Clasificarea elementelor minerale. Clasificarea apelor minerale

Balneoterapie(lat. balneum - baie) - uz medicinal ape minerale. Baza balneoterapiei este aplicarea externă a apelor minerale naturale și preparate artificial. În același timp, balneoterapia include în mod tradițional utilizarea internă a apelor minerale (băutură, inhalare, lavaj intestinal etc.).

Caracteristicile și clasificarea apelor minerale

Apă minerală- ape naturale care au un efect terapeutic asupra corpului uman, datorită compoziției principale de ioni-sare și gaz, un conținut crescut de componente biologic active și proprietăți specifice (radioactivitate, temperatură, reacție a mediului în conformitate cu GOST 13273-88). ).

Apele minerale se formează ca rezultat al proceselor geochimice strâns legate între ele de leșiere, dizolvarea sărurilor și schimbul de ioni în sistemul apă-rocă. După originea și condițiile de formare, apele minerale se disting:

• sedimentogene (juvenile, adânci), la formarea cărora participă procesele de filtrare a celor care se infiltrează în Pământ suprafata apei roci sedimentare;
• infiltrative (vadose, de suprafață), care se formează ca urmare a sedimentării și îngropării apelor marine în intestinele adânci.

Apele minerale ies la suprafața Pământului sub formă de izvoare minerale naturale sau sunt îndepărtate din intestine cu ajutorul forajului (captarea) puțurilor cu o adâncime de 2-3 km sau mai mult.

Compoziția tuturor apelor minerale include patru componente interdependente - minerale anorganice, gaze, substanțe organice și microfloră. Ele sunt dizolvate în apă, ale cărei molecule, conform conceptelor moderne, sunt interconectate prin legături slabe de hidrogen (cu o energie de 20 kJ/mol) și formează diferiți poliasociați. Astfel de supermolecule constau din 57 de molecule de apă cu coordonare tetraedrică (Fig. 1.1) și reprezintă 15% din volumul total de apă. 16 dintre aceste supermolecule sunt legate în „elemente structurale” speciale ale apei - microclustere, constând din 912 molecule de apă. Proporția unor astfel de elemente structurate spațial în volumul total de apă este de 80%, iar dimensiunile lor liniare ajung la 10 -8 m. Integritatea unei astfel de structuri se datorează interacțiunilor de tip atomic intercluster. Grupurile hexagonale de molecule de apă aproape că nu interacționează între ele, dar își alunecă cu ușurință fețele unul față de celălalt, ceea ce provoacă fluiditatea sa ridicată. Ele practic nu se prăbușesc chiar și atunci când apa fierbe. În prezența substanțelor chimice (ioni, gaze etc.), elementele structurale ale apei formează suprastructuri disociative auto-organizate, a căror structură și proprietăți fizico-chimice sunt determinate de natura chimică a impurităților. Pe baza acesteia, se vorbește despre o structură „informativă” unică a apei minerale, în care se „înregistrează” informații despre substanțele dizolvate în ea. Gânditorii antici au ghicit deja intuitiv acest lucru: Aristotel a susținut că „apele sunt ca pământurile prin care trec”.

Orez. 1.1. Structura poliasociaților apei minerale

Compoziția apelor minerale include aproape toate conținute în intestinele Pământului elemente chimice, care există acolo sub formă de ioni hidratați sau compuși asociați, iar limitele concentrațiilor acestora diferă cu 5-6 ordine de mărime. Cei mai frecventi cationi sunt Na+, Mg2+, Ca2+ si anioni CI-, SO24-, HCO3-. Odată cu creșterea conținutului total de ioni din apă, crește numărul de compuși de tip chelat pe care îi formează cu complexoni, care se încadrează în panza freatica ca urmare a descompunerii materiei organice. Pentru ioni Na + și CI -, conținutul unor astfel de complexuri crește la 50%, iar pentru ioni Mg 2+ Ca 2+ și SO 2 4 - până la 95%.

Principalii parametri ai apelor minerale sunt compozițiile ionice și gazoase.

ionii multe oligoelemente Mn, Cu, Zn, Mo, Fe, As, Co, B, F, Br, J, conținute în apele minerale în cantități neglijabile, sunt cofactori ai majorității enzimelor și sunt capabile să intervină activ în tipuri diferite schimb în organism. Atunci când se utilizează ape minerale pentru uz extern, caracteristicile compoziției lor microcomponente nu sunt semnificative și nu sunt luate în considerare, dar joacă un rol cardinal în utilizarea apelor minerale potabile. În plus, apele minerale conțin o cantitate semnificativă de silice sub formă de acid silicic H 2 SiO 3 (sub formă de fracție coloidală nedisociată) sau ion hidrosilicat HSIO 3 - .

gazele conținute în ape minerale în stare dizolvată, a căror compoziție este cel mai important indicator al originii apelor minerale și afectează compoziția ionică a acestora. Conform justei remarci a academicianului V.I. Vernadsky, apa minerală „este saturată cu gaze din învelișul pământului în care se află și unde s-a format”. Principalele componente ale compoziției gazoase a apelor minerale sunt azotul N 2 , metanul CH 4 , dioxidul de carbon CO 2 și hidrogenul sulfurat H 2 S. Datorită solubilității scăzute, azotul și metanul sunt eliberați spontan din apă în concentrații mari. Compoziția apelor minerale include gazul radioactiv radon, eliberat din radiu în rocile purtătoare de apă. Din cauza nu un numar mare si solubilitate buna, radonul se gaseste in ape doar in stare dizolvata.

