Željezo pripada skupini izvornih elemenata. Izvorno željezo je mineral zemaljskog i kozmogenog podrijetla. Sadržaj nikla je 3 posto veći u kopnenom željezu, u usporedbi s kozmogenim. Sadrži i nečistoće magnezija, kobalta i drugih elemenata u tragovima. Izvorno željezo je svijetlo sive boje s metalnim sjajem; inkluzije kristala su rijetke. Prilično je rijedak mineral tvrdoće 4-5 jedinica. i gustoće 7000-7800 kg po kubnom metru. Arheolozi su dokazali da su izvorno željezo drevni ljudi koristili puno prije nego što su se pojavile vještine topljenja metala željeza iz rude.
Ovaj metal u svom izvornom obliku ima srebrno-bijelu nijansu, površina je brzo prekrivena hrđom u visokoj vlazi ili vodi bogatoj kisikom. Ova se stijena odlikuje dobrom plastičnošću, topi se na temperaturi od 1530 Celzijevih stupnjeva, lako je kovati proizvode i valjati se od nje. Metal ima dobru električnu i toplinsku vodljivost, a osim toga razlikuje se od ostalih stijena svojim magnetskim svojstvima.
U interakciji s kisikom, metalna površina prekrivena je formiranim filmom, koji je štiti od korozivnih učinaka. A kad u zraku ima vlage, željezo oksidira i na njegovoj površini nastaje hrđa. U nekim kiselinama željezo se otapa, a vodik razvija.
Povijest željeza
Željezo je imalo ogroman utjecaj na razvoj ljudskog društva i cijeni ga se i danas. Koristi se u mnogim industrijama. Željezo je pomoglo primitivnom čovjeku da savlada nove načine lova, dovelo do razvoja poljoprivrede zahvaljujući novim alatima. Željezo je u čistom obliku tih dana bilo dio palih meteorita. Do danas postoje legende o nezemaljskom podrijetlu ovog materijala. Metalurgija datira iz sredine drugog tisućljeća pr. U to je vrijeme Egipat svladao proizvodnju metala od željezne rude.
Gdje se dobiva željezo?
U svom čistom obliku željezo se nalazi u nebeskim tijelima. Metal je pronađen u lunarnom tlu. Sada se željezo vadi iz rude stijena, a Rusija zauzima vodeće mjesto u vađenju ovog metala. Bogata nalazišta željezne rude nalaze se u europskom dijelu, u zapadnom Sibiru i na Uralu.
Područja upotrebe
Željezo je neophodno u proizvodnji čelika koji ima širok spektar primjene. Ovaj se materijal koristi u gotovo svakoj proizvodnji. Željezo se široko koristi u svakodnevnom životu; može se naći u obliku kovanih proizvoda i lijevanog željeza. Željezo omogućuje proizvodu drugačiji oblik, pa se koristi za kovanje i izradu sjenica, ograda i ostalih proizvoda.
Sve domaćice u kuhinji koriste željezo, jer proizvodi od lijevanog željeza nisu ništa drugo nego slitina željeza i ugljika. Posuđe od lijevanog željeza ravnomjerno se zagrijava, dugo zadržava temperaturu i služi više od desetak godina. Gotovo sav pribor za jelo sadrži željezo, a od nehrđajućeg čelika izrađuju se posuđe i razni kuhinjski pribor te takvi neophodni predmeti kao što su lopate, vile, sjekire i drugi korisni uređaji. Ovaj se metal široko koristi u nakitu.
Kemijski sastav
Telursko željezo sadrži nečistoće nikla (Ni) 0,6-2%, kobalta (Co) do 0,3%, bakra (Cu) do 0,4%, platine (Pt) do 0,1%, ugljika; u meteoritnom željezu nikal je od 2 do 12%, kobalt je oko 0,5%, ima i nečistoća fosfora, sumpora, ugljika.
Ponašanje u kiselinama: otapa se u HNO3.
U prirodi postoji nekoliko modifikacija željeza - niskotemperaturna ima occcc ćeliju (Im3m), visokotemperaturnu (pri temperaturama\u003e 1179K) fcc ćeliju (Fm (-3) m). U velikim količinama nalazi se u meteoritima. U željeznim meteoritima Widmanstättenove figure pojavljuju se kad se nagrižu ili zagrijavaju.
Porijeklo: Telursko (kopneno) željezo rijetko se nalazi u bazaltnim lavama (Uifak, otok Disko, uz zapadnu obalu Grenlanda, blizu Kassela, Njemačka). Na oba mjesta s njim su povezani pirotit (Fe1-xS) i kogenit (Fe3C), što objašnjava i redukciju ugljikom (uključujući iz stijena domaćina) i razgradnju karbonilnih kompleksa tipa Fe (CO) n. U mikroskopskim zrnima više je puta utvrđen u izmijenjenim (serpentiniziranim) ultraosnovnim stijenama također u paragenezi s pirotitom, ponekad s magnetitom, zbog čega se pojavljuje tijekom reakcija redukcije. Vrlo je rijedak u zoni oksidacije rudnih ležišta, tijekom stvaranja močvarnih ruda. Zabilježeni su nalazi u sedimentnim stijenama povezani s redukcijom spojeva željeza vodikom i ugljikovodicima.
Gotovo čisto željezo nalazi se u lunarnom tlu, što je povezano i s padovima meteorita i s magmatskim procesima. Konačno, dvije klase meteorita - željezo-kamen i željezo - sadrže prirodne legure željeza kao komponentu koja stvara kamenje.
Izvorna obitelj željeza (prema Godovikovu)
Izvorna skupina željeza
< 2,9, редко до 6,4 ат. % Ni - феррит
< ~ 6,4 ат. % Ni - камасит
Izvorna skupina nikla
\u003e 24 at. % Ni - tenit
62,5 - 92 at. % Ni - slobodni Ni3Fe
(Ni, Fe) - Izvorni nikal
Željezo (engleski Iron, francuski Fer, njemački Eisen) jedan je od sedam metala u antici. Vrlo je vjerojatno da se čovjek upoznao sa željezom meteorskog podrijetla ranije nego s drugim metalima. Meteoritno željezo obično je lako razlikovati od zemaljskog željeza, jer gotovo uvijek sadrži od 5 do 30% nikla, najčešće 7-8%. Od davnina se željezo dobivalo iz ruda koje se javljaju gotovo svugdje. Najčešće rude su hematit (Fe 2 O 3,), smeđa željezna ruda (2Fe 2 O 3, ZN 2 O) i njene sorte (močvarna ruda, siderit ili željezo FeCO3,), magnetit (Fe 3 0 4) i neke druge ... Sve se ove rude, zagrijavajući ugljenom, lako reduciraju na relativno niskoj temperaturi, počevši od 500 o C. Rezultirajući metal bio je u obliku viskozne spužvaste mase, koja je zatim obrađivana na 700-800 o ponovljenim kovanjem.
U davna vremena i u srednjem vijeku sedam tada poznatih metala uspoređivano je sa sedam planeta, što je simboliziralo vezu između metala i nebeskih tijela i nebeskog podrijetla metala. Ta je usporedba postala uobičajena prije više od 2000 godina i neprestano se susreće u literaturi sve do 19. stoljeća. U II stoljeću. n. e. željezo se uspoređivalo s Merkurom i zvalo se živa, ali kasnije se uspoređivalo s Marsom i nazivalo se Marsom, što je posebno isticalo vanjsku sličnost crvenkaste boje Marsa s crvenim željeznim rudama.
