Фізичні властивості мінералів: опис, характеристика

Фізичні властивості мінералів: опис, характеристика

Вченими вже досить давно вивчені основні фізичні властивості мінералів. Їх проходять і в шкільній програмі (зазвичай в курсі географії або хімії), і в університеті. Особливо добре в цій сфері орієнтуються ті, хто навчається в геологічному напрямку, а також особи, які обрали цю сферу для роботи або як об 'єкт наукових досліджень. Розгляньмо найголовніші та найцікавіші риси.

Оптиці присвячується: покажи мені все!

Найчастіше характеристика фізичних властивостей мінералів починається з віднесення речовини до категорії прозорих або такими, що не є. Терміном прийнято позначати здатність попускати крізь структуру мінералу променевий потік. Прозорість - це характеристика, описана рівнями. Найбільш типовий представник прозорих мінералів - кришталь. Відмінними показниками відрізняються топаз, шпат родом з Ісландії. З напівпрозорих варто згадати кіновар, а ось непрозорих найбільше - це графіт, пірит і безліч інших різновидів. Нерідко зразки, представлені великими екземплярами, на перший погляд здаються непрозорими, але при дослідженні зернових країв, осколків малої товщини виявляється, що їм властива досить сильна здатність пропускати світлове випромінювання.


Гарно!

Аналізуючи класифікацію мінералів, їх фізичні властивості, необхідно зазначити, що до числа найбільш значущих параметрів традиційно відноситься колір. Саме цю ознаку досліджують в першу чергу при діагностиці зразка. Забарвлення пов 'язане і з внутрішніми особливостями (ідіохроматичний аспект), і з наявністю хромофорів у загальній масі речовини. Хороший приклад, що зустрічається досить часто, - зелений відтінок смарагду, обумовлений включеннями хрому. А ось турмалін буде переливатися красивими відтінками рожевого завдяки наявності в його структурі марганцю.

У ряду мінералів забарвлення обумовлене неоднорідною будовою. Це характерно для моріону, деяких видів кварцу. Кристалічні решітки таких мінералів відрізняються численними дефектами, за рахунок чого заломлення світла створює цікаві забарвлення. Також відомі мінерали, колір яких обумовлений механічними домішками, розсіяними виключно тонким шаром. Офіційне наукове найменування такого явища - аллохроматичний окрас. Саме таким ефектом обумовлене забарвлення яшми, авантюрина та деяких інших мінералів.

Колір риси

Визначення фізичної властивості мінералу такого типу передбачає виявлення відтінку мінералу, розштовхнутого в дуже тонкий порошок. Мінеральну межу найпростіше отримати, якщо зразком, призначеним для дослідження, провести по платівці з порцеляни. Об 'єкт повинен бути матовим, неприпустимо покриття глазур' ю. Крім бісквіту можна використовувати хімічний посуд, вироблений з фарфору і має поверхню з такими ж якостями.

Якщо порівнювати забарвлення і це фізична властивість мінералу, можна помітити - воно набагато більш постійне. Буває і так, що риса має такий же відтінок, як і випробовуваний зразок, але відомі і випадки відчутної відмінності. Наприклад, гематит, який при первинному дослідженні оцінюється як сірий зі сталевим відтінком, малює межу червоного відтінку (стигла вишня). Схожа ситуація і з піритом, пофарбованим у близький до кольору латуні відтінок жовтого, - його риса чорна.

Радість сороки

Якщо запитати школяра, студента "Які фізичні властивості мінералів ви знаєте", одним з перших на згадку приходить блиск. Характеристика визначається ступенем заломлення. Це такий параметр, обчислення якого засноване на різниці швидкісних показників світлового потоку при проходженні з повітря в середовище кристала. Якщо параметр варіюється в межах 1,3-1,9, матеріал блищатиме, немов скло. Хороший приклад - гарант, кварц.

Алмазний блиск характеризується кількісним показником 1,3-1,9. Така особливість має сам алмаз, а також рутил, кальцит і деякі інші породи. При характеристиці заломлення 2,6-3,0 говорять про поліметалічний блиск. Найбільш яскраві представники такої групи природних речовин - гематит, куприт. Нарешті від трьох і більше - параметр, який говорить про металевий блиск. Він властивий піриту, молібденіту і багатьом іншим мінералам.


