Minerālu ķīmiskais savienojums

Cietība

Cietība (H) ir minerāla izturība pret skrāpējumiem. Tā ir īpašība, ar kuras palīdzību minerālus var raksturot attiecībā pret 10 minerālu standarta skalu, kas pazīstama kā Moha cietības skala. Cietības pakāpi nosaka, novērojot salīdzinošo vieglumu vai grūtības, ar kādām viens minerāls tiek saskrāpēts ar citu vai ar tērauda instrumentu. Minerāla cietības mērīšanai ir noderīgi vairāki kopīgi priekšmeti, kurus var izmantot skrāpēšanai, piemēram, nagu nagu, vara monēta, tērauda kabatas nazis, stikla plāksne vai loga stikls, adatas tērauds un švīku plāksne (neglazēta melna vai balta porcelāna virsma).

Mosa cietības skala un novērojumi par dažu papildu materiālu cietību

minerāls	Mosa cietība	citi materiāli	novērojumi par minerāliem
Avots: Modificēts no C. Klein, Minerāli un ieži: vingrinājumi kristalogrāfijā, mineraloģijā un rokas paraugu petroloģijā. Autortiesības 1989 John Wiley & Sons. Pārpublicēts ar John Wiley & Sons, Inc. atļauju
talka	1	ļoti viegli saskrāpjas ar nagu. ir taukaina sajūta
ģipsis	2	~ 2,2 nags	var saskrāpēt ar nagu
kalcīts	3	~ 3,2 vara santīms	ļoti viegli saskrāpēts ar nazi un tikai saskrāpēts ar vara monētu
fluorīts	4	ļoti viegli saskrāpēts ar nazi, bet ne tik viegli kā kalcīts
apatīts	5	~ 5,1 kabatas nazis	ar grūtībām saskrāpēts ar nazi
		~ 5,5 stikla plāksne
ortoklāze	6	~ 6,5 tērauda adata	nevar saskrāpēt ar nazi, bet ar grūtībām skrāpē stiklu
kvarca	7	~ 7,0 švīku plate	viegli saskrāpē stiklu
topāzs	8	ļoti viegli saskrāpē stiklu
korunds	9	sagriež stiklu
dimants	10	izmanto kā stikla griezēju

Tā kā starp cietību un ķīmisko sastāvu pastāv vispārēja saikne, šādus vispārinājumus var izdarīt:

1. Lielākā daļa ūdens minerālu ir samērā mīksti (H <5).

2. Arī halogenīdi, karbonāti, sulfāti un fosfāti ir samērā mīksti (H <5,5).

3. Lielākā daļa sulfīdu ir samērā mīksti (H <5), izņēmumu piemēri ir markazīts un pirīts (H <6–6,5).

4. Lielākā daļa bezūdens oksīdu un silikātu ir cietie (H> 5,5).

Tā kā cietība ir ļoti diagnostiska īpašība minerālu identificēšanā, lielākajā daļā noteicošo tabulu kā šķirošanas parametru tiek izmantota relatīvā cietība.

Tenekitāte

Vairākas minerālu īpašības, kas ir atkarīgas no kohēzijas spēka starp atomiem (un joniem) minerālu struktūrās, tiek grupētas zem izturības. Minerāla izturību var raksturot ar šādiem terminiem: kaļams, ko var saplacināt zem āmura sitieniem plānās loksnēs, nesadalot vai nesagraujot daļās (lielākajai daļai vietējo elementu ir dažādas kaļamības pakāpes, bet jo īpaši zelts, sudrabs, un varš); slepens, ko var atdalīt, gludi griežot nazi (varš, sudrabs un zelts ir slepens); kaļams, ko var ievilkt stieples formā (zelts, sudrabs un varš uzrāda šo īpašību); elastīga, viegli saliekta un pēc spiediena noņemšanas paliek saliekta (talka ir elastīga); trausls, ar nelielu pretestību lūzumiem vai vispār nav izturīgs pret tiem un tādējādi sadaloties fragmentos ar āmura sitienu vai ar nazi sagriežot (vairums silikātu minerālu ir trausli); un elastīgi, tos var saliekt vai izvilkt no formas, bet, atslogot, atgriezties sākotnējā formā (vizla ir elastīga).

Īpaša gravitāte

Īpatnējais svars (G) ir noteikts kā attiecība starp vielas masu un vienāda ūdens tilpuma masu 4 ° C (39 ° F). Tādējādi minerāls ar īpatnējo svaru 2 sver divreiz vairāk nekā tāds pats ūdens tilpums. Tā kā tā ir attiecība, īpatnējam gravitācijai nav vienību.

Minerāla īpatnējais smagums ir atkarīgs no visu tā sastāvdaļu atomu svara un no veida, kādā atomi (un joni) ir sapakoti. Minerālu sērijās, kuru sugām ir būtībā identiskas struktūras, tām, kuras sastāv no elementiem ar lielāku atomu svaru, ir lielāks īpatnējais svars. Ja diviem minerāliem (tāpat kā divos oglekļa polimorfos, proti, grafītā un dimantā) ir vienāds ķīmiskais sastāvs, īpatnējā svara atšķirība atspoguļo atomu vai jonu iekšējā iepakojuma izmaiņas (dimantam, kura G ir 3,51, ir vairāk blīvi iesaiņota struktūra nekā grafīts, ar G ir 2,23).