Mineralna svojstva
- Podrijetlo imena: Oznaka kemijskog elementa - od latinskog ferrum, željezo - od staroengleske riječi koja znači ovaj metal
- Mjesto otvaranja: Otok Qeqertarsuaq (otok Disko), Qaasuitsup, Grenland
- Godina otvaranja: poznat od davnina
- Toplinska svojstva: P. tr. Točka topljenja (čisto željezo) 1528 ° C
- IMA status: vrijedi, opisano prvi put prije 1959. (prije IMA)
- Tipične nečistoće: Ni, C, Co, P, Cu, S
- Strunz (8. izdanje): 1 / A.07-10
- Hej, CIM Ref: 1.57
- Dana (7. izdanje): 1.1.17.1
- Molekularna težina: 55.85
- Parametri ćelije: a \u003d 2.8664Å
- Broj jedinica formule (Z): 2
- Volumen jedinične ćelije: V 23,55 ³
- Bratimljenje: autor (111)
- Skupina bodova: m3m (4 / m 3 2 / m) - Hexoctahedral
- Svemirska skupina: Im3m (I4 / m 3 2 / m)
- Odvojeno: autor (112)
- Gustoća (izračunato): 7.874
- Gustoća (izmjerena): 7.3 - 7.87
- Tip: izotropna
- Reflektirana svijetla boja: bijela
- Obrazac za dodjelu: Oblik kristalnih precipitata: gusta zrna s nepravilnim obrisima vijugavih slojeva, filmovi, dendriti i povremeno grumenci.
- Predavanja o taksonomiji SSSR-a: Metali
- IMA satovi: Izvorni elementi
- Kemijska formula: Fe
- Sustav: kubični
- Boja: Čelik siva, sivo crna, bijela na poliranoj površini
- Boja značajke: Sivo-crna
- Sjaj: metal
- Transparentnost: neproziran
- Cijepanje: nesavršeni prema (001)
- Kink: zakačeno iverje
- Tvrdoća: 4 5
- Mikrotvrdoća: VHN100 \u003d 160
- Duktilnost: Da
- Magnetski: Da
- Književnost: Zaritsky P.V., Dovgopolov S.D., Samoilovich L.G. Sastav i geneza pojave ruda nativnog željeza u Ozernoj u slivu rijeke Gornje Kureyki. - Bilten Sveučilišta Harkov, 1986, br. 283 (Središnji Sibir) Meltser M.A. i dr. Izvorno željezo u zlatonosnim venama regije Allah-Yun i neka pitanja njihove geneze. - Novi podaci o geologiji Jakutije. Ya., 1975, str. 74-78 (prikaz, stručni)
Mineralna fotografija
povezani članci
- Željezo je jedan od sedam metala u antici.
Velika je vjerojatnost da su se ljudi sa željezom meteorskog podrijetla upoznali ranije nego s drugim metalima.
Ležišta minerala Željezo
- Krasnojarska regija
- Rusija
- Kugda, Khatanga, Taimyr.
Kvarc - SiO 2... Modifikacija koja je stabilna na niskim temperaturama obično se naziva običnim kvarcom. Dijagnostički znakovi... Kristali kvarca dijagnosticiraju se po obliku, tvrdoći, udubljenom lomu i nedostatku cijepanja. Kvarc se može zamijeniti s kalcedonom, feldsparom, nefelinom i topazom. Podrijetlo... Oko 65% zemljine kore sastoji se od kvarca, naziva se sveprisutnim stvaranjem stijena. U mnogim nametljivim i ispuštanim felsičnim magmatskim stijenama gotovo je glavni mineral. Dio je pegmatita i prisutan je u mnogim metamorfnim stijenama. U značajnim masama, kao mineral vena, distribuira se u hidrotermalnim naslagama. Prisutan je i u sedimentnim stijenama (kvarcni pijesak, kvarcni pješčenjaci, kvarcni konglomerati). Kemijski sastav.Sorte obojene drugim bojama imaju razne nečistoće ili inkluzije drugih minerala. Singonija kvarc je trokutast, a modifikacija visoke temperature a je šesterokutni kvarc. Izgled kristali su često heksagonalno bipiramidalni. Lica prizme često su skraćena ili odsutna. Poznati su vrlo veliki kristali. U Kazahstanu je pronađen kristal težak 70 tona. Rubovi kristala prekriveni su križanjem. Distribuirani. u prirodi, drusen, četke, zrnaste mase. Kvarc karakterizira bratimljenje, a kristali rastu zajedno prema različitim zakonima, dauphinean, brazilski, japanski blizanci. Boja mogu biti vrlo različiti. Prozirne i prozirne sorte imaju različita imena: 1) planina kristal - bezbojni vodoprozirni kristali; 2) ametist - ljubičica, lila, lila, malina, prozirna; 3) rauchtopaz - zadimljeni, obojeni sivkastim ili smeđkastim tonovima; 4) morion - obojena u crno; 5) citrin - zlatnožuta ili limunsko žuta; 6) prase - zelenkasti kvarc; 7) ružičasta kvarcni; 8) mliječno-bijeli kvarc; devet) aventurin (svjetlucati). Bl estaklo ck. Tvrdoća 7. Rascjep je odsutan. Gustoća 2,5 - 2,8. Ostala svojstva. Sposoban je propuštati ultraljubičaste zrake i piezoelektričan je. Otopljeni kvarc lako se skrutne i stvara kvarcno staklo (amorfni kvarc). Praktična upotreba.Njegova primjena je raznolika. Lijepe sorte koriste se u nakitu. Čisti kristali s jedinstvenim svojstvima koriste se u elektronici, ultrazvučnoj tehnologiji i optičkim instrumentima. Rauchtopaz, kameni kristal, morion koriste se kao stabilizator radio valova. Gorski kristal se koristi u telemehanici, automatizaciji i visokokvalitetnim generatorima. Čisti kvarcni pijesak s malo željeza služi kao izvrsna sirovina u industriji staklokeramike za proizvodnju karborunda (SiC). Silicijev karbid ili silicijev karbid prvoklasni je abraziv. Kvarcni pijesak sitnih frakcija koristi se u strojevima za pjeskarenje za poliranje kamena i metalnih proizvoda, kao i za rezanje stijena. Mjesto rođenja.Naslage kvarca nalaze se na Uralu, takozvani "kristalni podrumi" koji sadrže kameni kristal, morion , ametist, topaz i drugi nalaze se u Primorju i Jakutiji. Na poluotoku Kola poznat je ametist Bijelog mora s Cape Ship. Pegmatitne žile s kristalima kvarca raširene su u Aldanu, Pamiru, Volinju. Kameni kristal se kopa u Yakutiji (Bolshaya Khatym). Brazil isporučuje prirodne kvarcne kristale za industriju. Kvarca ima na Šri Lanki, u Indiji, Burmi, Urugvaju, Švicarskoj, Madagaskaru i drugim regijama. Muzej sadrži preko 700 uzoraka kvarca i njegovih sorti. Široka je raznolikost kristala težine od 440 kg do 1 g (poput žezla, s likovima rasta itd.) Široko je zastupljena, tu su druzi, četke, venski kvarc, kvarc s ostalim mineralima. Najbogatija uralska zbirka kvarca: planine. kristal iz naslaga Gumbeyki, Berezovskoye, Astafyevo; morion iz Murzinke; kvarc-prase, kvarc s kloritom i adularijom i volosatik kvarc s subpolarnog Urala; ružičasti kvarc (Gumbeyka); agregati kristala iz Miasa, Pyshme, Naglyja. Prekrasni Druz s Kamčatke i poluotoka Čukotka (Iultinskoe); kvarc s mješavinom cinka (Engleska); kvarc s rubelitom iz regije Čita (Borshchevsky Ridge). Postoji kvarc iz Transbaikalije (Adun-Cholong), iz Mangystaua; kapajući kvarc iz Kirgistana, ružičasti kvarc s Altaja (Tigeretskie vjeverice, Kolyvan), Urala (Gumbeyka) i Južne Afrike.
Više-manje je opće poznato da je materijal koji se obično naziva željezo, čak i u najjednostavnijem slučaju, slitina željeza, kao kemijski element, s ugljikom. S koncentracijom ugljika manjom od 0,3% dobiva se mekani plastični vatrostalni metal iza kojeg je dodijeljeno ime njegovog glavnog sastojka, željeza. Ideja o željezu s kojim su se bavili naši stari sada se može dobiti ispitivanjem mehaničkih svojstava nokta.
S koncentracijom ugljika većom od 0,3%, ali manjom od 2,14%, legura se naziva čelik. U svom izvornom obliku čelik je po svojim svojstvima sličan željezu, ali, za razliku od njega, prikladan je za kaljenje - oštrim hlađenjem čelik stječe veću tvrdoću - izvanrednu prednost, međutim, gotovo u potpunosti poništenu krhkošću stečenom u procesu istog očvršćavanja.
