Бетехтин А. Г. Курс минералогии
жүктеу/скачать 4,45 Mb. Pdf көрінісі
|
| Принципы классификации. За последние пятьшесть десятилетий
почти все главные руководства по минералогии строились по схемам хи мической классификации минералов. В основе всех вариантов этой клас сификации (В. И. Вернадского, Дж. Дэна, П. Грота, А. К. Болдырева, Х. Штрунца и др.) в той или иной форме лежит периодический закон хи мических элементов, открытый Д. И. Менделеевым. Этим объясняется то, что основное деление всех минералов на классы по типам химических соединений за небольшими изменениями прочно укоре нилось в современной систематике минералов. Однако подразделения внут ри классов на подклассы и группы минералов в связи с величайшими дости жениями в области изучения строения кристаллических веществ, особенно за последние 70–80 лет, претерпели весьма существенные изменения. Рентгеноструктурные исследования кристаллов, основанные на вы воде Е. С. Федоровым 230 пространственных групп, доказали взаимосвязь между химическим составом и кристаллическим строением вещества, что позволило уточнить химические формулы многих сложных соединений. Этим путем удалось совершенно определенно выяснить, что такие соеди нения, как минералы группы шпинели, большинство титанатов и ниобо танталатов, выделявшиеся ранее в виде самостоятельных классов, пред ставляют не что иное, как сложные окислы. Коренным образом изменились наши представления и о химической природе силикатов, в кристаллических структурах которых раскрыты самые различные по форме и строению комплексные анионы. Не менее существенным для нас следствием этих достижений является установление функциональной зависимости от особенностей кристалличе ского строения не только внешних форм кристаллов, но и таких свойств, как оптические, электрические, механические (твердость, спайность, упругость) и пр. Оказалось, что все эти свойства минералов обусловлены как простран ственным расположением структурных единиц (ионов, атомов или молекул) при определенных соотношениях их размеров, так и природой связи между Описательная часть 152 ними и свойствами самих ионов или атомов, определяемыми положени ем их в таблице химических элементов Менделеева, а следовательно, и их строением. Мало того, закономерности сочетания химических элементов при минералообразовании приводят к более глубоким представлениям о ге незисе минералов. Становится понятным, почему и в каком порядке про исходит «отбор» и сочетание тех или иных ионов при образовании крис таллов, выпадающих из растворов или расплавов, в зависимости от физикохимических факторов равновесия системы (температуры, давле ния и концентрации химических компонентов). Отсюда нетрудно дога даться, почему в природе происходит направленное распределение хи мических элементов и типов химических соединений в различных последовательно возникающих продуктах магматической деятельности (изверженных горных породах, пегматитах, гидротермальных образова ниях) или в продуктах экзогенных процессов, приводящих к образова нию коры выветривания и химических осадков в водных бассейнах, и т. д. В течение XX в. минералогия прошла большой путь в своем разви тии, претерпев постепенное превращение из науки чисто описательной в науку аналитическую, способную обнаруживать связь между фактами и давать им объяснение. Одним из важнейших инструментов естествозна ния и необходимым условием для понимания закономерностей в устрой стве природы, частью которой является царство минералов, служит сис тематика, имеющая своей задачей распределить объекты науки по классам и другим таксонам (подразделениям) с учетом естественных связей и раз личий. Взамен устаревших классификаций, основанных на сопоставле нии свойств минералов, появлялись классификации, учитывающие хи мический состав, а в последнее время все более принимаются во внимание особенности конституции минерала в целом. Давно уже стало немысли мым понимание свойств минералов без увязки с химическим составом и разбора кристаллических структур. И наоборот, как показал В. С. Собо лев, в тех случаях, когда мы еще не знаем кристаллической структуры минерала, мы можем по физическим и химическим свойствам судить о принадлежности его к тому или иному структурному типу соединений, обладающих общими свойствами. Таким образом, классификация минералов должна быть кристаллохи' мической и основываться на данных изучения взаимосвязи всех свойств природных химических соединений с их химическим составом и кристал' лической структурой. При разработке классификации минералов, принятой в данном учеб нике, были учтены следующие главные положения. Все природные образования, составляющие предмет минералогии, так же как и все искусственные вещества в химии, необходимо делить преж де всего на две большие самостоятельные группы: Классификация и номенклатура минералов 153 1) неорганические минералы, к которым, кроме редко встречающихся самородных элементов, относятся природные соединения (за исключе нием органических) всех элементов; 2) органические минералы, представленные разнообразнейшими соеди нениями углерода (исключение составляют лишь карбонаты и карбиды, относимые к неорганическим соединениям). Органические соединения, как известно, весьма существенно отлича ются от неорганических не только по химическим свойствам, но и по кри сталлическому строению и природе связей между структурными едини цами. Степень изученности этих групп минералов крайне неодинакова. В то время как наши знания по неорганическим минералам в настоящее время далеко продвинулись вперед, минералогия органических соедине ний находится еще в самой начальной стадии развития. Если 70 лет назад такие природные вещества, как торф, бурые и камен ные угли, смолы и нефти рассматривались еще как самостоятельные мине ралы, то теперь, в результате исследований, в частности, твердых органи ческих веществ с применением новейших методик исследования, стало совершенно ясно, что они представляют собой далеко не однородные по составу массы, состоящие из различных органических веществ и минера лов, истинную природу которых начали изучать в самое последнее время. Классификация неорганических минералов построена на следующих принципах. Так как минералы являются кристаллическими продуктами естественных химических реакций, то для наших целей наиболее рацио нальной должна быть систематизация их по химическому составу и кри сталлической структуре. Именно с этими признаками связаны те важней шие химические и физические свойства, по которым мы распознаем минералы и условия их образования. Все минералы неорганической природы с химической точки зрения разбивают прежде всего на большие группы, отличающиеся друг от друга по типу химического соединения и типу химических связей между струк турными единицами. Первоначальное разбиение соединений на наибо лее крупные разделы целесообразно проводить по анионам, так как их число по сравнению с катионами относительно невелико. Особое положение при этом занимают самородные элементы (простые вещества), представленные главным образом металлами с характерной для них металлической связью между атомами. К ним же должны быть отнесены и интерметаллические соединения, представляющие собой при родные аналоги сплавов. Самостоятельный раздел составляют сернистые и им подобные соеди нения, по ряду свойств занимающие промежуточное положение между типичными металлами и соединениями с ионной связью; при этом в боль шинстве сульфидов существенную роль играет также ковалентная состав ляющая химической связи. К этому же разделу условно присоединим так Описательная часть 154 называемые сульфосоли, имеющие к сульфидам такое же отношение, какое кислородные соли имеют к окислам. Характерный тип химических соединений, но уже с типичной ион ной связью, представляют галогениды, или галоидные соли, т. е. соедине ния металлов с фтором, хлором, бромом и йодом. К следующему разделу должны быть отнесены окислы и гидроокислы (простые и сложные соединения металлов с кислородом или гидроксилом). Наконец, чрезвычайно многочисленную группу минералов составля ют соли кислородных кислот, т. е. соединения катионов металлов с раз личными комплексными анионами, содержащими кислород. В ряде указанных разделов необходимо проводить дальнейшее подраз деление минералов по типам анионов на классы и подклассы. Внутри послед них в определенном порядке выделяются группы минералов по признакам сходства кристаллических структур и химических особенностей минералов, обусловливаемых главным образом катионами, входящими в их состав. Таким образом, общая классификация неорганических минералов в схе ме может быть представлена в следующем виде (без деления на группы). жүктеу/скачать 4,45 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|