OSNOVI MINERALOGIJE (H-120-B) šk. 2017/2018 OAS, izborni, 4 ESPB,

Transcript

1 OSNOVI MINERALOGIJE (H-120-B) šk. 2017/2018 OAS, izborni, 4 ESPB, Predavanje: 7 Predmetni nastavnik: Doc. dr Nenad S. Krstić Niš, 2017

2 OKSIDI i HIDROKSIDI O 2- (OH) - ~ 250 minerala identifikovano na Zemlji ~ 5% Zemlje izgrađeno od oksida, hidroksida i hidratisanih oksida Grade ih kiseonik i oko 40 drugih elemenata. Fe,Mg,Ni,Mn,Na,K,U,Th,Ti,Si,Al,Cu,Zr,V,Nb,Ta, La Fe je najzastupljeniji element, ima ga u oko 50 minerala. 2

3 Podela minerala Prosti Složeni Prema broju elemenata u sastavu Hidratogeni Magmatski Po načinu postanka Pneumatolitski 3

4 U strukturnom pogledu dele se na više klasa prema koordinacionom broju elemenata sjedinjenom sa kiseonikom Koordinacioni Katjoni broj 4 2+ Be 2+,Mg 2+,Fe 2+,Mn 2+,Ni 2+,Zn 2+,Cu Mg, Fe, Mn, Ni 3+ Al, Fe, Cr, V 8 4+ Ti, Zr, Sn 5+ Ta, Nb 4+ Zr, Th, U 12 Ca 2+,Na +,Y 3+,Ce 3+,La 3+ 4

5 To su uglavnom stabilna jedinjenja, fizičke osobine zavise od kristalne strukture, minerali koje odlikuje visoka tvrdoća Dobra kod hidroksida, pre svega Cepljivost Nije izražena (magnetit, hrom špineli) 5

6 Podela oksida: 1. Grupa kvarca 2. Grupa oksida prostih minerala tipa A 2 XiAX 3. Grupa korunda A 2 X 3 4. Grupa spinela AB 2 X 4 5. Grupa rutila AX 2 6. Grupa hidroksida Led, H 2 O 6

7 1. Grupa SiO 2 1) Kvarc Najzastupljeniji, nastao pegmatitski, pneumatolitski, hidrotermalno i ima ga u svim magmatskim stenama U metamorfnim prekristalisani SiO 2 U sedimentnim SiO 2 nastao dijagenezom Veštački proizveden SiO 2 visokog kvaliteta 2) Tridimit - U pukotinama kiselih stena 7

8 3) Kristobalit - U vulkanskim stenama (California, USA) 4) Kousit - Nastaje iz toplih voda ugašenih vulkana 5) Kalcedon - Nastaje naglim izlučivanjem iz rastvora na niskim tº, vezan za različite baz. stene 6) Kvarcno staklo plemeniti opal je dragi kamen 8

9 Kvarc SiO 2 9

10 Opal Opal je amorfna modifikacija SiO 2 sa različitom količinom koloidne vode (SiO 2 nh 2 O). Sadržaj vode varira od 3-20%. Idiohromatski je bezbojan, mada je češće obojen usled prisustva razičitih primesa. Masne je i staklaste sjajnosti, providan ili neprovidan. P Plemeniti varijeteti lepih boja su cenjeni kao dragi kamen. Tvrdoće je 5,5 6,5 školjkastog preloma. Pojavljuje se u vidu grozdastih ili bubrežastih agregata. 10

11 2. Prosti oksidi metala: kuprit (Cu 2 O), cinkit (ZnO), periklas (MgO) Kuprit tipičan predstavnik prostih oksida. Nastao je u oksidacionoj zoni Cu-rudišta, najčešće u asocijaciji sa karbonatom i samorodnim Cu. Boja: crvena u različitim nijansama i skoro dijamantski sjajan zbog visokog indeksa prelamanja. Kubna kristalna rešetka. (pojavljivanje: Podgorske planine kod Valjeva) 11