Napokon, s koncentracijom ugljika od preko 2,14%, dobivamo lijevano željezo. Krhka, nisko topljena, pogodna za lijevanje, ali nije podložna kovanju, metal.
Jedan od definirajućih uvjeta za pokretanje proizvodnje metala je poznavanje minerala koji sadrže taj metal. Ti minerali trebali bi biti uočljivi, skrenuti pozornost na sebe, kako svojim neobičnim izgledom, tako i nekim specifičnim svojstvima koja bi drevni ljudi mogli koristiti, uključujući u arhaičnim toplinskim procesima. Svi minerali željeza, o kojima se detaljno govori u nastavku, u cijelosti imaju slične vanjske podatke i svojstva.
Povijest primitivnog ljudskog društva bila je neraskidivo povezana s kamenom i proizvodima od njega. Najprimitivniji od ovih predmeta bio je obični riječni šljunak, usječen s jednog ruba. Najstariji kameni alati datiraju iz razdoblja od oko 2,5 milijuna godina.
U početku su se naši preci koristili bilo kojim kamenčićem. Međutim, istražujući nove teritorije, počeli su pokazivati \u200b\u200bzanimanje za široku paletu stijena. Teško je reći kada je primitivni čovjek naučio razlikovati ih, ali činjenica da je kremen postao njegov omiljeni kamen tijekom cijelog antropogena zasigurno je poznata. Ova je ovisnost posljedica nevjerojatnih svojstava kremena - njegove sposobnosti da se usmjerenim udarcima ne dijeli na komade, već daje tanke pahuljice i ploče s oštrim rubovima. Otkinuvši kamen s različitih strana, drevni čovjek dobio je ručni sjeckalicu i mnogo oštrih pahuljica. Obje su korištene: sjeckalice su korištene za obradu drva, pahuljice - za rezanje mesa.
Trebalo je proći puno vremena prije nego što je čovjek naučio odvajati ploče od kamena kremena. To je zahtijevalo razvoj određenih vještina u obradi kamena. Dijeleći kamen, drevni je majstor dobio jednu ili više ploča - izvrstan materijal za izradu vrhova koplja, strugala i alata poput noža. U kremenu je prvi put pronađen i utjelovljen oblik tako dobro poznatih alata kao sjekira, srp, nož i čekić.
Jasper, jaka i vrlo tvrda stijena, opsidijan i žad, također je imao visoka potrošačka svojstva. Međutim, ovo je kamenje bilo i nalazi se u prirodi mnogo rjeđe od kremena.
2.2.1 Goetit (α-Fe) (hidrogoetit, limonit, smeđa željezna ruda)
Ovaj je mineral dobio ime u čast I. V. Goethea, genijalnog pjesnika, a uz to i izvanrednog prirodoslovca i poznavatelja minerala. Vjerojatno je upravo on, u svoj raznolikosti njegovih manifestacija, postao prva ruda iz koje su ljudi naučili vaditi željezo.
Slika 10 - Goetit
Na zemljinoj površini željezno željezo polako izlijeva iz stijena tlo i riječne vode koje sadrže biljne huminske kiseline. Na livadama i drugim otvorenim mjestima, u vodi zasićenom kisikom jezera, oksidira se do trovalentne i taloži se u obliku netopivog goteta, tvoreći „jezerske“, „livadske“ i „busenaste“ rude. Odavde potječe još jedan naziv za goetit - limonit - od grčke riječi "leimon", što znači "vlažna livada" ili "močvara" (slike 11,12).
Strogo govoreći, limonit nije mineral, već mješavina raznih minerala - željeznih hidroksida, od kojih je glavni goetit. U osnovi je limonit "prirodna hrđa", odakle (zbog karakteristične hrđavo-smeđe boje) dolazi njegovo drugo ime "smeđa željezna ruda". U močvarama, jezerima i u plitkoj morskoj vodi nastaju rude limonita neobičnog izgleda (slika 13). Limonit takvih ruda nalikuje grahu ili malim ptičjim jajima. Stoga su takva imena limonita kao "graha graha" ili "kamen graška" postala široko rasprostranjena. Također, goetit se nalazi u obliku labave oker boje ruke, u obliku lakiranih crnih nakupina i pupova, te kaskada ledenica, te mekih baršunastih pokrivača i jastučića u pukotinama i špiljama, te u obliku sjajnih lepeza i dijamantnocrnih ili crvenih iglica i dlačica u kristalima ametist - sve su to željezni hidroksidi, odnosno sve je to goetit ili hidrogoetit. Uz to, goethite se distribuira u obliku "staklene glave" - \u200b\u200blijepih sferulitnih kora s lakiranom crnom površinom.
Slika 11 - Vađenje ruda "jezera" Slika 12 - Vađenje ruda "livada"
Slika 13 - Močvarna ruda
2.2.2 Hematit (Fe 2 O 3)
Hematit je mineral lijepog oblika, svjetlucavih strana, od čelika do željeza crne boje, s posebnom crvenkastom bojom, koja jasno razlikuje hematit među sličnim mineralima (slika 14). S modernim imenom ovog minerala prvi se put susreo Teophrastus (prirodoslovac i filozof koji je živio 372. - 287. pr. Kr. I napisao raspravu O kamenju). Dolazi od grčke riječi "dragulj" - krv, koja je povezana s višnjom ili voštanocrvenom bojom mineralnog praha, kao i sinonimi za hematit - "krvni kamen", "crvena željezna ruda". Još jedan drevni sinonim za hematit je "željezni sjaj". Kristali hematita imaju visoku tvrdoću i gustoću, snažan polumetalni sjaj, trešnjevo-crvene boje. Posebni sjajni tablični kristali nekad su se nazivali "spekularit", a tanko-lamelasti, ponekad skupljeni u paralelnim pakiranjima, - "željezna tinjac".
Slika 14 - Hematit
Sferulitne kore hematita vrlo su raširene; u stara vremena njemački rudari nazivali su ih "staklenom glavom". Neusporedivo rjeđi je drugi oblik cijepanja kristala hematita - "željezna ruža", gdje su lamelarni kristali poredani poput karata u rasklopljenoj palubi. "Željezne ruže" cijene se ravnopravno s najskupljim mineralima.
Hematit se također nalazi u gustim masama, u vrsti praškastih precipitata ("željezna pavlaka"), a najviše - u obliku zrnastih inkluzija u raznim stijenama. Oslobađa se u značajnim količinama tijekom vulkanskih procesa. Poznata je činjenica kada je 1817. godine tijekom erupcije Vezuva za samo 10 dana nastao metar debeli hematit. Gusti hematit izvrstan je mineral za rezbarenje raznih figura.
Iz hematita potječe riječ "dragulj", što znači uklesani kamen. U Drevnom Egiptu i Babilonu rezbareni hematit bio je široko korišten kao ukras, u Drevnoj Grčkoj rezbareno kamenje na svoj je način služilo kao brave i ključevi. Sve što smo nekada zaključavali, Grci su zapečatili svojim osobnim pečatom. Za izradu takvih pečata s dubinskom slikom najčešće su se koristili hematit i kalcedon.
Sljedeće područje primjene hematita bila je medicina. Poznati liječnik iz davnina Dioskur među pet glavnih kamenaca za liječenje nazvao je hematit (jantarom, lapis lazulijem, žadom i malahitom). Hematit je zaslužan za zacjeljivanje rana koje krvare, mokraćnog mjehura i spolnih bolesti.
Fini prah hematita "crocus" u davna se vremena koristio za poliranje predmeta od zlata i srebra. Treba napomenuti da abrazivna svojstva minerala, za razliku od medicinskih, do danas nisu izgubila na važnosti.
Vjeruje se da je prva upotreba hematita bila u obliku mineralne boje. Najstariji nalaz hematitskih boja u ljudskim pokopima datira oko 40 tisuća godina prije Krista.
Crvena hematitna boja - mumija - bila je nezamjenjiva komponenta mumifikacije kod starih Egipćana (otuda i njeno ime). Amuleti od hematita bili su postavljeni u strogo definiranom redoslijedu između zavoja mumija faraona. Do srednjeg vijeka jedina žuta boja bila je oker. Napravljen je miješanjem hematita s kredom. Kasnije se žuta boja izrađivala od smjese olovnog oksida i crvenog olova.
