2.5: Формування мінералів

Опал – мінералоїд (тобто не справжній мінерал), оскільки, хоча він має всі інші властивості мінералу, він не має певної структури. Перлина не є мінералом, оскільки її можна виробляти лише органічними процесами.

Вправа 2.7 Виготовлення кристалів з розчину

Помістіть приблизно ½ чайної ложки (~2,5 см 3 ) будь-якої кухонної солі в невелику миску. Додайте близько 2 чайних ложок (~ 10 мл) дуже гарячої води і крутіть її протягом декількох хвилин, поки вся або майже вся сіль не розчиниться. (Будьте обережні, щоб не бризкати себе гарячою водою.)

Помістіть миску в безпечне місце (підвіконня, книжкова полиця) і перевіряйте кожні 24 години, щоб побачити, що сталося. Залежно від рівня вологості в приміщенні, ви повинні побачити кристали, що утворюються протягом 24 годин, і вся вода повинна зникнути, з досить великими кристалами, протягом приблизно 3 днів. Вони повинні виглядати трохи як показані тут. Іншими словами, вони повинні бути кубиками.

Тепер спробуйте той же експеримент ще раз, але на цей раз покладіть сіль і воду в невелику каструлю для соусу на плиті на мінімальному вогні. Протягом 10-20 хвилин вся вода повинна зникнути, і ви повинні залишитися з дуже дрібними кристалами солі – занадто малими, щоб навіть побачити їх форми. Потрібен час, щоб утворилися мінеральні кристали.

Світовий попит на літій різко зріс за останнє десятиліття і буде ще більше зростати в майбутньому до тих пір, поки зростає попит на літій-іонні батареї в електронних пристроях, електромобілів та для зберігання енергії, що виробляється від сонця та вітру. Більша частина світового постачання літію надходить із солоних озер (зарплати іспанською мовою), як показано нижче на південному заході Болівії.

Солона вода цього та інших озер регіону має достатньо літію, щоб зробити її життєздатним джерелом металу, особливо тому, що в сухому кліматі цю концентрацію можна збільшити за рахунок більшого випаровування. При цьому вода випаровується літій кристалізується у вигляді мінерального карбонату літію (Li ₂ CO ₃). Для використання в батареях літій перетворюється на інші мінеральні форми, такі як оксид кобальту літію або фосфат заліза літію.

Атрибуції ЗМІ

4.1: Мінерали

Мінерал – це твердий матеріал, який утворюється природним процесом. Мінерал може бути виготовлений з елемента або з’єднання. Він має специфічний хімічний склад. Його хімічний склад відрізняється від інших мінералів. Кожен вид мінералу має фізичні властивості, які відрізняються від інших. Ці властивості включають кристалічну структуру, твердість, щільність і колір. Наприклад, срібло – це м’який блискучий метал. Сіль являє собою білий кристал у формі кубика. Алмаз – надзвичайно твердий, напівпрозорий кристал.

Форми за природними процесами

Мінерали утворюються природними процесами. Мінерали створюються процесами, які відбуваються на Землі або на ній. Наприклад, при охолодженні гарячої лави утворюються мінеральні кристали. Мінерали також випадають в осад з води. Деякі мінерали ростуть, коли гірські породи піддаються впливу високих тисків і температур. Чи можна зробити мінерал шляхом процесу, який не був природним? Люди роблять дорогоцінні камені в лабораторії. Синтетичний алмаз – поширений. Але цей камінь не мінерал. Це тому, що мінерал повинен бути створений природними процесами. Це частина визначення мінералу.

Неорганічна речовина

Мінерал – це неорганічна речовина. Його не зробили живі організми. Органічні речовини містять вуглець. Деякі види органічних речовин – це білки, вуглеводи та олії. Все інше – неорганічне. У кількох випадках живі організми роблять неорганічні матеріали. Оболонки карбонату кальцію, виготовлені морськими тваринами, є неорганічними.

