osnovi mineralogije (h-120-b) -...
TRANSCRIPT
OSNOVI MINERALOGIJE (H-120-B)šk. 2017/2018
OAS, izborni, 4 ESPB, 2+1+0+0
Predmetni nastavnik: Doc. dr Nenad S. Krstić
Niš, 2017
Predavanje: 7
OKSIDI i HIDROKSIDIO2- (OH)-
• ~ 250 minerala identifikovano na Zemlji
• ~ 5% Zemlje izgrađeno od oksida, hidroksida i hidratisanihoksida
• Grade ih kiseonik i oko 40 drugih elemenata.
• Fe, Mg, Ni, Mn, Na, K, U, Th, Ti, Si, Al, Cu, Zr, V, Nb, Ta,La
• Fe je najzastupljeniji element, ima ga u oko 50 minerala.2
Prosti
Prema broju elemenata u sastavu
Složeni
Hidratogeni
Magmatski Po načinu postanka
Pneumatolitski
Podela minerala
3
U strukturnom pogledu dele se na više klasa premakoordinacionom broju elemenata sjedinjenom sa kiseonikom
Koordinacioni broj
Katjoni
4 2+ Be2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, Ni2+, Zn2+, Cu2+
62+ Mg, Fe, Mn, Ni3+ Al, Fe, Cr, V
84+ Ti, Zr, Sn5+ Ta, Nb4+ Zr, Th, U
12 Ca2+, Na+, Y3+, Ce3+, La3+
4
To su uglavnom stabilna jedinjenja, fizičke osobine zavise od
kristalne strukture, minerali koje odlikuje visoka tvrdoća
Dobra kod hidroksida, pre svega
Cepljivost
Nije izražena (magnetit, hrom špineli)
5
Podela oksida:
1. Grupa kvarca
2. Grupa oksida prostih minerala tipa A2X i AX
3. Grupa korunda A2X3
4. Grupa spinela AB2X4
5. Grupa rutila AX2
6. Grupa hidroksida
Led, H2O
6
1. Grupa SiO2
1) Kvarc
Najzastupljeniji, nastao pegmatitski, pneumatolitski,
hidrotermalno i ima ga u svim magmatskim stenama
U metamorfnim – prekristalisani SiO2
U sedimentnim – SiO2 nastao dijagenezom
Veštački proizveden – SiO2 visokog kvaliteta
2) Tridimit - U pukotinama kiselih stena
7
3) Kristobalit - U vulkanskim stenama
4) Kousit - Nastaje iz toplih voda ugašenih vulkana
5) Kalcedon - Nastaje naglim izlučivanjem iz rastvora na
niskim tº, vezan za različite baz. stene
6) Kvarcno staklo – plemeniti opal je dragi kamen8
(California, USA)
9
Kvarc SiO2
Opal Opal je amorfna modifikacija SiO2 sa različitom količinom
koloidne vode (SiO2×nH2O). Sadržaj vode varira od 3-20%.
Idiohromatski je bezbojan, mada je češće obojen usledprisustva razičitih primesa.
Masne je i staklaste sjajnosti, providan ili neprovidan. P
10
Plemeniti varijetetilepih boja su cenjenikao dragi kamen.
Tvrdoće je 5,5 – 6,5školjkastog preloma.
Pojavljuje se u vidugrozdastih ilibubrežastih agregata.
2. Prosti oksidi metala:
kuprit (Cu2O), cinkit (ZnO), periklas (MgO)Kuprit tipičan predstavnik prostih oksida. Nastao je u oksidacionoj zoni Cu-rudišta, najčešće u
asocijaciji sa karbonatom i samorodnim Cu.
11
Boja: crvena u različitimnijansama i skorodijamantski sjajan zbogvisokog indeksaprelamanja.
Kubna kristalna rešetka.(pojavljivanje: Podgorskeplanine kod Valjeva)
Cinkit
12
providan mineral, visokesjajnosti, tamno-crveneboje.