12 Cinkit providan mineral, visoke sjajnosti, tamno-crvene boje. Redak mineral uz Znsilikate. MgO nastaje metamorfozom dolomita, npr. Značajno prisutan na Vezuvu 12

13 3. Grupa korunda: 1) korund (Al 2 O 3 ), 2) hematit (Fe 2 O 3 ), 3) ilmenit (FeTiO 3 ) 1) Korund Mineral heksagonalne strukture, bez boje, primese jona d- metala uslovljavaju različite boje, Plavičast (safir) i sivo žut (orijentalni topaz) Fe i Ti, retke pojave korunda Crvenkast (rubin) Cr Zeleni (orijentalni smaragd) Ljubičasti (orijentalni ametist) Bezbojan (leukosafir) Mineral magmatskog ili metamorfnog postanka, abrazivni materijal i dragi kamen 13

14 14

15 2) Hematit Hematit (Fe 2 O 3 ) predstavlja jednu od najvažnijih ruda gvožđa. Kristališe heksagonalno i javlja se u ljuspastim agregatima ili veoma sitnozrnim, jedrim masama. 15

16 Najčešće je crvene boje, po čemu je dobio ime (gr. haima krv), ali može biti i metalno sive i crne boje. Ogreb mu je, bez obzira na boju, uvek crven, sjajnost metalična, a tvrdoća oko 6. To je mineral koji može nastati u svim ciklusima, a raspadanjem prelazi u limonit. 16

17 Nastanak hematita Mineral koji je nastao vrlo različitim procesima Pri vulkanskim procesima (Erupcijom Vezuva godine nastajao je sloj od 1m za 10 dana) Magmatski Metamorfni Hidrotermalni U oksidacionoj zoni Sulfidi Fe Fe 2 O 3 Važna ruda gvožđa (značajna nalazišta u regionu i kod nas - Bosna, Kopaonik) [O] 17

18 3) Limonit Limonit (Fe 2 O 3 nh 2 O) je mineral koji nastaje raspadanjem svih minerala sa sadržajem gvožđa. Amorfan je i javlja se u vidu skrama, prevlaka, bubrežastih i zemljastih masa. Nalazi se u velikom broju stena, kao i u kori raspadanja gde, ako je u većim koncentracijama, predstavlja rudu gvožđa. 18

19 4. Grupa spinela: minerali po strukturi složeni oksidi tipa AB 2 X 4 Sastav: M 2+ O M 3+ O 3 ili MO M 2 O 4 M 2+ Mg, Fe, Zn, Mn M 2+ Al, Fe, Mn, Cr Predstavnici špinela: špineli: špinel (MgAl 2 O 4 ), hercinit (FeAl 2 O 4 ), getit (ZnAl 2 O 4 ), galaksit (MnAl 2 O 4 ) magnetiti: magnetit (FeFe 2 O 4 ), franklinit (ZnFeO 4 ), jakobsit (MnFe 2 O 4 ) hromiti: hromit (FeCr 2 O 4 ), Mg-hromit (MgCr 2 O 4 ) 19

20 U njihovom sastavu nema M +1 im +2 velikih jona Kubna kristalna rešetka U kristalnom stanju M +2 okruženi sa 4O 2- -T d koordinacija M +3 okruženi sa 6O 2- -O h koordinacija Teško se tope Slabo rastvorni galaksit Tvrdi minerali špinel hercinit 20

21 Špinel metamorfni mineral Magnetit magmatski ali i metamorfni mineral (najveća svetksa ležišta Ural, Kursk, Švedska, Kopaonik-Suvo Rudište) Hromit mineral ultrabazičnihstena, ruda Cr (svetski poznata nalazišta: Ural, J. Afrika, Filipini, Gostivar-Šara (Makedonija)) Hromit Magnetit 21

