7. el ıadás az ÁsvÁnyok rendszerezÉse oxidok,...
TRANSCRIPT
7. elıadásAZ ÁSVÁNYOK RENDSZEREZÉSE
OXIDOK, HIDROXIDOK, KARBONÁTOK
Oxidok
Fémeknek oxigénnel alkotott vegyületei.
Szerkezetükben fıleg ionos kötés érvényesül. A koordinációt tekintve a nagy koordinációs számú ionrácsok az uralkodók, míg a közepes koordinációs számú, kovalens kötéseket tartalmazó, illetve kis koordinációs számú molekularácsú oxidok ritkábbak.
Az összetett oxidokban két vagy több kation található. Ezekben a kationok koordinációs száma lehet azonos, de lehet különbözı is.
Az oxidok a szulfidokhoz képest jobbára tömöttebb rácsszerkezetet építenek föl, ami a kémiai és fizikai tulajdonságokban kifejezésre jut: nagyobb keménység, magasabb olvadáspont, kisebb oldhatóság.
Oxidok
Az oxidok csoportosítása a fém/kation : oxigén arányt követi.
Jelenleg kb. 450 oxid és rokon vegyületet ismerünk a természetben. Egyesek igen gyakoriak, mint a kvarc. Legnagyobb mennyiségben a földkéregben találhatók, átlagos mennyiségüket 17 %-ra becsülik (ebbıl azonban kb. 13% esik a kvarcra).
Gazdasági és történeti szempontból fontos ásványok tartoznak az oxidok közé. A vas, mangán, króm, ón, titán, alumínium és az urán döntırészét oxidokból nyerik ki.
Sok oxid ismert a drágakövek világában is. De gondoljunk a jégre, hiszen az szintén ásvány és az oxidok közé tartozik.
Néhány fontos oxid
Spinell – MgAl2O4; köbös
fontos kızetalkotó
(magmás, üledékes)
megbecsült drágakı
Magnetit – Fe2+Fe3+2O4; köbös
gyakori kızetalkotó
(magmás, metamorf
üledékes), fontos érce a vasnak,
ferromágneses sajátságú
Néhány fontos oxid
Korund - Al2O3; trigonális
fontos kızetalkotó
(metamorf, üledékes)
nagy keménység és kémiai
stabilitás, drágakıváltozatok:
(rubin, zafir)
Néhány fontos oxid
Hematit - Fe2O3; trigonális
fontos kızetalkotó
(magmás, metamorf, üledékes)
a vas fontos ércásványa,
pora korábban fontos
festékföld volt
Ilmenit - FeTiO3; trigonális
fontos kızetalkotó (magmás,
üledékes), a titán ércásványa
Néhány fontos oxid
Rutil - TiO2, tetragonális
gyakori kızetalkotó
(magmás, metamorf,
üledékes),
nagy keménység, kémiai
stabilitás,
a titán fontos ércásványa,
fehér festék alapanyaga
Piroluzit - MnO2, tetragonális
a mangán legfontosabb
ércásványa, leginkább
üledékes eredető, pora
kedvelt festékföld volt
A földkéreg legfontosabb oxidja: kvarc
Kvarc - SiO2; trigonális, hexagonális
Tridimit - SiO2; monoklin, rombos
Cristobalit - SiO2; tetragonális, köbös
az egyik leggyakoribb kızetalkotó
(magmás, metamorf, üledékes),
7-es keménység, nagy kémiai stabilitás,
nem hasad
sokféle szín- és alakváltozat
(drágakövek),
változatos felhasználás: üvegipar,
építıipar, kohászat, elektronikai és
optikai ipar, tőzállóanyagipar,
korábban eszközkészítés
(kıkorszakok)
SiO2 módosulatok stabilitási tartományai
A földkéreg legfontosabb oxidja: kvarcformák, ikrek, jól kristályos változatok
rózsakvarc
ametiszt
füstkvarc
Mikrokristályos kvarcváltozatokkalcedon- és jáspisfélék
Egy rövid távon rendezett szerkezető és amorf ásvány: opál
Opál - SiO2 . nH2O
amorf vagy rövid távon
rendezett szerkezető
kagylós törés, változó
víztartalom, felszínközeli
képzıdés (magmás,
üledékes eredet)
Hidroxidok, oxid-hidroxidok
A hidroxidokban a hidroxil-csoport egyedül vagy az oxigénnel együtt
tölti be az anionhelyeket.
Szerkezetük jelentısen különbözik az oxidokétól. Az OH-ionok
koordinációs száma leginkább 3-as vagy 6-os és zömmel rétegrácsos
felépítést eredményez.
A hidroxidok sokkal kevéssé stabil vegyületek, mint az oxidok. A
rétegrácsokban a rétegek között gyenge van der Waals kötés vagy
hidrogénkötés van.
