Силикаты природные

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………..……………..3

1 Силикаты…………………………………………………………………4

1.2 Яркие представители группы силикатов………………………….….5

2 Островные силикаты……………………………………………………15

3 Каркасные алюмосиликаты………………………………………..…..18

Заключение………………………………………………………………..21

Список литературы……………………………………………………….23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Силикаты природные (от лат. silex - кремень), - класс наиболее распространённых минералов; природные  химические соединения с комплексным  кремнекислородным радикалом. Силикаты слагают более 75% земной коры (а вместе с кварцем около 87%) и более 95% изверженных горных пород. Силикаты включают более 500 минеральных видов, в том числе важнейшие породообразующие - полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды и др.[1]

Происхождение силикатов очень разнообразное. Они образуются магматическим, гидротермальным, в пегматитах, в коре выветривания, осадочным путем. Многие силикаты характеризуются устойчивостью к химическому и физическому выветриванию. И поэтому накапливаются в россыпях.

  В основе структурного  строения силикатов лежит тесная  связь кремния и кислорода:  в структуре минерала центральное  место занимает кремниево-кислородные  тетраэдры. Один атом кремния  окружен четырьмя тетраэдрический  расположенными атомами кислорода.  Тетраэдры по разному сочетаются друг с другом.

  Силикаты имеют  очень большое значение: многие  являются важнейшими породообразующими  минералами, являются рудами на  алюминий, железо, бор, марганец, редких  рассеянных радиоактивных элементов,  являются важнейшими нерудными полезными ископаемыми (керамическое сырье, строительные материалы, тальк, фаяновой, химическое промышленности). Многие используются как красивые драгоценные камни.

Целью моей работы является изучения один из минералов класса силикаты. Для выполнение  этой цели необходимо осуществить ряд задач:

1) рассмотреть класс  силикатов; 2) изучить подкласс силикатов  (островные и каркасные).

 

1.Силикаты

 

Выявлены следующие  черты строения силикатов и их аналогов.

1. Во всех силикатах  атомы кремния имеют по отношению к кислороду четверную координацию, они образуют вместе с кислородом, как в кварце, кремнекислородные тетраэдры (SiO ) . Связи кремния с кислородом смешанные ионно-ковалентные, с разной степенью ионности в минералах разной структуры и с разными катионами.

2. Кремнекислородные  тетраэдры могут быть одиночными, и тогда они соединяются в  общей структуре минерала через  катионы, но могут и полимеризоваться, образуя различные анионные группировки.

3. Алюминий в силикатах  может быть катионом, занимая  позиции в октаэдрических пустотах между кислородом, и может входить в тетраэдры (AlO ) , занимая в структуре минералов позиции, адекватные с кремнием. Например, в каолините Al (Si O )(OH) алюминий является катионом и имеет координационное число шесть, а в микроклине K(AlSi O ) он входит в анионный радикал минерала. Есть минералы, в которых алюминий представлен и как катион и входит в анионный радикал, например в слюде мусковите KAl (AlSi O )(OH) .Размер тетраэдров (AlO ) и его конфигурация иные, чем у групп (SiO4 )  , характер химических связей также отличен. Поэтому имеется предел замещения Si   Al  .

Установлено, что в  силикатах может замещаться алюминием  не более половины кремния в тетраэдрах. Значит, предельны по составу алюмосиликаты типа анортита Ca(Al Si O ), нефелина Na(AlSiO ) и т. п.

4. Помимо кремнекислородных  анионных радикалов во многих  силикатах и алюмосиликатах есть дополнительные анионы – OH , (CO3)  ,(SO )  ,(S )  , (BO )  , (P O )  и др.

Свойства силикатов  определяются прежде всего типом  кремнекислородного тетраэдра: спайность (несовершенная в островных и кольцевых силикатов, совершенная и зависящая от ориентировки кремнекислородных группировок в цепочечных, слоистых, каркасных силикатов); твёрдость обычно 5,5-7, кроме слоистых силикатов, в которых она понижается до 2-1; плотность около 2500-3500 кг/м3. Цвет большинства С. определяется ионами железа (Fe   - зелёный, Fe   - бурый, красный, жёлтый, Fe   и Fe  - синий и др.), в отдельных группах - ионами Ti  , V  , Cr  , Mn  , Co  , Ni  , Cu  и их сочетаниями с ионами железа и др.; в некоторых минералах — электронно-дырочными центрами. В ряде случаев окраска связана с микровключениями окрашенных минералов.

Большое значение для точной диагностики силикатов имеют их оптические свойства — преломление, оптическая ориентировка и др., измеряемые с помощью столика Федорова, иммерсионного метода и др.

Силикаты (плагиоклазы, оливин, пироксены и др.) являются также  главными минералами лунных пород, входят в состав метеоритов. Полагают, что  оливин и плотная модификация шпинели составляют почти полностью мантию Земли.

