FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI NEROSTu

MIN 04

Katedra chemie FP TUL – www.kch.tul.cz

Záhněda na muskovitu, Afganistan, foto: J. A. Frelich, http://www.mindat.org/photo-74136.html

odpor minerálu kladený proti vniknutí cizího tělesa

• závisí na pevnosti vazby mezi částicemi v krystalové struktuře nerostu – čím je vzdálenost částic menší, tím je vazba pevnější a nerost tvrdší

• Mohsova stupnice tvrdosti

– desetičlenná stupnice sestavená Friedrichem Mohsem (1773 – 1839) roku 1824

– každý tvrdší nerost rýpe do předcházejícího

měkčího

tvrdost

není lineární

Friedrich Mohs

Mohsova stupnice tvrdosti

http://www.mindat.org/photo-6744.html, foto: John H. Betts

mastek1

http://www.mindat.org/photo-4153.html, foto: John H. Betts

sůl kamenná2

http://www.mindat.org/photo-373367.html, foto Filip Kopecký, naleziště Grygov u Olomouce

kalcit – vápenec 3

http://www.mindat.org/photo-282616.html, foto: Lukáš Jankaj, naleziště Křižany u Liberce

fluorit4

http://www.mindat.org/photo-37024.html, foto: Rob Lavinsky, naleziště Afganistan

apatit5

http://www.mindat.org/min-3026.html, foto Rob Lavinsky, naleziště Madagaskar

živec 6

http://www.mindat.org/min-3337.html, foto Rob Lavinsky, naleziště Arkansas, USA

křemen7

http://www.mindat.org/photo-289046.html, foto Rob Lavinsky, naleziště Nevada, USA

topaz

8

http://www.mindat.org/photo-37786.html, foto Rob Lavinsky, New Jersey, USA

korund9

http://www.mindat.org/photo-5866.html,

foto John H. Betts, naleziště Kongo-Zaire

diamant10

• určuje kolikrát je určitý objem nerostu těžší než stejný objem destilované vody

• udává se v g/cm3

• rozdílnost hustoty – umožňuje oddělovat těžší nerosty od lehčích (plavením nebo rýžováním)

• stanovení – pyknometricky

– pomocí Archimedova zákona

– imersním stanovením

hustota

hustota

Měď 8,9Stříbro 10,5Zlato 19,2

hustota

Síra 2,07Grafit 2,26Diamant 3,52

hustota

Sůl kamenná 2,18Fluorit 3,18Kryolit 2,96

hustota

Pyrit 5,2Galenit 7,5Rumělka 8,2

hustota

Křemen 2, 65Rutil 4,23Magnetit 5,2

hustota

Vápenec 2,65Malachit 3,98Cerusit 6,53

hustota

Modrá skalice 2,28Sádrovec 2,4Baryt 4,5

hustota

Pyrop 3,65Spessartin 4,2Almandin 4,31

schopnost nerostu rozpadat se působením vnějšího tlaku podle svých krystalografických ploch

vznikají tak štěpné tvary krychle (galenit) klence ( kalcit) hranol osmistěn (fluorit) dvanáctistěn dvojploší

štěpnost

• hodnocení štěpnosti

- výjimečná – slídy, tuha

- výborná – sádrovec

- dokonalá – kalcit, diamant, topaz

- dobrá – fluorit, pyroxeny

- nedokonalá – granát, beryl

- žádná - křemen

štěpnost

odolnost minerálu vůči lámání, trhání, ohýbání a drcení

• křehký - minerál se velmi snadno poruší a rozpráškuje

• kujný - minerál lze kovat do tenkých lístečků

• řezatelný - minerál lze krájet nožem

• tažný - minerál lze vytahovat do formy drátu

• ohebný - pokud minerál ohýbáme, nevrátí se do původního stavu ani po odeznění působících sil

• pružný - minerál se po ohnutí opět vrátí do své původní pozice

soudržnost

schopnost nerostů lámat se podle nerovných ploch

• typy lomů podle vzhledu lomové plochy:

- nerovný

- miskovitý

- hladký

- tříšťnatý

- lasturnatý

lom

LESKlesk

vzniká odrazem světla od krystalových nebo štěpných ploch

má přímou souvislost s fyzikální veličinou –indexem lomu daného minerálu

čím vyšší index lomu – tím vyšší lesk budou plochy krystalů vykazovat

• úhel dopadu α se rovná úhlu odrazu ά

• liší se podle povahy povrchu minerálu a množství absorbovaného světla

• nekovově lesklé - průhledné nebo průsvitné, lesknou se více či méně silně

• kovově lesklé - krystalové plochy se často silně zrcadlí

lesk

LESKrozlišujeme:

- diamantový lesk (diamant, sfalerit)

- kovový lesk (pyrit, galenit)

- perleťový lesk (slídy, sádrovec)