Printre materie organică, continuti in apele minerale predomina acizi grasi volatili (acetic, formic, butiric, propionic etc.), esteri, alcooli, amine, carbohidrati si acizi humici. Cel mai mare număr compușii organici se găsesc în apele subterane ale câmpurilor de gaz și petrol, precum și în zonele cu formare mare de turbă.

Microflora apele minerale sunt reprezentate în principal de bacterii amonifiante, metanooxidante, sulfato-reducătoare și producătoare de hidrogen. Consumând substanțele rocilor, ele formează cea mai mare parte din ionii și gazele complexe conținute în apă. Numărul de microorganisme din apele minerale poate ajunge la 10 6 în 1 ml.

Originea apelor minerale determină nu numai compoziția lor, ci și proprietăți fizice și chimice unice - chimice, termofizice, radiații și mecanice.

De compoziție chimică, proprietăți fizice și valoare medicinală, apele minerale naturale sunt împărțite în 9 grupe balneoterapeutice principale:

• I - apă fără componente și proprietăți „specifice” (a cărei acțiune este determinată de compoziția ionică și de mineralizare);
• II - ape carbonice;
• III - ape hidrogen sulfurate;
• IV - ape feruginoase și „polimetalice” (cu conținut ridicat de mangan, cupru, plumb, zinc, aluminiu etc.);
• V - ape cu brom, iod și iod-brom;
• VI - ape hipertermale silicioase (termeni);
• VII - ape cu arsenic;
• VIII - ape radon (radioactive);
• IX - ape care conțin bor.

În cadrul acestor grupe se disting diferite tipuri hidrochimice de ape minerale.

Împreună cu compoziţia calitativă a apelor minerale, nu mai puțin importanți sunt indicatorii cantitativi integrali, dintre care cei mai informativi sunt:

• mineralizare - cantitatea tuturor substanțelor (ioni și molecule nedisociate) dizolvate într-o unitate de volum de apă, cu excepția gazelor;
• conținut de gaz - cantitatea tuturor gazelor dizolvate în apa minerală;
• conținutul total de carbon organic, care este utilizat pentru evaluarea conținutului de substanțe organice din apele minerale.

În plus, apele minerale sunt împărțite în funcție de aciditate (alcalinitate), care este importantă pentru aportul intern de apă. Potențialul redox Eh al apelor minerale (o măsură a activității lor oxidante) este strâns legat de aciditate. Valoarea lui Eh variază în diferite ape de la -600 la 860 mV și scade odată cu creșterea pH-ului.

Temperatura este parametrul principal al proprietăților termofizice ale apei minerale. Determină solubilitatea și conținutul de gaze în apă și modulează efectul terapeutic al substanțelor chimice dizolvate în apă. Temperatura apelor minerale variază de la 0 °C și mai jos până la 200-300 °C și depinde de regimul termic al intestinelor lor și de adâncimea circulației.

Acțiunea radiațiilor apele minerale este determinată în principal de radiația radonului conținut în acestea. Cantitativ, se caracterizează prin radioactivitatea radonului, măsurată în Bq/dm 3.

Proprietăți mecanice apele minerale sunt apropiate de cele pentru apa dulce.

Trebuie remarcat faptul că nu toate numeroasele ape minerale conținute în interiorul pământului pot fi folosite în scopuri medicinale. LA mineral vindecător Apele pot fi clasificate doar ca acelea ale căror compoziție și proprietăți respectă standardele acceptate pentru clasificarea apei ca mineral medicinal. Aceste standarde au fost dezvoltate pe baza multor ani de experiență în utilizarea clinică a apelor minerale.

Nume și împărțire apa minerală este determinată de parametri proprietati fizice si chimice. Principalele criterii de evaluare a apelor minerale terapeutice și denumirea de clasificare a acestora sunt prezentate în Tabel. 1.1.

Ape minerale artificiale nu poate fi un analog suficient de complet al apelor minerale naturale, în special compozitia gazelor, conținutul de oligoelemente și proprietățile coloizilor. Prin urmare, apele minerale artificiale sunt folosite doar pentru uz extern și nu sunt recomandate pentru intern (tratament de băut).

De uz medicinal apele naturale se împart în ape minerale de uz extern () și intern ().

V.V. Ivanov și G.A. Nevraev pentru o evaluare mai cuprinzătoare a diferitelor minerale ape medicinale a elaborat o clasificare pe baza principalelor criterii de evaluare a acestora și a datelor privind modelele de formare a apelor minerale. Pe baza tipurilor de apă care există efectiv în natură, au propus un tabel de clasificare în care fiecărei ape i se acordă un loc strict definit.

Grupuri de apă minerală

Un astfel de tabel de clasificare are un important valoare practică: folosind metoda analogiei si comparatiei se pot judeca calitatile curative ale apei nou obtinute. Conform clasificării lui Ivanov și Nevraev, toate apele naturale (subterane) sunt împărțite după compoziție, proprietăți și valoare medicinală în șase grupuri balneologice principale.

Grupa A. Apă fără componente și proprietăți „specifice”. Valoarea lor terapeutică este determinată numai de compoziția ionică și de cantitatea de mineralizare în prezența azotului și a metanului în componenta lor gazoasă, care sunt conținute în apele în stare dizolvată la presiune atmosferică doar în cantități mici.

Grupa B. Apele sunt carbonice. Valoarea lor terapeutică este determinată, în primul rând, de prezența unor cantități mari de dioxid de carbon dizolvat, care ocupă o poziție dominantă în compoziția gazoasă totală a acestor ape (80-100%), precum și de compoziția ionică și valoarea mineralizării.