Спайність

Це фізична властивість мінералів одна з базових. Воно відображає, наскільки кристалічній структурі характерні розколи в різних напрямках. Таке пояснюється будовою решітки. Наприклад, якщо розглядати кальцит, то його кристали по спайності при розкладанні завжди дають ромбоедри, не грає ролі, з чим довелося працювати спочатку. Куб флюорита дасть розсип октаедрів. Рівень досконалості прийнято класифікувати за спеціальною шкалою.

Найбільший показник (досить досконалий) - це така фізична властивість мінералу, яка відображає легкість розщеплення вихідного зразка на аркуші малої товщини. У природі такі слюда, хлорит. Досконала - така спайність, яка при сильному ударі показує виколки по спайності, але зламати вихідний матеріал по інших напрямках проблематично. Такі флюорит, кальцит.

Які ще бувають?

Опис фізичної властивості мінералів спайності може містити характеристику "середній рівень". Таке властиво, наприклад, піроксенам. При роботі зі зразком по всіх напрямках можна досягти зламу. При дослідженні уламків деякі площини будуть гладкими, їм властивий блиск. Це площини спайності. Всі інші краї - нерівні, зламані.

Аналізуючи фізичні та хімічні властивості мінералів, можна помітити, що деякі матеріали мають зернисту структуру, причому окремі елементи досить різноманітні за розмірами, формою, завдяки чому поверхня виходить неправильною. Виняток - кристалічні грані. Для таких речовин характерна недосконала спайність або показник в принципі відсутній.

Про тріщики

Якщо говорити коротко, фізична властивість мінералів, описуване терміном "тріщини окремо", за своєю суттю протилежно спайності. При дослідженні зразка можна помітити грубі, частіше розташовані поперек мінерального подовження тріщинки. Зазвичай вони близькі до плоских, але недостатньо досконалі, щоб можна було їх так охарактеризувати.

Злом

Описуючи коротко фізичні властивості мінералів, обов 'язково згадують і цю особливість. Якщо мінерал характеризує спайність недосконалого рівня, саме завдяки злому можна детально вивчити зразок. У деяких порід він раковистий. Це характерно для кварцу, пірохлора. Інші показують наче занози. Таке більше властиве самородкам. Борніт, пірит описуються дрібнораковистими зломами. Є й такі мінерали, у яких ця особливість дозволяє віднести їх до групи нерівних порід.

Твердість

Альтернативне найменування цієї якості - здатність матеріалу чинити опір агресивним зовнішнім факторам, що механічно впливають на структуру. Щоб зрозуміти, наскільки твердий мінерал, потрібно подряпати його зразком. Характеристика особливості в кількісній формі підпорядкована шкалі Мооса. Її суть - десять рівнів, кожен наступний з яких здатний дряпати попередній зразок. Еталонними обрані (за зростаючою, з першого по десятий рівні): тальк, гіпс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, кварц, топаз, корунд, алмаз.


В якості інструментарію при визначенні характеристик матеріалу нерідко користуються мідними, сталевими голками. Перша дряпає поверхні аж до 3,5 рівня, друга - до шостого. Подібний параметр (до шести) дає ніж, трохи менше (до п 'яти) - скло. При дослідженні м 'якого зразка можна спробувати його на твердість власним нігтем. Людська нігтьова пластина оцінюється в 2,5 за шкалою Мооса. Аналізуючи фізичні властивості мінералу аметиста, твердість доведеться оцінити в сім одиниць.

Який ти?

Вивчення особливостей конкретного зразка передбачає оцінку його крихкості. Цей параметр для згаданого вище аметиста, наприклад, досить високий - мінерал крихкий. Це означає, що при впливі голкою, ножиком порода легко кришиться. Іноді при проведенні вістрям ножа на зразку мінералу залишається гладкий слід, що відрізняється від іншої поверхні блиском. Це вказувати на пластичні деформації структури.

Ще одна цікава особливість - ковкість. Якщо зразок вдарити важким молотком, він перетвориться на платівку малої товщини. Протилежна особливість - пружність, тобто можливість відновлення вихідної форми, коли зовнішнє навантаження пропадає. Класичні представники мінералів з високими показниками пружності - азбест, слюда.

На що ще звернути увагу?

