Physikalische Eigenschaften von Mineralien II: Polymineralische Analyse

Quelle: Labor von Alan Lester - University of Colorado at Boulder

Die physikalischen Eigenschaften der Mineralien gehören verschiedene messbar und erkennbaren Attribute, einschließlich Farbe, Streifen, magnetische Eigenschaften, Härte, Kristall Wuchsform und Kristall Dekolleté. Diese Eigenschaften sind Mineral-spezifisch, und sie beziehen sich grundsätzlich auf einer bestimmten Minerals chemische Zusammensetzung und Atomstruktur.

Dieses Video untersucht mehrere physikalische Eigenschaften, die in Feld und Hand mineralischen Probenidentifikation nützlich sind – Farbe, Glanz, Streifen, Härte, Magnetismus und Reaktion mit Säuren. Im Gegensatz zu Kristallform und Kristall-Spaltung diese Eigenschaften sind eher eng mit mineralischen chemische Zusammensetzung als atomare Struktur, aber beide spielen eine Rolle.

Es ist wichtig zu erkennen, dass Felsen Gesteinskörnungen mineralischen Körner sind. Die meisten Felsen sind Polymineralic (mehrere Arten von mineralischen Körner), aber einige sind effektiv Monomineralic (bestehend aus einem einzigen Mineral). Im Gegensatz zu Kristallform und Spaltung, die Bedingungen für Mineralstufen reserviert sind, könnte die Geologen gelegentlich an einen Felsen als eine allgemeine Art von Farbe, Härte, Magnetismus oder Reaktion mit Säure beziehen. Das heißt, sind die physikalischen Eigenschaften, die hier betrachtete potenziell geeignet für den Einsatz mit Felsen sowie bestimmte Mineralien.

Ein einziges Mineral Exemplar kann, wenn überhaupt, nur sehr wenige wichtige physikalische Eigenschaften aufweisen. Für Demonstrationen oder Experimente, die physikalische Eigenschaften anzusprechen, ist es zunächst erforderlich, eine geeignete Gruppe von mineralischen Proben auswählen, die tatsächlich die wichtigsten Funktionen oder Eigenschaften untersucht zeigen. Im folgenden behandeln wir die grundlegenden Definitionen in geologischen Kontext für die physikalischen Eigenschaften – Farbe, Glanz, Streifen, Härte, Magnetismus und Reaktion mit Säuren.

Farbe-Farbe verweist lediglich auf die scheinbare Farbe mit bloßem Auge zu sehen, wenn man ein Mineral. Letztlich ist dies eine Folge der Wellenlängen des Lichts, die bevorzugt aus einer mineralischen Oberfläche reflektiert werden. (Abbildung 1)

Streak-Streifen ist die Farbe einer pulverförmigen, d.h. sehr fein genarbtem, Probe des Minerals. Dies wird beobachtet von mineralischen Probenahme und ziehen Sie es über ein Porzellanteller um eine Linie von pulverförmigen Materialien zu erstellen. (Abbildung 1)

Härte-Härte ist effektiv ein Mineral Oberflächenfestigkeit oder Widerstand gegen die Disaggregation, d. h. unabhängig davon, ob es zerkratzt werden kann. Eine Mineral wird als härter als ein anderes Mineral bezeichnet, wenn sie kratzen auf der Oberfläche des anderen Minerals kann. Die mineralische Härteskala von 1-10, wurde im^{frühen 19. Jahrhundert} von Mineralogen Friedrich Mohs entwickelt, aber basierend auf modernen Materialwissenschaften, die Skala ist nicht linear. (Abbildung 2)

Magnetismus-Magnetismus bezieht sich auf ein Mineral-Fähigkeit, ein Magnet oder Kompass zu beeinflussen. In der Regel diese Eigenschaft ist exklusiv für das Mineral Magnetit (Abbildung 3), aber andere Mineralien können schwachen Magnetismus (vor allem nach dem Erhitzen), wie Hämatit und Bornit zeigen. Magnetismus ergibt sich letztlich der räumlichen Organisation der Elektronen-Spin-Richtungen oder Momente.