Grupa B. Ape cu hidrogen sulfurat (sulfurat). Aceste ape se remarcă prin prezența hidrogenului sulfurat liber și a ionului hidrosulfurat în compoziția lor, care determină efectul terapeutic al apelor minerale utilizate în principal pentru băi. Conținutul de hidrogen sulfurat total din aceste ape nu trebuie să fie mai mic de 10 mg/l.

Grupa G. Ape feroase (Fe + Fe), arsenic (As) și bogate în Mn, Cu, Al etc. Efectul lor terapeutic este determinat, pe lângă compoziția și mineralizarea ionică și gazoasă, de prezența unuia sau mai multor dintre componentele farmacologic active enumerate.

Grupa D. Apele sunt brom (Br), iod (I) și bogate în materie organică. Pentru a clasifica apele ca bromură și iodură (sau iod-bromură), conținutul de brom este de 25 mg/l și de iod 5 mg/l cu o mineralizare de cel mult 12-13 g/l. Cu o mineralizare mai mare, normele cresc corespunzator.

Standarde suficient de rezonabile pentru evaluarea conținutului ridicat materie organicăîn apele minerale medicinale nu a fost încă dezvoltat. Sunt cunoscute două tipuri de ape minerale cu un conținut ridicat de materie organică - Naftusya ( Ucraina de Vest) și Bramstedt (Germania).

Grupa E. Apele radon (radioactive). Această grupă include toate apele minerale care conțin mai mult de 50 eman/l (14 unități Mach) de radon.

Grupa G. Termeni silicios. Acest grup de ape include apele termale silicioase larg distribuite în natură. Ca normă condiționată, conținutul acestora este considerat a fi de 50 mg/l, la o temperatură mai mare de 35ºC.

În continuare, grupele de ape în funcție de compoziția gazului sunt împărțite în trei subgrupe: a) azot, în care gazul este în principal de origine atmosferică; b) metan (inclusiv azot-metan și dioxid de carbon-metan), în care gazul este în principal de origine biochimică; c) dioxid de carbon, în care gazul, de regulă, este de origine endogenă. Ultimul grup include, de asemenea, gazele vulcanice, unde aproape întotdeauna o predominanță accentuată a dioxid de carbon.

Apele minerale din grupa A pot conține azot și gaze metan; în grupele C și G - azot, metan și dioxid de carbon; în grupele G și E - azot și dioxid de carbon; în grupa D - azot și metan; toate apele din grupa B sunt doar carbonice.

În același timp, toate apele minerale sunt împărțite în 9 clase în funcție de compoziție și mineralizare. În acest caz, au fost luați în considerare toți ionii conținuti în cantități de cel puțin 20% echivalent. Prima clasă combină toate apele cu o mineralizare totală de până la 2 g/l, indiferent de compoziția lor, deoarece cu o mineralizare atât de scăzută, efectul terapeutic al apei minerale este determinat nu de compoziția ionică, ci de prezența oricărui microcomponente active farmacologic sau proprietăți specifice. În toate celelalte clase, numărul de subclase variază de la 3 la 7.

Au fost identificate mai multe gradații de mineralizare: până la 2, 2-5, 5-15, 15-35, 35-150 și peste 150 g/l. O astfel de subdiviziune, convenabilă din punct de vedere balneologic și genetic, arată mineralizarea obișnuită a tipurilor de ape minerale întâlnite cel mai adesea în natură.

Diviziunea temperaturii apelor minerale

După temperatură, apele minerale sunt împărțite în trei grupe:

1) mereu rece, formându-se, de regulă, la adâncimi mici;

2) rece, caldă sau caldă, în funcție de adâncimea circulației;

3) mereu fierbinte, a căror geneza și trăsăturile compoziției sunt strâns legate de teritorialitatea lor. Acestea din urmă includ toți termenii incluși în grupele C și D.

După valoarea pH-ului, apele sunt împărțite în 6 grupe. Valoarea pH-ului este de o importanță deosebită pentru aprecierea terapeutică a apelor hidrogen sulfurat (sulfurate), deoarece determină raportul în apele libere și, ca și în termeni silicici, cantitatea și forma de prezență în care depinde de alcalinitatea sau aciditatea apelor.

O astfel de împărțire a apelor minerale în funcție de valoarea pH-ului - în funcție de proprietățile acido-bazice - este rafinată și mai bine fundamentată din punct de vedere fizico-chimic de către A.N. Pavlov și V.N. Shemyakin.

Aceste clasificări ale apelor medicinale, industriale și termice sunt de natură privată și au un scop special. Sunt cunoscute numeroase încercări de a compila clasificări generale, de istorie naturală, genetică și de altă natură ale apelor naturale după compoziție și mineralizare.

Clasificarea apelor minerale de către Ivanov și Nevraev în funcție de mineralizare este destinată apelor medicinale și nu este potrivită pentru energie industrială și termică.

În funcție de condițiile de întărire, lianții minerali sunt împărțiți în trei grupe:

1. Aer

2. Hidraulice

3. Lianți de întărire în autoclavă.

Lianti de aer.

Se întăresc și capătă putere doar în aer. Acești lianți au rezistență scăzută la apă și pot fi utilizați numai în condiții uscate.

În funcție de compoziția chimică, acestea sunt împărțite în 4 subgrupe:

1. Lianți de var, formați în principal din oxid de calciu (CaO).

2. Lianți de gips, constând în principal din sulfat de calciu (CaSO4)

3. Magnezian,

4. Pe bază de lianți sticla lichida, care sunt silicați de sodiu sau potasiu (NaO cdot m SiO_2 sau K_2 O cdot m SiO_2)

Lianti hidraulici.

