Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Кристаллические структуры и физические свойства минералов. Самородные элементы, встречающиеся в твердом состоянии, обладают различными кристаллическими структурами. По типу сил связей между атомами преобладающее значение имеют атомные структуры плотней-шей упаковки с металлической связью, иногда с признаками связей, переходных к гетерополярной и вандерваальсовской. Этими особенно»-
стями обусловлен целый ряд важных общих свойств самородных металлов.
Из всех природных веществ самородные металлы обладают наилучшей электропроводностью и теплопроводностью. Все они в полированном виде обладают сильным металлическим блеском, т. е. высокой отражательной способностью. Показатели преломления, от которых зависит блеск, являются наивысшими. Лишь для золота, серебра и меди они меньше единицы, но это также обусловливает высокую отражательную способность (см. фиг. 42 на стр. 94). Точно так же и показатели поглощения света являются исключительно высокими. Значения этих показателей всегда больше единицы.
Цвет преобладающего большинства самородных металлов серебряно- или оловянно-белый. Бросающимся в глаза исключением являются цвета золота и меди. Эти элементы могут обнаруживать более высокие валентности, чем следует по их положению в таблице элементов (СиСЬ, AuCl3). Допускают, что избирательное отражение света связано с особенностями строения атомных ядер этих элементов.
Из всех известных минералов самородные металлы обладают наибольшими удельными весами (особенно минералы элементов платиновой группы). Металлы, структура которых характеризуется координационным числом 12 и отсутствием направленных сил связей, обладают высокой ковкостью, отсутствием ясно выраженной спайности в изломе и обычно невысокой твердостью. В отношений твердости исключение составляют лишь иридий и минералы, содержащие этот элемент в значительных количествах.
Благородные металлы, характеризующиеся лантанидным сжатием атомных объемов и близкие по строению атомов к благородным газам, более устойчивы в химическом отношении. Вследствие этого золото и минералы платиновой группы широко распространены в россыпях речных долин.
Физические свойства группы полуметаллов (мышьяка, сурьмы и висмута), характеризующихся как бы частично искаженными кубическими решетками, несколько отличаются от свойств типичных металлов. Меньшие отклонения в строении кристаллической решетки наблюдаются у висмута, который обладает наибольшим в данной группе блеском, наименьшей хрупкостью, наименьшей твердостью и др. Общими для всех трех металлов являются морфологические особенности кристаллов и направления спайности, что, как увидим далее, строго согласуется с особенностями их кристаллического строения.
Что касается металлоидов, то они по кристаллическим структурам и связанным с ними свойствам совершенно не похожи на типичные металлы. На характеристике их подробно остановимся при описании этих минералов.
Классификация самородных элементов. Все относящиеся к данному разделу минералы разобьем на ряд групп, сюда же включим и интерметаллические соединения. Последние следовало бы рассмотреть в виде отдельного класса в этом разделе, однако слабая степень их общей изученности пока не позволяет этого сделать. Выделим следующие группы минералов, расположив их в порядке следования от типичных металлов к типичным металлоидам:
1. Группа золота.
2. Группа ртути.
3. Группа железа — платины.
4. Группа осмия — рутения.
5. Прочие самородные металлы.
6. Группа мышьяка.
7. Интерметаллические соединения с As, Sb и Bi.
8. Группа серы.
9. Группа углерода.
10. Группа благородных и других газов.
1. ГРУППА ЗОЛОТА
В эту группу входят типичные самородные металлы: медь, серебро, золото и их разновидности по химическому составу. Сюда же отнесен и самородный свинец.
Из указанных элементов золото в природе наблюдается главным образом в самородном виде, изредка в виде теллуридов. Серебро нередко встречается также в виде сернистых и галоидных соединений. Медь в самородном виде распространена значительно реже, чем сернистые, кислородные и другие ее соединения. Еще больше это относится к свинцу.
Все эти металлы кристаллизуются в кубической сингонии, образуя однотипные кристаллические решетки. Золото и серебро, имеющие почти одинаковые размеры элементарных ячеек, образуют непрерывный ряд твердых растворов, тогда как медь, обладающая меньшими размерами ячейки, только при высокой температуре с золотом дает твердые растворы, распадающиеся при охлаждении, а для системы серебро —• медь наблюдаются крайне узкие пределы растворимости друг в друге.
Uq Уд. вес
Медь ... Cu Кубич. с. 3.6077* 8.5—8.9
Серебро .Ag „ 4.0772* 10.1—11.1
Золото . . Au „ 4.0699* 15.6-18.3
Электрум . (Au1Ag) „ „ 12—15
Порпецит . (Au1Pd) „ „ 15—16
Свинец . . Pb „ „ 4.9396* 11.4—13.3
МЕДЬ — Cu. Химический состав. Обычно бывает химически чистой. В качестве примесей иногда содержится Fe (до 2.5%), Ag (нередко наблюдающееся в виде включений самородного серебра), изредка Au в виде твердого раствора до 2—3%—золотистая медь, As в виде твердого раствора до 11.6% — в и т н е и т.
