Kemiallinen mineraaliyhdiste

Kovuus

Kovuus (H) on mineraalin kestävyys naarmuuntumiselta. Se on ominaisuus, jolla mineraaleja voidaan kuvata suhteessa kymmenen mineraalin vakioasteikkoon, joka tunnetaan nimellä Mohs-kovuusasteikko. Kovuusaste määritetään tarkkailemalla suhteellista helppoutta tai vaikeutta, jolla toinen mineraali naarmuuntuu toisella tai terästyökalulla. Mineraalin kovuuden mittaamiseen on hyödyllistä useita yleisiä esineitä, joita voidaan käyttää naarmuuntumiseen, kuten kynsi, kuparikolikko, teräksinen taskuveitsi, lasilevy tai ikkunalasi, neulan teräs ja viivalevy (lasistamaton mustan tai valkoisen posliinin pinta).

Mohsin kovuusasteikko ja havainnot joidenkin lisäaineiden kovuudesta

mineraali	Mohsin kovuus	muut materiaalit	mineraaleja koskevat havainnot
Lähde: Muokattu julkaisusta C. Klein, Minerals and Rocks: Harjoitukset kristallografiassa, mineralogiassa ja käsinäytteen petrologiassa. Tekijänoikeus 1989 John Wiley & Sons. Uusintapainos John Wiley & Sons, Inc: n luvalla
talkki	1	naarmuuntunut erittäin helposti sormenpäästä; on rasvainen tunne
kipsi	2	~ 2,2 kynsi	voidaan naarmuuntaa kynnellä
kalsiitti	3	~ 3,2 kupar penniä	naarmuuntuu helposti veitsellä ja vain kuparikolikolla
Fluoriitti	4	naarmuuntuu helposti veitsellä, mutta ei niin helposti kuin kalsiitti
apatite	5	~ 5.1 taskuveitsi	naarmuuntunut vaikeasti veitsellä
		~ 5,5 lasilevy
ortoklaasi	6	~ 6,5 teräsneula	ei voi naarmuttaa veitsellä, mutta naarmuja lasia vaikeasti
kvartsi	7	~ 7,0 viivalevy	naarmuttaa lasia helposti
topaasi	8	naarmuttaa lasia erittäin helposti
korundi	9	leikkaa lasia
timantti-	10	käytetään lasinleikkurina

Koska kovuuden ja kemiallisen koostumuksen välillä on yleinen yhteys, nämä yleistykset voidaan tehdä:

1. Useimmat vesipitoiset mineraalit ovat suhteellisen pehmeitä (H <5).

2. Myös halogenidit, karbonaatit, sulfaatit ja fosfaatit ovat suhteellisen pehmeitä (H <5,5).

3. Suurin osa sulfideista on suhteellisen pehmeitä (H <5), poikkeuksina ovat esimerkkejä markasiitti ja pyriitti (H <6–6,5).

4. Useimmat vedettömät oksidit ja silikaatit ovat kovia (H> 5,5).

Koska kovuus on erittäin diagnostinen ominaisuus mineraalien tunnistamisessa, useimmissa määrittelevissä taulukoissa käytetään suhteellista kovuutta lajitteluparametrina.

sitkeys

Useat mineraalien ominaisuudet, jotka riippuvat mineraalien rakenteiden atomien (ja ionien) välisestä koheesiovoimasta, on ryhmitelty lujuuteen. Mineraalin sitkeys voidaan kuvata seuraavilla termeillä: muovattava, joka voidaan tasoittaa vasaran iskujen alla ohuiksi levyiksi rikkomatta tai murenematta palasiksi (useimmilla alkuperäisillä elementeillä on erilainen muovattavuus, mutta erityisesti kulta, hopea, ja kupari); jäykkä, joka voidaan katkaista veitsen sileällä leikkauksella (kupari, hopea ja kulta ovat piileviä); sitkeä, joka voidaan vetää langan muotoon (kulta, hopea ja kupari osoittavat tämän ominaisuuden); joustava, taipuu helposti ja pysyy taipuneena paineen poistamisen jälkeen (talkki on taipuisa); hauras, osoittaa vain vähän tai ei lainkaan vastustuskykyä murtumiselta ja erottuu sellaisenaan paloiksi vasaralla tai veitsellä leikattuna (useimmat silikaattimineraalit ovat hauraita); ja joustavat, jotka voidaan taivuttaa tai vetää muotoonsa, mutta palautuessaan alkuperäiseen muotoon helpotettuna (kiille on joustava).