Sunt substanțe capabile să se întărească și să capete rezistență nu numai în aer, ci și în apă. Au rezistență ridicată și rezistență la apă și pot fi folosite în orice condiții.

După compoziția chimică, sunt compuși complecși. Conțin practic 4 oxid - CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 - Fe 2 O 3 .

În funcție de compoziție (care oxizi sunt mai mulți), lianții hidraulici sunt împărțiți în 2 subgrupe:

1. Cimenturi silicate, constând în principal din silicați de calciu.

◦ Ciment Portland și soiurile sale.

2. Cimenturi aluminate, constând în principal din aluminați de calciu.

◦ Ciment aluminos și soiurile sale

Lianți de întărire în autoclavă.

Sunt substanțe capabile să formeze o piatră durabilă într-o atmosferă de sinteză în autoclavă la o temperatură de 175-200 de grade și o presiune de 0,8 până la 1,3 megapascali. Acestea includ lianți de var-silice, constând din var și o componentă de silice (nisip, zgură sau cenușă).

Lianti de aer.

1. Lianti din gips.

Gipsul se numește obținut din materii prime minerale, prin prăjire și măcinare și care conține în principal sulfat de calciu.

Materiile prime pentru producerea lianților de gips sunt rocile (piatră de gips CaSO 4 * 2H 2 0) și anhidrita (CaSO 4), precum și deșeurile industriale (fosfogips). În funcție de temperatura tratamentului termic, lianții de gips sunt împărțiți în ardere scăzută și ardere mare.

1.1. Lianti de gips cu ardere redusa.

Sunt obținute prin tratarea termică a pietrei de gips la o temperatură de 110 până la 180 de grade. Aceasta formează așa-numitul gips semi-apos (CaSO 4 * 0,5H 2 0). Au rezistență scăzută și rezistență la apă. Avantajele includ proprietăți bune de izolare termică și fonică, respectarea mediului și capacitatea de a regla umiditatea din cameră.

1.1.1 Acestea includ următoarele soiuri:

1.1.1.1 Tencuiala de constructii

Se obține prin tratarea termică a pietrei de gips în digestoare sau cuptoare deschise. În acest caz, se formează % beta - o modificare a gipsului semiapos cu cristale mici și slab formate, astfel încât rezistența gipsului de construcție este scăzută. Este exprimat de marca de gips de construcții G, care este rezistența la compresiune (rezistența la compresiune R) a jumătăților de grinzi de gips, cu dimensiunea de 4x4x16 centimetri. Gipsul de constructii este produs in trei clase: G3, G4 si G5. Aceasta înseamnă că rezistența la compresiune = 3-5 MPa.

Timpul de tranziție al testului de gips la o stare asemănătoare pietrei se numește timp de priză. Distingeți începutul și sfârșitul unei convulsii. Începutul setarii- acesta este timpul în care sistemul liant-apă începe doar să-și piardă mobilitatea. Pentru construirea tencuielii nu mai devreme de 4 minute. Sfârșitul setarii- acesta este timpul în care sistemul liant-apă își pierde complet mobilitatea, adică. sistemul se transformă în piatră. Pentru tencuiala de constructii de la 6 la 30 de minute.

1.1.1.2. Gips de înaltă rezistență.

Se obține prin tratarea termică a pietrei de gips în autoclave la presiune ridicată. Gipsul semiapos formează cristale mari și corect formate - o modificare alfa a gipsului semiapos. Acest lucru duce la faptul că rezistența gipsului de înaltă rezistență este mult mai mare decât cea a gipsului de construcție.

1.1.1.3. Formarea tencuielii.

Compoziția este aceeași ca tencuiala de constructii(modificare beta), dar conține mai puține impurități și este măcinat mai fin. Este folosit in industria ceramicii pentru realizarea matritelor.

1.1.2. Întărirea lianților de gips cu foc mic.

Apare atunci când interacționează cu apa. Jumătate din vatră devine apă dublă normală. Întărirea poate fi reglată - încetinește și accelerează. Întărirea este accelerată prin introducerea de electroliți (CaCl, NaCl), sau se introduc particule de piatră de gips măcinată, care servesc centre suplimentare cristalizare. Întărirea gipsului este încetinită de introducerea de substanțe filmogene care împiedică accesul apei, de exemplu, o soluție apoasă de lipici pentru lemn.

1.1.3. Aplicație.

Lianții de gips cu ardere scăzută sunt folosiți pentru tencuială mortare, producție de plăci de gips și muluri din stuc. În plus, din ele sunt fabricate materiale compozite - foi de gips-fibră (GVL) din gips și hârtie pufă în fibre și gips-carton din gips și carton. În plus, produc amestecuri uscate pentru finisarea pereților și tavanelor, precum și lipici și chit de gips.

1.2. Lianti de gips cu ardere mare

Sunt realizate prin arderea pietrei de gips la o temperatură de 600-1000 de grade. Au o rezistență mai mare și rezistență la apă în comparație cu cele cu foc mic, dar se întăresc foarte lent.

Gipsurile cu ardere ridicată includ:

a) ciment anhidrit, se obtine fie prin arderea la temperatura ridicata a pietrei de gips, fie prin macinarea rocilor anhidrite.

Acest liant se întărește extrem de lent și pentru a accelera procesul, se adaugă 3 până la 5% var CaO. Timp de setare: începe nu mai devreme de 30 de minute, se termină nu mai târziu de 24 de ore. Rco de la 5 la 20 MPa.

b) estrich-gips. Se obține prin arderea pietrei de gips la o temperatură de 800-1000 de grade.