Napokon, nevjerojatni kristali krvavog kamena ("kamen škorpiona") pronašli su posebnu uporabu u srednjovjekovnoj magiji. Samo ako je na prstu prsten s krvavim kamenom, srednjovjekovni mađioničar mogao bi se usuditi prizvati duhove mrtvih u komunikaciju.
2.2.3 Siderit (FeCO 3)
Siderit je još jedan kandidat za titulu prvog minerala željezne rude u ljudskoj povijesti. Njegove prirodne manifestacije možda su najmanje spektakularne među ostalim željeznim rudama. Oni u pravilu predstavljaju pupove, kvržice ili oolitične (sferne) teksture brojnih smeđe-žutih nijansi (slika 15).
Slika 15 - Siderit
Ime minerala dolazi od grčke riječi "sideros" - željezo (što, pak, znači i zvijezda, tj. Željezo je zvjezdani metal - metal koji dolazi s neba). Postoji još jedna verzija podrijetla riječi "sideros", koja je postala široko rasprostranjena posljednjih desetljeća. Prema ovoj verziji, grčki "sideros" kavkaskog je podrijetla iz korijena "sido", što znači "crveni". Važna okolnost koja potvrđuje ovu verziju je općepoznata činjenica da je rodno mjesto rudnog željeza Mala Azija, odakle su drevni Grci, preko legendarnih ljudi kovača, Halibera, učili i o željezu. Odavde dolazi još jedno ime za mineral - halibit. Ostala uobičajena imena: girit, kremen, željezna lopatica, bijela ruda. Rude siderita bile su posebno važne u razvoju metalurgije željeza u ranom srednjem vijeku, kada je alpsko područje postalo glavno središte njegove proizvodnje. Upravo u Alpama nalaze se poznate naslage siderita: Neudorf i Eruberg, kao i poznata "planina" - Eisenerz.
2.2.4 Pirit i markazit (FeS 2)
Naziv "pirit" potječe od grčke riječi "pyros" - vatra, slična vatri.
Udarac na njemu stvara iskre, pa su u davna vremena komadi pirita služili kao idealan kresal. Mineral je svoje drugo ime "pirit" dobio u 16. stoljeću. - piritu ga je dodijelio izvanredni njemački znanstvenik Agricola (Georg Bauer), a također ima grčke korijene, budući da dolazi od imena grčkog poluotoka Halkidikija, bogatog raznim rudama. Nakon toga, naziv "pirit" proširio se na cijelu klasu sulfida, slično piritu, a sam pirit počeo se nazivati \u200b\u200bželjeznim ili sumpornim piritom.
Žuta boja pirita ponekad je prikrivena smeđim ili šarenim kaljenjem. često sadrži nečistoće arsena, kobalta, nikla, rjeđe - bakra, zlata, srebra. Najkarakterističniji u izgledu minerala je oblik njegovih kristala - najčešće je to kocka (slika 16). Najveći poznati kristal pirita, 50 cm preko ruba, pronađen je u blizini grada Xanthi na sjeveroistoku Grčke. U drevnoj Indiji kristali pirita služili su kao amajlija koja je štitila od krokodila.
Slika 16 - Pirit
U prirodi je pirit raširen i vrlo primjetan. Doslovno upada u oči svojom zlatnom bojom, sjajnim sjajem gotovo uvijek čistih rubova, prozirnim kristalnim oblicima. Iz tih razloga pirit je poznat od davnina. Po boji i sjaju podsjeća na mesing, pa čak i na zlato, za što je stekao nekada snishodljivi nadimak "mačje zlato". Polirani pirit još jače svijetli. Drevne Inke izrađivale su ogledala od poliranog pirita. Najstarija poznata ležišta pirita su Rio Tinto i Novohun (španjolski Pirineji), Rio Marina (otok Elba) i planine Ural.
Nevjerojatno svojstvo pirita je njegova zamjena kristalima u reducirajućem okolišu organskih ostataka. U ovom slučaju nastaju spektakularni fosili: pitirizirane školjke, komadići drveta, pa čak i čitavi ulomci debla i drugih dijelova biljaka itd. Postupak zamjene može ići vrlo energično: u poznatom slučaju "Falun čovjeka", tijelo rudara koji je umro u dubokoj (130 m) rudnici bilo je potpuno zamijenjen piritom u samo 60 godina. Istodobno, izgled osobe bio je u potpunosti očuvan. Možda odatle potječe poznata legenda o "kamenom gostu", poznata među mnogim narodima svijeta.
Markasit ima isti kemijski sastav kao i pirit, ali različitu kristalnu strukturu i mnogo je rjeđi od pirita. U davna vremena identificirani su pirit i markazit. Njemački rudari kasnog srednjeg vijeka, nazivajući oba ova minerala sumpornim piritom, ipak su izdvojili markazit u posebnu sortu pirita "kopljastog", "blistavog" i "češljastog".
Tek 1814. godine utvrđeno je da je markazit poseban mineral, a 1845. sastavljen je njegov prvi znanstveni opis i utvrđen naziv "marcasite". Drevni arapski "markazit" izvorno je također označavao pirit, antimon i bizmut. Zlatari i dalje pirit nazivaju "marcasite".
2.2.5 Magnetit (Fe 3 O 4)
Magnetit je vrlo težak mineral s polumetalnim "mutnim" sjajem, željezno-crne boje, s plavim ili iridescentnim kaljenjem. Crno-sivi kristali karakteristični su za magnetit (slika 17). Prema jednoj od legendi, magnetit je dobio ime po grčkom ovčaru Magnesu. Magnes je čuvao svoje stado na jednoj od neuglednih visoravni u Tesaliji, a iznenada mu je palica sa željeznim vrhom i sandale obložene čavlima povukla planina složena u čvrsti sivi kamen. Upravo je magnetizam najrjeđe prepoznatljivo svojstvo magnetita među mineralima.
Slika 17 - Magnetit
Mnogi su znanstvenici i pjesnici drevnog svijeta i srednjeg vijeka pisali o magnetitu: Aristotel mu je posvetio poseban esej ("Na magnetu"), Lukrecije i Klaudije opisani u stihu, u pričama "Tisuću i jedna noć" govori o magnetskoj planini među morem, čija je snaga privlačenja bila toliko velika da je iz brodova izvlačila čavle koji su se odmah srušili i potonuli.
Međutim, prava upotreba magneta, očito, prvi je put pronađena u Kini, gdje je u II. PRIJE KRISTA. izumljen je kompas. Najstariji poznati kompasi u zemljama Istoka izgledali su poput malih kolica, na kojima je sjedio željezni čovjek i ispruženom rukom pokazao na jug.
Dakle, mnogo prije otkrića metala, minerali željeza privukli su ljudsku pozornost i on ih je široko koristio. Stoga možemo sa sigurnošću tvrditi da je "slučajno" otkriće metode za topljenje željeza iz rude bilo dobro pripremljeno tijekom čitave prethodne povijesti razvoja civilizacije.
Najupečatljiviji i najizražajniji vanjski znak minerala je boja. Minerale odlikuje izuzetno široka raznolikost boja i nijansi, intenzitet i sočnost. Boja minerala ovisi o njihovoj unutarnjoj strukturi, o mehaničkim nečistoćama, prisutnosti nečistoća (kromofora).
Neke mineralne vrste karakterizira obojenost po kojoj ih se gotovo nepogrešivo može prepoznati. Za njih je boja dijagnostički znak: malahit je zeleni, rodonit je ružičasti, cinabar je crven, lapis lazuli je plav, sumpor je žut i drugi.
Ponekad isti mineral može imati drugačiju boju: kalcit - bezbojna, bijela, žuta, smeđa, siva, zelena, plava itd .; feldspata - bijela, žuta, crvena, zelena, crna, itd .; fluorit- ljubičasta, zelena, ružičasta, žuta, bezbojna itd .;
Ovisno o boji, isti mineral može imati različita imena: kvarcni crna - morion, ljubičasta - ametist, dimna - rauchtopaz, žuta - citrin, prozirna - kameni kristal; korunda crvena - rubin, plava - safir, bezbojna - leukosafir; beril zelena - smaragd, plava - akvamarin, žuta - heliodor.