Tietty painovoima

Ominaispaino (G) määritellään suhteena aineen painoon ja yhtä suureen vesitilavuuteen painon ollessa 4 ° C (39 ° F). Siten mineraali, jonka ominaispaino on 2, painaa kaksi kertaa niin paljon kuin sama vesimäärä. Koska se on suhde, ominaispainoella ei ole yksikköä.

Mineraalin ominaispaino riippuu kaikkien sen aineosien atomipainoista ja tavasta, jolla atomit (ja ionit) on pakattu yhteen. Mineraalisarjoissa, joiden lajeilla on olennaisesti identtiset rakenteet, korkeamman atomipainon omaavista elementeistä koostuvilla on suurempi ominaispaino. Jos kahdella mineraalilla (kuten kahdella hiilen polymorfilla, nimittäin grafiitilla ja timantilla) on sama kemiallinen koostumus, ominaispainon ero heijastaa atomien tai ionien sisäisen pakkauksen vaihtelua (timantissa, jonka G on 3,51, on enemmän tiheästi pakattu rakenne kuin grafiitti, G: n ollessa 2,23).

Mineraalinäytteen ominaispainon mittaaminen edellyttää erityisen laitteen käyttöä. Arvio arvosta voidaan kuitenkin saada yksinkertaisesti testaamalla, kuinka raskasta näyte tuntuu. Suurin osa ihmisistä on arkipäivän kokemuksesta kehittänyt tunteen suhteellisista painoista jopa sellaisille esineille kuin ei-metalliset ja metalliset mineraalit. Esimerkiksi booraks (G = 1,7) näyttää kevyeltä ei-metalliselle mineraalille, kun taas anglesiitti (G = 6,4) tuntuu raskalta. Keskimääräinen ominaispaino heijastaa mitä tietyn kokoisen ei-metallisen tai metallisen mineraalin tulisi painaa. Ei-metallisten mineraalien keskimääräinen ominaispaino on välillä 2,65 - 2,75, mikä näkyy kvartsin (G = 2,65), maasälän (G = 2,60 - 2,75) ja kalsiitin (G = 2,72) arvoalueilla. Metallisten mineraalien grafiitti (G = 2,23) tuntuu kevyeltä, kun taas hopea (G = 10,5) vaikuttaa raskaalta. Metallisten mineraalien keskimääräinen ominaispaino on noin 5,0, pyritin arvo. Kun käytännössä käytetään tunnettuja ominaispainikkeita, ihminen voi kehittää kykynsä erottaa mineraalit, joiden ominaispainossa on verrattain pienet erot, pelkästään nostamalla niitä.

Vaikka ominaispaino voidaan arvioida likimääräisesti, kun kavennetaan tietyn monomineraalin käsinäytettä, tarkka mittaus voidaan saavuttaa vain käyttämällä erityistä painovoiman tasapainoa. Esimerkki tällaisesta instrumentista on Jolly-tasapaino, joka tarjoaa numeeriset arvot pienelle mineraalinäytteelle (tai fragmentille) ilmassa ja vedessä. Tällaiset tarkat mittaukset ovat erittäin diagnostisia ja voivat suuresti auttaa tuntemattoman mineraalinäytteen tunnistamisessa.