22 22

23 5. Grupa rutila minerali sastava tipa AX 2 Rutil (TiO 2 ) Kazahstan, Norveška Piroluzit (MnO 2 ) Gruzija, Ukrajina, Indija Kasiterit (SnO 2 ) mineral kiselih granitnih stena, Nigerija, Indonezija Badeleit (ZrO 2 ) Brazil, Šri Lanka Uranit (UO 2 ) radioaktivan mineral, Kanada, Norveška, istočna Afrika Kolumbit (Fe, Mn)Nb 2 O 6 Tantalit (Fe, Mn)Ta 2 O 6 23

24 24

25 25

26 6. Grupa hidroksida Najvažniji minerali: 1) brucit 2) hidralgirit 3) diaspor 4)getit 5) lepidokrokit 6) manganit Mg(OH) 2 Al(OH) 3 α-alo(oh) FeO(OH) γ-feo(oh) MnO(OH) Česti sastojci boksita i zemlje crvenice Brucit: nastao delovanjem tople vode u alkalnoj sredini na silikate bogate Mg. 26

27 27

28 alumosilikati raspadanje hidralgirit (ulazi u sastav boksita) Sulfidna ležišta oksidaciona zona getit FeO(OH) Fe karbonati Amfiboli Pirokseni Vodeni rastvori 28

29 Pirit [O] lepidokrokit oksidi boksit stena Al-hidroksid sa prom. sadrž. Fe hidroksidi Sirovina za glinicu i boksitni (primer: LAFARŽ) cement. Krečnjak sa boksitom nije dobar materijal u građevinarstvu 29

30 8. Oksidi i hidroksidi 1. Oksidni minerali i mineralni hidroksidi 2. Podela oksidnih minerala sa odgovarajućim primerima 3. Postanak minerala Fe 30

31 KARBONATI Karbonati su vrlo rasprostranjeni minerali u prirodi, neki od njih su stvorili velike komplekse monomineralnih stena. Postoji oko 80 karbonatnih minerala koje grade Na, Ca, Mg, Sr, Ba, Th, Fe, Cu, Zn, Pb i Bi uglavnom. Pored čistih karbonatnih minerala postoje i oni sa jonima OH -,Cl -,SO 4 2- ili PO

32 Najpoznatiji karbonati su karbonati kalcijuma CaCO 3 : IZOMORFNI MINERALI-kalcit, dolomit, aragonit I grupa KALCITA II grupa ARAGONITA katjoni M 2+ r(m 2+ ) < r(ca 2+ ) r(m 2+ ) > r(ca 2+ ) samo je Ca 2+ dimorfan gradi oba minerala, oba tipa kristalne rešetke. (slična natrijum hloridnadeformisana) (Ca 2+ CO rombično) 32

33 33

34 34

35 Kristalna rešetka kalcita je prva kristalna rešetka čija je struktura utvrđena rentgenskom difrakcijom. I grupa II grupa Otavit CdCO 3 Viterit - BaCO 3 Magnezit MgCO 3 Stroncijerit - SrCO 3 Siderit FeCO 3 Ceruzit - PbCO 3 Rodohrozit MnCO 3 Smitsonit ZnCO 3 35

36 36

37 37

38 KALCIT Među najrasprostranjenijim mineralima na Zemlji Dobro rastvoran u kiselinama (CH 3 COOH, HCl...) Raspada se udarom na sitne romboedre fluorescira 38

39 Osnovni mineral sedimentnih i metamorfnih krečnjaka Stvara se sedimentacijom u morskim bazenima Kalcifikacijom Si-minerala nastaje sekundarni kalcit U pećinama (stalaktiti i stalagmiti) Oko vodopada i reka šupljikava masa bigar Organogeno nastaje iz ljuštura izumrlih organizama CaCO 3(s) +CO 2(g) +H 2 O (l) Ca(HCO 3 ) 2(aq) 39

40 Krečnjački pejzaži Kišnica rastvara kalcit u krečnjaku gradeći duboke, uzane oblike (škrape). Vremenom voda koja se proceđuje produbi takve udubine u pasaže. Premda površina ostaje suva, tekuća voda rastvara stenu gradeći vrtače na sastavima škrapa. Podzemni tokovi putuju kroz pećine i formiraju podzemna jezera. Deo kalcita se ponovo istaloži u pećinama u vidu stalaktita 40 i stalagmita.