Mineralna obojenost može biti svojstvena (idiokromatski), kada je boja u potpunosti posljedica osobitosti kemijskog sastava, kristalne strukture, prisutnosti kromofora ili oštećene kristalne strukture Poznati su mnogi elementi kromofora, t.j. nosači boja: Cr(zelena, žuta, crvena) , Mn(Crvena), Fe(daje boje u rasponu od žute do tamno smeđe) , Ti(ljubičasta) , V(plavkasto zelena) , Co(Crvena i plava) , Cu(zelena ili plava), Mo, W i U... Ti elementi mogu biti glavni u mineralu, na primjer, bakar u malahitu ili mangan u rodonitu, a oni čine vlastitu boju tih minerala, zelenu i ružičastu. Elementi kromofora mogu biti u obliku nečistoća. Primjerice, primjesa kroma u berilu pretvara ga u zeleni smaragd, a u korundu u crveni rubin. Krom u prijevodu na ruski s grčkog znači "boja", "boja" .Obojava minerale crvenom, zelenom, ljubičastom bojom.
Bojanje može biti alokromatski bojanje ( stranac) povezane s mehaničkim uključivanjima stranih minerala jarkih boja. Ova boja ne ovisi o kemijskoj prirodi minerala. U feldspatu koji zovu sunčani kamen, postoji crveno-smeđa nijansa s vatrenim zlatnim iskričavima zbog inkluzija najmanjih ljuskica željeznih mika - hematita. Zeleni kvarc - prase - zbog uključivanja zelenih iglica aktinolita, vrsta kvarca - smeđe-smeđi aventurin - sadrži fino raspršene pahuljice hematita; zeleni sheelit - sadrži fino raspršenu primjesu malahita duž mikropukotina itd. Ako je pigment za bojanje neravnomjerno raspoređen, javlja se šarena neravna boja, koja se često opaža kod agata, jaspera.
Pseudokromatsko (energokromatsko) bojanje (lažna obojenost) uzrokovan je pojavama rasipanja svjetlosti ili interferencije svjetlosnih valova. Ozhin od vrsta lažne obojenosti - ocrniti - pojava kada mineral, osim glavnog, ima i drugu boju u tankom površinskom sloju, zbog interferencije svjetlosti. Mrlja može biti jednobojna (plava za kovelit) ili šarena, iridescentna (ljubičasto-plava za bornit, malina-žuto-plavo-zelena za halkopirit).
Šarenica(dugina boja, pojavljuje se kao posljedica loma svjetlosti na unutarnjim površinama minerala) i opalescencije - prelijevanje svjetlosti, tipično za labrador (glavni plagioklaz), mjesečev kamen (oligoklaz), opala.
Boja crte
Boja crte - boja minerala u prahu. Neki minerali u osnovnom stanju imaju drugačiju boju od one u uzorku. Ovaj se prah lako dobiva povlačenjem linije s mineralom preko matirane (neglazirane) porculanske ploče. Na tanjuru crtaju (otuda i ime dobra - vrag) s mineralima čija je tvrdoća manja od tvrdoće porculana (6,5-7 po Mohsovoj ljestvici). Ako je tvrdoća veća, tada mineral ostavlja ogrebotinu na porculanu. Za neke minerale svojstvo je jedan od glavnih dijagnostičkih znakova. Primjerice, slamnato-žuti pirit ima crnu liniju, crni kromit ima smeđu liniju, čelično-sivi hematit ima trešnja-crvenu liniju itd.
Sjaj
Lustre je sposobnost minerala da odražava svjetlost koja pada na njega.
Količina refleksije za svaki mineral je različita i konstantna. Više od polovice upadne svjetlosti reflektira kristale arsenopirita, svijetlo bijela s metalnim sjajem, srebro reflektira preko 90%. Kvarc i topaz, blistavo svjetlucavi s fasetama, odražavaju ne više od 5%.
Instrumentalno je prilično teško odrediti snagu sjaja, stoga su, konvencionalno, svi minerali podijeljeni u dvije velike skupine: minerali s metalnim i nemetalnim sjajem.
Metalni sjaj nalikuje sjaju svježe metalne površine. Jasno je vidljiv na oksidiranoj površini uzorka. Minerali s metalnim sjajem neprozirni su i teži od minerala koji imaju nemetalni sjaj. Ponekad su, zbog procesa oksidacije, minerali koji imaju metalni sjaj prekriveni matiranom korom. Metalni sjaj karakterističan je za minerale koji su rude raznih metala. Neki od njih se na primjer nazivaju "blještavilo" galenakao sinonim za galena.
Primjeri minerala koji imaju metalni sjaj su: zlato, galena, molibdenit, pirit, halkopirit, platina, srebro, bakar itd.
Polumetalni sjaj ili je metalni sjaj mutniji, poput metala koji su vremenom potamnili. Ovaj sjaj je vrlo teško jednoznačno definirati. Hematit, kromit, magnetit itd. Imaju metalni sjaj.
Nemetalni sjajima mnogo sorti: staklo sliči sjaju poliranog stakla (kvarc, halit, korund itd.), dijamant – jači od sjaja stakla (dijamant, sfalerit, cinobar), bisersvjetluca duginim bojama , poput sedefa. Primijećeno u mineralima s dobro definiranim cijepanjem (kalcit, muskovit, gips), svilenkasta - svjetlucavo. Karakteristična je za minerale vlaknaste i igličaste strukture (azbest, gips - selenit, malahit ), u minerali masni sjaj - čini se da je površina podmazana ili navlažena vodom. Posebno tipično za talk, sumporni nefelin itd. Voštani sjaj slično podebljanom, ali slabijem (kalcedon, opal) , ako mineral nema sjaj, pripada skupini mat (kaolinit).
Sjaj se mora uočiti na svježem prijelomu minerala. Pri određivanju sjaja, boja minerala se ne uzima u obzir. Međutim, boja minerala u prahu može pomoći u određivanju sjaja. Ako je linija svjetlija od boje samog minerala, tada je sjaj dijamant, a ako je isti ili tamniji, metalik je.
Transparentnost
Transparentnost je svojstvo minerala da kroz sebe prenose svjetlosne zrake. Prema stupnju prozirnosti, minerali se dijele u tri skupine:
transparentanminerali- kameni kristal, islandski lopatica (kalcit) i drugi.
proziranminerali- sfalerit, cinobar;
neproziranminerali- pirit, magnetit, galenit i drugi rudni minerali.
Minerali i stijene Rusije i SSSR-a
MORFOLOŠKE OSOBINE MINERALA
Optička svojstva
Boja (obojenost) minerala
Svijet minerala oduševljava i osvaja promatrač ne samo skulpturalno savršenstvo, sklad i gracioznost kristalnih oblika, već i njegov slika, milujući oko raznobojnom, nevjerojatnom raznolikošću i raskoši boja, najširi raspon boja od tmurnih crnih i smeđih tonova do radosnih rafala jarkih i zasićenih boja - crvene, plave, zelene, narančaste, žute itd., ili, obratno, nježne i lagane nijanse boja - plava, blijedo zelena, ružičasta, žućkasta itd.
Otkud sva ta raskoš? Koje čarobnjačke moći ga proizvode?
Razlozi za pojavu tako luksuzne šarene palete, zarobljene i utjelovljene u mineralima, raznolik i općenito prilično složen; rasvjetljavanje prirode boje minerala težak je problem, a njegov istinski znanstveni razvoj zasnovan na konceptima i metodama korištenim u fizici čvrstih stanja u osnovi ima samo četvrt stoljeća povijesti. Mnoga specifična pitanja u vezi s utvrđivanjem razloga boje pojedinih minerala još nisu razjašnjena.
Često se mogu naći u udžbenicima mineralogije, kao i u posebnim knjigama posvećenim boji minerala izjavada je boja minerala jedan od njihovih najvažnijih, najvažnijih vrijedni dijagnostički znakovi.
