Гидроксиды

Гидроокислы - представляют собой соединения металлов с гидроксильной группой [OH]-, полностью или частично замещающую ионы кислорода в окислах. Выделяют простые и сложные гидроокислы.

Простые гидроокислы. В них представлены катионы Fe3+, Al, Mg, Mn, Са, В, W и некоторых других металлов.

Сложные гидроокислы. Преобладают катионы Al, Mg, Cr, Fe, Ba, Mn, и присутствует дополнительный анион [CO3]2-.

Большинство гидроокислов имеют слоистую структуру, характеризующуюся гексагональной или близкой к ней плотнейшей упаковкой ионов [OH]-. Большая часть гидроокислов образует пластинчатые кристаллы с совершенной спайностью, параллельной слоям структуры. Твердость по шкале Мооса 2—5, удельный вес малый. Образуются при низких температурах. Наиболее характерны для экзогенных месторождений и зон окисления.

Сульфаты

Сульфаты — минералы, соли серной кислоты H2SO4. В кристаллической структуре их обособляются комплексные анионы SO42-. Наибоее характерны сульфаты сильных двухвалентных оснований, особенно Ba2+, а также Sr2+ и Ca2+. Более слабые основания образуют основные соли, часто весьма неустойчивые (например сульфаты окисного железа), более сильные основания — двойные соли и кристаллогидраты.

Слюды

Слюды, группа минералов — алюмосиликатов слоистой структуры с общей формулой R1R2-3 [AISi3O10](OH, F)2, где R1 = К, Na; R2 = Al, Mg, Fe, Li.

Структура:

Основной элемент структуры слюды представлен трёхслойным пакетом из двух тетраэдрических слоёв [AlSi3O10] с находящимся между ними октаэдрическим слоем, состоящим из катионов R2. Два из шести атомов кислорода октаэдров замещены гидроксильными группами (ОН) или фтором. Пакеты связываются в непрерывную структуру через ионы К+ (или Na+) с координационным числом 12. По числу октаэдрических катионов в химической формуле различаются диоктаэдрические и триоктаэдрические слюды: катионы Al+ занимают два из трёх октаэдров, оставляя один пустым, тогда как катионы Mg2+, Fe2+ и Li+ с Al+ занимают все октаэдры. Слюды кристаллизуются в моноклинной (псевдотригональной) системе. Относительное расположение шестиугольных ячеек поверхностей трёхслойных пакетов обусловлено их поворотами вокруг оси с на различные углы, кратные 60°, в сочетании со сдвигом вдоль осей а и в элементарной ячейки. Это определяет существование полиморфных модификаций (политипов) слюды, различаемых рентгенографически. Обычны политипы моноклинной симметрии.

Классификация:

По химическому составу выделяют следующие группы слюды:

1. Алюминиевые слюды:

мусковит KAl2[AISi3O10](OH)2,

парагонит NaAl2[CAISi3O10](OH)2,

2. магнезиально — железистые слюды:

флогопит KMg3[AISi3O10](OH, F)2,

биотит K (Mg, Fe)3 [AISi3O10](OH, F)2,

лепидомелан KFe3[AlSi3O10](OH, F)2;

3. литиевые слюды:

лепидолит KLi2-xAl1+x [Al2xSi4-2xO10](OH, F)2,

циннвальдит KLiFeAl [AISi3O10](OH, F)2

тайниолит KLiMg2[Si4O10](OH, F)2

Разновидности:

Встречаются ванадиевая слюда — роскоэлит KV2AISi3O10](OH)2, хромовая слюда — хромовый мусковит, или фуксит, и др. В слюде широко проявляются изоморфные замещения: К+ замещается Na+, Ca2+, Ba2+, Rb+, Cs+ и др.; Mg2+ и Fe2+ октаэдрического слоя — Li+, Sc2+, Jn2+ и др.; Al3+ замещается V3+, Cr3+, Ti4+, Ga3+ и др.