Reaktion mit Säuren– Geologen testen oft Gesteine und Mineralien mit verdünnter Säure (fast immer 2-3 % HCl), um das Vorhandensein von Carbonat Verbindungen zu beurteilen. Es gibt zahlreiche Carbonat Mineralien, aber am weitesten verbreitet sind Calcit (eine Schlüsselkomponente des Kalksteins Fels), die kräftig mit verdünnter HCl sprudelt und Dolomit (eine Schlüsselkomponente der Dolomiten Felsen), die schwach sprudelt.

Glanz-Glanz ist ein subjektives Maß wie eine mineralische Oberfläche neigt dazu, Licht zu reflektieren. Es gliedert sich in zwei allgemeine Kategorien:
-Metallic (hoch reflektierende und glänzend), als gesehen in Mineralien wie Pyrit (Abbildung 4) und Galenit (Abbildung 5)
-nicht-metallischen (mehr langweilig im Aussehen), wie gesehen in Mineralien wie Feldspat (Abbildung 6), Quarz (Abbildung 7) und Muskovit (Abbildung 8).

Wie Luster eine subjektive Eigenschaft (vielleicht besser als eine "Qualität") und in der Regel mehr die Sorge der Gemmologen gegen Geologen ist, wird der Rest der Lektion stattdessen auf die Eigenschaften Farbe, Streifen, Härte, Magnetismus und Reaktion mit Säure konzentrieren.

Abbildung 1: Farbe, Streifen, und des Glanzes. Das Mineral Hämatit ist ein gutes Beispiel wie lose Farbe (in diesem Fall, silbrig-dunkel) und die Farbe des Pulvers, die (in diesem Fall rötlich-Orange) heißt "Streifen", ganz anders sein können. Hämatit kann verschiedene Arten von Glanz zum Ausdruck bringen, aber es zeigt hier einen metallischen Glanz.

Abbildung 2: Härteskala. Die Härteskala ist eine Möglichkeit für den Vergleich der Mineralien auf der Grundlage wie leicht mineralische Oberfläche aufgeschlüsselt werden kann, d. h. zerkratzt. Eine Mineral, die "schwieriger" wird eine "weichere" Mineral kratzen.

Abbildung 3. Magnetit mineralischen Probe. Magnetit ist ein Eisen-Oxid. Obwohl Eisen ein Hauptbestandteil des Planetenerde ist, ist es nur in elementaren Reinform in der abgelegenen Region des Erdkerns (ca. 2.900 km unter der Oberfläche). In der Erdkruste und an der Oberfläche ist Eisen mit Sauerstoff und Hydroxyl-Gruppen gebunden, um die gemeinsamen Minerals Magnetit, Hämatit und Limonit bilden. Magnetit ist die am meisten von allen natürlich vorkommenden Mineralien auf der Erde magnetisch.

Abbildung 4. Pyrit. Pyrit ist auch bekannt als Katzengold aufgrund seiner metallischen Glanz und blass Messing-gelbe Farbe.

Abbildung 5. Galena. Galena (auch Blei Blick genannt) ist ein weiteres Beispiel für ein Mineral mit metallischem Glanz. Es ist das wichtigste Erz von führen, eine Quelle von Silber (manchmal mit bis zu 1 %-2 % Silber), und hat einen niedrigen Schmelzpunkt.

Abbildung 6. Feldspat. Feldspäten sind eine Gruppe von Rock-forming Mineralien, die bis zu 60 % der Erdkruste bestehen. Sie sind ein gutes Beispiel für ein Mineral, die einen nicht-metallischen Glanz zeigt.

Abbildung 7. Quarz. Quarz ist ein weiteres gutes Beispiel für ein Mineral mit nicht-metallischen Glanz. Es ist das zweithäufigste Mineral in der Erdkruste nach Feldspat.

