Кристаллография ғылымы
жүктеу/скачать 0,56 Mb.
|
1 лекция
- Бұл бет үшін навигация:
- Изоморфизм бір минералдардың атомдарының (иондарының) басқа минералдардың кристалдық торында атомдарын (иондарын) ауыстыру құбылысын атайды .
| Кристалдар деп құрамына енетін бөлшектер, атомдар, иондар, молекулалар заңды түрде орналасқан көп жақты қатты денелерді атайды. Кристалл – «кристаллос» деген грек сөзінен алынған, ол суықта қатып қалған «мөлдір дене» деген ұғым береді. Ертедегі гректер осылайша мұз бен мөлдіртасты атаған. Уақыт өткен сайын кристалл деп табиғатта пайда болған немесе лабораториялық жолмен алынған көп жақты қатты денелерді атайтын болды. Табиғи кристалдарға басқа көп қырлы заттарға тәріздес шектелу элементтері тән. Оларға: жақтар, қабырғалар және бұрыштар жатады. Жақтар – көп жақты кристалдарды шектейтін жазықтықтар, қабырғалар – сол жақтардың қиылысу сызықтары. Екі қиылысқан жазықтық екі жақты бұрыш түзейді. Қырлардың қиылысу нүктесі – төбе. Кристалдардың шектелу элементтері бір-бірімен «Эйлер» формуласына сәйкес келетін заңдылықпен байланысты: h + e = r + 2; мұндағы h – кристалдағы жақтар саны, r – қырлар саны, ал е – төбелер саны. Кристалдардың мысалы деп табиғи минералдардың кристалдарын келтіруге болады: алты жақты ас тұздың (галиттің) және пириттің текшесі, кварцтың гексагондық призмасы, магнетиттің сегіз жақты октаэдрі, он екі жақты анартастың ромбододекаэдрі және пириттің пентагондодекаэдрі
Кристалдық торлардың құрылысы Кристалдық құрылымды минералдар өздерінің құрамына кіретін ұсақ бөлшектерінің: атомдардың, иондардың, молекулалардың кристалл денесінде ретті түрде орналасуымен сипатталады. Олардың ретті де заңды түрде орналасуын кристалдық немесе кеңістік торы арқылы бейнелеуге болады. Кристалдық торды кеңістікте шексіз орналасқан, пішіндерінің мөлшері бірдей, бірнеше параллепипедтердің жиынтығы ретінде қарауға болады. Параллелепипедтердің төбесі кеңістік торының түйіні, ал оларды жалғастырып тұрған сызықтар тордың қатарлары, ал кеңістік торының үш түйіні арқылы өтетін жазықтықтар жалпақ торы деп аталады. Төбесінде тордың түйіні орналасқан дара параллелепипед осы кеңістік торының ұясы деп аталады. Кристалдарда түйіндер жиынтығы олардың төбелерін белгілейді, кеністік тордың қатары кристалдың қыры болып табылады, тор көзінің жазығын кристалдың жағы деп санауға болады (1 суретке сәйкес). а б в 1 сурет – Кеңістік тор – а, кеңістік тордын қатары – б, жалпақ тор – в 1855 ж. француз ғалымы О. Бравэ осы кеңістік торлардың ұяларының 14 түрлерін, теориялық жолмен анықтап шықты. Ол жеті сингонияға сәйкес 7 элементарлық ұялары болатындығын анықтады (.2 суретке сәйкес). 1 – триклиндік, 2-3 моноклиндік, 4, 5, 6, 7 – ромбылық, 8 – гексагондық, 9 – тригондық (ромбоэдрлік), 10-11 – тетрагондық, 12, 13, 14 – кубтық.. 2 сурет – Бравэнің кеңістік торларының 14 ұялары Минералогия – минералдардың химиялық құрамын, құрылымын, физикалық қасиеттерін, жаратылу жағдайларын, таралу заңдылығын және практикалық маңызын зерттейтін ғылым саласы. Ол табиғи минералдарды және минералдық агрегаттарды анықтауымен және жүйелеуімен айналысады. Минералдар – пайдалы қазбалар ретінде. Минералогияның практикалық маңызы зор, өйткені металдық және бейметалдық пайдалы қазбалар минералдардан тұрады. Халық шаруашылығында минералдар қолданылмайтын салалар жоқтың қасы. Минералдық түрлерінің көпшілігін мыс, қорғасын, мышьяк, сурьма, бор, хлор, фтор, уран және ванадий түзейді. Ниобий, тантал, бериллий, никель, кобальт, литий және басқаларының жеке минерал түзудегі рөлі айтарлықтай төмен. Демек, минералдар қара, түсті, сирек, сирек жерлер, бейметалдық кендер құрайды. Минералдық шикізат – ол халық шаруашылық өндірістрерінде қолданатын табиғи монокристалды және минералды агрегаттар (таужыныстар – құмдар, саздар, әктастар және т.