1. Типы химической связи в минералах. Зависимость физических свойств минералов от типа химической связи.

Связи между близкорасположенными атомами называются химическими. При рассмотрении кристаллических структур главное значение имеют четыре типа связи: металлическая, ковалентная, ионная и вандерваальсова. Эти связи не исключают одна другую; в частности, во многих минералах могут одновременно осуществляться более чем один тип связи.

Металлическая связь характерна для меди, золота и других типичных металлов. Характерные свойства минералов с такой связью – высокие электро- и теплопроводность, хорошая ковкость, металлический блеск.

Ковалентная связь типична для инертных газов, для которых характерно почти полное отсутствие способности к химическим реакциям. Наиболее ярким примером минерала с ковалентной связью может служить алмаз, где каждый атом углерода окружен четырьмя другими атомами углерода, каждый из которых делит по одному своему электрону с центральным атомом.

Ионная связь образуется за счет кулоновского притяжения противоположно заряженных ионов, например электроположительного Na⁺ и электроотрицательного Cl^– в NaCl. Сила электростатического притяжения ионов и стабильность таких молекул зависят от заряда ионов и их размеров: чем больше заряд и меньше ион, тем прочнее он связан со своим соседом.

Вандерваальсова (остаточная) химическая связь наиболее характерна для кристаллических структур, образуемых затвердевшими инертными газами (гелием, аргоном, неоном и др.). Вандерваальсовы силы возникают в результате электрического дисбаланса, связанного со смещением положительного заряда ядра из центра окружающего это ядро отрицательно заряженной оболочки.

Можно сделать следующие выводы:

1.Металлическая связь: сильное сближение (соприкосновение атомов), высокая симметричность кристаллов – самородные металлы.

2. Вандерваальсова связь: дальнее взаимодействие электронейтральных частей в структуре минералов – сера, реальгар.

3. Ковалентная связь: сильное, направленное воздействие атомов за счет перекрывание орбиталей – алмаз.

4.Ионная связь: отрицательные и положительные ионы, электростатическое взаимодействие, поляризация крупных ионов под действием электростатического притяжения.

2. Класс самородных неметаллов

Большинство самородных металлов и их твердые растворы имеют структуру, отвечающую плотнейшим упаковкам – кубической или гексагональной. Например, золото, медь, серебро, алюминий (кубические), цинк, рутений, осмий (гексагональные). Чем сильнее характер связей в веществе отличается от металлической, тем более структура минерала отличается от идеальной плотнейшей упаковки и тем она сложнее, например, алмаз, сера, графит.

Структура серы является молекулярной. В каждой молекуле объединено в виде кольца по восемь атомов, соединенных ковалентными связями (полностью взаимно компенсирующимися, а суммарный заряд такого кольца равен нулю). Кольца накладываются друг на друга в виде колонок, по-разному ориентированных в пространстве. Кольца и колонки связаны между собой остаточными вандерваальсовыми связями. Все это влияет на внешнюю симметрию и огранку кристаллов, а также их физические свойства.

Облик кристаллов – внешняя симметрия и огранка – тесно связаны с их структурой и условиями роста. Например, самородные металлы, обладающие плотнейшей кубической упаковкой имеют внешнюю симметрию с огранкой кристаллов в виде куба, октаэдра, ромбододекаэдра и их комбинаций (золото, медь, серебро). Гексагональная (тригональная) упаковка проявляется в виде призм и дипирамид, усеченных сверху и снизу гранями пинакоида (таковы кристаллы иридия).

Минералы: сера, полиморфные модификации углерода (алмаз, графит).

У самородных элементов – неметаллов разнообразие кристаллов и сложность их огранки гораздо более выражены, и они относятся к разным сингониям. Сера кристаллизуется в ромбической сингонии в форме многогранников дипирамидального облика с гранями призмы и пинакоида. Кристаллы графита – это, как правило, тонкие пластинки, алмаз образует октаэдры, ромбододекаэдры, реже кубы.

Так же ярко проявляется структура и тип связей в физических свойствах минералов – простых веществ.

Билет № 5