Tanulsági célok
- Írja le azokat a jellemzőket, amelyekben minden ásványi anyag közös.
- Határozza meg azokat a csoportokat, amelyekbe az ásványi anyagokat besorolják, és jellemzőik.
Szókincs
- kémiai vegyület
- kristály
- szervetlen
- ásványi anyag
- szilikátok
Bevezetés
Az ásványi anyagokat kémiai összetételük alapján kategorizálják. Az összetételben mutatkozó hasonlóságok miatt az azonos csoportba tartozó ásványi anyagok hasonló tulajdonságokkal bírhatnak.
Mi az ásványi anyag?
Az ásványi anyagok mindenütt megtalálhatók! Az alábbi 2.1. Ábra néhány általános háztartási cikket és az ezek előállításához használt ásványi anyagokat mutat be. Az ételre szórt só az ásványi halit. Az ékszerekben található ezüst ásványi anyag is. A baseball ütők és a kerékpárkeretek egyaránt tartalmaznak ásványi anyagokat. Bár az üveg nem ásványi anyag, az ásványi kvarcból állítják elő. A tudósok több mint 4000 ásványt azonosítottak a földkéregben. Néhány gyakori, de sok ritka.
2.1. Ábra: Az ezüst és a halit ásványi anyagok; az ásványi kvarcból üveg készül.
A geológusok nagyon specifikus meghatározást adnak az ásványi anyagokra. Az anyagot ásványi anyagként jellemzik, ha megfelel a következő tulajdonságoknak. Az ásványi anyag szervetlen, kristályos szilárd anyag. Az ásvány természetes folyamatok révén képződik, és meghatározott kémiai összetételű. Az ásványi anyagokat jellemző fizikai tulajdonságaik alapján lehet azonosítani, például kristályszerkezet, keménység, csík és hasadás alapján.
Kristályos szilárd anyag
Az ásványok kristályos szilárd anyagok. A kristály olyan szilárd anyag, amelyben az atomok szabályos, ismétlődő mintázatban vannak elrendezve (az alábbi 2.2. Ábra). Ugyanazon ásványi anyag különböző mintáiban az atomok mintázata megegyezik. Az üveg ásványi anyag? Kristályos szerkezet nélkül még a természetes üveg sem ásványi anyag.
2.2. Ábra Nátriumionok (lila golyók) kötés kloridionokkal (zöld golyók) asztali só (halit) készítéséhez. A sóztatóban lévő összes sószemnek ez a kristályos szerkezete van.
Szervetlen anyagok
A szerves anyagok az élőlények és tartalmazhatnak fehérjéket, szénhidrátokat és olajokat. A szervetlen anyagok szerkezete nem jellemző az élő testekre. A szén növényi és állati maradványokból készül. Ásványi anyag? A szenet üledékes kőzetnek minősítik, de nem ásványi anyag.
Természetes folyamatok
Az ásványokat természetes folyamatok hozzák létre, amelyek a Földön vagy a Földön fordulnak elő. A földkéreg mélyén létrehozott gyémánt ásványi anyag. Az a gyémánt, amelyet laboratóriumban hoznak létre szén nagy nyomás alá helyezésével, ásványi anyag? Nem. Ne vásároljon laboratóriumi gyártású „gyémántot” ékszerekhez, anélkül, hogy észrevenné, hogy technikailag nem ásványi anyagok.
Kémiai összetétel
A földkéreg majdnem az összes (98,5%) csak nyolc elemből áll – oxigén, szilícium, alumínium, vas, kalcium, nátrium, kálium és magnézium -, és ezek alkotják a legtöbb ásványi anyagot.
Minden ásványi anyagnak meghatározott kémiai összetétele van. az ásványi ezüst csak ezüstatomokból áll, a gyémánt pedig csak szénatomokból áll, de a legtöbb ásványi anyag kémiai vegyületekből áll. Mindegyik ásványnak saját kémiai képlete van. A fenti 2.2. ábrán látható halit NaCl (nátrium-klorid) ). A kvarc mindig két szilícium atomhoz kötött oxigénatomból, SiO2-ből áll. Ha egy ásvány kristályszerkezetében bármilyen más elemet tartalmaz, az nem kvarc.
A kovalensen kötött szénnel rendelkező kemény ásvány gyémánt. , de egy lágyabb ásványi anyag, amely kalciumot és oxigént is tartalmaz a szénnel együtt, a kalcit (az alábbi ábra).
