ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
Цель работы: научить студентов самостоятельно определять внешние физические свойства минералов, относящихся к группе самородных элементов, сульфидов, оксидов, галогенидов, карбонатов, фосфатов.
Используемые материалы: коллекция минералов, шкала твердости Мооса, неглазированная фарфоровая пластинка, лупа.
Задание. Дать описание образца минерала, предложенного преподавателем из минералогической коллекции, относящегося к одному из вышеперечисленных классов.
Методические указания. В основу современной классификации минералов положены химический состав и внутреннее строение. Единицей такой классификации является минеральный вид. Все известные минералы разделены на ряд классов. В данной работе рассматриваются минералы, относящиеся к классу самородных элементов, сульфидов, оксидов, галогенидов, карбонатов, фосфатов.
Минералы класса самородных элементов сложены атомами одинаковых химических элементов. Это металлы (золото, платина, медь), полуметаллы (мышьяк, сурьма, висмут). Из неметаллов наиболее распространены сера и углерод. Для самородных минералов характерен полиморфизм – свойство находиться в нескольких кристаллических модификациях с разной структурой (графит и алмаз). Минералы этой группы не являются породообразующими, но имеют практическое значение.
Класс сульфидов. К этому классу относятся минералы - соединения металлов с серой. Обычно образуют плотные сплошные мелко- и крупнокристаллические массы, могут встречаться в виде прожилков, гнезд или отдельных кристаллов. Имеют черную или темную черту, металлический блеск и высокую электропроводность. Основная часть сульфидов обладает высокой плотностью (до 8,5 г/см³). Сульфиды не относятся к породообразующим минералам, но являются главными рудообразующими минералами месторождений цветных металлов. Наиболее широко распространены сульфиды железа (пирит FeS2), меди (халькопирит CuFeS2), свинца (галенит PbS), цинка (сфалерит ZnS).
Класс галогенидов. К этому классу относятся соли галогено-водородных кислот HF, HCl, HBr и HJ. Наиболее распространены среди них хлориды (галит NaCl, сильвин KCl и флюорит CaF2). Как породообразующие минералы они имеют небольшое значение, но могут представлять промышленный интерес.
Класс оксидов и гидроксидов. К этому классу относятся минералы, образованные соединениями металлов и полуметаллов с кислородом, гидроксильной группой ОН¯ или водой. Эти минералы очень широко распространены в природе. Самым широким распространением пользуется оксид кремния SiO2. Многообразны оксиды и гидроксиды железа. Почти все минералы этого класса обладают кристаллической структурой, но существуют и аморфные соединения. Самый распространенный в земной коре минерал этой группы кварц SiO2. К этой же группе относятся оксиды - корунд Al2O3, гематит Fe2O3, магнетит FeO·Fe2O3, халцедон. Гидроокислы – лимонит (смесь различных гидроксидов железа), бокситы (смесь гидроксидов алюминия), опал.
Класс карбонатов. К этому классу относится большое количество минералов – солей угольной кислоты. Для всех карбонатов характерна реакция с соляной кислотой. Карбонаты кристаллизуются в тригональной сингонии, обычно имеют светлую окраску, низкую твердость (3 - 4,5), совершенную спайность по ромбоэдру и небольшой удельный вес. Наиболее распространенные минералы этой группы – кальцит, доломит, сидерит, магнетит.
Класс фосфатов. Фосфаты - минералы, представленные солями ортофосфорной кислоты. К этому классу относится большое количество минералов, не имеющих широкого распространения. Наиболее распространенный минерал этого класса – апатит.
Класс сульфатов. К этому классу относятся минералы - соли серной кислоты. Для них характерна светлая окраска, низкая твердость и небольшой удельный вес. Наиболее распространенными минералами этой группы являются ангидрит (CaSO4) и гипс (CaSO4·2H2O).
Порядок описания минералов. Описание минерала начинается с определения формы выделения исследуемого минерала в описываемом образце. Описание ведется последовательно, определяются все внешние физические свойства минерала в следующем порядке:
1. Форма выделения минерала в описываемом образце.
2. Цвет в куске.
3. Цвет в порошке (цвет черты).
4. Блеск.
5. Прозрачность.
6. Излом.
7. Спайность.
8. Твердость.
9. Плотность.
10. Особые свойства.
В конце описания следует выделить основные диагностические свойства изучаемого минерала, позволяющие отнести его к тому или иному виду.
В полевых условиях внешние физические свойства минералов определяются без каких-либо приборов, «на глаз», или с применением имеющихся подручных средств. Неглазированную фарфоровую пластинку (бисквит) для определения цвета черты минерала можно заменить обратной стороной фарфоровой тарелки. При отсутствии шкалы Мооса для определения твердости минерала можно использовать различные распространенные предметы: грифель мягкого карандаша имеет твердость – 1; ноготь – 2-2,5; медная проволока – 3-3,5; стальная игла, нож – 5-5,5; стекло – 5,5-6; напильник - 7. Очень удобно использовать стальную иглу, так как ее твердость приходится примерно на половину шкалы Мооса. Плотность определяется простым взвешиванием образца на ладони с оценкой «легкий», «средний», «тяжелый».
Представляемые отчетные материалы: описание минерала, выданного преподавателем, по принятой схеме.