9 Catalizatorul de întărire CaO se formează în timpul procesului de ardere, adică. Este exclusă operațiunea tehnologică a introducerii sale. În caz contrar, gipsul estrich are aceleași proprietăți și calități ca cimentul anhidrit.

Aplicare: pentru mortare de ipsos, producție material de finisare marmură artificială, precum și pentru instalarea de podele autonivelante silentioase.

(var, magnezie și lianți pe bază de sticlă lichidă independent)

Clasificarea mineralelor după compoziția chimică se bazează pe compoziția chimică și structura cristalină

Deoarece fiecare mineral este un compus chimic specific cu structura caracteristica, clasificarea modernă a mineralelor provine din compoziția chimică și structura cristalină. Există zece clase de minerale: silicați, carbonați, oxizi, hidroxizi, sulfuri, sulfați, halogenuri, fosfați, tungstate.
și molibdații, elemente native.

Relații între cantități specii minerale pe clase și conținutul lor în scoarța terestră sunt date în tabelul -1. După cum se poate observa din acest tabel, cei mai des întâlniți sunt silicații și aluminosilicații, precum și oxizii și carbonații, care alcătuiesc aproape 94% din scoarța terestră, ceea ce corespunde abundenței totale. elemente chimiceîn natură (vezi tabelul-2. Sistematica tuturor elementelor chimice Scoarta terestra conform rolului lor cantitativ în compoziția mineralelor a fost realizat de A.S. Cookery (vezi tabelul-3).

Pentru cele mai comune minerale din clasa silicaților din natură, clasificarea în funcție de caracteristicile structurale este utilizată pe scară largă: insulă - măsline, granat, sillimanit, melinit; inel -beril; lanț-piroxeni; bandă-amfiboli, hornblendă; mica foaie, cloriți, feldspați cadru, feldspatoizi. Caracteristicile principalelor minerale care formează roca sunt prezentate mai jos.

Tabelul 1. Distribuția speciilor minerale între clasele individuale de minerale și conținutul acestora în scoarța terestră

silicati. Cea mai numeroasă și răspândită clasă de minerale. Silicații au o compoziție chimică complexă
iar substituţiile izomorfe ale unor elemente şi complexe de elemente cu altele. Comun tuturor silicaților este prezența în grupul anionic
tetraedre de siliciu-oxigen 4- în diverse combinaţii. Numărul total de tipuri de minerale de silicați este de aproximativ 800. În ceea ce privește abundența, silicații reprezintă mai mult de 75% din toate mineralele din litosferă.

Silicatii sunt cele mai importante minerale formatoare de roci care alcatuiesc cea mai mare parte a rocilor (feldspati, mica, cornblenda, piroxeni, olivina, clorit, minerale argiloase). Cele mai comune în natură sunt mineralele din grupul feldspaților.

2. Carbonați. Carbonații sunt săruri ale acidului carbonic. Acesta este un grup mare de minerale, dintre care multe sunt distribuite pe scară largă. Ele sunt cel mai larg răspândite pe suprafața pământului și în partea superioară a scoarței terestre. Carbonații se găsesc în principal în rocile sedimentare și metamorfice (marmură). Majoritatea carbonaților sunt anhidri și sunt compuși simpli, în principal Ca, Mg și Fe cu un anion 2-complex. Reprezentanții caracteristici ai clasei de carbonați sunt calcitul, dolomita, malachitul, siderita, magnezitul.

3-4.Oxizi si hidroxizi. Oxizii sunt compuși ai elementelor cu oxigen; hidroxizii conțin și apă. În scoarța terestră, oxizii și hidroxizii reprezintă aproximativ 17%. Cele mai comune minerale din această clasă sunt oxizii de Si, Al, Fe, Mn, Ti, în timp ce mineralul cuarț SiO2 este cel mai comun mineral de pe pământ (aproximativ 12%). În structurile cristaline ale mineralelor din clasa oxizilor, cationii metalici sunt înconjurați de anioni de oxigen O2- (în oxizi) sau hidroxil [OH] 1- (în hidroxizi). Reprezentanți caracteristici: cuarț, corindon, magnetit, oxizi de hematit; limonit, bauxita - hidroxizi.

Masa 2. Abundența medie pentru primele zece elemente chimice din scoarța terestră, % din masă și productivitatea lor minerală.

Tabelul-3. Compoziția medie a Pământului și a scoarței terestre, % din greutate (conform lui Beus A.A., 1972)

5. Sulfuri. Există mai mult de 200 de tipuri de sulf și minerale similare, dar conținutul total al acestora în scoarța terestră nu este mare, aproximativ 1%. Din punct de vedere chimic, sunt derivați ai hidrogenului sulfurat H2S. Originea sulfurilor este în principal hidrotermală, precum și magmatică, rar exogenă. Mineralele din clasa sulfurilor se formează, de regulă, la o adâncime sub limita pătrunderii oxigenului atmosferic în scoarța terestră.

Intrând în regiunea apropiată de suprafață, sulfurile sunt distruse, în plus, reacționând cu apa și oxigenul, formează acid sulfuric, care afectează agresiv stâncile. Astfel, sulfurile sunt o impuritate nocivă în natură materiale de construcții. Cele mai frecvente sunt sulfurile de fier - pirita, calcopirita; alti reprezentanti
-galena, sfalerita, cinabru.