Abbildung 8: Muskovit. Gemeinhin als Glimmer, Muskovit ist ein anderes Mineral, das einen nicht-metallischen Glanz zeigt.

Vorbereitung

Um zu beobachten und analysieren die physikalischen Eigenschaften der Mineralien, wie in diesem Video gemacht wird, sind einige vorbereitende Schritte unternommen werden sollten. Sammeln Sie zunächst eine Gruppe von mineralischen Proben. Empfohlene Beispiele Hämatit, Magnetit, Calcit, Dolomit und Galenit. Eine Oberfläche für die Prüfung der Proben zu etablieren. Eine saubere Tischplatte eignet sich vielleicht mit ein weißes Blatt Papier auf der Tischfläche. Erhalten Sie ein Porzellanteller Streifen, eine Härte Kit, Magnet und Kompass und verdünnen Sie HCl (2-5 %) zu.

1. beobachten und analysieren von Farbe

1. Eine Auswahl an mineralischen Proben zu untersuchen und offensichtliche Farbe beobachten.
2. Beachten Sie, ob gibt es Farbvariationen innerhalb der Probe selbst.
3. Beachten Sie, ob gibt es Farbvariationen in verschiedenen Proben des gleichen Minerals.

2. beobachten Sie und analysieren Sie Streak

1. Nehmen Sie eine mineralische Probe und ziehen Sie ihn über die Streifen-Platte.
2. Vergleichen Sie die Masse Farbe der mineralischen Probe mit der Strichfarbe, was auf dem Teller übrig bleibt.
3. In den meisten Fällen werden kaum einen Unterschied zwischen der Masse und die Strichfarbe, aber ein paar Mineralien vor allem unterscheiden, z.B. Bleiglanz, Hämatit.
   Streifen, d. h. die Farbe des pulverförmigen mikroskopisch kleine Körner, unterscheidet sich gelegentlich von lose Farbe wegen Reflektivität Effekte oder die begrenzte Kontrolle von Verunreinigungen Farbe an der klein-Korn-Skala.
4. 2.1-2.3 mit anderen mineralischen Proben wiederholen

(3) beobachten Sie und analysieren Sie Härte

1. Als einen ersten Schritt übernimmt jede mineralische Probe und versucht, die Glasplatte mit es zu kratzen.
2. Diese Exemplare in diejenigen, die Glas zerkratzen und diejenigen, die nicht zu trennen.
   1. Glasplatte ist nahe der Mitte der Mohs-Härteskala (Härte 5,5). Dies teilt die Gruppe in was Geologen beziehen sich auf allgemein schwer, im Vergleich zu in der Regel weiche Mineralien.
3. Innerhalb jeder Gruppe (harte Mineralien, weiche Mineralien) Test zu sehen, wer härter oder weicher. Dies geschieht indem Sie sehen, welche Mineral anderen verkratzen kann.

4. beobachten Sie und analysieren Sie Magnetismus

1. Leicht messbar und identifizierbaren Magnetismus beschränkt sich auf die magnetische Gruppe bekannt als Ferromagnetismus (im Gegensatz zu Paramagnetismus oder Diagmagnetism, sind sehr schwach und schwer zu messen).
2. Die Mineralien, mit denen wir, Magnetismus beurteilen können, sind Magnetit, sowie einige Maße Hämatit und Bornit.
3. Verwenden einen Mauerwerk Nagel, Flocke ein paar Körner von Magnetit aus der Probe.
4. Sehen, ob die Bar Magnet (starke Ferromagneten) werden die Körner von den Mineralien in 4.2 genannten abholen.
5. Sehen Sie, ob eines der Mineralien oben erwähnt (4.2) eine Kompassnadel beeinflussen wird.
   1. Legen Sie die mineralischen Probe und der Kompass nebeneinander mit etwa 6 Zoll Raum zwischen ihnen.
   2. Langsam verringert den Abstand, die Trennung der Probe und Kompass durch jeweils in die andere Richtung bewegen.
   3. Die Nadel des Kompasses sollten beginnen, um so den Raum trennt den Kompass zunehmend in Richtung der Probe zeigen und die Probe wird verringert.