A kalcit szerkezete megmutatja a kalcium (Ca), a szén (C) és az oxigén (O) kapcsolatát.
Egyes ásványi anyagok kémiai összetétele sokféle. Az olivin mindig tartalmaz szilíciumot és oxigént, vasat vagy magnéziumot, vagy mindkettőt (Mg, Fe) 2SiO4.
Fizikai tulajdonságok
Az ásványi anyagok fizikai tulajdonságai a következők:
- Szín: az ásványianyag színe.
- Csík: az ásványi por színe.
- Fényesség: a fény visszaverésének módja az ásványi anyag felületéről.
- Fajsúly: milyen nehéz az ásványi anyag ugyanahhoz a vízmennyiséghez viszonyítva.
- Hasadás: az ásvány hajlamos a sík felületek mentén szakadni.
- Törés: a mintázat amelyet az ásványi anyag megtör.
- Keménység: milyen ásványi anyagokat képes megkarcolni és milyen ásványi anyagokat.
A fizikai tulajdonságok felhasználásával az ásványi anyagokat azonosítják a lecke. az ásványi anyagok képződéséről.
Ásványi csoportok
Az ásványi anyagokat kémiai összetételük alapján csoportokra osztják. A legtöbb ásványi anyag a nyolc ásványi csoport egyikébe tartozik.
Szilikát-ásványok
A nagyjából 1000 szilikát-ásvány a földkéreg több mint 90% -át teszi ki. A szilikátok messze a legnagyobb ásványi anyagcsoport. A földpát és a kvarc a két leggyakoribb szilikátásvány. Mindkettő rendkívül elterjedt kőzetalkotó ásvány.
Az összes szilikát-ásvány alapvető építőköve a szilícium-dioxid-tetraéder, amelyet az alábbi ábra szemléltet. A szilikát ásványok sokféleségének létrehozása érdekében ez a piramis alakú szerkezet gyakran más elemekhez, például kalciumhoz, vashoz és magnéziumhoz kötődik.
Egy szilícium-atom négy oxigénatomhoz kötődik, és szilícium-dioxid-tetraédert képez. lent). A tetraéderek képesek önállóan állni, összekapcsolt köröket képezni, amelyeket gyűrűknek neveznek, összekapcsolódhatnak egy- és kettős láncokba, nagy lapos piramislapokat alkothatnak, vagy három dimenzióban egyesülhetnek.
A szilícium-dioxid-tetraéderek különböző összekapcsolódási módjai miatt ez a két ásvány nagyon különbözőnek tűnik.
Natív elemek
Natív elemek csak egy típusú elem atomjai lehetnek. Csak kevés ásványi anyag található ebben a kategóriában. Ennek a csoportnak néhány ásványi anyag ritka és értékes. Az arany, az ezüst, a kén és a gyémánt a natív elemek példái.
Karbonátok
Az alapvető karbonátszerkezet egy szénatom kapcsolódik három oxigénatomhoz. A karbonátok tartalmaznak más elemeket, például kalciumot, vasat és rézet. A kalcit (CaCO3) a leggyakoribb karbonát-ásvány (az alábbi ábra).
A kalcit a leggyakoribb karbonát ásványi anyag.
Az azurit és a malachit, amelyek az alábbi ábrán láthatók, olyan karbonátok, amelyek kalcium helyett rézet tartalmaznak.
Két karbonát-ásvány: (a) mélykék azurit és (b) átlátszatlan zöld malachit.
Halogenidek
Halogenid-ásványok olyan sók, amelyek akkor keletkeznek, amikor a sós víz elpárolog. A halit halogenid-ásvány, de nem az asztali só az egyetlen halogén. A halogénként ismert kémiai elemek (fluor, klór, bróm vagy jód) különféle fém atomokkal kötődnek halogén-ásványok előállításához (lásd az alábbi ábrát).
A fluorit kalciumot és fluort tartalmazó halogenid.
Oxidok
Az oxidok egy vagy két oxigénnel kombinált fémelemet tartalmaznak. Számos fontos fém található oxidként. A hematit (Fe2O3), két vasatomtól három oxigénatomig, és a magnetit (Fe3O4) (az alábbi ábra), három vasatomtól négy oxigénatomig, egyaránt vasoxid.