Є досить багато важливих особливостей, причому спостерігається залежність від походження: фізичні властивості нерудних мінералів, рудних нерідко відрізняються досить сильно за своїми показниками. Саме з цієї причини дослідження конкретного зразка багато хто воліє починати з визначення природи матеріалу.

У цифрах

Не варто нехтувати оцінкою питомої ваги. Найбільш точні показники можна отримати, маючи високоефективним лабораторним обладнанням з мінімальною похибкою. Використовуються різні методики. Якщо достатньо приблизної оцінки, можна зіставити конкретний мінерал зі схожим поширеним природним компонентом, чия питома вага оцінена фізиками як еталонна.


Питома вага - характеристика, що дозволяє зарахувати конкретний зразок до однієї з трьох категорій. Є показник менше трьох, це легкий мінерал, якщо значення варіюється в межах від трьох до п 'яти, питома вага характеризують як середня. Параметри більше - це важкі зразки. До легенів належить кварц, представник середніх - корунд, з важких варто згадати золото.

Коли так і тягне

Аналіз зразка мінералу передбачає вивчення його магнітних властивостей. Відомо, що деякі від природи є сильними ферромагнетиками, здатними притягувати невеликі елементи, виготовлені з заліза. При експериментах частіше використовують булавки, тирси. Оптимальний матеріал для виготовлення цих предметів - залізо з високим відсотком нікелю, магнетит.

Виділяють парамагнітні мінерали, які можна притягнути, якщо мати в своєму розпорядженні електричний магніт або пірротин. Остання категорія - діамагнітні, тобто речовини, які магнітом будуть відштовхуватися. У природі найбільш характерний представник - вісмут у вигляді самородка.

Як виявити?

Щоб оцінити магнітні якості випробовуваного зразка, слід організувати відповідне лабораторне обладнання. Воно досить просте. Беруть магнітну стрілку, до її закінчення наближають мінерал і відстежують реакцію здатного обертатися предмета.

Як вдалося виявити в ході численних експериментів, мінерали, що мають сильні магнітні якості, - це досить вузький список найменувань. Нерідко саме на магнітність орієнтуються при визначенні природи конкретного зразка, нехтуючи іншими ознаками. Це справедливо, наприклад, для магнетиту.


Радіація настає!

Одна з особливостей мінералів - радіоактивність. Дізнавшись про такий факт, інший обиватель може не на жарт злякатися, але вчені давно з 'ясували - це якість притаманна тим мінералам, присутнім на нашій планеті, до складу яких входять торій, уран. Щоправда, потужність випромінювання частинок усіх категорій зазвичай відносно мала. Якщо звернути увагу на досвід виїмки радіоактивних порід, можна дізнатися, що в більшості випадків родовища характеризувалися каймою червоного або бурого відтінку. Нерідко мінеральні радіоактивні зерна знаходять у товщі шпата, кварцу. Упізнати їх нескладно - від вкраплень у різні боки радіально йдуть невеликі тріщинки. Досліджуючи зразки, можна використовувати спеціальний фотопапір. Природне випромінювання досить сильне, щоб залишити на ній слід.

Дізнатися під час першої зустрічі

Опинившись у польових умовах, геологи нерідко стикаються з непростим завданням необхідності швидкої ідентифікації конкретного мінералу. Один з досить простих способів виявлення характерних фізичних якостей - перевірка на взаємодію з водою. Хлориди, наприклад, досить швидко розчиняються. Якщо вода не робить відчутного впливу на зразок, можна вплинути на нього лужею, кислотою.

Виявлення наявності у складі породи окремого елемента можливе за допомогою приватної хімреакції. Наприклад, хлороводень дозволяє швидко ідентифікувати карбонати, амоній - фосфати. Ряд мінералів змінюють забарвлення полум 'я.

На що ще звернути увагу?

Відомі такі мінерали, які при розломі стають джерелом характерного запаху. Упізнати таким чином найпростіше миш 'як, що пахне часником. Не складніше ідентифікувати і арсенопірить. Є такі різновиди мінералів, чия відмінна фізична властивість - поверхня, що визначається на дотик. Так можна впізнати тальк - він жирний. Ряд з "єднань ідентифікується до смаку. Гарний приклад - кухонна сіль. Подібним чином можна визначити і деякі інші сольові мінеральні зразки.