5. beobachten Sie und analysieren Sie die Reaktion mit Säure

1. Mineralien, die mit verdünnter Salzsäure reagieren sind Karbonate. Beispiele hierfür sind Calcit-CaCO₃; Dolomit-CaMg (CO₃)₂. Dies sind die primären Inhaltsstoffe der wichtigsten und verbreitetsten Karbonat Felsen, Kalkstein und Dolomit.
2. Nehmen Sie die Tropfflasche verdünnte HCl und legen Sie vorsichtig ein bis zwei Tropfen auf der Oberfläche der Probe.
   Hinweis: Verdünnte HCl ist, zwar nicht besonders gefährlich es empfiehlt sich nicht, um die Säure auf der Haut (Ausschlag möglich), oder auf die Kleidung (mögliche Färbung), und nach der Prüfung, es ist eine gute Idee, waschen Sie die Probe.
3. Beachten Sie, wie Calcit mit verdünnter HCl kräftig sprudelt.
4. Nehmen Sie Dolomit-Probe, und ziehen sie entlang der Porzellanteller oder kratzen sie mit dem Mauerwerk Nagel, erstellen Sie einige Pulver/Flocken.
5. Wiederholen Sie Schritt 5.2 aber dieses Mal legen Sie die Dolomit-Probe (nicht das Pulver/Flocken) in der HCL aufgeführt.
6. Beachten Sie, wie Dolomit kaum mit verdünnter HCl reagiert.
7. Jetzt legen Sie einige der Dolomit Pulver/Flocken in der HCl, und beachten Sie die erhöhte Reaktivität bei gepudert.

Historisch gesehen wurde die Bewertung der physikalischen Eigenschaften von Mineralien, ein wichtiger Schritt zuerst in mineralischen Identifikation. Da mikroskopische und modernen analytischen Instrumenten (z.B. petrographische Mikroskopie, x-ray Diffraction, Röntgenfluoreszenz und Elektronenstrahl-Mikrosonde-Techniken) sind nicht im Feld zur Verfügung, können Anerkennung und Nutzung von beobachteten physikalischen Eigenschaften wichtige diagnostische Werkzeuge sein.

Bewertung und beobachten die physikalischen Eigenschaften der Mineralien ist ein ausgezeichnetes Mittel zu demonstrieren, wie die makroskopischen Eigenschaften von Mineralien in der Tat der äußere Ausdruck der atomaren Ebene Struktur oder chemische Zusammensetzung. Dieser Prozess bietet Einblick in:

(1) wie chemischer Zusammensetzung beeinflusst das Zusammenspiel von Licht mit reflektierenden Oberflächen.
(2) wie chemische Zusammensetzung und atomare Klebkräfte ein Mineral Widerstand gegen Aufschlüsselung (kratzen) beeinflussen.
(3) wie chemische Zusammensetzung und Bestellung von atomarer Skala beeinflussen Eigenschaften wie Magnetics (z.B. Vorhandensein von Fe-Lager Stoffe) und Reaktion mit verdünnter Säure (z.B. Vorhandensein von der CO^{2 -} Anion Gruppe₃).

Es gibt auch industrielle und technische Anwendungen, die erfordert einige Kenntnisse der physikalischen Eigenschaften diskutiert in diesem Video. Beispielsweise können Maschinen, die geschnitten oder geschliffen werden müssen Mineralstoffe verwenden, um den Prozess zu unterstützen. Darüber hinaus möglicherweise Gemmologen (die in der Regel identifizieren und Edelstein-Qualität Mineralien für Verkauf vorbereiten) mit Eigenschaften wie Farbe und Glanz.