По характеру сочетания  кремнекислородных тетраэдров выделяется 5 подклассов силикатов: островные, кольцевые, цепочечные, слоистые, каркасные.[2]

 

1.2 Яркие представители группы силикатов

 

а) Топаз – полудрагоценный камень, минерал из группы островных силикатов алюминия (Al  [SiO  ] (F, OH)  ). Примеси Fe  , Fe  , Ti, Cr, V и др. Кристаллизуется в ромбической сингонии, ромбо – дипирамидальный вид симметрии.

Этимология. Название топаз  получил по месту первой его находки на острове Топазиос (Топазион) в Красном море, в настоящее время – остров Зеберген, по другой версии – от санскритского слова «топас» – огонь. Синоним – «тяжеловес» (старое название уральских рудокопов, по большому уд. весу)

Свойства. Цветовая гамма топаза разнообразна: от коричнево- и винно-желтого до голубого, розового, золотистого, оранжевого и красновато-оранжевого (редко). Чаще – бесцветный. Встречаются полихромные топазы, когда разные участки или зоны одного кристалла имеют разную окраску (обычно голубой / винно-жёлтый). Твёрдость 8; плотность 3,49–3,6 г/см3. Спайность совершенная в одном направлении по (001). Излом раковистый. Блеск сильный, стеклянный, на плоскостях спайности – перламутровый. Очень устойчив, в кислотах не растворяется. Разлагается фосфорной солью.

Топаз – один из эталонных  минералов для определения относительной  твёрдости методом царапанья  – шкалы Мооса (минералогической шкалы твердости).

Форма нахождения. Обычен в кристаллах. Кристаллы ромбо-призматические или кроткостолбчатые. Иногда крупные, известны находки кристаллов массой до 60–80 кг и более. Грани призмы обычно немногочисленны, а головки кристаллов бывают весьма разнообразны и богаты гранями. Характерны признаки природного растворения, проявляющиеся в конусовидных и сосковидных формах на головках кристаллов и в углублениях и бороздах в форме отрицательных тетрагональных пирамид на призме. Также параллельно-шестоватые крупнокристаллические сростки, скрытокристаллические «яшмоподобные» образования, лучистые и тонкопластинчатые (пикнит) образования.

Местонахождения. Наибольшее число находок топаза в Ильменском минералогическом заповеднике в  России (Урал) приходится на гранитные  пегматитовые жилы. В Ильменах обнаружено большое количество пегматитовых жил, в которых встречаются топазы. Знаменитыми во всем мире, особо выдающимися и потому успешно выдерживающими конкуренцию на мировом рынке стали всего пять уральских драгоценных камней и среди них топаз. С открытия топазов началась слава Ильменских гор. В Ильменах топаз встречался не только бесцветный, но и более ценный – голубой. Здесь находили топазы массой до 30 кг. Топазы встречаются на Урале в четырех различных формациях, причем для каждой характерна определенная окраска самоцвета и формы кристаллов. Бесцветные топазы, нередко в виде крупных кристаллов, интенсивно добывались в свое время из друзовых полостей амазонитовых гранитных пегматитов Ильменогорского самоцветного пояса, впервые обнаруженные казаком Прутовым еще в начале XIX века и находящиеся в частной коллекции. Из них добыто несколько тонн прозрачных кристаллов. Наиболее крупные кристаллы топаза имели массу до 10 кг. Обломки кристаллов топаза употреблялись преимущественно как ювелирное сырье. Голубые и желтые топазы характерны для жильных гранитных пегматитов топазо-бериллового типа с друзовыми полостями в Мурзинско-Адуйском самоцветном поясе, ярко-голубые – для сложнопостроенных гранит-пегматитовых тел, и, наконец, малиновые и розовые топазы были встречены только в кварцевых жилках около восточного тектонического шва Кочкарского мегантиклинория на Южном Урале. Суммируя общие перспективы Урала по топазовой минерализации, А.Е. Ферсман в 1925 г. писал: «Россия может гордиться своими топазами, которые по красоте тона, чистоте воды и величине кристаллов занимают исключительное место среди топазов всего света: по качеству русский топаз выделяется среди всех топазов известных месторождений, причем красота нежно-голубого топаза Мурзинки, красновато-фиолетовый тон топазов Санарки и Каменки – всё это составляет гордость русских цветных камней».

Топаз массой в 5 тонн найден в Бразилии. В большом количестве винно-жёлтые и голубые топазы находят  на Волынском месторождении (Украина) – в 1965 году в одной из шахт обнаружили винно-желтый кристалл топаза массой 117 кг. В горах Шри-Ланки еще в древности были обнаружены месторождения драгоценных камней топазов.

Отличительные признаки. Спектр окрасок природных (натуральных) топазов необычайно разнообразен –  бесцветные, различные оттенки жетовато-коричневого, зеленовато-синего, розового и синего тонов. Характерной особенностью топазов является плеохроизм, заключающийся в изменении окраски кристалла в зависимости от направления света. Это свойство отчетливо проявлено в розовых и винно-желтых топазах, а в голубых – слабо. Обычно кристаллы прозрачны, иногда с облачным эффектом или эффектом «кошачьего глаза».