Jellemzı a hidroxidokra: kristályok táblás, lemezes termete, a rétegekkel
párhuzamos kiváló hasadás és kis keménység.
Legtöbbször a felszín közelben vagy a felszínen képzıdnek, mállási
folyamatok során. Az alumínium, vas, mangán fontos ércásványai
tartoznak közéjük.
A leggyakoribb vas-oxid-hidroxid: goethit
Goethit - αααα-FeO(OH); rombos
roppant elterjedt kızetalkotó, a felszínen minden vastartalmúásvány döntıen goethitté (vagy rosszul kristályos vas-oxiddá) mállik el,
a vas évezredek óta felhasznált ércásványa,
porát festékföldként hasznosítják.
Gyakori alumínium-hidroxidok
Gibbsit - γγγγ-Al(OH)3; monoklin
a felszínen más Al-tartalmú
ásványokból gyakran
képzıdik; kristályai mindig
szubmikroszkopikus
méretőek,
a bauxit fontos ércásványa
Böhmit - γγγγ-AlO(OH); rombos
a bauxit legfontosabb
ércásványa, kristályai
mikroszkopikus méretőek
Környezetünkben képzıdı
oxidok, hidroxidok• Sokszor rövid távon rendezett szerkezetőek vagy amorfak; nagy
fajlagos felülettel, nagy adszorpciós képességgel rendelkeznek
Fe-oxidokAl-oxidok
Fe-Mn-oxidok Fe-oxidok
Karbonátok
A karbonátokra a CO3 összetett anion jelenléte jellemzı. A karbonát anionban lévı kötések sokkal erısebbek, mint a szerkezetben lévıtöbbi kötéstípus.
A karbonát anion legtöbbször közepes vagy nagy ionrádiuszú, két vegyértékő kationokkal (Ca, Mg, Fe, Mn, Pb, Ba, Sr) kapcsolódik össze. A kisebb ionmérető fémek karbonátokban ritkábbak, és általában más fémekkel együtt épülnek be a szerkezetbe.
kalcit rácsa és hasadása
Karbonátok
A vízmentes, vízben nem oldódó karbonátok 3–5 közötti keménységőek. A vízben fıként az OH-csoportot tartalmazó, vagy a víztartalmúkarbonátok oldódnak.
Hidrogén-ion jelenlétében a karbonátok instabilakká válnak és elbomlanak (pl. sósavban pezsgéssel oldódnak).
A karbonátok a földkéreg felsı zónáiban, illetve a Föld felszínén elterjedt ásványok. Karbonátokból áll számos igen elterjedt üledékes (pl. mészkı, márga, dolomit) és metamorf (márvány) kızet.
Jelenleg kb. 200 karbonátásványt ismerünk. Gyakoriságuk és gazdasági jelentıségük miatt a kalcit-, az aragonit- és a dolomit-csoport ásványai a legfontosabbak.
A karbonátokat a víztartalom, illetve a pótanionok hiánya vagy jelenléte alapján csoportosítjuk.
A leggyakoribb karbonát: kalcit
Kalcit - CaCO3; trigonális
a leggyakoribb kızetalkotó
karbonát (magmás,
üledékes, metamorf),
romboéder szerinti kitőnı
hasadás, közepes
keménység, savakkal
szembeni instabilitás,
változatos felhasználás:
építıipar, mész- és
cementgyártás, kohászat,
cukoripar, talajjavítás,
festékipar, díszítıkıipar
A kalcit formai változatossága
Néhány fontos karbonát
Sziderit - FeCO3; trigonális
gyakori kızetalkotó (magmás,
üledékes);
a vas egyik ércásványa,
barna szín, romboéder szerint
kitőnı hasadás
Magnezit - MgCO3; trigonális
a magnézium legfontosabb
ércásványa, tőzállóipar,
építıanyagipar (speciális
cementek)
Néhány fontos karbonát
Dolomit - CaMg(CO3)2; trigonális
gyakori üledékes kızetalkotó,
közepes keménység, savakkal
szemben instabilitás,
romboéder szerinti kitőnı hasadás,
Kohászati adalék, tőzállóanyag-ipar,
talajjavítás, vegyipar
Néhány fontos karbonát
Aragonit - CaCO3; rombos
üledékes, ritkábban magmás,
metamorf kızetalkotó,
közepes keménység, savakkal
szemben instabilitás,
nem jó a hasadása (ellentétben a
kalcittal)
Néhány fontos karbonát
Malachit - Cu2(CO3)(OH)2; monoklin
rézérctelepek oxidációs zónája,
zöld, közepes keménység,
a réz ércásványa, pora korábban
fontos festékföld volt, díszítıkı
Azurit - Cu3(CO3)2(OH)2; monoklin
rézérctelepek oxidációs zónája,
kék, közepes keménység,
a réz ércásványa, pora korábban
fontos festékföld volt
Környezetünkben képzıdı karbonátok