Literatura:1. Klein, C. (2002): Mineral Science. John Wiley & Sons, Inc., New York.
Starija izdanja npr: Klein, C. & Hurlbut, C.S. (1999): Manual of mineralogy.
2. Nesse, W.D. (2000): Introduction to mineralogy. Oxford University Press, Oxford.
3. Hibbard, M.J. (2002): Mineralogy, a geologist’s point of view. McGraw-Hill, New York.
4. Wenk, H.R. & Bulakh, A. (2004): Minerals, their constitution and origin. Cambridge University Press, Cambridge.
5. Borchardt-Ott, W. (1995): Crystallography. Springer, Berlin.6. Barić, Lj. & Tajder, M. (1967): Mikrofiziografija petrogenih minerala.
Školska knjiga, Zagreb.7. Međimorec, S. (1998): Kristalna optika - interna skripta. Prirodoslovno-
matematički fakultet, Zagreb.8. Tućan, F. (1951): Opća mineralogija. Školska knjiga, Zagreb.
- na slajdovima je uz slike gore navedenim brojevima označen izvor
Klasifikacija minerala
• Minerali se na temelju dominantnog aniona odnosno anionske grupe dijele u mineralne razrede:
1. samorodni elementi2. sulfidi, selenidi, teluridi3. oksidi, oksihidroksidi, hidroksidi4. halogenidi5. karbonati6. nitrati7. jodati8. borati9. sulfati, selenati, telurati, kromati10. fosfati, arsenati, vanadati11. molibdati, volframati12. silikati13. organski minerali
Mineralni tip• Unutar razreda minerali se dijele na
mineralne tipove prema stehiometriji tj. omjeru kationa i aniona, odnosno prema dodatnim anionima. Tako se npr. karbonati dijele na:– karbonate tipa ACO3– karbonate tipa AB(CO3)2– karbonate tipa A2B2(CO3)3– kisele karbonate– karbonate s vodom– karbonate s dodatnim anionima.
Mineralna grupa i mineralna vrsta
• Mineralne grupe čine minerali s istim tipom strukture– karbonati tipa ACO3 dijele na grupu kalcita i grupu
aragonita. • Grupe se dalje dijele na mineralne vrste
odnosno minerale– grupu kalcita čine:
– kalcit CaCO3– magnezit MgCO3– smithsonit ZnCO3– rodokrozit MnCO3– siderit FeCO3– otavit CdCO3– sferokobaltit CoCO3– gaspeit NiCO3.
Fizička svojstva
• Fizička svojstva minerala karakteristična su za mineral jer su posljedica strukturnih i kemijskih svojstava minerala.
• Dio tih svojstva može se opažati prostim okom ili odrediti relativno jednostavnim testovima na prikupljenim uzorcima minerala, pa se takva svojstva koriste za preliminarnu brzu odredbu minerala. Takva su svojstva npr. oblik, kalavost, lučenje, lom, tvrdoća, specifična težina, boja, crt, sjaj.
• postoje i svojstva za čije određivanje je potrebna, često složena, oprema. U tu skupinu spadaju npr. optička i električna svojstva.
skalarna i vektorska svojstva
• Skalarna svojstva su ona koje ne ovise o smjeru i koja možemo matematički prikazati skalarom. npr. gustoća
• Daleko su češća svojstva za čiji prikaz su nam potrebni vektori, dakle ona čija veličina ovisi o smjeru. U tu skupinu spadaju npr. kalavost, tvrdoća, brzina širenja svjetlosti kroz mineral, toplinska i električna vodljivost, magnetska svojstva.
