OSNOVI MINERALOGIJE (H-120-B) šk. 2017/2018 OAS, izborni, 4 ESPB,

Transcription

1 OSNOVI MINERALOGIJE (H-120-B) šk. 2017/2018 OAS, izborni, 4 ESPB, Predavanje: 2 Predmetni nastavnik: Doc. dr Nenad S. Krstić Niš, 2017

2 Ljudi vekovima fascinirani lepotom kristala Godinama mislili da je gorski kristal (varijetet kvarca) led koji je smrznut. Kristal (grčka reč: krios hladan kao led) 2

3 Minerali se razvijaju procesom kristalizacije - KRISTALI Kristali su čvrsta tela pravilnog oblika sa simetrično raspoređenim osnovnim strukturnim jedinicama. Primer: NaCl Na + i Cl - slobodni joni u rastvoru Kristalizacijom se uređuju, raspoređuju se 6 Cl - jona oko 1 Na + jona. ELEMENTARNA ĆELIJA osnovna jedinica čije ponavljanje vodi do formiranja strukture kristala. Gorski kristal 3

4 Kristal halita -NaCl 4

5 Kristal fluorita CaF 2 5

6 KRISTALI Pravilna unutrašnja građa Rast kristala: ređanje mineralnih čestica tokom kristalizacije KRISTALNO STANJE MATERIJE najčešći oblik pojavljivanja prirodnih neorganskih jedinjenja FIZIČKO-HEMIJSKI USLOVI kristalizacioni centri sa pravilno raspoređenim česticama RAST KRISTALA Ista brzina u paralelnim smerovima, Nije ista u svim smerovima 6

7 Ne postoje dva identična kristala, jer su uslovi u kojima oni rastu različiti. Mogu rasti samo onde gde ima dovoljno slobodnog prostora, a ako je prostor skučen mogu nastati deformacije ili neuobičajeni oblici. Kristali imaju veličinu od mikroskopske do nekoliko metara. Oblik i veličina kristala ili agregata kristala čine njegov HABITUS 7

8 KRISTAL Homogeno poliedarsko telo pravilne unutrašnje građe. Elementarne čestice (atomi/molekuli/joni) poređane zakonomerno u obliku čvorova prostorne rešetke. Rezultat pravilan spoljašnji oblik kristala; fizičke i druge osobine zavise od tog poretka. ELEMENTI KRISTALA Pljosni ravne površine Ivice na dodiru 2 pljosni Rogljevi na dodiru 3 i više ivica 8

9 9

10 10

11 Rast kristala zavisi od fizičko-hemijskih uslova kristalizacije (temperatura, pritisak, hemijski sastav rastvora). Zavisnost rastvorljivosti nekih kristala od temperature: na različitim temperaturama, zbog različite koncentracije rastvora, razvijaju se kristali različitog oblika i veličine. t [ºC] Rastvorljivost [g/100 g H 2 O] MgSO 4 7H 2 O CuSO 4 5H 2 O KAl(SO 4 ) 2 12H 2 O

12 Kristalizacijom se menja sastav rastvora neposredno uz kristal što vodi do strujanja materije. Toplotni efekti vode do istih procesa. Primer. Strujanje u rastvoru za vreme kristalizacije. 12

13 Rezultat: Pravilni kristali, zbog slobodnog, ravnomernog priticanja rastvora Primeri: Pirit kocka iz finog mulja Sneg Sumpor Rastom kristala na podlozi prirasli kristali Primer. Kvarc u Pb-Zn rudama 13

14 14

15 INTERESANTNO: prirodni kristali velikih (gigantskih) dimenzija BAMUS (Atalanta SAD) BERIL 18t 5.5m x 1.2m AKVAMARIN jug Brazila (1910 god.) EPIDOT Kokra Prilep Makedonija 15

16 AMORFNI MINERALI retki interesantni OPAL SiO 2 nh 2 O (90% na teritoriji Australije) Očvrsli gel nekadašnjeg koloidnog SiO 2 rastvora (3-10% H 2 O) Source: 16

17 17

18 LEŠATELIJERIT Amorfno kvarcno staklo nastalo udarom munje u kvarcni pesak (pesak se istopi pa naglo ohladi; SiO Td nepravilno poređani) Source: 18

19 POREĐENJE OSOBINA Pravi minerali (kristali) / amorfni minerali Razlikuju se po fizičkim osobinama zbog nepotpune stabilnosti Veća specifična težina pravih 2.64 /2.22 Definisana tačka topljenja / tope se poput smole Izotropnost (ali različiti spoljašnji oblici ne znače uvek amorfnost) 19