6. Sulfați. Sulfații sunt săruri ale acidului sulfuric. Multe dintre ele sunt solubile în apă, deoarece sunt sedimente din corpurile de apă sărată marine sau lacustre. Unii sulfați sunt produși ai zonei de oxidare; sulfații sunt cunoscuți și ca produse ale activității vulcanice. Sulfații reprezintă 0,5% din masa scoarței terestre. Există sulfați anhidri și apoși, care conțin, pe lângă complexul anionic 2- comun tuturor, și anioni suplimentari (OH) 1-.Reprezentanți: barit, anhidrit - anhidru, gips, mirabilite - apă.

7. Halogenuri. Această clasă include fluor, clorură și compuși foarte rari de brom și iodură. Compușii cu fluor, în cea mai mare parte, sunt asociați cu activitatea magmatică, sunt sublimate ale vulcanilor sau produse ale proceselor hidrotermale, uneori sunt de origine sedimentară. Compușii cloruri Na, K și Mg sunt sedimente predominant chimice ale mărilor și lacurilor și principalele minerale ale zăcămintelor de sare. Halogenurile reprezintă aproximativ 0,5% din masa scoarței terestre. Reprezentanți tipici: fluorit (fluorspat), halit (sare gemă), sylvin, carnalit.

8. Fosfați. Mineralele din această clasă sunt săruri ale acidului fosforic; structura cristalină a acestor minerale se caracterizează prin prezența complexelor anionice [PO4]3-, acestea sunt în principal minerale rare; Originea mineral-magmatică cea mai răspândită este apatita și fosforiții biogene sedimentare având aceeași compoziție chimică.

9. Tungstați și molibdați. Această clasă conține un număr mic de specii minerale; compoziţia mineralelor corespunde sărurilor
33 acizi tungstic și molibdic. Principalii reprezentanți sunt wolframite și scheelite.

10. Elemente native. Aproximativ 40 de elemente chimice sunt cunoscute în stare nativă în natură, dar cele mai multe dintre ele sunt foarte rare; în general, elementele native reprezintă aproximativ 0,1% din masa scoarței terestre. În stare nativă se găsesc metale - Au, Ag, Cu, Pt, Sn, Hg; semimetale - As, Sb, Bi și nemetale - S, C (diamant și grafit).

În ciuda faptului că mulți oameni au o idee aproximativă despre ce este, unii nu pot defini conceptul de „mineral”. Clasificarea mineralelor include un număr mare de o mare varietate de elemente, fiecare dintre ele și-a găsit aplicație într-un anumit domeniu de activitate datorită avantajelor și caracteristicilor sale. Prin urmare, este important să știți ce proprietăți au și cum pot fi utilizate.

Mineralele sunt produse artificiale sau naturale reacții chimice, care apar atât în ​​interiorul scoarței terestre, cât și la suprafața acesteia și, în același timp, sunt omogene din punct de vedere chimic și fizic.

Clasificare

Până în prezent, sunt cunoscute peste 4.000 de roci diferite, care sunt incluse în categoria „minerale”. Clasificarea mineralelor se realizează după următoarele criterii:

• genetic (în funcție de origine);
• practice (materii prime, minereu, pietre prețioase, combustibil etc.);
• chimic.

Chimic

Pe acest moment Cea mai comună este clasificarea mineralelor după compoziția chimică, care este folosită de mineralogiști și geologi moderni. Se bazează pe natura compușilor, între diferitele structuri ale elementelor, tipurile de ambalaj și multe alte caracteristici pe care le poate avea un mineral. Clasificarea mineralelor de acest fel prevede împărțirea lor în cinci tipuri, fiecare dintre acestea fiind caracterizată de predominanța unei anumite naturi a relației dintre anumite unități structurale.

• elemente native;
• sulfuri;
• oxizi și hidroxizi;
• săruri ale acizilor oxigenați;
• halogenuri.

În plus, în funcție de natura anionilor, aceștia sunt împărțiți în mai multe clase (fiecare tip are propria sa diviziune), în cadrul cărora sunt deja împărțiți în subclase, din care se pot distinge: cadru, lanț, insulă, coordonare și mineral stratificat. Clasificarea mineralelor care sunt apropiate unele de altele ca compoziție și au o structură similară prevede asocierea lor în diferite grupuri.

Caracteristicile tipurilor de minerale

• elemente native. Acestea includ metaloizi nativi și metale precum fierul, platina sau aurul, precum și nemetale precum diamantul, sulful și grafitul.
• Sulfiții, precum și diferiții lor analogi. Clasificarea chimică a mineralelor include săruri precum pirita, galena și altele din acest grup.
• Oxizi, hidroxizi și alți analogi ai lor, care sunt o combinație a unui metal cu oxigen. Magnetitul, cromitul, hematitul, goetitul sunt principalii reprezentanți ai acestei categorii, care se disting prin clasificare chimică minerale.
• Săruri ale acizilor oxigenați.
• Halogenuri.

De asemenea, merită remarcat faptul că în grupul „săruri ale acizilor oxigenați” există și o clasificare a mineralelor pe clasă:

• carbonați;
• sulfați;
• tungstate și molibdați;
• fosfați;
• silicati.

Există, de asemenea, trei grupuri:

• magmatic;
• sedimentar;
• metamorfic.