- skelný lesk (křemen)

- hedvábný lesk

- matný lesk (kaolinit)

- mastný lesk (mastek)

- barevný třpyt (labradorit)

lesk

barevné nerosty – mají vždy stejnou barvu, liší se jen odstíny

zbarvené nerosty – jsou zbarvené díky příměsím, ale vryp zůstává bílý, šedý nebo jen slabě zbarvený

bezbarvé nerosty – jsou čiré, vryp je bílý

barva

• způsobena absorbcí světla – pohlcením určitých vlnových délek viditelného světla dopadajícího na povrch krystalu

• k pohlcení dochází na elektronech volně pohybujících se v krystalové mřížce

barva

• bezbarvé minerály: – nedochází k žádnému pohlcování světla ve viditelné části spektra – křišťál (bezbarvá odrůda křemene) a bezbarvý diamant

– barevné odstíny způsobené pohlcením odražených paprsků

nejčastěji od: krystalových ploch

štěpných trhlin

cizorodých uzavřenin

barva

• barevné minerály – idiochromatické: – barevnost způsobena atomy prvků

v krystalové mřížce minerálu

barva

• zbarvené minerály – alochromatické: – zabarvení způsobeno stopovou příměsí nebo deformací mřížky

– příměsi: mikroskopické částečky . cizorodé uzavřeniny (pigment)

– různé barevné odrůdy téhož minerálu (různé názvy)

– křemen, korund, kalcit, baryt, aragonit, apatit, beryl

barva

• duhové a náběhové barvy vznikající při pronikání světlaminerálem nejčastěji na: štěpných trhlinkách dvojitých lamelách některých minerálůrůstových vrstvičkách minerálu (na povrchu oxidů a sulfidů)

– labradorit; hematit, limonit, galenit, pyrit, chalkopyrit,

pseudochromatické barvy

• jemný prášek získaný třením minerálu o destičku z bílého nepolévaného porcelánu

• je charakteristikou pro určování nerostu

• lepší diagnostický prostředek než barva, protože je mnohem stálejší

vryp

barva prášku, kterou zanechává nerost při otírání o neglazurovanou bílou porcelánovou destičku• může se lišit od barvy nerostukovově lesklé minerály – vryp bývá tmavší než barvaskelně lesklé minerály – vryp světlejšího až bílého odstínu

vryp

křišťál citrín růženín ametyst jaspis

achát aventurín záhněda morion

minerály – křemen SiO2

halit natrolit mesolit gosherit - beryl

anglesit kalcit apatit dolomit

NaCl Na2Al2Si3O10• 2H2O Na2Ca2Al6Si9O30 • 8H2O Be3Al2Si6O18

PbSO4 CaCO3 Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) CaMg(CO3)2

minerály – bezbarvé

mullit aragonit sádrovec cerusit

hydrozinkit baryt edingtonit borax-tinkal

Al2O3 • SiO2 CaCO3 Ca(SO4) • 2H2O PbCO3

Zn5(CO3)2(OH)6 BaSO4 Ba2(Al4Si6O20) • 8H2O Na2B4(OH)4 • 8H2O

minerály – bílé

síra uranocircit mimetezit chalkopyrit

zlato legrandit beraunit sfalerit

S Ba(UO2,PO4)2 • 8H2O Pb5(Cl,(AsO4)2) CuFeS2

Au Zn2 (AsO4) (OH) • H2O Fe((OH)3, (PO4)2) • 2,5H2O ZnS

minerály – žluté

auripigment celestin granát - pyrop morganit - beryl

cinabarit – rumělka spinel rodochrozit realgar

As2S3 SrSO4 Mg3Al2(SiO4)3 Be3Al2Si6O18

HgS MgAl2O4 MnCO3 AsS

minerály – červené

čaroit fluorit sugilit chryzoberyl=alexandrit

lepidolit rubelit - beryl kuprit kalcitKLiAl(F,OH)2Si4O10 Be3Al2Si6O18 Cu2O CaCO3

K(Ca,Na2)2(OH,F) CaF2 KNa2 (Fe2+, Mn2+, Al)2 Si4O10)• 7H2O Al2BeO4

minerály – fialové

aquamarin –beryl indigolit - turmalín smithsonit benitoit

azurit linarit labradorit amazonit - beryl

Be3Al2Si6O18 (OH)4,(BO3)3Si6O18 ZnCO3 BaTi(Si3O9)

