13.Полиморфизм, политипия, упорядоченные структуры.

Полиморфизм – это явление, когда хим. соединения одного и того же хим. состава в разных термодинамических условиях образуют совершенно разные кристаллические постройки. Полиморфный С – графит и алмаз. В минералогии полиморфные соединения принято обозначать: , , .

Ещё одной формой полиморфизма рассматривается явление политипии (многотипия). Проявляется в минералах со слоистым мотивом структуры (слюды, хлориды, графит, молибденит и тд.). Политипия выражается в том, что отдельные слои плоских сеток структуры сдвигаются друг относительно друга или поворачиваются на определённый угол, и это приводит к тому, что одинаковые по строению плоские сетки повторяются в направлении перпендикулярном этим сеткам через разное количество слоёв, т.е. их элементарные ячейки остаются по размерам в пределах сетки, а по третьему параметру с удваивается.

Упорядочение кристаллической структуры минералов (разновидность полиморфизма). Процесс упорядочения (переход от беспорядка к порядку) в распределении атомов наиболее хорошо сегодня изучен для калиевых полевых шпатов: KAlSi₃O₈. В случае кристаллизации высокотемпературного расплава алюминий в структуре с одинаковой статистической вероятностью занимает место любого из четырёх тетраэдров, однако, если температура более низкая, скорость кристаллизации более низкая, у алюминия появляется возможность выбрать из четырёх тетраэдров элементарной ячейки наиболее выгодный для себя. И весь алюминий в калиево-полевых шпатах концентрируется в одном месте (упорядоченно в распределении решётки). Это упорядочение изменит симметрию решётки и понизит его с моноклинной (сингедин) до низкотемпературного (микроклин).

14.Изоморфизм и его типы

Изоморфизм – способность одних хим. элементов замещать друг друга без изменения кристаллической структуры.

Типы:

1)твердые растворы замещения

с падением температуры после кристаллизации минералов их изоморфная ёмкость в отношении компонента примеси резко падает и это приводит к тому, что однородная на момент образования система распадается на составляющие минеральные фазы, при этом одна фаза обогащена одним компонентом, а другая – другим.

2)твёрдые растворы

В структуре твёрдые растворы вычитания возникают в том случае, если друг друга замещают разные по валентности ионы, т.е. осуществляется гетеровалентный изоморфизм, изовалентный изоморфизм – если валентность одинаковая.

3)твёрдые растворы внедрения.

Твёрдые растворы внедрения появляются в том случае, если в решётке в межузельном пространстве , появляются дополнительные ионы, не занимающие структурных узлов, а находящиеся в пустотах каркаса. Появляется там для сохранения электронейтральности решётки.

15.Рассчет кристаллохимических формул минералов.

Ведущим методом определения химического состава минерала является метод аналитической химии и весовой химический анализ. Когда минерал отобран в чистом виде и освобожден от примесей проба от 10-ов миллиграмм истирается до пудры взвешивается а затем переводится в раствор из него воздействуя на него другими реагентами последовательно осаждают те или иные химические элементы полуученые осадки высушивают и взвешивают после того как все компоненты высушены рассчитываются процентное весовое содержание оксидов отдельных элементов. Контролем качества выполненного анализа является близость суммы всех оксидов полученных к 100 % но это не гарантирует правильность химического анализа. Поэтому для начального анализа всегда необходима предварительная информация о качественном составе элементов входящих в состав минерала. Геолог получает таблицу результатов химического анализа она представляет перечень компонентов входящих в состав минерала процентное содержание. Т.о. можно рассчитать кристаллохимическую формул минерала. Для этого необходимо перевести весовые содержания отдельных химических элементов в новые отношение величины показывающее в одном масштабе кол-во тех структурных единиц которые входят в состав минерала в качестве таких единиц используют атомное кол-во. Для расчета атомных кол-в необходимо вычесть молекулярные кол-ва компонентов. Весовые проценты содержания компонентов делят на их молярный вес. После этого рассматривают атомное кол-во катионов и анионов входящих в оксиды. Для этого молекулярные кол-ва катионов умножают на число их атомов в формуле оксидов. Аналогично анионы (кислород). Дальнейший расчет формулы можно вести либо по катионам либо по анионам. Для этого необходимо знать с каким минералом вы имеет дело т.е. какова его химическая формула. Если по катионам то находим общий делитель. Его находят складывая все атомные кол-ва катионов в анализе и получают их сумму которая делится на теоретическое число катионов. Путем деления атомного кол-ва отдельных анионов на общий делитель находим их число в кристаллохимической формуле. После расчета проверяется точность. Путем сравнения положительных и отрицательных зарядов в формуле. В кристаллохимической формуле первым записывается катион который содержится в большем кол-ве. В современных вариантах записи кристаллохимических формул катионы записываются в порядке возрастания их валентности анионы наоборот. Этот метод аналитически дорогой поэтому появился рентгеноспектральный анализ. Микрозондовый анализ. Он основан на возбуждении в исследуемом минерале вторичного характера рентгеновского излучения с помощью тонко сфокусированного пучка электронов (микрозонд = 10^–8 ангстремов) бомбардирующих поверхность минерала. Именно эти электроны ударяющие в атомы вызываются электронные переходы с одних орбит на другие порождая таким образом характерные излучения (у каждого химического элемента частота излучения индивидуальна). Это позволяет анализируя полученный рентгеновский спектр определять набор элементов входящих в состав исследуемого минерала. Сравнивая интенсивность характерных линий отдельных элементов с интенсивностью аналогичных линий параллельно снимаемо эталона с известными элементами определять кол-во тех или иных элементов присутствующих в пробе. Т.о. анализ определяет качественный и количественный состав. Ошибка анализа 1-2%. Внедрение в аналитику микрозонда привело к эволюции в минералогии. Именно он утроил число известных минеральных видов.