Певний склад

Всі мінерали мають певний хімічний склад. Кілька мінералів виготовляються тільки з одного виду елемента. Срібло – мінерал, виготовлений тільки з атомів срібла. Алмаз і графіт виготовляються тільки з елемента вуглецю. Мінерали, які є не просто єдиним елементом, виготовляються з хімічних сполук. Наприклад, мінеральний кварц виготовляється з з’єднання діоксиду кремнію, або SiO ₂. Ця сполука має один атом елемента кремнію на кожні два атоми елемента кисню. Кожен мінерал має свою унікальну хімічну формулу. Наприклад, мінеральний гематит має два атоми заліза на кожні три атоми кисню. Мінеральний магнетит має три атоми заліза на кожні чотири атоми кисню. Багато мінерали мають дуже складні хімічні формули, які включають в себе кілька елементів. Однак навіть в більш складних з’єднаннях елементи зустрічаються в певних співвідношеннях.

Тверді кристали

Мінерали повинні бути твердими. Наприклад, лід і вода мають однаковий хімічний склад. Лід – твердий, тому він є мінералом. Вода – рідина, тому вона не є мінералом. Деякі тверді речовини не є кристалами. Скло, або кам’яний обсидіан, тверді. Однак вони не є кристалами. У кристалі атоми розташовані за малюнком. Цей візерунок регулярний і він повторюється. На зображенні нижче показано, як атоми розташовані в галіті (кухонній солі) (малюнок нижче). Галіт містить атоми натрію і хлору в малюнку. Зверніть увагу, що візерунок йде у всіх трьох вимірах. Іони натрію (фіолетові кульки) зв’язуються з іонами хлориду (зелені кульки) з утворенням кристалів галіту. Малюнок атомів у всіх галіт однаковий. Подумайте про всі зернятка солі, які знаходяться в сільничку. Атоми розташовані однаково в кожному шматку солі. Іноді два різних мінералу мають однаковий хімічний склад. Але це різні мінерали, оскільки мають різну кристалічну структуру. Діаманти дуже цінні як дорогоцінні камені, тому що вони дуже гарні і дуже тверді. Графіт – це «свинець» в олівцях. Це зовсім не складно! Дивно, але обидва зроблені тільки з карбону. Порівняйте діамант зі свинцем олівця (малюнок нижче). Чому вони такі різні? Атоми вуглецю в графіті зв’язуються з утворенням шарів. Зв’язки між кожним шаром слабкі. Карбонові листи можуть просто прослизнути повз один одного. Атоми вуглецю в алмазах зв’язуються між собою у всіх трьох напрямках. Ця сильна мережа робить алмази дуже жорсткими. Алмази (A) та графіт (B) виготовляються лише з вуглецю, але вони не дуже схожі.

Фізичні властивості

Візерунки атомів впливають на фізичні властивості мінералу. Кристалічна форма мінералу визначається способом розташування атомів. Наприклад, ви можете побачити, як атоми розташовані в галіт (рис. Нижче). Нижче ви можете побачити, як виглядають кристали солі під мікроскопом (малюнок нижче). Кристали солі – це всі кубики, маленькі вони чи великі. Під мікроскопом кристали солі представляють собою кубики. У цьому кришталі кути зносилися. Фізичні властивості допомагають вченим ідентифікувати різні мінерали; це досліджується в концепції «Ідентифікація мінералів».

Резюме

• Мінерал – це неорганічне кристалічне тверде тіло.
• Мінерал утворюється за допомогою природних процесів. Він має певний хімічний склад.
• Мінерали можна ідентифікувати за їх характерними фізичними властивостями. Вони включають кристалічну структуру, твердість, щільність, обрив і колір.

Рецензія

1. Якими властивостями має речовина, щоб бути мінералом?
2. Як схожі алмаз і графіт? Чим вони відрізняються?
3. Як визначається форма мінералу?