Oblik minerala• oblik minerala je vrlo često karakterističan
za pojedine minerale i to stoga jer je on posljedica njihove karakteristične unutrašnje građe
• oblik je izrazito ovisan i o uvjetima nastanka minerala – ovisno o uvjetima nastanka minerali se mogu
razviti u:• kristalima• agregatima tj. u nakupinama manje više
nepravilnih individua
Kristali• nastaju samo u idealnim uvjetima (mjesto i
vrijeme) • slobodni kristali - razvijeni sa svih strana. Mogu
nastati samo ukoliko kristal može nesmetano rasti od samog početka kristalizacije. – kristalizacijom iz magme – utrusci vidljivi ili prostim
okom ili u mikroskopskim preparatima (idiomorfnipresjeci)
– u nevezanim sedimentnim stijenama• prirasli kristali - rastu s neke podloge. Nastaju
kristalizacijom otopina koje cirkuliraju pukotinama u stijeni i rastu od stijenki pukotine prema njenoj sredini. nakupine kristala odnosno tzv. kristalne druze.
• idealni kristali • razvučeni kristali nejednoliki donos materije• stepeničasti kristali, dendritične forme, kristalni
kosturi - brzi rast kristala
preuzeto iz 1
preuzeto iz 4
kristalni agregati• kristalni agregat - nakupina jedinki pravilne
unutrašnje građe i nepravilnog vanjskog izgleda naziva se kristalni agregat - do kristalizacije najčešće dolazi oko nekoliko kristalizacijskih centara, pa pri rastu nakon nekog vremena individui počinju smetati jedan drugome. Zbog toga nastaju jedinke koje imaju nepravilni vanjski izgled kojeg nazivamo alotriomorfnim. Ukoliko je jedinka dijelom omeđena vlastitim kristalnim plohama govorimo da je hipidiomorfna
vrste kristalnih agregata• na temelju broja minerala:
– monomineralni– polimineralni
• na temelju veličine jedinki– makrokristalasti– mikrokristalasti– kriptokristalasti
• na temelju izgleda individua– zrnati– listićavi– igličasti– vlasasti
• na temelju izgleda agregata– zemljasti– bubrežasti, sigasti, grozdasti– oolitski– radijalnozrakasti
Kalavost
• svojstvo minerala da uslijed djelovanja sile puca na pravilan način. Pravilnost se očituje u tome da:
1. mineral puca duž ravnih površina paralelnih s mrežnim ravninama kojima možemo pripisati Millerov indeks
2. određeni mineral uvijek puca paralelno s određenim tipom mrežnih ravnina
Kalavost• u mineralima koji se odlikuju kalavošću opaziti ćemo čitav niz pravilnih paralelnih pukotina
• neki mineral može imati jedan ili više sistema pukotina kalavosti – mogu, ali ne moraju biti simetrijski ekvivalentni
preuzeto iz 1
kvaliteta kalavosti• minerali se razlikuju po kvaliteti kalavosti
tj. po tome koliku je silu potrebno upotrijebiti da bi se mineral kalao, odnosno kolika je vjerojatnost da će mineral pucati duž ravne površine– izvanredna – djelovanjem vrlo slabe sile
dolazi do pucanja duž ravnih površina– dobra– slaba – vjerojatnost da će mineral puknuti
pravilno je vrlo mala, ti minerali najčešće pucaju duž nepravilnih površina
ovisnost o strukturi• kvaliteta kalavosti i orijentacija površine duž koje će doći do kalanja ovisi o strukturi minerala; do kalanja dolazi paralelno s mrežnim ravninama koje su vezane slabije od ostalih– npr. grafit – kalavost po {0001} tj. po baznom
pinakoidu
preuzeto iz 1
Lučenje
• svojstvo koje se manifestira na isti način kao i kalavost, tj. uslijed djelovanja sile mineral puca duž ravne površine