Redak mineral uz Zn-silikate.
MgO nastaje metamorfozom
dolomita, npr. Značajno prisutan na
Vezuvu
3. Grupa korunda:
1) korund (Al2O3), 2) hematit (Fe2O3), 3) ilmenit (FeTiO3)
1) KorundMineral heksagonalne strukture, bez boje, primese jona d-
metala uslovljavaju različite boje,Plavičast (safir) i sivo žut (orijentalni topaz) Fe i Ti, retke
pojave korundaCrvenkast (rubin) CrZeleni (orijentalni smaragd)Ljubičasti (orijentalni ametist)Bezbojan (leukosafir)
Mineral magmatskog ili metamorfnog postanka, abrazivnimaterijal i dragi kamen
13
14
2) Hematit
Hematit (Fe2O3) predstavlja jednu od najvažnijih ruda gvožđa.
Kristališe heksagonalno i javlja se u ljuspastim agregatima ili
veoma sitnozrnim, jedrim masama.
15
Najčešće je crvene boje, po čemu je dobio ime (gr. haima –
krv), ali može biti i metalno sive i crne boje.
Ogreb mu je, bez obzira na boju, uvek crven, sjajnost
metalična, a tvrdoća oko 6.
To je mineral koji može nastati u svim ciklusima, a
raspadanjem prelazi u limonit.
16
Nastanak hematita Mineral koji je nastao vrlo različitim procesima
Pri vulkanskim procesima (Erupcijom Vezuva 1817. godine
nastajao je sloj od 1m za 10 dana)
Magmatski
Metamorfni
Hidrotermalni
U oksidacionoj zoni Sulfidi Fe → Fe2O3
Važna ruda gvožđa (značajna nalazišta u regionu i kod nas -
Bosna, Kopaonik)
[O]
17
3) Limonit
Limonit (Fe2O3×nH2O) je mineral koji nastaje raspadanjem
svih minerala sa sadržajem gvožđa.
Amorfan je i javlja se u vidu skrama, prevlaka, bubrežastih
i zemljastih masa.
Nalazi se u velikom broju stena, kao i u kori raspadanja
gde, ako je u većim koncentracijama, predstavlja rudu
gvožđa.
18
4. Grupa spinela:minerali po strukturi složeni oksidi tipa AB2X4Sastav: M2+O × M3+O3 ili MO × M2O4M2+– Mg, Fe, Zn, MnM2+– Al, Fe, Mn, Cr
Predstavnici špinela:špineli: špinel (MgAl2O4), hercinit (FeAl2O4), getit (ZnAl2O4), galaksit (MnAl2O4)
magnetiti: magnetit (FeFe2O4), franklinit (ZnFeO4), jakobsit (MnFe2O4)
hromiti: hromit (FeCr2O4), Mg-hromit (MgCr2O4)19
U njihovom sastavu nema M+1 i M+2 velikih jona Kubna kristalna rešetka U kristalnom stanju
M+2 okruženi sa 4O2- - Td koordinacijaM+3 okruženi sa 6O2- - Oh koordinacija
Teško se tope Slabo rastvorni Tvrdi minerali
20
špinel hercinit
galaksit
Špinel – metamorfni mineral
Magnetit – magmatski ali i metamorfni mineral (najvećasvetksa ležišta Ural, Kursk, Švedska, Kopaonik-Suvo Rudište)
Hromit – mineral ultrabazičnihstena, ruda Cr (svetski poznatanalazišta: Ural, J. Afrika, Filipini, Gostivar-Šara(Makedonija))
21Magnetit
Hromit
22
5. Grupa rutila
minerali sastava tipa AX2
Rutil (TiO2) Kazahstan, Norveška
Piroluzit (MnO2) Gruzija, Ukrajina, Indija
Kasiterit (SnO2) mineral kiselih granitnih stena, Nigerija,
Indonezija
Badeleit (ZrO2) Brazil, Šri Lanka
Uranit (UO2) radioaktivan mineral, Kanada, Norveška,
istočna Afrika
Kolumbit (Fe, Mn)Nb2O6
Tantalit (Fe, Mn)Ta2O623
24
25
6. Grupa hidroksida
Najvažniji minerali:1) brucit 2) hidralgirit 3) diaspor 4)getit 5) lepidokrokit 6) manganit
Mg(OH)2 Al(OH)3 α-AlO(OH) FeO(OH) γ-FeO(OH) MnO(OH)
Česti sastojci boksita i zemlje crvenice
Brucit: nastao delovanjem tople vode u alkalnoj sredini nasilikate bogate Mg.