В ультрафиолетовых лучах  длинноволнового диапазона наблюдается  свечение (люминесценция) топазов: для  голубых кристаллов – зеленоватое  или желтоватое; для розовых и  коричневых (винных) – оранжево-желтое. В коротковолновом диапазоне люминесценция слабая.

Физические свойства позволяют достаточно легко отличить топаз от многочисленных внешне сходных  с ним камней-имитаторов. Так, шпинель  и алмаз, не обладающие двулучепреломлением, легко отсортировать с помощью несложного прибора – порярископа. В отличие от топазов под ультрафиолетовой лампой аквамарин вообще не люминесцирует, а гелиодор светится желтым светом только в коротковолновом диапазоне.

Аквамарин, гелиодор и  зеленоватый берилл (берилловая группа) и цитрин (кварцевая группа) отличаются от топаза значительно меньшей плотностью, что легко устанавливается путем вычисления массы вставки. В ряде случаев может помочь испытание карандашами твердости. Топаз по твердости значительно превосходит цитрин и циркон, он несколько тверже турмалина, но уступает рубинам, сапфирам и тем более алмазам. Однако следует иметь в виду, что близкую к топазу твердость имеют шпинель, хризоберилл и схожие с ним представители берилловой группы.

Незаменимым прибором при диагностике топазов является рефрактометр, с помощью которого определяют показатели преломления, являющиеся своеобразным паспортом камня. В ряде случаев идентификации может быть проведена по характеру плеохроизма или способности топаза электризоваться. Последнее свойство с успехом позволяет специалисту отличить от топаза все перечисленные выше камни-имитаторы, за исключением турмалина и алмаза.

б) Циркон. С химической точки зрения циркон является силикатом циркония. Название драгоценного камня происходит от персидского слова zargun. В переводе с персидского гаг означает «золото», а gun – «цвет». Следователвно, циркон на этом языке означает «золотоцветный». Помимо наиболее красивых золотисто-желтых и красных цирконов встречаются коричневые, желтовато-зеленые и небесно-голубые камни. Их цвет определяется примесями железа, меди, цинка, кальция, титана и некоторыми редкоземельными элементами.

Встречаются, впрочем, бесцветные и даже черные цирконы. Золотисто-красные  камни называют гиацинтами. Согласно древнегреческому мифу. Гиацинт был убит диском, который бросил на состязаниях бог света Аполлон. Упавшие на землю капли крови юноши превратились в цветы гиацинты. Окаменев, они стали драгоценными камнями. В старинных русских рукописях драгоценный камень циркон-гиацинт упоминался как иакинф, иацинт или якинт.

Соломенно-желтые и дымчатые цейлонские цирконы европейские  ювелиры не так давно именовали  «цейлонскими жаргонами» или просто «жаргонами».

В ювелирном деле нередко  используются коричневые цирконы, которые  после обжига приобретают великолепной голубой цвет. Такие камни называют старлитами.

Голубовато-зеленые камни  являют пример ослепительно-яркой окраски, редко встречаемой у других драгоценных  камней. Не лишены великолепия и  густо-красные камни, хотя они и  несколько мрачноваты, а камни столь красивой золотисто-желтой окраски не дает ни один другой минерал.

Цирконы были давно известны на Цейлоне и нередко попадали в руки посещавших этот солнечный  остров путешественников, которые по большей части не понимали, с каким камнем они имеют дело; до тех пор пока на рынке не появились голубые камни, этот минерал в целом не привлекал к себе внимания.

Бесцветные цирконы  гранятся главным образом бриллиантовой  огранкой. Цветные камни гранят различно в зависимости от назначения, но наиболее обычна смешанная огранка (бриллиантовая огранка верха и ступенчатая низа).

Циркон используется не только в ювелирном деле, но и  в промышленности, главным образом  как источник циркония и окиси  циркония. Металл цирконий применяют  при выплавке стали для удаления окислов и нитридов. Окись циркония находит много применений: как огнеупор для облицовки плавильных печей, как составная часть эмалей и как абразив. Собственно минерал циркон также используется иногда как огнеупорный материал.

Бесцветные цирконы, хотя они и характеризуются алмазным блеском и сильной игрой, легко отличить от алмаза по их низкой твердости, двупреломлению (которое достаточно велико и обусловливает раздвоение противоположных ребер ограненного камня при разглядывании их через площадку) и низкому светопреломлению (что позволяет значительной части света, падающего на площадку камня с бриллиантовой огранкой, ускользать из нижней части).

Кроме того, алмаз плавает  в жидкости Клеричи. Опытный глаз не спутает зеленый гранат демантоид  с цирконом, настолько различны оттенки их окраски. Сомнения можно разрешить, определяя плотность, которая меньше у демантоида.