U međuvremenu, do sada bi se to trebalo smatrati čvrsto uspostavljenim zabluda takvo mišljenje; dijagnostička vrijednost boje minerala općenito je jaka pretjerano... Velika većina minerala može, pod utjecajem različitih čimbenika, uglavnom kristalnih i geokemijskih, steći jako različito boja - doslovno u rasponu od bijele (ili čak bezbojne) do crne, uključujući smeđe-smeđu, žutu, crvenu, narančastu, zelenu, plavu i druge tonove boja različite zasićenosti, s brojnim suptilnim nijansama i gradacijama boja.
Slijedom toga, još će jedna tvrdnja biti ispravnija i poštenija: boja minerala nije toliko dijagnostička koliko jedna od najvažnijih i najvrjednijih (jer je prije svega upečatljiva) tipomorfne značajke: to u velikoj mjeri ovisi o uvjetima formiranja minerala i, prema tome, može pomoći u njihovom razjašnjavanju.
Boja minerala, kao što je gore spomenuto, je rezultat interakcije svjetlosnih valova u vidljivom rasponu (400-740 nm) s elektroničkim ljuskama materijalnih čestica (atoma, iona itd.) Koje čine kristalnu tvar i s elektroničkim sustavom kristala u cjelini. Ova interakcija općenito uzrokuje selektivna (selektivna) apsorpcija neki intervali vidljivih svjetlosnih valova.
Kada potpuna apsorpcija svjetlost, mineral postaje crn; baš suprotno, ukupni prijenos ili odraz (raspršivanje) svjetlosti odgovara bezbojnosti ili bijeloj boji minerala. U drugim slučajevima, kada su neka područja - široka područja, uske trake, pojedinačne spektralne crte i njihove serije - kao da su "ugrabljena" iz sunčevog spektra, mineral je obojen u boje komplementarne boji apsorbiranih svjetlosnih valova.
Može se manifestirati selektivna apsorpcija svjetlosnih valova jači ili slabiji, tj. valovi određene duljine apsorbiraju se u nekim slučajevima gotovo u potpunosti, u drugima - samo djelomično, ponekad u maloj mjeri; to određuje intenzitet (gustoću, zasićenost) tona boje minerala. Dakle, uz slabu selektivnu apsorpciju valova crvenog kraja spektra, u bijelom će se mineralu pojaviti plavičasta nijansa, a uz jaku apsorpciju crvenih zraka, mineral će preći u tamnoplavu boju.
U mineralogiji se još od vremena AT Vernera (1749.-1817.), Najmjerodavnijeg europskog mineraloga s kraja 18. - početka 19. stoljeća, uspostavila tradicija opisivanja boje minerala na kvalitativnoj razini, uspoređujući ga s nekim poznatim standardima preuzetim iz svijeta žive i nežive prirode. Kao primjere opisa boje minerala, koje su uveli Werner i njegovi suvremenici, ali i dalje se široko koriste, možemo navesti kao npr.
- indigo plava,
- karminsko crvena
- lavanda plava
- trešnja crvena,
- jabuka zelena
- trava zelena
- luk zeleni
- medeno žuta,
- limun žuto
- kanarinac (tj. zelenkasto) -žuti,
- krvavo crven,
- mliječno bijela,
- čokoladno smeđa
- cigla crvena itd.
Kao što vidite, mineralozi XVIII-XIX stoljeća na svaki mogući način profinjen u donošenju definicija nijansi boja minerala.
Također se često koristi usporedbe s bojom dobro poznatih minerala:
- cinober crvena
- smaragdno zeleno,
- safirno plava,
- sumpor žuta itd.
Kad se opisuje boja minerala rude, oni se obično pozivaju za bojanje metala i legura:
- kositrna bijela (arsenopirit),
- čelično siva (izblijedjele rude),
- olovno siva (molibdenit, galena),
- željezna crna (magnetit, ilmenit),
- mesing žuta (halkopirit),
- tombak smeđa (pirotin),
- bakreno-crvena (niklinski, prirodni bakar),
- zlatnožuta (izvorno zlato, pirit, orpiment),
- srebrnasto ili srebrno-bijelo (izvorno srebro, platina i platinoidi).
Tek su se posljednjih godina, a zatim ne toliko u mineralogiji koliko u gemologiji i nakitu, počeli prebacivati \u200b\u200bna objektivne kvantitativne (kolorimetrijske) karakteristike boje minerali. Ovaj pristup omogućuje standardizaciju opisa boje minerala, što je posebno važno pri procjeni dragog kamenja: u ovom je slučaju boja jedan od najvažnijih kriterija za kvalitetu sirovog kristala.
Uz to, sposobnost da kvantitativno (u numeričkom smislu) predstavljaju karakteristiku boje minerala može dobro poslužiti u mineraloškoj potrazi za mineralima. Napokon, minerali jarkih boja koji prate teško dijagnosticirane rude (na primjer, bijeli, bez jasno izraženih kristalnih oblika) često se koriste kao indikatorski minerali mineralizacija. A potraga za primarnim nalazištima dijamanta (dijamantsko-kimberlitne cijevi) provodi se metodom gađanje piropom, štoviše, samo neke vrste boja magnezijevog granata - piropa, s dobro definiranim spektralnim karakteristikama, mogu poslužiti kao povoljan pokazatelj pretraživanja.
U instrumentalnom (kolorimetrijskom) određivanju boje minerala, tri opcije boja: ton boje (valna duljina prema optičkom spektru), njegova zasićenje (u relativnim jedinicama ili točkama) i svjetlina (u postocima).
Ovisno o razlozima boje minerala, oni se oslobađaju postoje tri glavne vrste njihovih boja: alokromatski, idiokromatski i pseudokromatski.
Alokromatske mrlje usko su povezane s mikroheterogenom strukturom minerala i uzrokovane su prisutnošću najmanjih raspršenih uključivanja (urastanja) mineralnih tvari stranih boja.
Tipični primjeri alokromatske boje - ružičasta do mesno-crvena u ortoklazu ili mikroklinu, kao i u karneolu ili karneolu, sadrže tanke inkluzije hematita ili goetita nalik prašini; zelena boja krizopraza, uslijed adsorbiranja na površini i u porama spojeva nikla i uključivanja njegovih hidrosilikata; kao i neke sorte kvarca i kalcedona - praze i plazme, povezane s raspršenim inkluzijama tankih ljuskica klorita i hidromice (celadonit) ili aktinolitnih niti; crveno-zeleni heliotrop sadrži inkluzije i hematita (ili goetita a) i klorita.
Općenito, među alohromatskim bojama, oštro dominiraju smeđi, crveni, ružičasti i zeleni tonovi, a među inkluzijama minerala koji uzrokuju takve boje su oksidi i hidroksidi željeza i mangana, fino skalirane sorte klorita, mikusa itd. Prisutni mali plinsko-tekući uključivi (koji daju, na primjer, mliječno-bijelu boju kvarcu) mogu igrati određenu ulogu u broju čimbenika koji uzrokuju alohromatske boje minerala.
Mnogi minerali su obojeni sitne čestice organske tvari, ugljični ili grafitni inkluzije, poprimajući tamno sivu ili tamno smeđu (do crnu) boju.
Uvođenjem u mineralošku praksu polarizacije, a zatim i elektronskog mikroskopa, uzroci alohromatskih boja dešifriran prilično lako i brzo, a ovdje nema posebnih poteškoća. Istodobno se ispostavilo da je nekim mineralima pogrešno pripisana alokromatska priroda boje; Dovoljno je reći da se još 50-ih godina boja minerala poput safira, ametista i drugih obojenih sorti kvarca smatrala alokromatskom, koja, kako je sada utvrđeno, ima drugačiju prirodu i nije povezana s nikakvim stranim mehaničkim nečistoćama.
Idiokromatski, t.j. vlastite boje minerali predstavljaju najteži problem. Da bi ih razumjeli, potrebno je uključiti "teško topništvo", pozivajući se na koncepte i koncepte razvijene u fizici čvrstog stanja i na odgovarajuće metode istraživanja, kombinirajući, posebno, optičku spektroskopiju (analiza apsorpcijskog i refleksijskog spektra) sa spektroskopijom elektronske paramagnetske rezonancije (EPR), što omogućuje otkrivanje u kristalima različitih točkastih nedostataka (nečistoća, slobodnih mjesta), uključujući centre boje elektronskih rupa.