• uvjetovano je defektima u strukturi npr. eksolucijske lamele, sraslačke lamele
• razlika kalavost – lučenje– prisutnost svojstva na svim ili samo nekim
individuima nekog minerala– broj pukotina duž kojih dolazi do pucanja
preuzeto iz 1
Lom• minerali bez kalavosti ili sa slabom kalovošću
uslijed djelovanja sile pucaju duž površina koje nisu kristalografski definirane
• prema obliku površine nastale lomom razlikujemo:– školjkasti– iverasti– zemljasti– ravan– neravan– kukasti
Tvrdoća
• otpor koji mineral pruža ukoliko pokušamo zaparati njegovu površinu
• najčešće govorimo o relativnoj tvrdoći –Mohsova skala
1. talk (milovka)2. gips3. kalcit4. fluorit5. apatit6. ortoklas7. kvarc (kremen)8. topaz9. korund10. dijamant
nokat - 2½nožić - 5½
- površina mora biti svježa- zrna moraju biti dovoljno velika- moramo biti sigurni da smo zagreblipovršinu minerala
kvantitativno određivanje tvrdoće
• po Brinellu – u materijal se utiskuje kuglica pod poznatim opterećenjem, mjeri se površina udubine (kalote), izražava se u kg/mm2
• Vickersova metoda – utiskuje se dijamantna piramida
• Rosiwalova metoda – mjeri se gubitak težine nakon brušenja s određenom količinom brusnog praha
• tvrdoća je vektorsko svojstvo tj. ovisna je o smjeru. Razlike tvrdoće u raznim smjerovima su u pravilu takve da ih ne uočavamo pri određivanju relativne tvrdoće
• kod minerala kijanita(distena) Al2SiO5 razlike su izrazito velike
7
4
Gustoća – specifična težina
• gustoća je masa jedinice volumenaρ = m/V [kg/m3 ili g/cm3]
• specifična težina je broj koji nam kaže koliko puta je određeni volumen nekog materijala teži ili lakši od jednakog volumena vode kod 4°C – omjer pa nema jedinica
specifična težina• ovisi o kemijskom sastavu materijala i njegovoj strukturi• ovisnost o strukturi može se prikazati na primjeru
polimorfnih modifikacija (dijamant 3,5; grafit 2,2)• ovisnost o kemijskom sastavu može se prikazati na
primjeru minerala s istom strukturom, npr. olivini
preuzeto iz 1
metode određivanja gustoće• metode temeljene na vaganju; važe se mineral u
zraku (Tz), pa u vodi (Tv)ρ = Tz /(Tz - Tv)
– metoda piknometra– Bermanova torziona vaga
• metoda suspenzije (teške tekućine)– bromoform CHBr3 - 2,89– metilen jodid CH2I2 - 3,3– Thuletova otopina - HgI2 + KI – 3,19– Clericijeva otopina – CH2(COOTl)2 + HCOOTl – 4,2– natrijev polivolframat Na6(H2W12O40) – 3,1
Koriste se i za separiranje
OTROV !!!
Računska gustoća
• izračunava se na temelju kemijskog sastava (kemijska analiza) i volumena jedinične ćelije (rtg-difrakcija)
• uspoređuje se s mjerenom gustoćom i služi za provjeru eksperimenata
ρ = Z*M/N*V Z = broj formulskih jedinki u jediničnoj ćeliji
M = relativna molekulska masaAvogadrov broj (6,02338*1023)
V=abc√1 - (cos2α+cos2β+cos2γ) + 2 cosα cosβ cosγ
Vidljiva svjetlost
• elektromagnetsko zračenje valnih duljina od približno 380-760 nm
• pod bojom podrazumijevamo način na koji oko-mozak reagira na vidljivu svjetlost– ljubičasto 380-450 nm– plavo 450-500– zeleno 500-570– žuto 570-600– narančasto 600-620– crveno 620-760
Interakcija svjetlosti i minerala• svjetlost koja dospije do minerala može biti:
– propuštena– reflektirana– raspršena– lomljena– apsorbirana– ponovo emitirana (fluorescencija)
• raspršenje, refleksija i lom utječu na sjaj• boja je posljedica apsorpcije, odnosno toga koji
