- •1. Предмет и задачи минералогии.
- •2. Понятие минерала, минерального вида и разновидности.
- •3. Метамиктный распад и метамиктные минералы.
- •4. Число минеральных видов и причины неравномерности появления минералов у различных химических элементов.
- •5. Динамика изучения минерального мира, процедура утверждения новых минералов.
- •6. История развития минералогии и её основные этапы.
- •7. Связь минералогии с другими науками. Основные направления современной минералогии и предмет их изучения.
- •8. Минералогические организации, журналы, справочники.
- •10. Характерные свойства кристаллической структуры минералов.
- •9. Минералогические музеи и их роль для науки.
- •11. Химическая связь в минералах. Ее типы и свойства.
- •12. Типы кристаллических структур минералов.
- •13. Полиморфизм, политипия, упорядочение структуры.
- •14. Изоморфизм и его типы.
- •15. Расчет кристаллохимических формул минералов.
- •16. Вода в минералах и ее типы.
- •17. Принципы классификации минералов.
- •18. Твердость минералов и методы ее определения.
- •19. Механические свойства минералов и их физический смысл (хрупкость, гибкость, ковкость, тягучесть, упругость, спайность, отдельность).
- •20. Плотность минералов и ее типы.
- •21. Окраска минералов и ее типы.
- •22. Люминесценция минералов.
- •23. Электрические свойства минералов.
- •24. Магнитные свойства минералов.
- •25. Радиоактивные свойства минералов.
- •26. Форма кристаллов и агрегатов.
- •27. Закономерные и незакономерные срастания минералов.
- •28. Понятие парагенезиса минералов и его значение для минералогии.
14. Изоморфизм и его типы.
Изоморфизм – способность одних хим. элементов замещать друг друга без изменения кристаллической структуры.
Возможность замещения одного элемента другим определяется близостью их хим. свойств:
строением электронных оболочек атомов
размерами ионных радиусов
близкими или одинаковыми координационными числами, т.е. симметрия
термодинамикой процессов минералообразования.
Типы:
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.
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.
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.
Условиями (необходимыми) проявления изоморфизма являются: необходимость сохранения электронейтральности решётки в процессе замещения, близость размеров ионных радиусов и свойств (радиусы не должны отличаться больше, чем на 15 % от меньшего из них)- Правило Грима-Гольшмидта.
По степени совершенства различают:
неограниченный (совершенный) – замещение одних элементов в структуре другими возможно в любых пропорциях, при этом последовательно и закономерно меняется не только хим. состав, но и все физ. свойства изоморфных смесей (магнетит – сидерит, смесь альбита и анортита). Выделение конкретных минеральных видов становится проблематичным и они выделяются условно согласно принятым границам по преобладанию того или иного компонента.
ограниченный (несовершенный).
На полноту изоморфных замещений влияют: температура и давление. Повышение температуры и давления всегда расширяет границы изоморфного замещения. Зная зависимость полноты изоморфного замещения от температуры и давления, можно использовать природные изоморфные смеси в качестве природных индикаторов, температурных условий и давления процессов минералообразования, т.е. в качестве геотермометров и геобарометров. Очень часто оказывается, что с падением температуры после кристаллизации минералов их изоморфная ёмкость (кристаллическая структура)в отношении компонента примеси резко падает и это приводит к тому, что однородная (гомогенная) на момент образования система распадается на составляющие минеральные фазы, при этом одна фаза обогащена одним компонентом, а другая – другим. В этом случае говорят, что произошел распад природного твёрдого раствора. Такую природу имеют калиево-натриевые полевые шпаты. При остывании смесимость падает, фазы выделяются в виде самостоятельных минералов. Помимо твердых растворов замещения, выделяются ещё 2 типа твёрдых растворов: твёрдые растворы вычитания (дефектные), твёрдые растворы внедрения. 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. В структуре возникают вакансии (дефекты, дырки), например у плагиоклазов. 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. К растворам внедрения относятся газы, захваченные металлами (газы, находящиеся в межузельном пространстве). Гетеровалентный изоморфизм необязательно приводит к появлению твёрдых растворов внедрения или вычитания, т.к. в случае гетерогенного изоморфизма происходит парное замещение одних на другие. Существует третий тип изоморфизма (выделенный академиком Ферсманом) называющийся полярный изоморфизм. Анализируя ПС Менделеева, Ферсман заметил, что в диагональных рядах ПС находятся элементы разной валентности, но близких ионных радиусов. Выяснилось, что в такой паре элементов, нижний элемент с большей валентностью всегда замещает верхний.