A magnetit a leginkább mágneses ásványi anyag. A magnit vonzza vagy taszítja más mágneseket.
Foszfátok
A foszfátásványok atomszerkezetükben hasonlóak a szilikátásványokhoz. A foszfátokban a foszfor, az arzén vagy a vanádium oxigénhez kötődve tetraédert képez. A foszfátcsoportban sok különböző ásványi anyag található, de a legtöbb ritka (az alábbi ábra).
A türkiz rézet, alumíniumot és foszfort tartalmazó foszfát-ásvány.
Szulfátok
A szulfátásványok oxigénatomokhoz kötött kénatomokat tartalmaznak. A halogenidekhez hasonlóan ott képződnek, ahol a sós víz elpárolog. A szulfátcsoport sok különböző ásványi anyagot tartalmaz, de csak néhány gyakori.
A gipsz gyakori szulfát, sokféle megjelenéssel (az alábbi ábra). Néhány óriási 11 méteres gipszkristályt találtak. Ez körülbelül addig tart, amíg egy iskolabusz!
Bár a bal oldali narancssárga kristályok nem hasonlítanak a fehér homok a jobb oldalon, mind a kristályok, mind a homok gipsz.
Szulfidok
A szulfidok akkor keletkeznek, amikor a fémelemek kénnel kombinálódnak. A szulfátokkal ellentétben a szulfidok nem tartalmaznak oxigént. A pirit vagy a vas-szulfid egy közönséges szulfid-ásvány, bolondarany néven ismert. Az emberek téveszthetik a pirit aranyat, mert a két ásvány fényes, fémes és sárga színű.
Órák összefoglalása
- Ahhoz, hogy egy anyag ásványi anyag legyen, egy természetben előforduló, szervetlen, kristályos szilárd anyag, amelynek jellegzetes kémiai összetétele és kristályszerkezete van.
- Az ásványi anyagokban lévő atomok szabályos, ismétlődő mintákban vannak elrendezve, amelyek felhasználhatók az adott ásvány azonosítására.
- Az ásványi anyagokat kémiai összetételük alapján csoportokra osztják.
- Az egyes csoportok kémiai jellemzői: natív elemek – csak egy elem; szilikátok – szilícium-dioxid-tetraéder; foszfátok – foszfát-tetraéder; karbonátok – egy szénatom három oxigénatommal; halogenidek – egy fématomhoz kötött halogén; oxidok – oxigénnel kombinált fém; szulfátok – kén és oxigén; szulfidok – kéntartalmú fém, oxigén nélkül.
Felülvizsgálati kérdések
- Mi a kristály?
- Az összes szilikát-ásvány mely elemeket tartalmaz?
- Az obszidián egy üveg, amely akkor keletkezik, amikor a láva olyan gyorsan lehűl, hogy az atomoknak esélyük sincs kristályokba rendeződni. Az obszidián kristály? Magyarázza el érvelését.
- Mi a nyolc fő ásványi csoport?
- Mi a helyzet a szilikátcsoport összes ásványával? Mi különbözik tőlük?
- Egy minta kémiai összetétele két vasatom és három oxigénatom arányában van. Egy másik minta kémiai összetétele három vasatom és négy oxigénatom arányában van. Ugyanazokat az elemeket tartalmazzák: Ugyanazok az ásványok?
- Miben különbözik a bennszülött elemek ásványi csoportja az összes többi ásványi csoporttól?
- A természettudományi múzeumba tett kiránduláson két hasonló színű ásványt talál. Kémiai képleteikből kiderül, hogy egy ásványi anyag cinket, szenet és oxigént tartalmaz. A másik ásvány cinket, szilíciumot, oxigént és hidrogént tartalmaz. A barátod elmondja, hogy az ásványi anyagok ugyanabban az ásványi anyagcsoportban vannak. Egyetértesz? Magyarázza el érvelését.
További olvasási / kiegészítő hivatkozások
Fontos szempontok
- Miért obszidián, természetes üveg, amely hűsítő láva, nem ásványi anyag?
- Miért nem ásványi anyagok a laboratóriumban gyártott gyémántok?
- Vajon a leginkább bomlott növényekből képződő szén ásványi anyag? Szikla?
- A művészek az ásványi ásványit őrölték, és színes pigmenteket készítettek a festékek számára. A porított azurit még mindig kristályos?
