Физические свойства минералов презентация

Минерал – природное вещество, состоящее из одного элемента или из закономерного сочетания элементов, образующееся в результате природных процессов, протекающих в глубине земной коры или на поверхности.

В зависимости от агрегатного состояния полезные ископаемые делятся
твердые (кварц),
жидкие (ртуть),
газообразные (метан)
Ртуть
Кварц
Метан

Плотность
Плотность минерального вещества - это отношение массы руды или породы к ее объему
Масса вещества
Масса жидкой фазы
Масса газообразнойфазы
Масса твердой фазы

С плотностью связаны понятия удельный вес и объемная масса
Удельный вес породы или минерала – это вес твердой фазы, отнесенный к объему образца породы или минерала
Объемная масса – масса определенного объема абсолютно сухой породы или руды

Иридий
23 г/см3
Жидкий битум
1 г/см3
Тяжелый
Легкий
Плотность минералов измеряется в граммах на см3 (г/см3)

Легкие до 3,0 г/см3
(кварц, слюда, полевые шпаты)
Средние от 3,0 до 4 г/см3
(кальцит, амфиболы)
Тяжелые более 4 г/см3
(магнетит, золото, барит, пирит)

Алмаз (3,5) г/см3
Графит (2,2) г/см3
Упаковка атомов в структурной ячейке кристалла
С

Кальцит 2,6 - 2,8 г/см3
Арагонит 2,9 - 3.0 г/см3
Ca[CO3]

Удельный вес (плотность) минералов определяется двумя весовыми методами:
Путем определения потери в весе
минерала, погруженного в воду
т.е согласно закону Архимеда.
1. Определение плотности твердого
тела гидростатическим взвешиванием
2. Определение плотности твердого
тела при помощи пикнометра

Гидростатическое взвешивание (весы Мора)
d-удельный вес
p1 -вес образца на
аналитических весах
р2 – вес проволочки на которой крепится образец вместе с образцом
р3 – масса образца в
жидкости
ρ- плотность жидкости

Пикнометр
Прибор для измерения плотности
вещества в жидком, твердом
и газообразном состоянии
Ареометр
прибор
для измерения
плотности
жидкости
wikipedia.org
ρ- плотность твердого тела
m- масса твердого тела
М-масса пикнометра с водой
М0-масса пикнометра с остатками
воды и твердым веществом
δ –плотность воды при
температуре проведения опыта

1. Разделение в тяжёлых жидкостях
Базируется на подборе тяжелой жидкости с плотностью равной плотности минерала.
Минералы тяжелее жидкости тонут, а более легкие всплывают
Этот метод широко используется в горнодобывающей промышленности для обогащения руды.
Дополнительные методы определения плотности

2. Зная химический состав минерала можно математически вычислить его плотность по формуле:
где P - плотность в г/см3; AW - сумма атомных масс атомов в элементарной ячейке и V – объем элементарной ячейки в нм3. Коэффициент 1,6602 х 10-24 (значение, обратное числу Авогадро)

Твердость
Под твердостью минерала понимается степень его сопротивления внешнему механическому воздействию.
Методы определения твердости:
-шкала Мооса.
-метод Виккерса (определяется микротвердость)

Фридрих Моос
Карл Фри́дрих Христиа́н Моос (Мос)— немецкий минералог (Мос)— немецкий минералог и геолог.
Учился в ГаллеУчился в Галле и ФрейбергеУчился в Галле и Фрейберге, ездил на учёбу во ФранциюУчился в Галле и Фрейберге, ездил на учёбу во Францию и БританиюУчился в Галле и Фрейберге, ездил на учёбу во Францию и Британию. В 1812 году он стал профессором в ГрацеУчился в Галле и Фрейберге, ездил на учёбу во Францию и Британию. В 1812 году он стал профессором в Граце, в 1818 году переехал в Горную академию в Фрейберг и в 1826 в Вену.
Самой важным изобретением Мооса является шкала твёрдости минералов, названная его именем.

Тальк Mg3Si4O10(OH)2
Твердость 1
wikipedia.org

Гипс (CaSO4·2H2O)
Твердость 2
wikipedia.org

Кальцит (CaCO3)
Твердость 3
wikipedia.org

Твердость 4
Флюорит (CaF2)
wikipedia.org

Твердость 5
Апатит (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-))
wikipedia.org

Твердость 6
Ортоклаз (KAlSi3O8)
wikipedia.org

Твердость 7
Кварц (SiO2)
wikipedia.org

Твердость 8
Топаз (Al2SiO4(OH-,F-)2)
wikipedia.org

Твердость 9
Корунд (Al2O3)

Твердость 10
Алмаз (C)
catalogmineralov.ru; bse.sci-lib.com
Алмаз ГОРНЯК
Алмаз ШАХ

Эталоны шкалы Мооса могут заменить следующие предметы:
Карандаш - твердость 1-2
Ноготь –твердость около 2-2,5
Медная монета- твердость 3-4
Гвоздь --твердость 4-4,5
Простое стекло -твердость 5
Лезвие стального ножа - твердость около 5,5-6
Напильник - около 7