Minerāla parauga īpatnējā svara noteikšanai nepieciešams izmantot īpašu aparātu. Vērtības novērtējumu tomēr var iegūt, vienkārši pārbaudot, cik smags ir īpatnis. Lielākā daļa cilvēku no ikdienas pieredzes ir izveidojuši relatīvā svara izjūtu pat tādiem objektiem kā nemetāliski un metāliski minerāli. Piemēram, boraks (G = 1,7) nemetāliskajam minerālam šķiet viegls, savukārt anglesīts (G = 6,4) jūtas smags. Vidējais īpatnējais svars atspoguļo to, kam jāsver noteikta lieluma nemetālisks vai metālisks minerāls. Nemetālisko minerālu vidējais īpatnējais svars ir no 2,65 līdz 2,75, kas redzams kvarca (G = 2,65), laukšpata (G = 2,60 līdz 2,75) un kalcīta (G = 2,72) vērtību diapazonā. Metāliskajiem minerāliem grafīts (G = 2,23) jūtas viegls, savukārt sudrabs (G = 10,5) šķiet smags. Metālisko minerālu vidējais īpatnējais svars ir aptuveni 5,0, pirīta vērtība. Izmantojot praksi, izmantojot zināma īpatnējā svara paraugus, cilvēks var attīstīt spēju atšķirt minerālus, kuriem ir salīdzinoši nelielas īpatnējā svara atšķirības, tos vienkārši paceļot.

Lai arī aptuvenu īpatnējā svara novērtējumu var iegūt, veicot konkrētas monomineralas rokas parauga pacelšanu, precīzu mērījumu var sasniegt, tikai izmantojot īpaša gravitācijas līdzsvaru. Šāda instrumenta piemērs ir Jolly līdzsvars, kas nodrošina skaitliskas vērtības mazam minerālu paraugam (vai fragmentam) gaisā, kā arī ūdenī. Šādi precīzi mērījumi ir ļoti diagnostiski un var ievērojami palīdzēt identificēt nezināmu minerālu paraugu.

Magnētisms

Tikai diviem minerāliem piemīt viegli novērota magnētisms: magnetam (Fe ₃ O ₄), kuru spēcīgi piesaista rokas magnēts, un pirotātītam (Fe _{1 - x} S), kas parasti uzrāda vājāku magnētisko reakciju. Feromagnētiskais ir termins, kas attiecas uz materiāliem, kuriem piemīt spēcīga magnētiskā pievilcība, kad tos pakļauj magnētiskajam laukam. Materiālus, kas spēcīgā magnētiskajā laukā demonstrē tikai vāju magnētisko reakciju, sauc par paramagnētiskiem. Tos materiālus, kurus atgrūž pielietots magnētiskais spēks, sauc par diamagnētiskiem. Tā kā minerāliem piemīt plašs nedaudz atšķirīgu magnētisko īpašību diapazons, tos var atdalīt viens no otra ar elektromagnētu. Šāda magnētiskā atdalīšana ir izplatīta procedūra gan laboratorijā, gan komerciālā mērogā.

Fluorescence

Daži minerāli, saskaroties ar ultravioleto gaismu, apstarošanas laikā izstaros redzamu gaismu; to sauc par fluorescenci. Daži minerāli fluorescē tikai īsviļņu ultravioletā gaismā, citi - tikai ultraviļņu ultravioletā gaismā, bet citi - abās situācijās. Gan izstarotās gaismas krāsa, gan intensitāte ievērojami atšķiras ar ultravioletās gaismas viļņu garumu. Neparedzamās fluorescences rakstura dēļ daži minerālu eksemplāri to izrāda, bet citi šķietami līdzīgi paraugi, pat tie, kas nāk no tā paša ģeogrāfiskā apgabala, to nedara. Daži minerāli, kas var uzrādīt fluorescenci, ir fluorīts, scheelīts, kalcīts, skapolīts, vilemīts un autunīts. Vilemīta un kalcīta paraugiem no Franklinas apgabala Ņūdžersijas štatā Amerikas Savienotajās Valstīs var būt spožas fluorescējošas krāsas.

Šķīdība sālsskābē

Karbonātu minerālu pozitīvai identificēšanai daudz palīdz tas, ka CO ₃ grupas oglekļa-skābekļa saite karbonātos kļūst nestabila un sadalās skābēs pieejamo ūdeņraža jonu (H ⁺) klātbūtnē. To izsaka ar reakciju 2H ⁺ + CO ²⁻ / ₃ → H ₂ O + CO ₂, kas ir pamats tā sauktajam fizioloģiskajam testam ar atšķaidītu sālsskābi (HCl). Kalcīts, aragonīts, witerīts un strontianīts, kā arī vara karbonāti, ja minerālam tiek uzlikts piliens atšķaidītas sālsskābes, rotā burbuļošanos vai mirdzumu. Šī “putošanās” ir saistīta ar oglekļa dioksīda (CO ₂) izdalīšanos. Citiem karbonātiem, piemēram, dolomītam, rododezītam, magnezītam un siderītam, būs lēna putojoša iedarbība, kad skābe tiek uzklāta uz minerālu pulveriem, vai mērena putojoša iedarbība tikai karstā sālsskābē.

Radioaktivitāte

Minerāli, kas satur urānu (U) un toriju (Th), nepārtraukti tiek pakļauti sabrukšanas reakcijām, kurās urāna un torija radioaktīvie izotopi veido dažādus meitas elementus un arī izdala enerģiju alfa un beta daļiņu un gamma starojuma veidā. Izgatavoto starojumu var izmērīt laboratorijā vai uz lauka, izmantojot Geigera skaitītāju vai scintilācijas skaitītāju. Tāpēc radiācijas skaitītājs ir noderīgs, lai identificētu urānu un toriju saturošus minerālus, piemēram, uraninītu, piboblendu, torianītu un autunītu. Vairāki iežu veidojošie minerāli satur pietiekami daudz radioaktīvo elementu, lai varētu noteikt laiku, kas pagājis kopš radioaktīvā materiāla iestrādes minerālā (sk. Arī datumu: Izotopu iepazīšanās principi).