20 METAMIKTNI MINERALI U početku su bili kristali, a potom je razorena kristalna rešetka delovanjem radioaktivnim zračenjem i nastao novi mineral. U / Th Primer: Cirkon - Zr[SiO 4 ] torit - Th[SiO 4 ] 20

21 KRISTALOGRAFSKE OSE, osni krst Pravilan spoljašnji oblik kristala je odraz unutrašnje građe. Sistematizacija kristala prema simetrijskim karakteristikama. Elementi simetrije: 1) tačka, 2) pravac (osa), 3) ravan Simetrijske ose (C 2, C 4, C 3 ) zamišljeni pravci kroz idealni centar kristala koji imaju određene smerove u prostoru i zaklapaju određene uglove. 21

22 22

23 23

24 Osni krst formiraju 3 iste kristalne ose međusobno normalne Prema vrsti i broju elemenata simetrije kristali su podeljeni u 32 kristalne klase i 6 kristalna sistema (prema osama simetrije istog reda i 6 mogućih osnih krstova). Kristalografske konstante uglovi između osa (α β γ) Parametarski odnosi a, b, c odsečci na osama 24

25 Oblik kristala određen je prema parametarskim odnosima. Položaj ravni u kristalu određen je poznavanjem odsečaka a, b, c. 25

26 26

27 27

28 28

29 Teseralni sistem Sve tri kristalografkse ose su jednake dužine i sve tri međusobno grade prave uglove. Ovom sistemu prpadaju mnogi, često veoma komplikovani oblici. Najkarakterističniji su, međutim, heksaedar (kocka) i oktaedar. 29

30 30

31 31

32 Heksagonalni sistem Za ovaj sistem karakteristične su tri horizontalne ose jednake dužine, koje među sobom zahvataju uglove od 120, dok ravan koju one obrazuju stoji pod uglom sa osom c, koja je u ovom slučaju duža ili kraća. Najjednostavniji oblici koji se ovom prilikom pojavljuju su heksagonalna prizma ili heksagonalna bipiramida. 32

33 Heksagonalni sistemi karakteristike i kristalni oblici 33

34 34

35 Tetragonalni sistem Horizontalne ose (a i b) jednake su dužine, a osa c je duža ili kraća. U osnom krstu sve tri ose grade prave uglove. Tipični oblici ovog sistema su tetragonalna prizma ili tetragonalna bipiramida. 35

36 Tetragonalni sistemi karakteristike i kristalni oblici 36

37 37

38 Romboedarski sistem Ovo je poseban vid heksagonalne kristalizacije, izdvojen kao samostalni sistem. Kao posledica razlike u elementima simetrije pojavljuju se nepotpuni heksagonalni oblici. Najkarakterističniji oblik je romboedar. Rombični sistem Sve tri ose su različite dižine, ali međusobno zaklapaju prave uglove 38

39 Monoklinični sistem Kristalgrafske ose su različite dužine. Ose b i c stoje pod pravim uglom, dok osa a (ona koja gleda ka posmatraču) stoji pod kosim uglom u odnosu na ravan koju definišu b i c. 39

40 Triklinični sistem Sve tri ose su različite dižine, i međusobno stoje pod različitim uglovima 40

41 KRISTALOGRAFSKI ZAKONI Zakon o stalnosti pljosnih uglova na svim kristalima iste mineralne supstance, pod istim uslovima (p, t) uglovi između odgovarajućih ravni su jednaki (Mitcherlich / Stensen, 1669.). Zakon racionalnih indeksa na kristalu su moguće samo one ravni čiji su indeksi racionalni mali brojevi (Hauy, 1771). Zakon zona moguće su one ravni na kristalu koje su povezane zonama (Weis,1804.). Zakon simetrije za vreme rasta kristala sve promene su istovremene na svim istovrsnim elementima simetrije. 41

42 1. Minerali. Mineralogija 1. Mineralogija 2. Mineral 3. Petrogeni minerali 4. Rudni minerali 5. Primena minerala 6. Značaj minerala u životu čoveka 42

43 2. Kristali. Elementi kristalografije 1. Kristali 2. Geometrijski elementi kristala 3. Elementi simetrije kristala. Kristalni sistemi 4. Pravilni kristali 5. Agregati 6. Kristalni oblici 43