Класс самородных элементов
Самородные элементы – это класс минералов, химический состав которых отвечает отдельным химическим элементам. По разным источникам к ним относятся 100, 80,90 минералов, что составляет 0,1% массы земной коры. Различают самородные:
| Металлы | Полуметаллы | Неметаллы |
| Au, Pt, Cu, Ag, Zn, Co, Ni, Fe | As, Sb, Bi | C, S, Se, Te |
Происхождение – эндогенное, т.е. при кристаллизации магмы (алмаз – в кимберлитовых трубках, платина – в ультраосновных породах, золото, серебро – в гидротермальных жилах, сера – в выделениях из вулканических газов). С метаморфическими процессами связано происхождение графита; самородное железо – типичный минерал метеоритов.
Кимберлитовые трубки – жерла древних вулканов, почти вертикально уходят на глубину 1000-2000м. Образовались в результате прорыва ультраосновной магмы из глубин недр Земли по узким каналам. Названы по южноафриканскому городу Кимберлей.
Для металлов характерен металлический тип связи, координационные структуры с плотнейшей кубической и гексагональной упаковкой. Свойства – высокая химическая инертность, высокий удельный вес, повышенная ковкость, небольшая твердость, отсутствие спайности.
Один из представителей платина Pt – широко используется для изготовления тиглей и лабораторной посуды при изучении и изготовлении специальных стекол, а также в качестве материала для термопар в различных печах. На Украине очень редкий минерал.
Золото Au – в виде соли AuCl3, а также в виде жидкого золота применяется для окраски стекла и получения так называемого «золотого рубина» - сортовая посуда вишнево-красного цвета по спецзаказу (фужеры, вазы и др.). Минерал инертный, что позволяет его использовать в электронике.
Крупнейший самородок золота (285 кг) найден в Западной Австралии. Из русских наиболее крупный «большой треугольник» - 36,02 кг (г. Миасс на Урале). На Украине среднераспространенный минерал.
Кристаллические структуры самородных неметаллов весьма разнообразны. Алмаз С характеризуется атомной (гомеополярной) связью с максимальной степенью ковалентности и тетраэдрической координацией атомов, что обусловливает его очень высокую твердость (в 1000 раз тверже кварца и в 140 раз тверже корунда) и устойчивость к высоким температурам и давлениям.
Используют алмаз в коронках буровых установок и в резцах металлообрабатывающих станков, как абразивный материал.
Алмаз имеет очень высокий показатель преломления = 2,41. После огранки алмаз превращается в бриллиант. Огранка – целая наука; иногда огранку кристалла производят месяцами, иногда – годами. В ходе огранки достигается максимальный блеск и игра света, т.е. разложение света.
Самый крупный алмаз найден в г. Куллинан (ЮАР) в 1905г, вес его составил 3025 карат (1 карат=0,2г) до обработки. Из него сделали 2 крупнейших бриллианта, 7 крупных (более 10 карат) и 96 мелких.
Российские алмазы – самый крупный «Орлов», украшает скипетр русского царя (194,8 карат) и «Шах» (88,7 карат). Последний имеет четкие, изящные надписи-гравировки, повествующие о его владельцах; до сих пор не известна технология их изготовления, - это подарок от персидского двора русскому царю в качестве выкупа за убийство Грибоедова, которое произошло в ходе вспышки беспорядков в Тегеране в 1820г.
Используют в ювелирном деле, валютно-финансовой сфере. На Украине относительно редкий минерал.
Алмаз, вес которого всего 621г по стоимости равен 94-188т чистого золота. Алмазы с редкой окраской ценятся особенно высоко: Павел 1 купил бриллиант красно-розового цвета массой 10 кр за 100000 руб. (корова в то время стоила 5 руб.). Чисто синий индийский алмаз «Гоппе» массой 44,5 кр является одним из самых ценных бриллиантов в мире.
Графит С – гексагональная модификация углерода, обладает слоистым типом структуры, т.е прочная связь между атомами углерода в одном слое и очень слабая между слоями. Твердость 1, плотность 2,2, весьма совершенная спайность, сильная анизотропия свойств. Особые свойства – тепло- и электропроводен. Имеет высокую огнеупорность (Тпл=3550оС) и кислотоустойчивость.
Применяется для изготовления электродов и огнеупорных графитовых блоков для атомных реакторов, тиглей, как смазочный материал, при производстве красок и карандашей.
Распостраненный минерал на Украине, например, Ждановское и Завальевское месторождения.
В 1939г. советский физик О.И. Лейпунский рассчитал параметры (температуру 2000оС и давление 60000 атм) для получения алмаза из графита (твердое тело®твердое тело).
Первые микроскопические алмазы были получены в декабре 1945г. американскими учеными фирмы «Дженерал электрик». Как оказалось, шведы их несколько опередили (февраль 1953г.), но решив хранить в тайне свое открытие, сообщили о нем лишь после публикации фирмы «Дженерал электрик» и потеряли приоритет.
Первые советские искусственные алмазы были получены в 1960г. в лаборатории физики высоких давлений, возглавляемой Л.Ф. Верещагиным. Лабораторная кристаллизационная камера состояла из реакционной камеры, выполненной в виде толстостенной трубы из карбида вольфрама. Цилиндр окружен блоками уплотнений из пирофиллита (силикат алюминия) и высококачественной стали. Внутри трубы помещается порошкообразная шихта графита; камеру закрывают пуансоны, изготовленные из металла, катализирующего реакцию. Реактор нагревается прямым пропусканием тока или индукционным методом до температур 2000-2400оС. На границе металл – графит возникает тонкий слой кристаллов алмаза.
Сера S – молекулярный тип связи. Характерна для данного минерала хрупкость, летучесть, низкая твердость (1-2,5), невысокая температура плавления, алмазный блеск.
Возникает при вулканических процессах из газов и горячих растворов, биохимическим путем в осадочных породах, при разложении гипсоносных толщ, в зоне окисления сульфидов.
Идет на изготовление серной кислоты – основы химического производства, для изготовления красок, в том числе стекольной, керамической, бумажной, резиновой промышленностях, в сельском хозяйстве (для борьбы с вредителями) и т.д.
На Украине распространенный минерал – Роздольское, Немировское и др. месторождения в зоне сочленения Предкарпатского прогиба с Восточно-Европейской платформой.
Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 1501;