Ηλίας Χατζηθεοδωρίδης, Απρίλιος 2007 ΠΥΡΙΤΙΚΆ ΟΡΥΚΤΆ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Ηλίας Χατζηθεοδωρίδης, Απρίλιος 2007 ΠΥΡΙΤΙΚΆ ΟΡΥΚΤΆ"

Κηφάς Δοξαράς
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Ηλίας Χατζηθεοδωρίδης, Απρίλιος 2007 ΠΥΡΙΤΙΚΆ ΟΡΥΚΤΆ

2 92% των ορυκτών του φλοιού της γης είναι πυριτικά 39% 12% 12% 11% 5% 5% 5% 3% 8% Πλαγιόκλαστα Αλκαλικοί άστριοι Χαλαζίας Πυρόξενοι Αμφίβολοι Μαρμαρυγίες Αργιλικά Άλλα πυριτικά Μη-πυριτικά

3 Συνήθη χημικά στοιχεία των πυριτικών 62.5% O (οξυγόνο) 21.2% Si (πυρίτιο) 6.5% Al (Αλουμίνιο) Τα υπόλοιπα είναι Fe, Mg, Ca, Na, K Τα πυριτικά μπορούμε να τα περιγράψουμε σαν περιοδικά τοποθετημένα στο χώρο άτομα οξυγόνου με ανάμεσά τους μέταλλα όπως τα Si 4+, Al 3+, Fe 2+, Ca 2+, Na +, K + κτλ.

4 Το τετράεδρο του πυριτίου Στο κέντρο του τετραέδρου είναι το πυρίτιο: Si 4+ Στις κορυφές είναι τέσσερα οξυγόνα: Ο 2- Συνεπώς ο γενικός τύπος είναι: (Si 4+ Ο 2-4) 4-

5 Πολυμερισμός Το πλήθος των πυριτικών ορυκτών οφείλεται στον πολυμερισμό των τετραέδρων του πυριτίου Διακρίνουμε έξι δομικές ομάδες πυριτικών: Νησοπυριτικά Σωροπυριτικά Κυκλοπυριτικά Ινοπυριτικά (μονής και διπλής αλυσίδας) Φυλλοπυριτικά Τεκτοπυριτικά

δομικές ομάδες πυριτικών: Νησοπυριτικά Σωροπυριτικά

6 Νησοπυριτικά, (SiO 4 ) 4- Τα τετράεδρα δεν έχουν κοινά οξυγόνα αλλά ενώνονται μεταξύ τους σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα από ενδιάμεσα μέταλλα, π.χ. Fe, Mg Παράδειγμα 1: σειρά του ολιβίνη (Mg, Fe) 2 SiO 4 Παράδειγμα 2: ομάδα των γρανατών A 3 B 2 (SiO 4 ) 3, όπου A και B είναι Ca, Mg, Fe, Mn, Al, Cr, πχ. Το πυρωπό γράφεται ως εξής: Mg 3 Al 2 Si 3 O 12 Η κρυσταλλική δομή των γρανατών

Fe, Mg Παράδειγμα 1: σειρά του ολιβίνη (Mg, Fe) 2 SiO 4 Παράδειγμα 2: ομάδα των γρανατών A 3 B

7 Δείγματα νησοπυριτικών ορυκτών Κυανίτης (ή δισθενής), Al 2 SiO 5 Ολιβίνης

8 Δείγματα νησοπυριτικών ορυκτών από την ομάδα των γρανατών Γροσσουλάριος (Ca-Al) Ανδραδίτης (Ca-Fe) Αλμανδίνης (Fe-Al)

9 Σωροπυριτικά, (Si 2 O 7 ) 6- Δύο τετράεδρα έχουν κοινό ένα οξυγόνο. Οι δυάδες αυτές ενώνονται μεταξύ τους σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα από ενδιάμεσα μέταλλα, π.χ. Ca, Al, Fe, Παράδειγμα: η ομάδα του επίδοτου Το επίδοτο έχει τύπο: Ca 2 (Fe 3+,Al) Al 2 O (SiO 4 ) (Si 2 O 7 ) (OH) Ορυκτά της ομάδας είναι: Ζωϊσίτης, κλινοζωϊσίτης, Αλλανίτης, Επίδοτο Η κρυσταλλική του επίδοτου

Ca, Al, Fe, Παράδειγμα: η ομάδα του επίδοτου Το επίδοτο έχει τύπο: Ca 2 (Fe 3+,Al) Al 2 O

10 Σωροπυριτικά της ομάδας του επίδοτου Επίδοτο Ca-Al-Fe-OH Αλλανίτης REE Πιεμοντίτητς Ca-Al-Mn-OH Ζωισίτης Ca-Al-OH

