Сера самородная

Сера - S. Наиболее устойчивую при комнатной температуре α-модификацию серы называют обычно ромбической серой или просто серой.

Химический состав. В ряде случаев устанавливается химически чистая сера, но обычно загрязнена посторонними механическими примесями: глинистым или органическим веществом, капельками нефти, газами и пр. Известны редкие разновидности с изоморфной примесью Se обычно до 1%, изредка до 5,2% - селенистая сера, а также Те, иногда As и в исключительных случаях Тl.

Сингония ромбическая. Кристаллическая структура. Согласно рентгенометрическим исследованиям, ромбическая сера обладает редкой для неорганических соединений молекулярной, и притом очень сложной, решеткой. В кристаллической структуре каждый атом серы с двух сторон имеет сферы, пересекающиеся со сферами соседних атомов, причем цепочки, состоящие из 8 атомов, замкнуты.

Отсюда - молекула серы S₈. Элементарная ячейка сложена 16 такими электрически нейтральными молекулами (кольцами), очень слабо связанными друг с другом вандерваальсовской связью. Облик кристаллов. Кристаллы чаще имеют пирамидальный или усеченнопирамидальный вид. Агрегаты. Часто встречается в сплошных, иногда землистых массах. Изредка наблюдаются натечные почковидные формы и налеты (в районах вулканических извержений).

Цвет. У α-серы наблюдаются различные оттенки желтого цвета: соломенно-желтый, медово-желтый, желтовато-серый, бурый и черный (от углеродистых примесей). Черты почти не дает, порошок слабожелтоватый. Блеск на гранях алмазный, в изломе жирный. В кристаллах просвечивает. Твердость 1-2. Хрупка. Спайность несовершенная. Удельный вес 2,05-2,08. Прочие свойства. Электропроводность и теплопроводность очень слабые (хороший изолятор). При трении заряжается отрицательным электричеством. Растрескивается от теплоты руки.

Диагностические признаки. Характерный цвет, низкая твердость, хрупкость, жирный блеск в изломе кристаллов и легкоплавкость. П. п. тр. и от спички легко плавится (при 112,8°С) и загорается голубым пламенем с выделением характерного запаха SO₂.

Самородная сера - единственный среди рассматриваемых в классе самородных элементов минерал, обладающий молекулярным строением вещества. S характеризуется совершенно особыми свойствами. Наличие в решетке в качестве структурных единиц электрически нейтральных молекул S₈ объясняет такие свойства, как плохая электропроводность, низкая теплопроводность, слабая связь между молекулами.

Происхождение. Самородная сера встречается исключительно в самой верхней части земной коры и на ее поверхности. Образуется различными путями:

-при вулканических извержениях, осаждаясь в виде возгонов на стенках кратеров, в трещинах пород, иногда изливаясь в жидком виде с горячими водами в виде потоков (Япония). Возникает в результате неполного окисления сероводорода H₂S в сольфатарах или как продукт реакции H₂S с сернистым газом: 2H₂S + 20 = 2Н₂O + 2S; H₂S + SO₂ = Н₂O + О + 2S;

Сольфатары (итал., единственное число solfatara, от solfo — сера), струи сернистого газа и сероводорода с примесью паров воды, углекислого и других газов, выделяющиеся из каналов и трещин на стенках и дне кратера, на склонах вулканов.

-при разложении сернистых соединений металлов, главным образом пирита, в нижних частях зоны окисления рудных месторождений. Обычно сильно загрязнена различными механическими примесями;

-при разложении гипсоносных осадочных толщ. Часто наблюдается парагенезис самородной серы с гипсом, на разъеденных участках которого она образуется в виде кристаллических и порошковатых масс;

-осадочным (биохимическим) путем в осадочных породах, представленных пластами, содержащими гипс, твердые и жидкие битумы (асфальт, нефть) и др. Этот тип месторождений широко распространен на земном шаре и имеет большое промышленное значение. Происхождение серы биохимическим путем связывают с жизнедеятельностью анаэробных бактерий, в результате чего образуется сероводород, неполное окисление которого приводит к выпадению серы.

Применение. Основное количество серы расходуется на производство серной кислоты, используемой во многих отраслях промышленности; затем в сельском хозяйстве (для борьбы с вредителями); в резиновом производстве (процесс вулканизации резины); при изготовлении спичек, фейерверков, красок и пр.

Алмаз

Алмаз - С. Название происходит от греческого слова "адамас" - непреодолимый (очевидно, имеется в виду наивысшая твердость и устойчивость по отношению к физическим и химическим агентам). Имя собственное образца – «Горняк»

Разновидности:

- борт - неправильной формы сростки и шаровидные лучистые агрегаты;

- карбонадо - тонкозернистые пористые агрегаты, окрашенные аморфным графитом и посторонними примесями в буровато-черный цвет.

Химический состав. Бесцветные разновидности состоят из чистого углерода. Окрашенные и непрозрачные разновидности в несгораемом остатке, достигающем иногда нескольких процентов, обнаруживают SiO₂, MgO, CaO, FeO,Fe₂O₃, A1₂O₃, ТiO₂ и др. В виде включений в алмазах нередко наблюдается графит и некоторые другие минералы.