Cu3(CO3)2(OH)2 PbCu(OH)2SO4 (Ca,Na)Al(Si,Al)3O8 Be3Al2Si6O18

minerály – modré

(Mg,Fe)2SiO4 Pb5(PO4)3Cl Cu2(OH/AsO4) Cu2 CO3(OH) 2

fluorit heliodor - beryl smaragd - beryl fuchsit - muskovit

peridot -olivín pyromorphit olivenit malachit

Al2Be3(Si6O18) Be3Al2Si6O18 Be3Al2Si6O18 KAl(Oh,F)2AlSi3O10 + Cr

minerály – zelené

wurzit baryt hematit brookit

limonit měď hauerit staurolit

ZnS BaSO4 Fe2O3 TiO2

směs Fe oxidů Cu MnS2 Fe2AL9Si4O22(OH)2

minerály – hnědé

kasiterit ortoklas-živec cerusit stříbro

magnezit grafit platina pyritMgCO3 C Pt FeS2

SnO2 KAlSi3O8 PbCO3 Ag

minerály – šedé

bournonit pyrolusit skoryl - turmalín molybdenit

antimon galenit magnetit kobaltin Sb PbS Fe3O4 CoAsS

PbCuSbS3 MnO2 (NaFe32+AlFe3+)6 MoS2

(OH)4,(BO3)3Si6O18

minerály – černé

– ionty ovlivňující barvu minerálu:Fe3+ ... červená, hnědá, červenohnědá (limonit, hematit)Fe2+ ... zelená (olivín)Mn2+ ... růžová (rodochrozit)Mn3+ ... černá, hnědá (pyroluzit) Mn4+ ... černá, hnědá (manganit)Co2+ ... růžová, červená, fialová (kobaltin, erytrin)Ni2+ ... zelená (garnierit, annabergit)Cu2+ ... zelená, modrá (azurit, malachit)Cr3+ ... zelená (uvarovit)

chromatofory

• krystaly některých minerálů mění při natáčení barvu

• safír, rubín, turmalín

• nejlépe tento jev můžeme pozorovat v polarizačním mikroskopu

safír

mnohobarevnost – pleochroismus

vlastnost některých barevných minerálů měnit barvu při otáčení jejich výbrusu v polarizovaném světle

mnohobarevnost – pleochroismus

Muskovit pod polarizačním mikroskopem

mnohobarevnost – pleochroismus

Biotit pod polarizačním mikroskopem

mnohobarevnost – pleochroismus

cordiérit

mnohobarevnost – pleochroismus

alexandrit

turmalin

mnohobarevnost – pleochroismus

turmalin

elbait – turmalínchryzoberyl – alexandrit

opál

topaz

fluorit

Na(Ni,Al)3((OH)4,(BO3)3Si6O18)Al2BeO4Al2F2SiO4

Al2Be3(Si6O18) SiO2

minerály vícebarevné

průhledné (čiré) – propouštějí světlo

poloprůhledné

průsvitné – propouštějí světlo částečně

neprůsvitné – nepropouštějí světlo

opakní – neprůhledné

propustnost světla

• průhledné (čiré) – propouštějí světlo

• poloprůhledné

• průsvitné – propouštějí světlo částečně

• neprůsvitné – nepropouštějí světlo

• opakní - neprůhledné

křišťál

propustnost světla

fenakit

propustnost světla

epidot

tanzanit

propustnost světla

thulit

propustnost světla

Dvojlom je optický jev, kdy při průchodu světla látkou dochází k rozštěpení paprsku na dva, takže obraz se jeví jako zdvojenýNejznámější minerály s dvojlomem – islandský vápenec, čilský ledek, rutil

dvojlom

• světélkování samovolně vycházející z krystalu

termoluminiscence fluoritu

luminiscence

světélkování vyvolané ultrafialovými paprsky

fluorescence

schopnost některých minerálů odolávat vysokým teplotám

– grafit (tuha),

muskovit (světlá slída)

grafit

žáruvzdornost

zlato

dobré vodiče

– kovy (měď, zlato, stříbro …)

nevodivé

– karbonáty, jílové minerály

polovodivé – sulfidy, selenidy, teluridyzlato

elektrické vlastnosti

diamagnetické – slabě odpuzovány

(diamant, halit, křemen)

paramagnetické – nepatrně přitahovány

(rutil, beryl, siderit)

ferromagnetické – silně přitahovány

(železo, kobalt, nikl, magnetit, ilmenit)

magnetit

magnetické vlastnosti

Piezoelektrický jev (z řečtiny piezein (πιέζειν) – tlačit) je schopnost krystalu generovat elektrické napětí při jeho deformování, popřípadě jev opačný, kdy se krystal v elektrickém napětí deformuje. Může se vyskytovat pouze u krystalů, které nemají střed symetrie. Nejznámější piezoelektrické minerály křemen, berlinit, turmalin, topaz.

piezoelektrický jev

Pyroelektřina (z řeckého pyr, oheň a elektřina) je schopnost některých materiálů vytvářet dočasné napětí, když jsou vyhřívané nebo chlazené– změnou teploty mění nepatrně pozice atomů uvnitř struktury krystalu a dochází tak k polarizaci – změna polarizace vytváří elektrické napětí na krystalu

pyroelektrický jev