41 41

42 Krečnjački pločnici sastoje se od velikih, lomljenih ravnih blokova stena. Nastaju tamo gde raspadanje čistog krečnjaka ne daje nerastvorni ostatak (npr. glinu), da bi nastalo meko tlo, primer Plan d` Sal, Francuska. 42

43 Travertin Vrsta precipitata koja nastaje iz vode preko postojećih čvrstih stena u područjima siromašnim kišama. Veštački objekat ostavljen duže vreme u tvrdoj vodi može se obložiti skramom od travertina. 43

44 Primena kalcita Bistri i providni optička industrija (Nikolove prizme) Građevinarstvo Metalurgija Metamorfni krečnjak mramor građevinarstvo/ vajarstvo 44

45 MAGNEZIT Nerastvoran u hladnoj HCl, ne penuša po prelivanju Ređi mineral Nastao hidrotermalno i hidratogeno Rasprostranjen u Srbiji (Goleš, Zlatibor) Primena U industriji vatrostalnih materijala Sirovina za proizvodnju Mg Magnezit 45

46 SIDERIT Mineral gvožđa (svetlo žućkaste boje - do mrke) Staklast, sjajan, dobro cepljiv Nastao metamorfozom hidrotermalnih ležišta krečnjaka u uslovima prisustva minerala Fe RODOHROZIT Mineral mangana (svetlo ružičaste boje) SMITSONIT Mineral cinka (zelenkaste boje, sedefasto sjajan mineral) 46

47 47

48 DOLOMIT Ca, Mg (CO 3 ) 2 Nastaje: Dejstvom toplih rastvora sa Mg-solima na krečnjak Trošenjem silikatnih stena Sedimentacijom Rasprostranjenost u Srbiji: Gornji Milanovac, Zlatibor 48

49 U karbonatne minerale spadaju i dragoceni minerali bakra: MALAHIT Cu 2 (OH) 2 CO 3 AZURIT Cu 3 (OH) 2 (CO 3 ) 2 smaragdno zelene boje, sjajan (Bor) azurno plave boje (Majdanpek) 49

50 Sekundarni minerali trošenje primarnih Cu sulfidi Sulfosoli 50

51 51

52 Nakit 52

53 BORATI I NITRATI Minerali sa kiseonikom u ternernoj koordinaciji, to su soli koje imaju karakteristične anjone sa O 2- jonima na temenima trougla u trigonalnoplanarnoj koordinaciji prema C, B ili N atomu. Sličan oblik grupa određuje sličnost minerala koje grade ovi elementi. Borati (BO 3 3- ) su nastali uglavnom taloženjem iz slanih jezera u predelima sa pustinjskom klimom. Boraks jezero u Kaliforniji, Čile, Bolivija, Argrntina. SAD najveći svetski proizvođač borata i bora Italija (Toskana) borati vulkanskog porekla. 53

54 Na 2 B 4 O 7 10H 2 O (boraks) Ca 2 B 6 O 11 5H 2 O (kolemanit) Mg 6 B 14 O 2 6Cl 2 (boraksit) Nitrati su slični karbonatima, ali manje stabilni, i dobro rastvorljivi; Ima ih samo u Čileu u pustinjskoj oblasti, verovatno u čvrstom agregatnom stanju, nastali u vezi sa vulkanizmom. NaNO 3 čilska šalitra veštačko đubrivo u poljoprivredi sirovina u hemijskoj industriji Sintetički NaNO 3 proizvodi se od azota iz vazduha kao osnovne komponente 54

55 55

56 9. Minerali sa kiseonikom u ternarnoj koordinaciji 1. Karbonatni minerali (najznačajniji predstavnici) 2. Borati 3. Nitrati 56