Изоморфизм:

В слюдах наблюдаются совершенный изоморфизм между Mg2+ и Fe2+ (непрерывные твёрдые растворы флогопит — биотит) и ограниченный изоморфизм между Mg2+- Li+ и Al3+-Li+, а также переменное соотношение окисного и закисного железа. В тетраэдрических слоях Si4+ может замещаться Al3+, а ионы Fe3+ могут замещать тетраэдрический Al3+; гидроксильная группа (OH) замещается фтором. С. часто содержат различные редкие элементы (Be, В, Sn, Nb, Ta, Ti, Mo, W, U, Th, Y, TR, Bi); часто эти элементы находятся в виде субмикроскопических минералов-примесей: колумбита, вольфрамита, касситерита, турмалина и др. При замене К+ на Ca2+ образуются минералы группы т. н. хрупких слюд — маргарит CaAl2[Si2Al2O10](OH)2 и др., более твёрдые и менее упругие, чем собственно С. При замещении межслоевых катионов К+ на H2O наблюдается переход к гидрослюдам, являющимся существенными компонентами глинистых минералов. Следствия слоистой структуры слюды и слабой связи между пакетами: пластинчатый облик минералов, совершенная (базальная) спайность, способность расщепляться на чрезвычайно тонкие листочки, сохраняющие гибкость, упругость и прочность. Кристаллы слюды могут быть сдвойникованы по «слюдяному закону» с плоскостью срастания (001); часто имеют псевдогексагональные очертания. твёрдость по минералогической шкале 2,5-3; плотность 2770 кг/м³ (мусковит), 2200 кг/м³ (флогопит), 3300 кг/м³ (биотит). Мусковит и флогопит бесцветны и в тонких пластинках прозрачны; оттенки бурого, розового, зелёного цветов обусловлены примесями Fe2+, Мg2+, Cr2+ и др. Железистые слюды — бурые, коричневые, тёмно-зелёные и чёрные в зависимости от содержания и соотношения Fe2+ и Fe3+.

Применение:

Слюда — один из наиболее распространённых породообразующих минералов интрузивных, метаморфических и осадочных горных пород, а также важное полезное ископаемое.

Слюда в древнем мире:

С давних пор слюда интересовала людей - прежде всего из-за возможности ращеплять её на очень тонкие почти прозрачные листочки. Слюда была известна в Древнем Египте, в Греческой и Римской цивилизации, Китае, у ацтеков.

До того времени, пока стекло не вытеснило слюду из строительства, из неё делали окна в домах.

Применение слюды в современной технике

Различают 3 вида промышленных слюд: листовая слюда; мелкая слюда и скрап (отходы от производства листовой слюды); вспучивающаяся слюда (например, вермикулит). Промышленные месторождения листовой слюды (мусковит и флогопит) высокого качества редки. Промышленные требования к листовой слюде сводятся к совершенству кристаллов и их размерам; к мелкой слюде — чистота слюдяного материала. Крупные кристаллы мусковита встречаются в гранитных пегматитах (Мамско-Чуйский район Иркутской области, Чупино-Лоухский район Карелии, Енско-Кольский район Мурманской обл. — в России, месторождения Индии, Бразилии, США). Месторождения флогопита приурочены к массивам ультраосновных и щелочных пород (Ковдорское на Кольском полуострове) или к глубоко метаморфизованным докембрийским породам первично карбонатного (доломитового) состава (Алданский слюдоносный район Якутии, Слюдянский район на Байкале), а также к гнейсам (Канада и Малагасийская Республика). Мусковит и флогопит являются высококачественным электроизоляционным материалом, незаменимым в электро-, радио- и авиатехнике. Месторождения лепидолита, одного из основных промышленных минералов литиевых руд, связаны с гранитными, пегматитами натрово-литиевого типа. В стекольной промышленности из лепидолита изготавливают специальные оптические стекла.

Добыча слюды:

Слюда разрабатывается подземным или открытым способами с применением буровзрывных работ. Кристаллы слюды выбирают из горной массы вручную. Разработаны методы промышленного синтеза слюды. Большие листы, получаемые путём склеивания пластин слюды (миканиты), используются как высококачественный электро- и теплоизоляционный материал. Из скрапа и мелкой слюды получают молотую слюду, потребляемую в строительной, цементной, резиновой промышленности, при производстве красок, пластмасс и т. д. Особенно широко используется мелкая слюда в США.