Метод Виккерса (определяется микротвердость)
Твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность.
Микротвердость вычисляется путём деления нагрузки Р на площадь поверхности полученного пирамидального отпечатка

Точные показатели твердости для эталонных образцов, такие:

Оптические свойства минералов
Доцент кафедры месторождений полезных ископаемых , кандидат геолого-минералогических наук
Шарова Татьяна Викторовна
Преподаватель кафедры месторождений полезных ископаемых
Рыбин Илья Валерьевич

Понятие цвет применяется к прозрачным и полупрозрачным веществам
Окраска к непрозрачным разновидностям вещества
Цвет
способность минералов отражать и преломлять
свет, создавая определённое ощущение цвета.
Оптические свойства

Цвет минералов подразделяется на три типа:
Идиохроматические окраски (собственные), вызванные содержанием в минерале элемента, дающего окраску- хромофор.
Аллохроматические окраски, вызванные наличием механических примесей, обычно микровключений других минералов. Например, буро-коричневый кварц- авантюрин.
Псевдохроматические окраски, связанные с рассеянием света, интерференцией световых волн (побежалость, иризация, опалесценция).

Для многих минералов цвет это диагностический признак
Малахит
Родонит
Идиохроматические окраски

Киноварь
Лазурит
Na6Ca2(AlSiO4)6(SO4, S, Cl)2
HgS
wikipedia.org

Один и тот же минерал может иметь различный цвет
Кварц
Празем
Розовый кварц
Примеси
марганца, железа или титана
Примеси
мельчайшие включения актинолита
Аллохроматические окраски
catalogmineralov.ru

Раухтопаз
Морион
Примеси
иногда Al, Fe
Примеси
атомы железа и титана
catalogmineralov.ru

Аметист
Цитрин
Примеси
Fe3+, (Al Li)4+, (Al H)4+
Примеси
Fe2+, Fe3+
catalogmineralov.ru

Псевдохроматические окраски
Ложная окраска иначе побежалость
Побежалость на кристаллах антимонита Sb2S3. "Венгрия". Образец: ФМ (№1163. Запись 1916 г.). Фото: © А.А. Евсеев.
Она часто образуется в результате окисления минералов

Иризация (назв. от лат. «ирис» — радужная оболочка глаза, по подобию цветового спектра) — оптический эффект, проявляющийся у некоторых минералов в виде радужного цветового сияния при ярком освещении на ровном сколе камней и особенно после их полировки.
Эффект иризации, минерал лабрадор
wikipedia.org

Опалесце́нция — оптическое явление, заключающееся в резком усилении рассеяния света чистыми веществами
Опал

Цвет черты
(Цвет в порошке)

Доцент кафедры месторождений полезных ископаемых , кандидат геолого-минералогических наук
Шарова Татьяна Викторовна
Преподаватель кафедры месторождений полезных ископаемых,
Рыбин Илья Валерьевич
Электрические свойства минералов

Электрические свойства
Электропроводимость
Термоэлектрический эффект
Эффект Холла
Фотоэлектрический эффект
Определяются параметрами атомов, входящих в состав кристаллической решетки и способностью к переносу электрических зарядов

Электропроводимость
Проводники (металлы)
Диэлектрики (кислородные
и галогенные
соединения)
Полупроводники (практически
все сульфиды)
Флюорит
granat.at.; catalogmineralov.ru
Галенит
Медь

Термоэлектрический эффект
Коэффициент термо-ЭДС зависит от химического состава минералов, количества примесей и величины термического градиента
Эффект Пельтье — термоэлектрическое явление, при котором происходит выделение или поглощение тепла при прохождении электрического тока в месте контакта (спая) двух разнородных проводников. Величина выделяемого тепла и его знак зависят от вида контактирующих веществ, направления и силы протекающего электрического тока.

полупроводники
с различным типом
проводимости
Источник питания
происходит нагрев
происходит охлаждение

Исследование термо-ЭДС минералов позволяют решать следующие задачи
Диагностировать минералы
Качественно и количественно оценивать содержание элементов-примесей
Изучать неоднородности кристаллов и зерен по знаку и величине термоэлектрических параметров
Определять химический потенциал атомов и ионов в кристаллической решетке минералов
И т.д.

Эффект Холла
Эффект Холла заключается в том, что при пропускании тока через клеммы «а» полупроводниковой пластины, помещенной в поле магнита, на боковых клеммах «б» появляется напряжение.
Полупроводниковая
пластина
Магниты

Фотоэлектрический эффект
Фотоэффе́кт — это испускание электронов веществом под действием света
Фотоэлектрические свойства проявляются как
у проводников так и у диэлектриков

solarhome.ru
1.свет (фотоны) 2.фронтальный контакт
3.негативный слой
4.слой p-n перехода
5.позитивный слой
6.задний контакт
Пока солнечный элемент освещается, процесс образования свободных электронов продолжается и генерируется электричество.
солнечный модуль

Алмаз
Киноварь
Минералы обладающие высокой фоточувствительностью
Касситерит
wikipedia.org