Minerāli

Kas ir minerāli?

Kas ir minerāli?



Minerāli ir būvniecības, ražošanas un lauksaimniecības nozares pamats.


Rhodochrosite: Rhodochrosite paraugs no Sunnyside raktuves, San Juan apgabala, Kolorādo. Rhodochrosite ir mangāna karbonāta minerāls (MnCO3), ko izmanto kā mangāna rūdu un kas arī tiek sagriezts kā dārgakmens. USGS attēls.

Mēs katru dienu izmantojam minerālus!

Ikviens cilvēks katru dienu lieto produktus, kas izgatavoti no minerāliem. Sāls, ko mēs pievienojam mūsu pārtikai, ir minerālu halīts. Antacīdu tabletes ir izgatavotas no minerālā kalcīta.

Lai izgatavotu kaut ko tik vienkāršu kā koka zīmuli, nepieciešami daudz minerālu. "Svins" ir izgatavots no grafīta un māla minerāliem, misiņa josla ir izgatavota no vara un cinka, un krāsa, kas to krāso, satur pigmentus un pildvielas, kas izgatavoti no dažādiem minerāliem. Mobilais tālrunis tiek izgatavots, izmantojot desmitiem dažādu minerālu, kas iegūti no raktuvēm visā pasaulē.

Automašīnas, kuras mēs braucam, ceļi, pa kuriem braucam, ēkas, kurās mēs dzīvojam, un mēslošanas līdzekļi, ko izmanto mūsu pārtikas ražošanai, tiek izgatavoti, izmantojot minerālus. Amerikas Savienotajās Valstīs katru gadu tiek patērēti apmēram trīs triljoni tonnu minerālu preču, lai uzturētu 300 miljonu pilsoņu dzīves līmeni. Tas ir apmēram desmit tonnas minerālu materiālu, ko katru gadu patērē katram cilvēkam.

Izplatīti izstrādājumi no minerāliem: Lielākā daļa no lietām, kuras mēs izmantojam ikdienas dzīvē, ir vai nu izgatavotas no minerāliem, vai arī ražotas, izmantojot minerālu produktus. Antacīdu tabletes tiek izgatavotas no kalcīta, galda sāls ir sasmalcināts halīts, koka zīmuļa izgatavošanai tiek izmantoti vairāki minerāli, un mobilā telefona izgatavošanai tiek izmantoti desmitiem minerālu no daudzām dažādām valstīm.

Vai tu zināji? Baltais "m" uz M & M konfekšu gabala ir titāna oksīda pigments, kas, visticamāk, ražots no minerālrutila.

Minerālā halīta struktūra: Minerālam "halītam" ir NaCl ķīmiskais sastāvs. Tas nozīmē, ka tajā ir vienāds skaits nātrija un hlorīda atomu. Šajā gadījumā tie ir elektriski lādēti atomi, kas pazīstami kā joni. Šie joni ir izvietoti kubiskā formā, kas atkārtojas visos virzienos. Mazie nātrija joni ir novietoti starp lielākajiem hlorīda joniem.

Kas ir minerāli?

Lai atbilstu "minerāla" definīcijai, kuru izmanto vairums ģeologu, vielai jāatbilst piecām prasībām:

  • dabā sastopams
  • neorganisks
  • ciets
  • noteikts ķīmiskais sastāvs
  • pasūtīta iekšējā struktūra

"Dabā sastopams" nozīmē, ka cilvēki to nedarīja. Tērauds nav minerāls, jo tas ir sakausējums, ko ražo cilvēki. "Neorganisks" nozīmē, ka vielu neveido organisms. Koku un pērles veido organismi, tāpēc tie nav minerāli. "Ciets" nozīmē, ka tas nav šķidrums vai gāze standarta temperatūrā un spiedienā.