Kad se tumači optički spektar, on se široko koristi aparat za teoriju zona, razvijena u fizici poluvodiča i fizici metala, teoriji kristalnog polja i teoriji molekularnih orbitala, koje čine osnovu suvremenih koncepata kemijske veze
Razlikovati nekoliko skupina idiokromatskih boja minerala ovisno o mehanizmu njihove apsorpcije svjetlosnih valova. Selektivna apsorpcija svjetlosnih valova vidljivog spektra posljedica je elektroničkih prijelaza, koji mogu biti četiri vrste: unutarnji prijelazi (ako u sastavu minerala postoje prijelazni metali s nepunjenim elektronskim ljuskama); prijenos naboja (elektroni) između istovremeno prisutnih različito nabijenih iona jednog ili različitih metala ili od aniona do kationa; prisutnost točkastih strukturnih nedostataka (na primjer, anionskih slobodnih mjesta - tzv. F središta); prijelaz elektrona tipa "band-band": iz jednog vodljivog pojasa u drugi, najbliži, s prevladavanjem zabranjene zone između njih (za metalne i poluvodičke minerale).
Boje minerala ove skupine, uglavnom vrlo lomljiv i proziran (ili prozirni u tankim cijepanjima), pronađite objašnjenje u elektroničkoj teoriji strukture kristalne tvari (takozvana teorija vrpci); boja takvih minerala ovisi o omjeru širine vodljivog pojasa i širine pojasa (razlikuju poluvodiče "uskog razmaka" i "širokog razmaka") i izravno je uzrokovana međupojasnim optičkim prijelazima elektrona.
Većina ovih minerala obojene u žute, narančaste, crvene tonove, budući da samo plava i ljubičasta svjetlost kratkih valnih duljina nosi dovoljno energije za premještanje elektrona iz jedne vodljive zone u drugu, pa u skladu s tim ovi minerali apsorbiraju samo svjetlosne valove u plavom dijelu spektra, stječući im dodatne boje; svjetlost duljih valnih duljina nema potrebnu energiju i zato slobodno prolazi kroz ove minerale.
Određuje se boja nativnih metala, većine sulfida (i njihovih analoga), nekih oksida (magnetita itd.), Grafita i drugih neprozirnih minerala sa značajnim doprinosom metalnih veza maksimalni odraz, također konjugiran s međupojasnim optičkim elektroničkim prijelazima.
Boja više ili manje prozirnih minerala s ionskim ili miješanim ionsko-kovalentnim vezama, koji u svom sastavu (kao glavne komponente) sadrže ione metala promjenjive valencije, obično je uzrokovana elektroničkim prijelazima između njih ("prijenos naboja" Fe 2+ \u003d\u003e Fe 3+ ili Ti 3 + \u003d\u003e Ti 4+ uz istodobnu prisutnost oba iona različite valencije) ili između metalnih kationa i aniona, na primjer, iona kisika povezanih s njima ("prijenos naboja" O 2- \u003d\u003e Fe 3+; O 2- \u003d\u003e Cr 6+; O 2-\u003e V 5+; O 2- \u003d\u003e MO 6+, itd.).
Opsezi prijenosa naboja Fe 2+ \u003d\u003e Fe 3+ bilježe se u optičkim spektrima takvih minerala kao što su kordierit, akvamarin, safir, vivijanit i mnogi drugi), Ti 3+ \u003d\u003e Ti 4+ za titanit i druge titanosilikate, te opsezi prijenosa naboja između ioni kisika i metala - u spektrima velike skupine željeznih minerala, u mineralima klasa kromata, vanadata, molibdata (krokoit, vanadinit, wulfenit itd.).
U većini minerala s pretežno ionskim tipom veze boja nije povezana s glavnim komponentama sastava, već s onima koje su u njima prisutne. izomorfne nečistoće - elementi kromofora. Uloga kromofora (grčka "boja koja nosi") u svijetu minerala su 8 d-prijelazni metali (tj. metali čiji atomi imaju nedovršene elektroničke d-ljuske): Fe, Cr, Ti, V, Mn, Co, Ni, Cu.
Uz to, kromofori mogu biti f-prijelazni elementi (s nedovršenim školjkama f), uključujući neke lantanide i uran. Svi ti elementi mogu biti nečistoća (češće) i glavni sastojci minerala koji oblikuju vrste. Konkretno, uranil minerali (UO 2) 2, t.j. koji sadrže 6-valentni uran, svojstvena je svijetlo narančasta ili kanarinčasta žuta boja (u nedostatku drugih kromofora, na primjer Cu 2+ iona), što značajno pomaže pri traženju ležišta uranove rude, ako imaju dobro razvijenu oksidacijsku zonu (s uranovim mikima, silikatima i uranovih karbonata).
Kao primjeri minerali koji kao glavne komponente sadrže ione prijelaznih metala, koji su „krivci“ za njihovu boju, nazovimo zeleni malahit i plavi azurit (Cu 2+), smaragd i rubin (Cr 3+), rodohrosit, triplit i litiiofilit (Mn 3+ ), krizolit (Fe 2+). Smjesa Mn 3+ boja u ružičastoj i lila tonira mnoge minerale pegmatita koji ne sadrže željezo: lepidolit, ružičasti turmalin - rubelit, apatit, kunzit (prozirni ružičasti spodumen), ružičasti beril-vorobievit, berilijev fosfat herderit itd.
Međutim, treba naglasiti da glavno bojilo u mineralnom svijetunesumnjivo služi željezo, koji, ovisno o oksidacijskom stanju (tj. naboju), o strukturnom položaju i o koncentraciji, mineralima mogu dati razne nijanse smeđe-smeđe, žute, zelene, crvene, ružičaste, pa čak i plave (posebno kod visokih Fe 2+) da im daju crnu boju i neprozirnost.
Boja minerala s prevladavanjem ionske veze, zbog prisutnosti kromofora - iona prijelaznih metala, ne ovisi samo o elektroničkoj strukturi takvih kationa, već i iz kristalnog polja koje stvaraju, koji je povezan s okolnim kationima i anionima. Dakle, ioni Fe 2+ uvijek apsorbiraju crvenu svjetlost, pa su stoga minerali koji ih sadrže obično obojeni zeleno u različite nijanse.
Unatoč tome, boja crvenog, ružičastog, narančastog, grimiznog granata - almandin, djelomično pirop i andradit - također je posljedica iona Fe 2+, ali smještena je, u skladu sa simetrijom njihove strukture, u kubičnom kristalnom polju (CN \u003d 8); međutim, moguće je da pojasevi za prijenos naboja Fe 2+\u003e Fe 3+ značajno doprinose boji ovih minerala.
Što se tiče Fe 3+ iona, na njihovu apsorpciju svjetlosti snažno utječe lokalna simetrija njihove najbliže okoline, tj. kristalno polje. Ovisno o ovom čimbeniku, oni mogu u različitom stupnju apsorbirati svjetlosne valove i ljubičasto-plave i crvene - blizu infracrvenih područja spektra. Dodatne boje za minerale su žuta, odnosno zelena.
Pri najčešćem CN Fe 3+ \u003d 6, što su izobličeniji koordinacijski oktaedri Fe 3+ i što je niža njihova simetrija i što je slabije kristalno polje3), to jači ion Fe 3+ upija crvenu svjetlost, a minerali koji ga sadrže dobivaju zelenu i žućkastozelenu boju: svijetlozeleni granati - demantoidni i grosularni; tamnozelene kralježnice - pleonaste i ganit; žućkastozeleni krizoberil, vezuvijan i epidot (potonji možda neće imati žućkastu nijansu, tj. biti čisto zeleni); tamnozeleni glaukonit; i tako dalje.
Istodobno, pri visokom udjelu Fe 3+ u mineralima, koji se javlja u njegovim oksidima i hidroksidima, kao i u većini fosfata, arsenata i sulfata, glavni čimbenik koji određuje boju je prijenos naboja O 2\u003e Fe 3+; pojas za prijenos naboja (ovisno o tome koliko se proteže u dio dugovalne duljine spektra) uzrokuje žutu, smeđe-smeđu, crveno-smeđu i crvenu obojenost (hematit, goetit, lepidokrocit, jarosit i mnogi drugi minerali).
