Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
LiH- (0.69) — Mg^+ (0.75)— ScS+ (0.81) — ZH+ (0.82)
NaI+ (0.98) — Са2+ (] .01) — Y3 +(1 .С6)
Ki+ (1.33) — SrS+-' (1.27)
RbI+(1.48) —Ва2+ (1.36)
Al3+ (0.57) — Ti4+ (0.65)—NbS+(0.70).
Действительно, в природных соединениях мы нередко наблюдаем, что литиевые минералы, например, содержат изоморфные примеси магния, магниевые минералы — примеси скандия, натриевые — примеси кальция, кальциевые — примеси иттрия и т. д.
Кроме того, в комплексных анионах ион [SiO4]4- может заменяться ионами [AlO4]5", [PO4]3- и. [SO4]2", обладающими одинаковыми или близкими размерами. На примерах мы не раз будем останавливаться при описании минералов.
Среди твердых растворов с генетической точки зрения важно различать два типа: 1) истинные твердые растворы и 2) твердые псевдорастворы.
Истинные твердые растворы, или, как их иначе называют, изоморфные смеси \ представляют собой совершенно однородные по кристаллической структуре смеси двух или нескольких веществ, не образующих химических соединений при смешении в любых пропорциях. Примерами могут служить твердые растворы золота и серебра, аммонийно-калиевые квасцы, вольфраматы о марганца и железа, плагиоклазы и т. д.
Физические и химические свойства твердых растворов являются аддитивными2, т. е. постепенно изменяющимися при увеличении содержания второго компонента. Таковы, например, изменение температур плавления, удельных весов, показателей преломления, отражательной способности, электропроводности и т. д. Изменения всех этих свойств на диаграммах выражаются в виде прямых линий (для удельных весов) или плагно изгибающихся кривых (температур плавления, оптических свойств и др.). Эти кривые для изоморфных рядов настолько характерны, что по совокупности изученных свойств какого-либо данного минерального вида по ним можно определить его состав, не прибегая к химическому анализу. Например, нетрудно определить таким путем по специальным диаграммам состав плагиоклаза, изучив его оптические свойства в шлифах под микроскопом.
Среди истинных твердых растворов различают два типа: а) твердые растворы замещения (или растворы первого рода) и б) твердые растворы внедрения (или растворы второго рода).
а) Твердые растворы замещения особенно характерны для металлов и ионных соединений. Сущность их сводится к тому, что в соединениях с аналогично построенными кристаллическими решетками атомы или ионы одного соединения замещаются другими (т. е. становятся на место других). Таковы, например, изоморфные ряды: Au—Ag, ZnCO3-FeCO3, MnWO4-FeWO4 и др.
б) Твердые растворы внедрения характеризуются тем, что второй компонент располагается только в пустотах, т. е. в промежутках между атомами или ионами, слагающими кристаллическую решетку первого компонента. Такого рода твердый раствор может иметь место лишь при условии, когда размеры атомов (ионов) обоих компонентов резко различны друг от друга. Наиболее характерным примером этого рода твердых растворов может служить раствор углерода в железе, легко возникающий при высоких температурах и распадающийся на железо и карбид железа (Fe3C) при медленном охлаждении.
В химических формулах твердых растворов изоморфные атомы или ионы ставят в круглые скобки, отделяя друг от друга запятыми и располагая их в убывающем порядке содержания: (Au, Ag), (Zn, Fe)S, (Zn5Fe)CO3, (Fe5Mn)WO4 и т. д. Второстепенные изоморфные примеси либо вовсе не указываются в формуле, либо вводятся более мелким шрифтом. Если в двойной соли один из компонентов содержит изоморфные примеси, то формула изображается в следующем виде: Ca(Mg, Fe, Mn)[CO3J2.
Твердые псевдорастворы от истинных отличаются тем, что в них содержатся тонкодисперсные примеси посторонних веществ, присутствие которых не может быть объяснено на основе законов кристаллохимии. Примерами твердых псевдорастворов могут служить кристаллозоли (стр. 65), в частности такие окрашенные полупрозрачные минералы, как розовый кварц, красный кальцит, черный сфалерит и др.,
1 В литературе встречается также синоним «смешанные кристаллы» (в буквальном переводе с немецкого языка). Название не совсем правильное.
2 Аддо — «прибавляю».
кажущиеся совершенно однородными (настолько тонко распределен в них красящий пигмент).
К твердым псевдорастворам должны быть причислены также однородные по внешним признакам коллоидные смеси, названные М. Н. Годлевским «изокол лоидными». Они возникают при совместной коагуляции двух (или более) компонентов, образуя гели переменного состава. Целый ряд их свойств напоминает свойства истинных твердых растворов.
Примером коллоидных смесей может служить ряд ферригаллуазит — гарниерит
m(Al,Fe)aO, • 2SiO2 • xH,0+n(Ni,Mg)0 • SiO2 • хН20.
где х—1—1.5, a m и п меняются от О до 1.
На фиг. 25 графически изображены составы анализированных образцов коллоидных образований этого ряда из месторождений силикатно-никелевых руд Уфалей-ского района на Урале. На той же фигуре на линии составов отмечены цвета образовавшихся минералов.
(Al1Fe)2O3-2SiO2- j:H20 (Ni1Mg)OSiO2-XH2O
—і--—і-,-і-,-,-:-—т—-1
