Планета Земля уникальна по набору физических и химических соединений. Считается, что ученые не до конца изучили все возможные сочетания. Минералы или самоцветы обладают достаточной жесткостью, невероятными расцветками, поэтому используются в различных сферах.
Что такое минерал
Минералы — это, как правило, твердые элементы, которые отделены от остальных физически благодаря химическому составу. В большинстве случаев являются частью горных и каменистых пород. Происхождение термина точно неизвестно. Возможно образование от слов: французского mineral или латинского minera. Отличаются по признакам:
- Твердость и хрупкость;
- Цвета и оттенки, благодаря которым многие можно узнать даже по фото или видео, в том числе онлайн, в интернете;
- Молекулярный состав;
- Происхождение, физико-химические свойства.
Большая часть самоцветов многосоставная — значит состоит из различных химических соединений. Есть и односоставные- алмаз, золото, серебро. При этом камни различаются и по структуре. Например, алмаз и графит в составе имеют одно вещество — углерод. Однако разный структурный состав делает и совершенно непохожими по физическим свойствам.
Происхождение и условия нахождения минералов
Существующие в настоящее время минеральные соединения — это результат процессов, протекающих в земной коре тысячи лет. Современные самоцветы образовались от природных минералов, которые находились на планете миллиарды лет назад. В результате плавления, разрушения дробления и многих других воздействий возникли те, что находят сейчас. Способы возникновения различны.
По природе развития минералы разделяются на магматические, осадочные и метаморфические. Первые образуются из магматической породы, которой требуются многие столетия для затвердевания. Осадочные формируются на земной поверхности после воздействия природных сил — выветривание, обламывание, измельчение, смешивание с органическими останками.
Например, натуральный каменный уголь приобрел свой химический состав миллионы лет назад. В то время на планете не существовало даже животных, только густые леса и болотистая местность. По сути уголь — это окаменевшие под тяжестью внешнего воздействия деревья, которые сначала становятся бурым, а спустя сотни лет черным. Если каменный уголь остается под воздействием, получается антрацит.
Янтарь, как известно, это смола, которая с течением времени затвердела и приобрела свойства камня. На преобразование минералу потребовались миллионы лет и полное отсутствие кислорода, нагревания и воздействия солнечного света.
Происхождение жемчуга отличается от происхождения других минералов. Его достают из раковин моллюсков. Когда внутрь попадает песчинка, организм пытается от него защититься и покрывает защитным веществом — перламутром (белый с цветными переливами). С течением времени маленькая песчинка превращается в круглый драгоценный камень, который высоко ценится ювелирами.
Интересные факты о минералах
На сегодняшний день в мире выявлено и изучено примерно 4000 видов минеральных соединений. Самоцветы имеют различные физические и химические свойства, с чем связано много интересных моментов. Например, колчедан настолько похож на золото, что в средние века сходство часто использовали мошенники.
По цвету различают самые разные примеры минералов. Турмалин напоминает арбуз — внутри он красноватый, а верхняя часть зеленая. Топазы становятся бесцветными, если их оставить под воздействием солнечных лучей надолго. Александрит изменяет окрас — в зависимости от освещения. Глаза человека видят камень зеленоватым в белом дневном свете, становится красным — при желтом освещении.
Самым редким и одним из самых узнаваемых самоцветов является красный изумруд. Сложно поверить, но этот минерал можно найти только в одном месте в США и больше нигде в мире не встречается.
Алмаз — наиболее твердый из всех камней, это известный факт. Именно поэтому большая часть добытого минерала идет в промышленность — около 90%. Только оставшиеся 10% попадают к ювелирам для изготовления украшений.
Минеральные соединения бывают не только твердые, они могут существовать в жидком и газообразном виде. С позиции науки нефть также относится к минералам. Некоторые камни можно расплавить или даже испарить.
Подробнее об этих минералах в следующей статье.
Классы минералов
Самоцветы классифицируются по химическому строению и структуре. На сегодняшний день различают 19 типов минеральных соединений. Основные разновидности:
- Силикатные — из них состоит большая часть горных пород, признаны природообразующими материалами, к ним относят хлорит, шпаты, слюду, глинистые соединения;
- Карбонатные — солевые соединения от угольной кислоты, широко распространены, встречаются в основном в верхней части земной коры; представителями являются доломит, магнезит, сидерит, малахит и другие простые безводные соединения;
- Окислы — в составе присутствует кислород, в земных породах занимают примерно 17% от общего числа, к ним относят кварц, железо, алюминий, опалы и многие другие;
- Гидроокислы — в их составе кроме кислорода присутствует вода; к данному классу минералов относят лимониты и бокситы;
- Сульфиды — в земной коре таких не более 1%, происхождение в основном магматическое, реже термальное, к ним относят пирит, киноварь, галенит и другие аналогичные;
- Сульфаты — солевые производные от серной кислоты, некоторые из самоцветов появляются в процессе окисления, другие в процессе вулканической деятельности;
- Фосфаты — солевые соединения фосфорной кислоты, структура кристаллическая с элементами анионных компонентов, представителями этого класса являются апатиты, биогенные фосфориты;
- Самородные элементы — к таковым относят около 40 известных химических соединений, в природе встречаются достаточно редко — не больше 0,1 % от общей массы земной коры, к данному классу относят золото, мышьяк, платину, полиморфы серы и углерода.
Кроме широко распространенных различают сульфосоли, галогениды, арсениды, нитраты, бораты, хроматы, молибдаты, органические соединения и другие. В качестве подгрупп и подклассов различают апатиты, гранаты, майениты, адранозиты, лукабиндииты и иные.
Свойства
Все физические свойства минералов можно разделить на три основные группы — морфологические, оптические и механические. Характеристики каждой из групп соответственно:
- Внешние особенности (расслаивание, как гроздь винограда, кубической формы, как устроены);
- Описывают цвет минералов, свойства прозрачности и блеска, какими являются внешние данные, насколько красивые для человеческого восприятия, проверяют визуально;
- Третья группа позволяет определить твердость, хрупкость, плотность, уровень реакции на нагрев, спайность, какой на излом.
В природе кристаллы не встречаются в правильной форме. По форме разделяют также на три группы: изометрические (примеры таких минералов — пирит, галит), столбчатые или игольчатые (кварцевые, асбестовые), чешуйчатые, скрученные или вытянутые (образцы — графит, слюда). Отличия можно посмотреть на снимках различных пород.
Применение минералов.
Самоцветы используются в совершенно разных областях благодаря своим физическим и химическим свойствам. Основные группы:
- Химия, пиротехника — сера, бура, кальцит;
- В сельском хозяйстве для удобрения растений — сера, селитры, карналлиты, апатиты, вавеллит;
- В оптической промышленности — кварц, стекловидный флюорит;
- В изготовлении посуды и предметов интерьера — криолит, каолинит, целестин и многие другие;
- В изготовлении драгоценностей — изумруды, хризобериллы, бирюза, алмазы, гранаты, корунды, другие;
- Как огнеупорные, изоляционные материалы — слюда, тальк, хризотил, колеманит, тридимит, оливин;
- В строительстве — гипсовые, доломиты, кальцит.
Кроме этого, камни различных пород используют в медицине, металлургической и ядерной промышленности, в коллекционировании.
Натуральные минералы — это то, из чего состоит большая часть нашей планеты. Они существенно отличаются по свойствам, поэтому могут использоваться в разных сферах деятельности человека.