Origine

Clasificarea mineralelor după origine include trei grupe principale:

• Endogen. Astfel de procese de formare a mineralelor implică în majoritatea cazurilor pătrunderea în scoarța terestră și solidificarea ulterioară a aliajelor fierbinți subterane, care sunt denumite în mod obișnuit magme. În același timp, formarea mineralelor în sine se realizează în trei etape: magmatic, pegmatit și postmagmatic.
• Exogen. În acest caz, formarea mineralelor se realizează în condiții complet diferite față de cea endogenă. Formarea minerală exogenă presupune descompunerea chimică și fizică a substanțelor și formarea simultană a neoplasmelor rezistente la alt mediu. Cristalele se formează ca urmare a intemperiilor minerale endogene.
• Metamorfic. Indiferent de modurile în care s-au format rocile, de rezistența sau stabilitatea lor, ele se vor schimba întotdeauna sub influența anumitor condiții. Rocile care se formează din cauza modificărilor proprietăților sau compoziției probelor originale sunt denumite în mod obișnuit metamorfice.

Potrivit lui Fersman și Bauer

Clasificarea mineralelor după Fersman și Bauer include mai multe roci destinate în principal fabricării diferitelor produse. Include:

• pietre prețioase;
• pietre colorate;
• pietre organice.

Proprietăți fizice

Clasificarea mineralelor și rocilor după origine și compoziție include multe nume, iar fiecare element are unic proprietăți fizice. În funcție de acești parametri, se determină valoarea unei anumite rase, precum și posibilitatea utilizării acesteia în diverse domenii ale activității umane.

Duritate

Această caracteristică reprezintă rezistența unui anumit corp solid la efectul de zgâriere al altuia. Astfel, dacă mineralul în cauză este mai moale decât cel cu care îi este zgâriată suprafața, pe el vor rămâne urme.

Principiile clasificării mineralelor după duritate se bazează pe utilizarea scării Mohs, care este reprezentată de roci special selectate, fiecare dintre acestea fiind capabilă să zgârie numele anterioare cu capătul ascuțit. Include o listă de zece articole, care începe cu talc și gips și se termină, după cum știu mulți oameni, cu diamant - cea mai dură substanță.

Inițial, era obișnuit să se realizeze rasa pe sticlă. Dacă rămâne o zgârietură pe ea, atunci, în acest caz, clasificarea mineralelor după duritate prevede deja atribuirea mai multor clasei a 5-a. După aceea, duritatea este deja specificată în conformitate cu În consecință, dacă rămâne o zgârietură pe sticlă, atunci în acest caz se ia o probă din clasa a 6-a (feldspat), după care încearcă să o deseneze pe mineralul dorit. Astfel, dacă, de exemplu, a lăsat o zgârietură pe probă, dar nu a lăsat apatită, care se află la numărul 5, i se atribuie clasa 5.5.

Nu uitați că, în funcție de valoarea direcției cristalografice, unele minerale pot varia ca duritate. De exemplu, în distenă în planul de clivaj, duritatea de-a lungul axei lungi a cristalului are o valoare de 4, în timp ce în același plan crește la 6. Mineralele foarte dure pot fi găsite doar în grupul cu luciu nemetalic. .

Strălucire

Formarea strălucirii în minerale se realizează datorită reflectării razelor de lumină de la suprafața lor. În orice manual despre minerale, clasificarea prevede împărțirea în două grupuri mari:

• cu un luciu metalic;
• cu luciu nemetalic.

Primele includ acele roci care dau o linie neagră și sunt opace chiar și în fragmente destul de subțiri. Acestea includ magnetit, grafit și cărbune. Mineralele cu un luciu nemetalic și o dungă de culoare sunt, de asemenea, considerate aici ca o excepție. Acest lucru se aplică aurului cu o dungă verzuie, cuprului cu o dungă roșie particulară, argintului cu o dungă albă argintie și alții.

Natură metalică este similară cu luciul unei fracturi proaspete a diferitelor metale și poate fi văzută destul de bine pe suprafața proaspătă a probei, chiar dacă este luată în considerare.Clasificarea produselor cu un astfel de luciu include și mostre opace, care sunt mai grele. decât prima categorie.

Luciul metalic este caracteristic mineralelor, care sunt minereu de diferite metale.

Culoare

Trebuie remarcat faptul că culoarea este o caracteristică constantă doar pentru unele minerale. Astfel, malachitul rămâne întotdeauna verde, aurul nu își pierde culoarea galben-aurie etc., în timp ce pentru mulți alții este instabil. Pentru a determina culoarea, trebuie mai întâi să obțineți un chip proaspăt.

O atenție deosebită trebuie acordată faptului că clasificarea proprietăților mineralelor include și un astfel de concept precum culoarea liniei (pulbere măcinată), care adesea nu diferă de cea standard. Dar, în același timp, există și rase în care culoarea pulberii este semnificativ diferită de a lor. De exemplu, acestea includ calcitul, care poate fi galben, alb, albastru, albastru și multe alte variații, dar pulberea va rămâne oricum albă.

Pulberea, sau trăsătura mineralului, se obține pe porțelan, care nu trebuie acoperit cu nicio glazură și se numește pur și simplu „biscuit” printre profesioniști. De-a lungul suprafeței sale se trasează o linie cu mineralul determinat, după care se unge ușor cu un deget. Nu ar trebui să uităm că mineralele dure, precum și cele foarte dure nu lasă în urmă nicio urmă datorită faptului că pur și simplu vor zgâria acest „biscuit”, așa că mai întâi trebuie să răzuiți o anumită parte din ele pe hârtie albă și apoi frecați-l în starea dorită.

Clivaj

Acest concept implică proprietatea unui mineral de a se scinda sau despica într-o anumită direcție, lăsând în același timp o suprafață netedă și strălucitoare. Este de remarcat faptul că Erasmus Bartholin, care a descoperit această proprietate, a trimis rezultatele cercetării unei comisii destul de autoritare, inclusiv oameni de știință celebri precum Boyle, Hooke, Newton și mulți alții, dar au recunoscut fenomenele descoperite ca fiind aleatorii, iar legile sunt invalide, deși literalmente un secol mai târziu s-a dovedit că toate rezultatele au fost corecte.