Iste boje pojavljuju se u mineralima koji sadrže Fe 3+ u tetraedru, t.j. četverostruka, koordinacija (žuti prozirni ferriortoklase - dragi kamen s otoka Madagaskara; smeđecrveni tetraferiflogopite iz rudonosnih karbonatita ležišta Kovdor na poluotoku Kola itd.). Bojenje zbog prisutnosti nečistoća iona prijelaznih metala također može biti uzrokovano prijenosom naboja između ovih iona različite valencije (Fe 2+\u003e Fe 3+, Ti 3+ Ti 4+, itd.).
Na ovaj način, naboj iona koji apsorbiraju svjetlost (kromofori)ima velik utjecaj na boju minerala. Ali ne samo naboj, već i strukturni položajovih iona (prije svega koordinacijski broj, kao i međuatomske udaljenosti). Tako nečistoća željeza u berilu može poslužiti, ovisno o njegovoj valenciji, odvojenoj ili zajedničkoj prisutnosti Fe 2+ i Fe3 + i njihovom položaju u strukturi (u oktaedrima, tetraedrima ili intervalima između koordinacijskih poliedra), što uzrokuje zelenu, žutu ili plavu boju ...
Još jasnije primjer krom... Minerali klase kromata koji sadrže Cr 6+ (točnije, radikali CrO 4 2-, u kojima je CN Cr 6+ \u003d 4) uvijek su obojeni svijetlim narančasto-crvenim i crvenim tonovima. No, minerali koji sadrže ione Cr 3+ mogu biti obojeni lila (ljubičastom), crvenom, zelenom ili plavom bojom. Glavni čimbenici koji u ovom slučaju određuju rezultirajuću boju minerala: duljina međuatomskih udaljenosti (Cr-O, itd.) U koordinacijskim poliedrima Cr 3+ (obično Cr 3+ ioni zamjenjuju Al 3+ u oktaedrima) i lokalna simetrija tih poliedra (tj. stupanj izobličenja oktaedra, što smanjuje njihovu simetriju), kao i odsutnost ili prisutnost međusobne interakcije iona Cr 3+ (ponekad i do stvaranja ionskih parova); vrsta kemijske veze (odnos njezinih ionskih i kovalentnih komponenata) također igra važnu ulogu. Prva dva čimbenika karakteriziraju geometriju i metriku strukturnog položaja Cr.
Na primjer, što su kraće međuatomske udaljenosti Cr-O, Cr-OH, Cr-F u oktaedrima, to jače kristalno polje oni stvaraju i više svjetlosti kratkih valova apsorbiraju ioni Cr 3+, pa prema tome minerali koji sadrže Cr dobivaju ljubičastu (lila) i crvenu boju boje (spinel, rubin, piropa, ponekad topaz itd.); povećanje međuatomskih udaljenosti pomiče apsorpcijski pojas na dio valne duljine spektra, a boja minerala postaje zelena (granat-uvarovit, smaragd, krom diopsid, krom dravit iz skupine turmalina, krom muskovit-fuksit, volkonskoit - prirodni mineralni pigment, itd.), plavkasto-zelena (euklaza) ili čak čisto plava (kjanit i krom koji sadrže glineni mineralni haloizit).
Ali međuatomske udaljenosti uvelike ovise o tome na koje su anione vezani ioni Cr 3+, kao i o stupnju ionske ili kovalentnosti ove veze. Drugim riječima, na boju minerala obojenih kromoforom Cr 3+ značajno utječe priroda aniona s kojima je strukturno vezan; nipošto nije ravnodušno, posebno hoće li biti O 2-, C1 -, (OH) - ili F -.
Zauzvrat, nečistotni ioni petovalentnog kroma, ili bolje rečeno, CrO 4 3- kompleksi, uzrokuju žutu, narančastu i zelenu obojenost minerala serije piromorfni Pb 5 (PO 4) Cl - mimetit Pb 5 (AsO 4) Cl i prijelazi boje u ovom slučaj je najvjerojatnije zbog stupnja izobličenja (deformacije) CrO 4- tetraedra, t.j. smanjenje lokalne simetrije njihove okoline kao rezultat izomorfne supstitucije dijela fosfora za arsen u piromorfitima ili arsena za fosfor u mimetitima (u oba slučaja boja se mijenja iz zelene u žutu i narančastu). Ovaj primjer dobro ilustrira značajan utjecaj kationa koji okružuju kromofore na boju minerala koji ih sadrže.
Napokon, mnogi minerali svoju boju duguju prisutnosti u njima točkasti strukturni nedostaci - centri elektronskih rupa koji nastaju uslijed ulaska stranih nečistoća u malim koncentracijama i često u neobičnom valentnom stanju (na primjer, paramagnetski elektronski centri Pb + u amazonitu). Zamjena Si 4+< Al 3+ в кварце (с одновременным вхождением Li + или Н + для компенсации заряда, т.е. стабилизации центра) придает кварцу дымчатую окраску.
Za boju lapis lazulija, hackmanita i genttelvina zaslužni su radikalni ioni S3 i S2; neki kalciti obojeni su radikalnim ionima CO 3 3-; plave, plave, ljubičaste fluorite karakterizira prisutnost unutarnjih defekata rešetke (bez sudjelovanja stranih iona), koji se očituju ili u obliku intersticijskih atoma fluora, ili u obliku takozvanih F-centara (središte boje), tj. slobodna mjesta za fluor (prazna prazna mjesta rešetke koja su zarobila elektron). U drugim slučajevima, boja fluorita (zelena, žuta, itd.) Može biti povezana s ulaskom rijetkih zemaljskih elemenata.
Broj takvih primjera može se umnožiti. Na primjer, F-centri uzrokuju žutu boju halite NaCl i anilin-crvenu boju silvita i KCl, kao i općenito u većini slučajeva boju kristala alkalijskih halogenida.
Specifični razlozi boje pojedinih minerala opisani su u njihovom opisu. Treba samo spomenuti da se vrlo često ispostave takve "neispravne" boje minerala nije otporan na sunčevu svjetlost i / ili povišenu temperaturu: minerali brzo ili postupno blijede kad su izloženi svjetlu ili zagrijavanju. Istina, u mnogim se slučajevima njihova boja obnavlja nakon zračenja X-zrakama (ili pod utjecajem drugih vrsta ionizirajućeg zračenja).
U nekim su mineralima uglavnom uzrokovane boje ove vrste umjetno - toplinskim ili zračenjem. A u prirodi se slične boje u mineralima pojavljuju ne bez sudjelovanja prirodnog radioaktivnog zračenja, koje aktivira (očituje) centre elektronskih rupa.
Treća vrsta mineralnih boja šminka pseudokromatske boje, pokrivajući niz posebnih optičkih efekata, koji se uglavnom razmatraju u vezi s određenim dragim kamenjem. Ova skupina "lažnih boja" uključuje učinke povezane s pojavama smetnje i difrakcija svjetlosti, njezino lomljenje, raspršivanje, ukupna unutarnja refleksija i rasipanje, poput iridiscencije poljskih špatova (labradorit, "mjesečev kamen") zbog njihove tanko-pločaste strukture, opalescencija je svojstvo opala povezano s njegovom globularnom strukturom, kao i gore spomenuta igra svjetlosti zbog visoke disperzija ("vatra", zračenje ili svjetlucanje kamena); obično istodobno opisuju učinke uzrokovane prisutnošću orijentiranih iglastih uključivanja ili šupljih tubula u mineralu - asterizmom (kamenje "u obliku zvijezde"), ili fino-vlaknastom strukturom ("efekt mačjeg oka"), ili, konačno, prisutnošću malih ljuskavih urastanja (tinjac, hematit) itd.) - učinak aventurina (vezan, strogo govoreći, za alohromatizam).
Fenomeni pseudohromatizma također uključuju ocrniti, što je karakteristično za neke minerale, posebno iz klase sulfida, rjeđe oksida dijagnostički znak... Nijansa ovisi o stanju površinskog sloja minerala i suptilne je iridescentne boje (često duga) filmovi na površini mineralnih jedinki i agregati koji izvana podsjećaju na filmove nafte ili naftnih derivata na površini vode. Dugova se mijenja, na primjer, na