26
27
alumosilikati hidralgirit (ulazi u sastav boksita)raspadanje
Sulfidna ležišta oksidaciona zona getit FeO(OH)
Fe – karbonati
Amfiboli
Pirokseni
Vodeni rastvori 28
Pirit lepidokrokit
oksidi
boksit – stena Al-hidroksid sa prom. sadrž. Fe
hidroksidi
Sirovina za glinicu i boksitni (primer: LAFARŽ) cement.
Krečnjak sa boksitom nije dobar materijal u građevinarstvu
[O]
29
30
8. Oksidi i hidroksidi
1. Oksidni minerali i mineralni hidroksidi
2. Podela oksidnih minerala sa odgovarajućim
primerima
3. Postanak minerala Fe
KARBONATI
•Karbonati su vrlo rasprostranjeni minerali u prirodi, neki od
njih su stvorili velike komplekse monomineralnih stena.
•Postoji oko 80 karbonatnih minerala koje grade Na, Ca, Mg,
Sr, Ba, Th, Fe, Cu, Zn, Pb i Bi uglavnom.
•Pored čistih karbonatnih minerala postoje i oni sa jonima OH-
, Cl-, SO42- ili PO4
3-31
Najpoznatiji karbonati su karbonati kalcijuma CaCO3:
•IZOMORFNI MINERALI-kalcit, dolomit, aragonit
I grupa KALCITA II grupa ARAGONITA
katjoni M2+
r(M2+) < r(Ca2+) r(M2+) > r(Ca2+)
samo je Ca2+ dimorfan – gradi oba minerala, oba tipa kristalnerešetke.
(slična natrijum hloridna-deformisana) (Ca2+ CO3
2- - rombično)32
33
34
• Kristalna rešetka kalcita je prva kristalna rešetka čija jestruktura utvrđena rentgenskom difrakcijom.
I grupa II grupaOtavit – CdCO3 Viterit - BaCO3
Magnezit – MgCO3 Stroncijerit - SrCO3
Siderit – FeCO3 Ceruzit - PbCO3
Rodohrozit – MnCO3
Smitsonit – ZnCO3
35
36
37
KALCIT
Među najrasprostranjenijim mineralima na Zemlji
Dobro rastvoran u kiselinama (CH3COOH, HCl...)
Raspada se udarom na sitne romboedre
fluorescira
38
Osnovni mineral sedimentnih i metamorfnih krečnjaka
Stvara se sedimentacijom u morskim bazenima
Kalcifikacijom Si-minerala – nastaje sekundarni kalcit
U pećinama (stalaktiti i stalagmiti)
Oko vodopada i reka – šupljikava masa – bigar
Organogeno nastaje iz ljuštura izumrlih organizama
CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) → Ca(HCO3)2(aq)
39
→
Krečnjački pejzaži Kišnica rastvara kalcit u krečnjaku gradeći duboke, uzane
oblike (škrape).
Vremenom voda koja se proceđuje produbi takve udubine u
pasaže.
Premda površina ostaje suva, tekuća voda rastvara stenu
gradeći vrtače na sastavima škrapa.