"Noteikts ķīmiskais sastāvs" nozīmē, ka visiem šī minerāla gadījumiem ir ķīmiskais sastāvs, kas mainās noteiktā ierobežotā diapazonā. Piemēram: minerālu halogenītam (to sauc par "akmens sāli", kad to iegūst) ir NaCl ķīmiskais sastāvs. To veido vienāds skaits nātrija un hlora atomu.

"Pasūtīta iekšējā struktūra" nozīmē, ka minerāla atomi ir sakārtoti sistemātiski un atkārtojot. Minerālā halīta struktūra ir parādīta šīs lapas ilustrācijā. Halītu veido vienāda nātrija un hlora atomu proporcija, kas sakārtota kubiskā formā.

Vai tu zināji? Lai arī šķidrais ūdens nav minerāls, tas ir minerāls, kad tas sasalst. Ledus ir dabiski sastopama neorganiska cieta viela ar noteiktu ķīmisko sastāvu un sakārtotu iekšējo struktūru. Uzzināt vairāk.

Vārds "minerāls"

Vārdu "minerāls" lieto daudzos dažādos veidos. Iepriekš sniegtā definīcija ir formāla definīcija, kuru dod priekšroka ģeologiem.

Vārdam ir arī uztura nozīme. To lieto, atsaucoties uz daudzajām neorganiskajām ķīmiskajām vielām, kas organismiem nepieciešami, lai audzētu, labotu audus, metabolizētos un veiktu citus ķermeņa procesus. Cilvēka ķermeņa minerālvielu sastāvā ietilpst: dzelzs, kalcijs, varš, sērs, fosfors, magnijs un daudzi citi.

Arhaisks vārda "minerāls" lietojums nāk no Linnaean taksonomijas, kurā visas lietas var attiecināt uz dzīvnieku, dārzeņu un minerālu valstībām.

Vārds "minerāls" arī ģeoloģijā tiek izmantots nekonsekventi. Kalnrūpniecībā jebko, kas iegūts no zemes un ko izmanto cilvēks, uzskata par “minerālu preci” vai “minerālu materiālu”. Tajos ietilpst: šķembas, kas ir rūpnieciski ražots produkts no šķembām; kaļķi, kas ir izgatavots produkts, kas izgatavots no kaļķakmens vai marmora (abi sastāv no minerāla kalcīta); organiskas ogles; nafta un gāze, kas ir organiski šķidrumi; ieži, piemēram, granīts, kas ir minerālu maisījumi; un tādi akmeņi kā obsidiāns, kuriem nav noteikta sastāva un sakārtotas iekšējās struktūras.

Minerāli klintīs: Lielākā daļa iežu ir minerālu agregāti. Šis iezis, granīta pegmatīts, ir minerālu graudu sajaukums. Tas satur rozā ortoklāzi, piena kvarcu, melno radzeni un melno biotītu.

Minerālu preces rūpniecībā


2010. gada Amerikas Savienoto Valstu minerālpreču patēriņš
Minerālu preceMiljoniem metrisko tonnu
Sasmalcināts akmens1,200.0
Smiltis un grants786.1
Sāls55.8
Dzelzs rūda48.0
Fosfāta iezis30.5
Ģipsis22.5
Māli21.3
Izmēra akmens14.0
Laims18.5
Sērs11.30
Boksīts8.4
Potašs5.6
Sodas pelni5.2
Barīts2.66
Vara1.74
Svins1.40
Iepriekš norādītās vērtības ir minerālpreču patēriņa aprēķini no Amerikas Savienoto Valstu ģeoloģijas dienesta. Šai tabulai varētu pievienot daudzas citas preces.