Magnetismi

Vain kahdella mineraalilla on havaittavissa helposti havaittavissa oleva magneettisuus: magnetiitilla (Fe ₃ O ₄), jota vetoaa voimakkaasti käsimagneetti, ja pyrrhotite (Fe _{1 - x} S), joka tyypillisesti osoittaa heikompaa magneettista reaktiota. Ferromagneettinen on termi, joka viittaa materiaaleihin, joilla on voimakas magneettinen vetovoima, kun ne altistetaan magneettikentälle. Materiaaleja, joilla on vain heikko magneettinen vaste voimakkaassa sovelletussa magneettikentässä, tunnetaan paramagneettisina. Ne materiaalit, jotka hylätään kohdistetulla magneettisella voimalla, tunnetaan diamagneettisina. Koska mineraaleilla on laaja valikoima hiukan erilaisia ​​magneettisiä ominaisuuksia, ne voidaan erottaa toisistaan ​​sähkömagneetilla. Tällainen magneettinen erottelu on yleinen menetelmä sekä laboratoriossa että kaupallisessa mittakaavassa.

fluoresenssi

Jotkut mineraalit säteilevät näkyvän valon säteilyttäessä, kun ne altistetaan ultraviolettivalolle; tätä kutsutaan fluoresenssiksi. Jotkut mineraalit fluoresoivat vain lyhytaalto ultraviolettivalossa, toiset vain pitkäaallon ultraviolettivalossa, ja vielä toiset molemmissa tilanteissa. Sekä emittoidun valon väri että voimakkuus vaihtelevat merkittävästi ultraviolettivalon aallonpituuksien mukaan. Fluoresenssin arvaamattoman luonteen vuoksi jotkut mineraalinäytteet ilmentävät sitä, kun taas toiset näennäisesti samankaltaiset näytteet, jopa samasta maantieteellisestä alueesta tulevat, eivät. Jotkut mineraalit, joilla voi esiintyä fluoresenssia, ovat fluoriitti, scheeliitti, kalsiitti, scapolite, willemiitti ja autunite. Yhdysvaltain New Jerseyn Franklinin kaupunginosan willemiitti- ja kalsiittinäytteissä voi olla loistavia fluoresoivia värejä.

Liukoisuus suolahappoon

Karbonaattimineraalien positiiviseen tunnistamiseen auttaa suuresti se, että karbonaateissa oleva CO _3- ryhmän hiili-happi-sidos muuttuu epävakaaksi ja hajoaa, kun läsnä on vetyioneja (H ⁺), joita on saatavana hapoissa. Tätä ilmaistaan ​​reaktiolla 2H ⁺ + CO ²⁻ / ₃ → H ₂ O + CO ₂, joka on perustana niin sanotulle vesipitoisuuskokeelle laimealla suolahapolla (HCl). Kalsiitti, aragoniitti, viteriitti ja strontianiitti samoin kuin kuparikarbonaatit osoittavat kuplivaa tai poreilevaa, kun mineraaliin asetetaan tippa laimeaa suolahappoa. Tämä "poreileminen" johtuu hiilidioksidin (CO ₂) vapautumisesta. Muut karbonaatit, kuten dolomiitti, rodokrosiitti, magnesiitti ja sideriitti, näyttävät hitaasti poreilevia, kun happea levitetään jauhemaisiin mineraaleihin, tai kohtalaista poreilua vain kuumassa suolahapossa.

Radioaktiivisuus

Uraania (U) ja toriumia (Th) sisältävät mineraalit käyvät jatkuvasti hajoamisreaktioita, joissa uraanin ja toriumin radioaktiiviset isotoopit muodostavat erilaisia ​​tytärelementtejä ja vapauttavat energiaa myös alfa- ja beetahiukkasten muodossa sekä gammasäteilyn muodossa. Tuotettu säteily voidaan mitata laboratoriossa tai kentällä Geiger-laskurilla tai tuikelaskurilla. Säteilylaskuri on siksi hyödyllinen uraania ja toriumia sisältävien mineraalien, kuten uraniniitin, sävelkorkean, torianiitin ja autuniitin, tunnistamisessa. Useat kiviä muodostavat mineraalit sisältävät tarpeeksi radioaktiivisia alkuaineita, jotta voidaan määrittää aika, joka kului siitä, kun radioaktiivinen aine oli sisällytetty mineraaliin (katso myös päivämäärä: Isotooppisen ajankohdan periaatteet).