Podzemni tokovi putuju kroz pećine i formiraju podzemna
jezera.
Deo kalcita se ponovo istaloži u pećinama u vidu stalaktita
i stalagmita. 40
41
Krečnjački pločnici sastoje se od velikih, lomljenih ravnih
blokova stena.
Nastaju tamo gde raspadanje čistog krečnjaka ne daje
nerastvorni ostatak (npr. glinu), da bi nastalo meko tlo,
primer Plan d` Sal, Francuska.
42
Travertin
Vrsta precipitata koja nastaje iz vode preko postojećih
čvrstih stena u područjima siromašnim kišama.
Veštački objekat ostavljen duže vreme u tvrdoj vodi može
se obložiti skramom od travertina.
43
Primena kalcita
•Bistri i providni – optička industrija (Nikolove prizme)
•Građevinarstvo
•Metalurgija
•Metamorfni krečnjak – mramor – građevinarstvo/ vajarstvo
44
MAGNEZIT
•Nerastvoran u hladnoj HCl, ne penuša po prelivanju
•Ređi mineral
•Nastao hidrotermalno i hidratogeno
• Rasprostranjen u Srbiji (Goleš, Zlatibor)
Primena
•U industriji vatrostalnih materijala
•Sirovina za proizvodnju Mg45
Magnezit
SIDERIT
Mineral gvožđa (svetlo žućkaste boje - do mrke)
Staklast, sjajan, dobro cepljiv Nastao metamorfozom hidrotermalnih ležišta krečnjaka u
uslovima prisustva minerala Fe
RODOHROZIT Mineral mangana (svetlo ružičaste boje)
SMITSONIT
Mineral cinka (zelenkaste boje, sedefasto sjajan mineral)
46
47
DOLOMIT – Ca, Mg (CO3)2
Nastaje:
•Dejstvom toplih rastvora sa Mg-solima na krečnjak
•Trošenjem silikatnih stena
•Sedimentacijom
Rasprostranjenost u Srbiji:
•Gornji Milanovac, Zlatibor
48
U karbonatne minerale spadaju i dragoceni minerali bakra:
MALAHIT – Cu2(OH)2CO3 AZURIT – Cu3(OH)2(CO3)2
smaragdno zelene boje, sjajan azurno plave boje
(Bor) (Majdanpek)
49
sulfidiSekundarni minerali ← trošenje primarnih Cu
Sulfosoli
50
51
Nakit
52
BORATI I NITRATI
Minerali sa kiseonikom u ternernoj koordinaciji, to su soli kojeimaju karakteristične anjone sa O2- jonima na temenimatrougla u trigonalnoplanarnoj koordinaciji prema C, B ili Natomu. Sličan oblik grupa određuje sličnost minerala kojegrade ovi elementi.
Borati (BO33-) su nastali uglavnom taloženjem iz slanih jezera
u predelima sa pustinjskom klimom.
Boraks – jezero u Kaliforniji, Čile, Bolivija, Argrntina. SAD najveći svetski proizvođač borata i bora Italija (Toskana) – borati vulkanskog porekla.
53
Na2B4O7 ꞏ 10 H2O (boraks)
Ca2B6O11 ꞏ 5 H2O (kolemanit)
Mg6B14O26Cl2 (boraksit)
Nitrati su slični karbonatima, ali manje stabilni, i dobrorastvorljivi; Ima ih samo u Čileu u pustinjskoj oblasti,verovatno u čvrstom agregatnom stanju, nastali u vezi savulkanizmom.
NaNO3 – čilska šalitra• veštačko đubrivo u poljoprivredi• sirovina u hemijskoj industrijiSintetički NaNO3 proizvodi se od azota iz vazduha kaoosnovne komponente
54
55
56
9. Minerali sa kiseonikom u ternarnoj koordinaciji
1. Karbonatni minerali (najznačajniji predstavnici)
2. Borati
3. Nitrati