Astfel, sunt furnizate cinci gradații principale de clivaj:

• foarte perfect - mineralul poate fi ușor împărțit în plăci mici;
• perfect - cu orice lovituri cu un ciocan, proba se va împărți în fragmente, care sunt limitate de planuri de clivaj;
• limpede sau mediu - atunci când se încearcă divizarea mineralului, se formează fragmente, care sunt limitate nu numai de planurile de clivaj, ci și suprafețe neuniformeîn direcții aleatorii;
• imperfect - se găsește cu anumite dificultăți;
• foarte imperfect - clivajul este practic absent.

Anumite minerale au mai multe direcții de clivaj simultan, ceea ce devine adesea principala lor caracteristică de diagnostic.

îndoire

Acest concept înseamnă suprafața despărțirii, care nu a trecut de-a lungul clivajului în mineral. Până în prezent, se obișnuiește să se facă distincția între principalele cinci tipuri de fracturi:

• chiar - nu există îndoituri vizibile la suprafață, dar în același timp nu este netedă ca oglindă, așa cum este cazul decolteului;
• în trepte - caracteristică cristalelor care au un clivaj mai mult sau mai puțin clar și perfect;
• inegal - se manifestă, de exemplu, în apatită, precum și o serie de alte minerale care au un clivaj imperfect;
• așchie - caracteristică mineralelor fibroase și este oarecum asemănătoare cu o fractură a lemnului de-a lungul structurii fibroase;
• concoidal - în forma suprafeței sale este asemănător unei cochilie;

Alte proprietăți

Un număr suficient de mare de minerale au un astfel de diagnostic sau semn distinctiv ca magnetismul. Pentru a-l determina, se obișnuiește să se folosească o busolă standard sau un cuțit magnetizat special. În acest caz se efectuează testarea în felul următor: se ia o bucata mica sau o cantitate mica de pulbere din materialul de testat, dupa care se atinge cu un cutit magnetizat sau potcoava. Dacă, după această procedură, particulele de mineral încep să se atragă, aceasta indică faptul că are un anumit magnetism. Când se folosește o busolă, aceasta este așezată pe o suprafață plană, după care așteaptă ca săgeata să se alinieze și să aducă mineralul la ea, fără a atinge dispozitivul în sine. Dacă săgeata începe să se miște, aceasta indică faptul că este magnetică.

Anumite minerale, care conțin săruri carbonice, sub influența de acid clorhidricîncepe să elibereze dioxid de carbon, care se manifestă sub formă de bule, motiv pentru care mulți îl numesc „fierbe”. Dintre aceste minerale se remarcă: malachitul, calcitul, creta, marmura și calcarul.

De asemenea, unele substanțe pot fi bine dizolvate în apă. Această capacitate a mineralelor este ușor de determinat prin gust și, în special, acest lucru se aplică și altora.

Dacă este necesar să se efectueze studii ale mineralelor pentru fuzibilitate și combustie, atunci trebuie mai întâi să tăiați o bucată mică din probă, după care, folosind o pensetă, să o aduceți direct în flacără de la arzător de gaz, lămpi cu spirit sau lumânări.

Forme ale prezenței lor în natură

În majoritatea predominantă a cazurilor în natură, diferite minerale apar sub formă de intercreșteri sau cristale simple și pot fi prezentate și sub formă de ciorchini. Acestea din urmă constau dintr-un număr mare de boabe cu interne structură cristalină. Astfel, există trei grupuri principale care au un aspect caracteristic:

• izometric, dezvoltat în mod egal în toate cele trei direcții;
• alungit, având forme mai alungite într-una din direcții;
• alungit în două direcții menținând în același timp a treia într-o formă scurtă.

Trebuie remarcat faptul că unele minerale pot forma cristale intercrescute în mod natural, care sunt apoi numite gemeni, tees și alte denumiri. Astfel de mostre sunt adesea rezultatul inter-creșterii sau inter-creșterii de cristale.

feluri

Nu confundați intercreșterile regulate și agregatele neregulate de cristale, de exemplu, cu „perii” sau drusele care cresc pe pereții peșterilor și diferite cavități din roci. Drusele sunt intercreșteri formate din mai multe cristale mai mult sau mai puțin regulate și crescând în același timp la un capăt până la un fel de rocă. Formarea lor necesită o cavitate deschisă, care oferă posibilitatea creșterii libere a mineralelor.

Printre altele, multe minerale cristaline se disting prin forme neregulate destul de complexe, ceea ce duce la formarea de dendrite, forme de sinter și altele. Formarea dendritelor se realizează datorită cristalizării prea rapide a mineralelor situate în fisuri și pori subțiri, iar rocile în acest caz încep să semene cu ramurile plantelor destul de bizare.

Adesea există situații în care mineralele umplu aproape complet un mic spațiu gol, ceea ce duce la formarea de secreții. Ei folosesc o structură concentrică, iar substanța minerală o umple spre centru de la periferie. Secreții suficient de mari, în care în interior rămâne un spațiu gol, se obișnuiește să se numească geode, în timp ce formațiunile mici sunt numite amigdale.

Concrețiile sunt concreții de formă rotundă sau sferică neregulată, a căror formare are loc datorită depunerii active de substanțe minerale în jurul unui anumit centru. Destul de des se caracterizează prin radial-radiant constructie interioara, și spre deosebire de secreții, creșterea se realizează, dimpotrivă, spre periferie din centru.