О свойствах минералов.
Поверхностные свойства минералов.7) Важнейшим из поверхностных свойств минералов является смачиваемость. Минералы, поверхность которых легко смачивается (т.е. покрывается) водой, называются гидрофильными (а по отношению к другим жидкостям — лиофильными), те же, у которых на поверхности вода не растекается, а собирается в каплю, гидрофобными (в более широком понимании — лиофобными). Это свойство поверхности минералов играет большую роль в их поведении при процессах флотационного обогащения руд, особенно при так называемой селективной (т.е. избирательной) флотации.
На том же свойстве основан один из простейших способов различения ограненных ювелирных камней, уже вставленных в оправу. Если на площадку ограненного горного хрусталя (аметиста, цитрина и пр.) или берилла (аквамарина, гелидора и др.) спичкой нанести каплю воды, то она сразу же растечется по камню: это минералы гидрофильные. Но если перед нами, например, какаялибо из разновидностей корунда, то капля так и останется стоять "торчком", не растекаясь: в этом случае мы имеем дело с гидрофобным минералом, поверхность которого смачивается водой с трудом. Мерой смачивания, ее количественной характеристикой служит краевой угол (угол смачивания) 9 между поверхностью смачивающей жидкости и поверхностью смачиваемого твердого тела (в нашем случае — минерала). Это угол между смачиваемой поверхностью и плоскостью, касательной к поверхности жидкости, граничащей с твердым телом . Если жидкость не смачивает поверхность твердого тела, то форма капли близка к сферической, и 0>90 , при частичном смачи вании 0° < 0 < 90°, а при полном смачивании (когда вместо капли на поверхности минерала возникает тонкий слой, или пленка жидкости) 0—>0°.
Капля жидкости на поверхности твердого тела: при частичном смачивании (вверху) и при плохом смачивании (внизу). 0 угол смачивания (краевой угол).
Химические свойства.
В числе химических свойств минералов обычно рассматривается их растворимость в воде, кислотах, щелочах и взаимодействие с другими электролитами, адсорбционная и абсорбционная способность, каталитическая активность, ионообменные и ряд других свойств, имеющих значение в основном для развития физикохимической теории минералообразующих процессов. Здесь мы кратко скажем только о растворимости минералов (поскольку она используется для их диагностики) и очень бегло коснемся сорбционных, ионообменных и каталитических свойств, присущих некоторым минералам.
Растворимость минералов.
Водорастворимых минералов очень немного. Кроме хлоридов — минералов соляных месторождений (галита, сильвина, карналлита и др.), можно назвать еще нашатырь NH4C1 (типичный минерал вулканических возгонов), бишофит MgCl2*6H2O, ряд сульфатов (тенардит, мирабилит, полига лит и др.), карбонатов (таких как содовые минералы: трона, натрон, термонатрит) и нитратов (селитры), некоторые бораты (в том числе бура и сассолин — природная борная кислота, в холодной воде растворяющаяся слабо, но в теплой — очень хорошо). Некоторые минералы медленно растворяются в воде в естественных условиях; к их числу относятся прежде всего кальцит и гипс, растворение которых дождевыми и текучими водами приводит к развитию карста (образованию карстовых воронок, провалов, пещер и т.п.), а также фториды виллиомит NaF и криолит Na3AlF6, довольно быстро полностью или частично выщелачиваемые дождями и талыми водами из поверхностного слоя содержащих их горных пород, так что на месте этих минералов остаются лишь пустоты характерной формы. В частности, растворимость криолита при комнатной температуре (25°С) составляет 0,042%, а при 50°С 0,079%. Многие водорастворимые минералы (в основном хлориды, сульфаты, карбонаты, осаждающиеся из воды соляных озер и лагун), а также нитраты образуют на суше, в районах с аридным климатом, различные эфемерные выделения — выцветы, налеты и т.п., исчезающие в периоды дождей. Хорошая растворимость в воде в сочетании с испытанием раствора на вкус (с помощью языка) — ценный диагностический признак. Стоит заметить, что большинство минералов, хорошо растворяющихся в воде, в той или иной степени гигроскопичны и на влажном воздухе просто расплываются.
Минералов, растворимых в сильных кислотах и щелочах, гораздо больше. Большинство минералов щелочных и щелочноземельных элементов по отношению к щелочам устойчивы, но легко взаимодействуют с кислотами. Из минералогической практики можно привести классический способ отличия кальцита от доломита по их реакции с соляной кислотой: кальцит СаСО3 на холоде бурно реагирует с НС1 с выделением углекислого газа (как говорят, "со вскипанием"), тогда как доломит заметно взаимодействует с ней только при нагревании, да и то без бурного "вскипания".
Минералы, богатые Zr (и Нf), Ti, Sn, Si, Al, Cr, Th, обычно довольно устойчивы к действию кислот (особенно при комнатной или более низкой температуре), но зато подвержены воздействию щелочей и других оснований (легче всего — при сплавлении, например, с содой).
Один из наиболее надежных способов диагностики минералов класса фосфатов, часто трудноопределимых макроскопически, — цветная реакция с азотной кислотой и парамо либдатом аммония (получается нерастворимый осадок ярко желтого фосфорномолибденовокислого аммония). Есть и другие примеры характерных химических реакций, облегчающих диагностику многих минералов. Впрочем, читатели этой книги вряд ли станут возить с собой даже небольшую химическую лабораторию с запасом реактивов; тем не менее по традиции при описании минералов в этой книге приводятся краткие сведения об их отношениях к кислотам, щелочам, иногда к различным солям и другим реагентам.
<1> <2> <3> <4> <5> <6> <7> <8> <9> <10> <11> <12> <13> <14> <15> <16> <17> <18> <19> <20> <21> <22> <23> <24> <25> <26> <27>