11 Κυκλοπυριτικά, (Si 6 O 18 ) -12 Δακτύλιοι τετραέδρων πυριτίου σχηματίζουν τα κυκλοπυριτικά, με πιο συνηθισμένα αυτά με τύπο (Si 6 O 18 ) -12 Τυπικό ορυκτό η βήρυλλος Be 3 Al 2 Si 6 O 18 Η δομή της βηρύλλου προβαλλόμενη κατά την έδρα (0001) Η δομή της βηρύλλου με κάθετο τον άξονα των c Άλλα ορυκτά: τουρμαλίνες, κορδιερίτης

βήρυλλος Be 3 Al 2 Si 6 O 18 Η δομή της βηρύλλου προβαλλόμενη κατά την έδρα

12 Κυκλοπυριτικά: Βήρυλλος

13 Ινοπυριτικά (μονή αλυσίδα) -λέγονται και αλυσσοπυριτικά- (Si 2 O 6 ) -4 Γενικός τύπος: XYZ2O6, όπου: Χ=Na +, Ca 2+, Mn 2+, Fe 2+, Mg 2+, Li + Υ=Mn2+, Fe 2+, Al 3+, Cr 3+, Ti 4+ Ζ=Si 4+, Al 3+

14 Ινοπυριτικά από την ομάδα των πυροξένων Αυγίτης (Ca-Mg-Fe-Al) Ομφακίτης (Ca-Mg-Fe-Al)

15 Διάγραμμα χημικών συστάσεων πυροξένων

16 Ατομική δομή των πυροξένων Ατομική δομή όπως φαίνεται με μικροσκόπιο HR-ΤΕΜ (μικροσκοπία διερχομένων ηλεκτρονίων με υψηλή ανάλυση). Χαρακτηριστικός σχισμός των πυροξένων

17 Ονομασίες πυροξένων και ατομικές θέσεις κατιόντων

18 Ινοπυριτικά (διπλή αλυσίδα) (Si 4 O 11 ) 6- Ονομάζονται Αμφίβολοι Γενικός τύπος: W 0-1 X 2 Y 5 Z 8 O 22 (OH,F) 2 όπου: W = Na +, K + X = Ca 2+, Na +, Mn +, Fe 2+, Mg 2+, Li + Y = Mn 2+, Fe 2+, Mg 2+, Fe 3+, Al 3+, Ti 4+ Z = Si 4+, Al 3+

19 Ινοπυριτικά της ομάδας των αμφιβόλων Κεροστίλβη (πολύπλοκη χημεία) (Ca,Na,Mg,Fe 2+,Fe 3+,Al) Γλαυκοφανής (Na-Mg-Al)

20 Ατομική δομή και τυπικός σχισμός των αμφιβόλων Ατομική δομή όπως φαίνεται με μικροσκόπιο HR-ΤΕΜ (μικροσκοπία διερχομένων ηλεκτρονίων με υψηλή ανάλυση).

21 Αμφίβολοι, ονομασίες και ατομικές θέσεις κατιόντων

22 Φυλλοπυριτικά ορυκτά (Si 2 O 5 ) 2- Τα τετράεδρα του πυριτίου ενώνονται κατά επίπεδες επιφάνειες (φύλλα) τα οποία συνδέονται μεταξύ τους από κατιόντα μετάλλων Ομάδες φυλλοπυριτικών ορυκτών: Ομάδα Σερπεντινών Αντιγορίτης Χρυσοτίλης Λιζαρδίτης Ομάδα Αργιλικών ορυκτών Καντίτες Σμεκτίτες Ιλλίτης Ομάδα Μαρμαρυγιών Μοσχοβίτης, βιοτίτης κτλ. Ομάδα του Τάλκη τάλκης, πυροφυλίτης κτλ. Ομάδα Χλωριτών Κλινόχλωρο, πεννίτης, δαφνίτης κτλ. Φύλλο μοσχοβίτη

23 Βασικά δομικά μόρια των φυλλοπυριτικών Τετράεδρο πυριτίου Οκτάεδρο αργιλλίου

24 Δομή των φυλλοπυριτικών Άξονας C Τετράεδρο Οκτάεδρο Τετράεδρο Οκτάεδρο

25 Τετραεδρικό φύλλο 6 όμοια τετράεδρα ενώνονται σε εξαγωνικούς δακτυλίους Τα οξυγόνα βάσης χρησιμοποιούνται μόνο Οι δεσμοί είναι ομοιοπολικοί Τα οξυγόνα βάσης δίνουν και τα δύο ηλεκτρόνια, κατά συνέπεια η βάση είναι ουδέτερη Τα οξυγόνα κορυφής δίνουν μόνο ένα ηλεκτρόνια άρα περισσεύει άλλο ένα, άρα κάθε δακτύλιος έχει σθένος 6- Οι δακτύλιοι αναπτύσσονται απεριόριστα στο οριζόντιο επίπεδο

