznych tego samego pierwiastka chemicznego. Odmiany alotropowe nie są różnymi stanami skupienia materii, ale przejścia z jednej odmiany alotropowej do drugiej są przemianami fazowymi pierwszego rzędu. Nie zachodzą one jednak w ściśle określonych temperaturach lecz są zależne od termicznej historii próbek. Powoduje to, że dany pierwiastek może występować w dwóch różnych odmianach alotropowych w tej samej temperaturze. Najbardziej znane pierwiastki tworzące odmiany alotropowe: - węgiel występujący w formie diamentu, grafitu, fullerenu i nanorurek - fosfor występujący w formie fosforu czerwonego, białego, fioletowego i czarnego - siarka występująca w formie romboidalnej, jednoskośnej i polimerycznej. - żelazo o sieci regularnej przestrzennie centrowanej (α i δ) oraz regularnej ściennie centrowanej (γ). Inne pierwiastki tworzące odmiany alotropowe: arsen, antymon, cyna, mangan, selen, uran. Izomorfizm - szereg izomorficzny: albit -anorytzomorfizm (równopostaciowość) - zdolność do przyjmowania takich samych form krystalograficznych (postaci) przez substancje o odmiennym (bądź tylko częściowo podobnym) składzie chemicznym, przy jednoczesnej zdolności tych substancji do tworzenia roztworów stałych. Przyczyną izomorfizmu jest zdolność atomów, jonów i ich grup o tej samej wartościowości i zbliżonej objętości, do wzajemnego zastępowania się w sieci krystalicznej - (diadochia). Idealny izomorfizm wykazują ałuny - kryształy idealnie izomorficzne mają taką samą postać krystalograficzną i jednakowe kąty między odpowiadającymi sobie ścianami. Zdolność zastępowania się jonów w sieci krystalicznej uwarunkowana jest ich rozmiarami i ładunkami elektrycznymi. Różnica promieni zastępujących się jonów powinna być nie większa niż 15% a ładunek elektryczny sieci po substytucji musi być taki sam. Wraz ze wzrostem temperatury i ciśnienia może dojść do zastąpienia się, w określonej proporcji, jonów, których promienie wykazują różnicę ponad 15%. Izomorfizm jest częstym zjawiskiem w świecie minerałów, np.: Oliwiny tworzą szereg , w którym forsteryt (Mg2SiO4) i fajalit (Fe2SiO4) są skrajnymi ogniwami, jako że magnez i żelazo zastępują się wzajemnie w dowolnej proporcji (różnica promieni jonowych jest mniejsza niż 15%). Może do niej dojść między syderytem (FeCO3) a magnezytem MgCO3); w tym wypadku wymieniają się wzajemnie Fe i Mg. Podobieństwo zewnętrznej postaci takich kryształów wynika z podobieństwa ich wewnętrznej budowy, czyli struktury (izostrukturalność). Mogą one tworzyć szeregi izomorficzne = (roztwory stałe) np:...
karolcia_sc