Самородные элементы — класс единой кристаллохимической классификации минералов, ряд в классификации минералов, данный класс объединяет минералы, являющиеся по своему составу несвязанными в химические соединения элементы таблицы Д. И. Менделеева, образующиеся в природных условиях в ходе тех или иных геологических (а также космических) процессов.
Нахождение в природе
В самородном состоянии в природе известно около 45 химических элементов, но большинство из них встречается очень редко. По подсчетам В. И. Вернадского на долю самородных элементов, включая газы атмосферы, приходится не более 0,1% веса земной коры. Нахождение элементов в самородном виде связано со строением их атомов, имеющих устойчивые электронные оболочки.
Благородные элементы
Химически инертные в природных условиях элементы называются благородными; самородное состояние для них является наиболее характерным. К ним относятся золото Au, платина Pt и элементы группы платины: осмий Os, иридий Ir, Рутений Ru,родий Rh, палладий Pd, а также относительно устойчивое серебро Ag и благородные газы.
Другие металлы
Из самородных металлов несколько чаще других встречается медь Cu.
Самородное железо Fe встречается преимущественно в виде метеоритов, их состав достаточно сложен (содержат никель, благородные металлы и другие элементы)
Такие металлы как свинец Pb, олово Sn, ртуть Hg, встречаются как самородные элементы гораздо реже.
Неметаллы
Очень часто в самородном состоянии встречаются углерод C (каменный уголь), сера S. Минералы углерода — алмаз и графит также относятся к самородным элементам.
«Полуметаллы»
Реже встречаются так называемые полуметаллы, название которых восходит к химическим традициям девятнадцатого века. К ним относятся: мышьяк As, сурьма Sb, висмут Bi.
Интерметалли́д (интерметаллическое соединение) — химическое соединение из двух или более металлов. Интерметаллиды, как и другие химические соединения, имеют фиксированное соотношение между компонентами. Интерметаллиды обладают, как правило, высокой твёрдостью и высокой химической стойкостью. Некоторые из них имеют полупроводниковые свойства.
Некоторые из металлов могут реагировать друг с другом очень активно. Например, реакция цинка и никеля при температурах выше 1000 °C носит взрывной характер.
Интерметаллиды соединения
- Магниевые интерметаллиды: MgZn; MgY; MgTl; AgMg; Mg2Ge; Mg2Sn; Mg3Sb2;
- Натрий-оловянные интерметаллиды: NaSn3; NaSn2; NaSn; Na4Sn3; Na2Sn; Na4Sn;
- Другие: GaAs (арсенид галлия); Au4Al; Cu2MnAl; Cu9Al4; NiTe2SmCo5; Fe3Ni; Ni2In; LaNi5; CeMg12; Nb3Sn; Ni3Al; Ni3Nb; Ti3Al; Al2Cu; K4Pb; и многие другие.
II. Раздел Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения
- 1. класс Сульфиды и им подобные соединения
- 2. класс Сульфосоли
III. Раздел Галоидные соединения (Галогениды)
- 1. класс Фториды
- 2. класс Хлориды, бромиды и иодиды
IV. Раздел Окислы (оксиды)
- 1. класс Простые и сложные окислы
- 2. класс Гидроокислы или окислы, содержащие гидроксил
V. Раздел Кислородные соли (оксисоли
- 1. класс Нитраты
- 2. класс Карбонаты
- 3. класс Сульфаты
- 4. класс Хроматы
- 5. Класс Вольфраматы и молибдаты
- 6. Класс Фосфаты, арсенаты и ванадаты
- 7. Класс Бораты
- 8. Класс Силикаты
o А. Островные силикаты.
o Б. Цепочечные силикаты.
o В. Ленточные силикаты.
o Г. Слоистые силикаты.
o Д. Каркасные силикаты.
VI. Раздел Органические соединения
Свойства минералов
Важнейшими характеристиками минералов являются кристаллохимическая структура и состав. Все остальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны. Важнейшие свойства минералов, являющиеся диагностическими признаками и позволяющие их определять, следующие:
- Габитус кристаллов. Выясняется при визуальном осмотре, для рассматривания мелких образцов используется лупа
- Твердость. Определяется по шкале Мооса
- Блеск — световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала.
- Спайность — способность минерала раскалываться по определенным кристалографическим направлениям.
- Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.
- Цвет — признак, с определённостью характеризующий одни минералы (зелёный малахит, синий лазурит, красная киноварь), и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать в широком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфических дефектов в кристаллической структуре (флюориты, кварцы, турмалины).
- Цвет черты — цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита.
- Магнитность — зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного магнита.
- Побежалость — тонкая цветная или разноцветная плёнка, которая образуется на выветрелой поверхности некоторых минералов за счёт окисления.
- Хрупкость — прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твёрдостью, что неверно. Иные очень твёрдые минералы могут с лёгкостью раскалываться, то есть быть хрупкими (например, алмаз)
Эти свойства минералов легко определяются в полевых условиях. К другим свойствам минералов относятся, например, оптические свойства: Преломление, Дисперсия и Поляризация, которые характеризуются их оптическими константами: показатель преломления, угол между оптическими осями, оптический знак кристалла, ориентация оптической индикатрисы и др.
Разнообразие минералов
На сегодняшний день известно более 4 тысяч минералов. Ежегодно открывают несколько десятков новых минеральных видов и несколько «закрывают» — доказывают, что такой минерал не существует.
Четыре тысячи минералов — это очень не много по сравнению с числом известных неорганических соединений (более миллиона). Геологи объясняют небольшое количество минералов следующими причинами:
- распространенность элементов в Солнечной системе. Наиболее широко на Земле распространены кислород и кремний (кларковое число: O 470000 (Виноградов, 1962), 472500 (Ведеполь, 1967); Si 295000 (Виноградов, 1962), 305400 (Ведеполь, 1967). Соответственно, подавляющее большинство минералов является силикатами. С другой стороны, некоторые элементы так рассеяны, что никогда не образуют собственных минералов и лишь входят в структуру некоторых минералов в виде примесей.
- неустойчивость многих химических соединений в земных условиях.