Бетехтин А. Г. Курс минералогии
жүктеу/скачать 4,45 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Общие замечания.
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли) 423 Практическое значение. Сода употребляется в самых различных от раслях промышленности: мыловаренной, стекольной, красильной, а также химической и металлургической. В странах, бедных содовыми озерами, сода получается искусственно, главным образом из мирабилита и галита. КЛАСС 3. СУЛЬФАТЫ Общие замечания. Необходимо прежде всего напомнить, что геохи мия серы характеризуется своеобразными особенностями, не свой ственными многим химическим элементам. Помимо того что этот эле мент способен давать электрически нейтральные 8атомные молекулы S 8 (см. о самородной сере), он образует различно заряженные положитель ные и отрицательные ионы. Как мы знаем, существуют отрицательно заря женные ионы S 2– (аналог O 2– ) и [S 2 ] 2– как продукты электролитической дис социации H 2 S. С этими анионами связано образование сульфидов. В окислительной обстановке сера может давать молекулярное соединение SO 2 (сернистый газ), а в растворах — комплексные анионы [SO 3 ] 2– и в бо лее окислительной среде [SO 4 ] 2– , в которых участвуют катионы S 4+ и S 6+ соответственно. Кристаллические образования, представляющие собой со единения металлов с этими анионами, называются сульфитами (всего два минеральных вида) и сульфатами (широко распространены в природе). Таким образом, возникновение сернокислых солей металлов может происходить лишь в условиях повышенной концентрации кислорода или, как говорят, при повышенном парциальном давлении кислорода в окру жающей среде и при относительно низких температурах. Такие условия в земной коре, как известно, создаются вблизи земной поверхности, где и встречается подавляющая масса этих соединений как эндогенного, так и экзогенного происхождения. Хотя среди минералов этого класса мы наблюдаем большое разнооб разие соединений, однако число устойчивых и широко распространен ных в земной коре сульфатов сравнительно невелико. Для такого крупного комплексного аниона, каким является [SO 4 ] 2– , стойкие кристаллические структуры возможны лишь при сочетании этого аниона с крупными двухвалентными катионами. Действительно, как мы увидим, наиболее устойчивы сульфаты Ba, Sr и Pb. Катионы с меньшими ионными радиусами входят в состав сульфатов лишь в гидратированном состоянии, т. е. будучи одеты в «рубашку» из молекул Н 2 О. При этом чем меньше катион, тем большее количество молекул Н 2 О способно с ним свя заться. Для богатых водой сульфатов количество Н 2 О для одного и того же типа соединения может меняться в зависимости от давления паров Н 2 О во внешней среде. Так, например, для сульфата закиси железа существуют соли с семью, шестью, пятью и одной молекулами Н 2 О. Все они отличаются друг от друга своими особенностями кристаллических структур. Описательная часть 424 Одновалентные катионы щелочных металлов в состав простых суль фатов входят, естественно, в двойном количестве или в ассоциации с Н + . Они образуют слабые кристаллические структуры и легко растворяются в воде (так же как и сульфаты двухвалентных малых катионов). Сульфаты трехвалентных металлов, главным образом Аl 3+ и Fe 3+ , встречаются только в виде водных соединений. Широко распространены двойные и более сложные соли одно, двух и трехвалентных металлов. Очень часто встречаются сульфаты с доба вочными анионами, чаще всего [ОН] 1– , иногда Сl 1– , [СО 3 ] 2– , [РО 4 ] 3– и др. Чаще всего это имеет место, когда в состав соединения входят трехвалент ные металлы или сильно поляризующие катионы Cu 2+ . В заключение отметим некоторые общие для минералов этого класса физические свойства. Прежде всего обращает внимание, так же как и в карбонатах, отсутствие минералов с высокой твердостью. Среди сульфа тов мы не знаем минералов с твердостью выше 3,5. Для богатых водой минеральных видов она снижается даже до 2. Из оптических свойств суль фатов по сравнению с ранее рассмотренными классами солей характер ны гораздо более низкие величины двупреломления (Ng–Np). Встреча ются даже оптически изотропные минералы. Объясняется это тем, что тетраэдрические группы SO 4 по сравнению с плоскими группами СО 3 и NO 3 представляют собой изометрические структурные единицы. Весьма характерно, что в тех сульфатах, которые в качестве дополнительного аниона содержат ион [СО 3 ] 2– , двупреломление значительно повышается (примером может служить каледонит — Pb 5 Cu 2 [SO 4 ] 3 [CO 3 ][OH] 6 ). При описании мы будем объединять минералы в группы, как обычно, по химическому составу и типам кристаллических структур. Однако та ких групп для безводных минералов оказывается очень немного. Осталь ные, довольно многочисленные и разнородные по составу минералы наи более целесообразно сгруппировать по признакам валентности катионов, объединив вместе безводные и водные сульфаты. 1. Группа барита Сюда относятся сернокислые соединения Sr, Ba и Рb, не встреча ющиеся в природе в виде водных сульфатов. Безводный сульфат каль ция (ангидрит) хотя кристаллизуется в той же ромбической сингонии, что и указанные сульфаты, но существенно отличается от них как по кристаллической структуре, так и по формам кристаллов, что связано с меньшей величиной радиуса иона Ca 2+ . Так как ангидрит по условиям образования в природе чрезвычайно тесно связан с водным сульфатом кальция (гипсом), то подробную характеристику его мы дадим отдель но, вместе с гипсом. БАРИТ — Ba[SO 4 ]. От греч. барос — тяжесть. Большой удельный вес этого минерала легко ощутим в руке. Среди очень немногочисленных |