Lielākais minerālu preču patērētājs ir būvniecības nozare. Šķembas tiek izmantotas pamatiem, ceļa pamatnei, betonam un kanalizācijai. Smiltis un grants tiek izmantoti betonā un pamatos. Māli tiek izmantoti cementa, ķieģeļu un flīžu izgatavošanai. Dzelzsrūdu izmanto armējošo stieņu, tērauda siju, naglu un stiepļu izgatavošanai. Ģipsi izmanto, lai izgatavotu drywall. Izmēra akmens tiek izmantots apšuvumam, apmales izveidošanai, grīdas segumam, kāpņu pakāpieniem un citiem arhitektūras darbiem. Šie ir tikai daži no daudzajiem šo preču izmantošanas veidiem būvniecībā.

Lauksaimniecībā mēslošanas līdzekļu ražošanā izmanto fosfāta iežu un potašu. Kaļķi izmanto kā skābi neitralizējošu augsnes apstrādi. Dzīvnieku barībai pievieno minerālvielas.

Ķīmiskajā rūpniecībā tiek izmantots liels daudzums sāls, kaļķu un sodas pelnu. Ražošanā tiek izmantots liels daudzums metālu, māla un minerālu pildvielas / pildvielas.

Mosa cietības skala ir atsauces minerālu komplekts, ko izmanto klases cietības pārbaudei. Minerāla cietības noteikšana ir viens no vissvarīgākajiem testiem, ko izmanto minerālu identificēšanā.

Labākais veids, kā uzzināt par minerāliem, ir mācīties ar mazu paraugu kolekciju, ar kuru jūs varat rīkoties, pārbaudīt un novērot to īpašības. Lēti minerālu kolekcijas ir pieejamas veikalā Geology.com.

Skābes tests: Ģeologi izmanto atšķaidītu sālsskābi, lai identificētu karbonātu minerālus. Karbonāta minerāli, izmantojot kontaktu ar skābi, izdalās ar dažāda līmeņa enerģiju.

Minerālu fizikālās īpašības

Ir aptuveni 4000 dažādu minerālu, un katram no šiem minerāliem ir unikāls fizikālo īpašību kopums. Tajos ietilpst: krāsa, švīka, cietība, spīdums, diafānitāte, īpatnējais svars, šķelšanās, lūzums, magnētisms, šķīdība un daudz kas cits. Šīs fizikālās īpašības ir noderīgas minerālu identificēšanai. Tomēr tie ir daudz svarīgāki, nosakot minerāla iespējamo izmantojumu rūpniecībā. Apsvērsim dažus piemērus.

Minerālā talka, sasmalcinot pulverī, ir lieliski piemērota izmantošanai kā kāju pulveris. Tas ir mīksts, slidens pulveris, tāpēc tas neradīs nobrāzumus. Tam ir spēja absorbēt mitrumu, eļļas un smaku. Tas pielīp pie ādas un rada savelkošu efektu - tomēr tas viegli nomazgājas. Nevienam citam minerālam nav šim mērķim piemērotu fizikālo īpašību kopuma.

Minerālais halīts, sasmalcināts mazos graudos, ir lieliski piemērots pārtikas aromatizēšanai. Tam ir sāļa garša, kas lielākajai daļai cilvēku šķiet patīkama. Tas ātri un viegli izšķīst, ļaujot tā aromātam izplatīties pa barību. Tas ir mīksts, tāpēc, ja kāds to neizšķīdīs, tas nesabojās zobus. Nevienam citam minerālam nav fizikālu īpašību, kas ir labāk piemērotas šai lietošanai.

Minerālais zelts ir lieliski piemērots izmantošanai rotaslietās. Amatnieks to var viegli pārveidot par pielāgotu rotaslietu. Tam ir patīkama dzeltenā krāsa, kas patīk lielākajai daļai cilvēku. Tam ir spilgts spīdums, kas nesabojājas. Tā lielais īpatnējais blīvums piešķir tam jauku "šķēru", ko vairums cilvēku dod priekšroku salīdzinājumā ar vieglākiem metāliem. Rotaslietu izgatavošanā var izmantot citus metālus, taču šīs īpašības padara zeltu par pārliecinošu iecienītāko lietu. (Daži cilvēki varētu piebilst, ka zelta retums un vērtība ir divas papildu īpašības, kuras padara rotaslietas vēlamas. Tomēr retums nav īpašums, un tā vērtību nosaka piedāvājums un pieprasījums.)