je dio spektra prošao kroz mineral, odnosno koji je dio spektra mineral reflektirao
preuzeto iz 1
Boja minerala
• minerali se prema tome da li im je bojakarakteristično svojstvo ili ne dijele na:– idiokromatske– alokromatske
• glavni faktori koji uvjetuju postanak boje:– prisutnost nekih elemenata kao bitnih
sastojaka– prisutnost nekih elemenata u tragovima– defekti u strukturi– prisutnost fino razmaknutih fizičkih granica
(npr. eksolucijske lamele)– mehaničke primjese u mineralu
• boja koju vidimo je smjesa onih valnih duljina koje su zaostale nakon apsorpcije
• ista boja može biti smjesa svjetlosti različitih valnih duljina
• apsorbira se svjetlost onih energija koje odgovaraju energiji pobuđivanja atoma odnosno energiji prelaska elektrona u viši energetski nivo
• spektrometri
preuzeto iz 1
• ioni prelaznih elemenata (V, Cr, Mn, Co, Fe, Ni, Cu) imaju djelomično popunjenu d orbitalu. d orbitale koje su usmjerene u slobodnom atomu sve imaju istu energiju. Ako je atom u oktaedarskom okruženju dvije orbitale, su usmjerene prema susjednim atomima. Zbog elektrostatskog odbijanja energija te dvije orbitale je povišena
• tzv. cijepanje energetskih nivoa u kristalnom polju
preuzeto iz 1
preuzeto iz 4
• kod smaragda (varijetet berilaBe3Al2Si6O18) i rubina (varijetet korundaAl2O3) boja potiče od Cr3+ koji u rešetci zamjenjuje Al3+ u oktaedarskom okruženju kisikovih iona
preuzeto iz 1
• iako je obojenje posljedica prisutnosti istog elementa (Cr) koji se nalazi u oba slučaja u oktaedarskom okruženju boja je različita i to zbog tipa veze; kod korunda veza je izrazitije ionskog karaktera, a kod berila ima izraženiji kovalentni karakter. Zbog toga je kod berilamanji utjecaj kristalnog polja, odnosno manja je razlika u energijama orbitala
preuzeto iz 1
kromofori
• ako je prelazni element koji izaziva obojenje (kromofor) prisutan kao bitan sastojak nekog minerala onda je mineral idiokromatski– Cr: uvarovit Ca3Cr2(SiO4)3
– Cu: malahit Cu2CO3(OH)2
azurit Cu3(CO3)2(OH)2
• kod alokromatskih minerala takvi elementi prisutni su u tragovima – Cr: smaragd, rubin
obojenje zbog defekata• boja minerala može biti posljedica
prisutnosti defekata tzv. F (Farbe) centara– npr. kod ružičastog fluorita ion fluora u
strukturi je zamijenjen elektronom koji može zauzimati različite energetske nivoe
preuzeto iz 1
obojenje zbog mehaničkih nečistoća
• kvarc je zelen zbog prisutnog klorita• kalcit je crn od Mn-oksida ili grafita• jaspis i feldspat mogu biti crveno obojeni
zbog prisutnog hematita – Fe2O3
obojenje zbog prisutnih fizičkih granica
• dolazi do interferencije ili do difrakcije na fino razmaknutim sraslačkim lamelama, eksolucijskimlamelama, kalotinama
preuzeto iz 4
Crt
• boja fino smrvljenog minerala, odnosno njegovog praha – u pravilu karakteristično svojstvo
• određuje se tako da mineralom pišemo po nezaglađenoj porculanskoj pločici
Sjaj• pod tim pojmom podrazumijevamo izgled
minerala u reflektiranom svjetlu– metalni sjaj – opáki minerali, neprozirni u
prerezima debljine 0,02-0,03 mm, kod minerala s metalnom vezom zbog male energije potrebne se prevođenje elektrona u pobuđeno stanje svjetlost je izrazito apsorbirana, ali se veći dio oslobađa u vidu vidljivog svjetla > visoki sjaj
– nemetalni sjajevi