б.; кендер – полиметалды, мысты және т.б.). Минералдық қор – шаруашылықта қолданатын, пайдалы минералдардың кенорындағы мөлшері. Минералогияның бөлімдері. Ғылымда және практикада атқаратын рөлдеріне сәйкес минералогия мынадай салаларға бөліненді: ізденбелі минералогия, технологиялық минералогия, техникалық және эксперименталдық минералогия, геммология, медициналық минералогия, экологиялық минералогия, минералогиялық материалтану және жаңа бөлімі – наноминералогия. Минералдардың қолдану салаларының уақыт өткен сайын көбейуі минералогияның жаңа бағыттарының пайда болуына әсер етеді. ИЗОМОРФИЗМ, ИЗОМОРФИЗМНІҢ ТҮРЛЕРІ. ПОЛИМОРФИЗМ. Табиғи минералдардың ішінде химиялық құрамы жағынан таза кездесетіні сирек. Олардың құрылымдарына әртүрлі химиялық қосындылар енеді. Кейбір минералдарда мұндай қосындылар өте аз. Сондықтан да біз оларды тұрақты құрамды минералдар деп атаймыз. Мұндай минералдар қатарына кварц SiO2 (қосындылары Al, Fe, Na мөлшері 0,01 %-дан аспайды), пирит FeS2 (мұндағы Co және т.б. қосындылар мөлшері 0,5-1 %-дан аспайды, галит NaCl (оның тазалығы көп жағдайда 99,9 %). Сфалериттің құрамында темірдің қосындысы 0-25% жетеді. Мұндай минералдарды құрамы өзгергіш минералдар деп атайды. Олардың құрамының өзгергіштігінің басты себебі – изоморфизм құбылысы. Изоморфизм бір минералдардың атомдарының (иондарының) басқа минералдардың кристалдық торында атомдарын (иондарын) ауыстыру құбылысын атайды. Изоморфизм терминің минералогиялық әдебиетке 1819 ж. Австрия ғалымы Э. Митчерлих еңгізді. Ол химиялық құрамы әртүрлі кристалдық заттардың сырт пішіні ұқсас болатынын байқаған. Мысалы, NaNO3 кристалдары CaNO3 кристалдарымен. Изоморфизм құбылысы минералдар арасында кен тараған. Температура изоморфтық қоспалардың шектелуін көрсететін ең маңызды себепкер болады. Жоғарғы температурада өскен кристалдарда иондық ауысудын шектелуі үдейеді. Температура төмендегенде изоморфтық құрылымның көлемі азаяды және қатты ерітінділердің ыдырауы байқалады Табиғи изоморфтық қоспалардың құрамын құрылымдық формулада көрсетеді, жай жақшаның ішінде изоморфтық элементтер бір-бірінен үтірмен бөледі. Сонымен, мысалы, вольфрамиттін химиялық құрамы (Fe,Mn)[WO4] формуласымен көрсетіледі. Ол изоморфтық қоспа боп табылады, оның кұрылымда марганец атомдары темір атомдарын ауыстырады, және керісінше. Осы қатардың шеткі мүшелері ферберит Fe[WO4] және гюбнерит Mn[WO4] деп аталады. Минерал оливин (Mg,Fe)2[SiO4] де изоморфтық қоспа болады, оның құрылымында магний атомдары темір атомдарымен ауысады. Бұл үздіксіз қатардың шеткі мүшелері форстерит Mg2[SiO4] және фаялита Fe2[SiО4] болады. Осы ауысулардың жағдайында химиялық байланыстардың және ауысатын атомдардың өлшемі жақын болу керек. Қысылмайтын шарлар деген ұғым, ол бір қарағанда дұрыс, бірақ электрлік алаңның кернеуі, заряд және иондардың түрлері өз ара қарымқатынасқа келсе, дұрыс шарлы пішін бұрмаланады да ионның электрондық кабығы поляризацияланады (деформацияланады). Демек иондардың радиустарымен қатар поляризациялық қасиеттер ұқсас болу қажет. Егер поляризация деңгейі әртүрлі болса, ал радиустары тен болғандада иондардың арасында изоморфизм болмайды (мысалы, Na+ және Сu+ арасында изоморфизм жоқ. Изоморфизм құбылысы кезінде мынадай жағдай сақталуы тиіс: 1) изоморфизмге қатысатын атомдардың радиустары жақын болуы керек, Гримм-Гольдшмидт заңы бойынша – иондар мен атомдардың радиус мөлшерінің айырмашылығы 15 % - дан аспауы керек; 2) изоморфизмге қатысатын элементтердің химиялық құрамы, бір-біріне ұксас болуы керек; 3) минералдардың химиялық құрамында, электробейтараптық сақталуы керек. жүктеу/скачать 0,56 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|