Zvaigžņu safīrs: Zils zvaigžņots safīrs 8 mm x 6 mm kabošons no Taizemes. Rutila ieslēgumi akmenī sakrīt ar korunda kristalogrāfisko asi, iegūstot zvaigzni - kas ir skaidri redzama un centrēta tikai tad, kad akmens aizmugure ir sagriezta 90 grādu leņķī pret kristāla C asi. Šis akmens ir termiski apstrādāts, lai akmeni padarītu tumšāku un uzlabotu zvaigznes redzamību.

Informācija par minerāliem
1 Minerāli vietnē Geology.com: Saites uz saturu par derīgajiem izrakteņiem vietnē geology.com.
2 Informācija par USGS minerāliem: Saites uz informāciju par minerāliem Amerikas Savienoto Valstu Ģeoloģijas dienesta vietnē.
3 Valsts un nacionālie ģeoloģiskie pētījumi: Saites uz ģeoloģisko pētījumu vietnēm, no kurām lielākajā daļā ir informācija par derīgajiem izrakteņiem, kas atrodami un ražoti viņu atrašanās vietā.
4 USGS derīgo izrakteņu programma: Vienīgais federālais zinātniskās informācijas avots par minerālu potenciālu, ražošanu, patēriņu un ietekmi uz vidi.
5 Derīgo izrakteņu un vietu datu bāze: Lielākā mineraloģijas datu bāze un atsauces vietne internetā.

Fizikālo īpašību nozīme

Minerāla galvenās īpašības, kas nosaka tā fizikālās īpašības, ir tā sastāvs un saišu stiprība tā sakārtotajā iekšējā struktūrā. Šeit ir daži piemēri:

Galena, svina sulfīdam, ir daudz lielāks īpatnējais svars nekā boksītam, alumīnija hidroksīdam. Šī atšķirība ir saistīta ar to sastāvu. Svins ir daudz smagāks nekā alumīnijs.

Dimants un grafīts sastāv no tīra oglekļa. Dimants ir vissmagākais dabīgais minerāls, un grafīts ir viens no mīkstākajiem. Šī atšķirība rodas saistību veidu dēļ, kas savieno oglekļa atomus to minerālu struktūrās. Katrs oglekļa atoms dimantā ir saistīts ar četriem citiem oglekļa atomiem ar spēcīgām kovalentām saitēm. Grafītam ir loksnes struktūra, kurā atomi loksnēs ir savstarpēji saistīti ar spēcīgām kovalentām saitēm, bet saites starp loksnēm ir vājas elektriskās saites. Kad grafīts tiek saskrāpēts, vājās saites viegli sabojājas, padarot to par mīkstu minerālu.

Dārgakmeņi rubīns un safīrs ir minerālā korunda krāsas variācijas. Šīs krāsas atšķirības izraisa sastāvs. Ja korunds satur nelielu daudzumu hroma, tam ir rubīna sarkanā krāsa. Tomēr, ja tajā ir neliels daudzums dzelzs vai titāna, tam piemīt safīra zilā krāsa. Ja kristalizācijas laikā ir pietiekami daudz titāna, lai veidotu sīkus minerālrutila kristālus, var veidoties zvaigžņu safīrs. Tas notiek, kad sīkie rutila kristāli sistemātiski izlīdzinās korunda kristāliskajā struktūrā, iegūstot zīdainu spīdumu, kas varētu radīt “zvaigzni”, kas izlīdzinās ar primāro kristalogrāfisko asi (skat. Fotoattēlu).


Skatīties video: Bezmaksas ievadnodarbība kursam "Metamineraloģija" Pasniedzēja Inga Demčuka