26 Οκταεδρικό φύλλο Η Η Η Τα οκτάεδρα έχουν Al στην μέση και (ΟΗ) - στις κορυφές Επανάληψη των οκταέδρων στο οριζόντιο επίπεδο δημιουργεί το οκταεδρικό φύλλο Η Η Η

27 Ηλεκτρική ουδετερότητα: διοκταεδρικά φυλλοπυριτκικά Με Al 3+ στο κέντρο των οκτάεδρων δύο μόνο οκτάεδρα φέρνουν ουδετερότητα στον κρύσταλλο

28 Ηλεκτρική ουδετερότητα: τριοκταεδρικά φυλλοπυριτκικά Με Mg 2+ στο κέντρο των οκτάεδρων τρία οκτάεδρα απαιτούνται για να φέρουν ουδετερότητα στον κρύσταλλο

29 Ο 2- Η Σύνδεση τετραεδρικών και οκταεδρικών φύλλων Η Η Η Η Η Η + = Η Η Η Η Η +

30 Αντικαταστάσεις ιόντων Si 4+ Al 3+ και άλλα τρισθενή Al 3+ Fe 3+ Mg 2+ Fe 2+ και άλλα δισθενή

31 Ομάδες φυλλοπυριτικών ορυκτών Ορυκτά δομής 1:1 Ένα τετραεδρικό σε εναλλαγή με ένα οκταεδρικό (Τ- Ο) Ορυκτά δομής 2:1 Ένα οκταεδρικό παρεμβάλλεται σε δύο τετραεδρικά (Τ-Ο-Τ) Ορυκτά δομής 2:1:1 Ένα ακόμη οκταεδρικό παρεμβάλλεται στην Τ-Ο-Τ δομή και γίνεται Τ-Ο-Τ-Ο

32 Κρυσταλλοχημικοί τύποι κυριότερων φυλλοπυριτικών

33 Παραδείγματα φυλλοπυριτικών Μοσχοβίτης Φλογοπίτης

34 Τεκτοπυριτικά ορυκτά Τα πολύμορφα του SiO 2 Η ομάδα των αστρίων (K, Na)AlSi 3 O 8 -CaAl 2 Si 2 O 8 Η ομάδα των αστριοειδών (νεφελίνης, λευκίτης,σοδάλιθος) Ισόμορφη σειρά των σκαπόλιθων (μαριαλίτη-μαϊονίτη) Ζεόλιθοι Περιλαμβάνουν περίπου το 64% του πετρώδους φλοιού της γης Όλα τα οξυγόνα ανήκουν σε δύο τετράεδρα Η αναλογία Si:O είναι 1:2

35 Τα πολύμορφα του SiO 2

36 Πεδία σταθερότητας των πολυμόρφων του SiO 2

37 Δείγματα τεκτοπυριτικών του SiO 2 Χαλαζίας καπνίας, SiO 2 : χαρακτηριστικό το ανοιχτό ανθρακί χρώμα του Χαλαζίας, SiO 2

38 Οι άστριοι (αλκαλικοί και πλαγιόκλαστα) Καλιούχος άστριος (K, Na) AlSi 3 O 8 Ανορθίτης CaAlSi 3 O 8 Αλβίτης

39 Ομάδες πυριτικών και σχετική αναλογία πυριτίου και οξυγόνου Ομάδα πυριτικών Πυριτική ρίζα Αναλογία O/Si Νησοπυριτικά (SiO 4 ) 4-4 Σωροπυριτικά (Si 2 O 7 ) Κυκλοπυριτικά (Si 6 O 18 ) Ινοπυριτικά (μονή αλυσίδα) Ινοπυριτικά (διπλή αλυσίδα) Φυλλοπυριτικά ορυκτά (Si 2 O 6 ) -4 3 (Si 4 O 11 ) (Si 2 O 5 ) 2-2.5

Σχετικά έγγραφα

ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ / ΜΑΘΗΜΑ 6 ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ (φυλλοπυριτικά) Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων-Μεταλλουργών, ΕΜΠ Μαρία Περράκη, Λέκτορας 1 ο εξάμηνο ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ

ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ / ΜΑΘΗΜΑ 6 ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ (φυλλοπυριτικά) H 4+ H 4+ H 4+ H 4+ H 4+ ΤΕΤΡΑΕΔΡΟ ΠΥΡΙΤΙΟΥ O 2- Si 4+ O 2- O 2- O 2- Τετράεδρο Πυριτίου O 2 - Si 4+ O 2 - [SiO4] -4 O 2 - O 2 - ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ 1.