Кристаллическая решетка алмаза. А - изображение центров атомов; В - та же решетка в виде тетраэдров, вершины и центры которых являются центрами атомов углерода

Сингония кубическая. Облик кристаллов октаэдрический, менее обычен додекаэдрический, редко кубический и изредка тетраэдрический. Грани кристаллов часто бывают представлены выпуклыми и неровными, иногда разъеденными поверхностями. Наблюдаются двойники срастания. Размеры отдельных кристаллов варьируют от мельчайших до очень крупных, весящих несколько сот и даже тысяч каратов (метрический карат = 0,2 г). Крупнейшие кристаллы весили (в каратах): "Коллинан" - 3025, "Эксцельзиор" - 969,5, "Виктория" - 457, "Орлов" - 199,6.

Цвет. Бесцветный водяно-прозрачный или окрашенный в голубой, синий, желтый, бурый и черный цвета. Блеск сильный алмазный. Твердость 10. Абсолютная твердость в 1000 раз превышает твердость кварца и в 150 раз - корунда. Хрупок. Спайность средняя. Плотность 3,47-3,56. Электропроводность слабая.

Диагностические признаки. Алмаз является единственным минералом по своей исключительной твердости. Характерны также сильный алмазный блеск и часто кривоплоскостные грани кристаллов. Мелкие зерна в шлихах легко узнаются по люминесценции, резко проявляющейся в ультрафиолетовых лучах. Цвета люминесценции обычно голубовато-синие, иногда зеленые.

Происхождение. Коренные месторождения генетически связаны с ультраосновными глубинными магматическими породами: перидотитами, кимберлитами и др. В этих породах кристаллизация алмаза происходит, очевидно, на больших глубинах в условиях высоких температур и давления. Судя по формам и условиям нахождения, алмаз кристаллизовался в магмах одним из первых. Не ясно, кристаллизовался ли алмаз за счет углерода самой магмы или за счет углерода, усваивавшегося из окружающих пород. В ассоциациях с алмазом наблюдаются: графит, оливин - (Mg, Fe)₂SiO₄, хромшпинелиды - (Fe,Mg)(Cr,Al,Fe)₂O₄, магнетит - FeFe₂O₄, гематит - Fe₂O₃ и др.

Россыпные месторождения алмаза, устойчивого в экзогенных условиях, образуются за счет разрушения и размыва алмазоносных пород.

Кимберлит (от названия г. Кимберли в Южной Африке), магматическая ультраосновная брекчиевидная горная порода эффузивного облика, выполняющая кимберлитовые трубки взрыва.

Кимберлитовая трубка — вертикальное или близкое к вертикальному геологическое тело, образовавшееся при прорыве газов сквозь земную кору. Кимберлитовая трубка заполнена кимберлитом.

Применение. Совершенно прозрачные алмазы применяются в ювелирном деле как драгоценные камни (бриллианты). Для технических целей употребляются мелкие алмазы, а также борт и карбонадо. Эти разновидности используются в металлообрабатывающей, камнеобрабатывающей, абразивной и других отраслях промышленности.

Графит

Графит - С. Название происходит от греческого слова "графо" - пишу. Разновидности:

-графитит - скрытокристаллическая разность;

-шунгит - аморфная разность, образовавшаяся в результате природного коксования углей.

Химический состав графита редко отличается чистотой. В значительных количествах (до 10-20%) часто присутствует зола, состоящая из различных компонентов (SiO₂, Аl₂O₃, FeO, MgO, СаО, Р₂О₅, CuO и др.), иногда вода, битумы и газы (до 2%).

Сингония гексагональная. Кристаллическая структура в сравнении с алмазом приведена на рисунке. Различия физических свойств алмаза и графита обусловлены различием в строении кристаллических решеток этих минералов. Ионы углерода в графите лежат листами, представленными плоскими гексагональными сетками.

Расположение центров атомов в алмазе (А) и в графите (Б)

Облик кристаллов. Хорошо образованные кристаллы встречаются крайне редко. Они имеют вид шестиугольных пластинок или табличек, иногда с треугольными штрихами на грани. Агрегаты часто тонкочешуйчатые. Реже распространены шестоватые или волокнистые массы. Цвет графита железно-черный до стально-серого. Черта черная блестящая. Блеск сильный металловидный; скрытокристаллические агрегаты матовые. В тончайших листочках просвечивает серым цветом. Твердость 1. В тонких листочках гибок. Жирен на ощупь. Мажет бумагу и пальцы. Спайность совершенная. Удельный вес 2,09-2,23 (изменяется в зависимости от степени дисперсности и наличия тончайших пор), у шунгита 1,84-1,98. Прочие свойства. Обладает высокой электропроводностью, что обусловлено очень плотной упаковкой атомов в листах.

Диагностические признаки. Легко узнается по цвету, низкой твердости и жирности на ощупь. От сходного с ним молибденита (MoS₂) отличается более темным железно-черным цветом и более слабым блеском.

П. п. тр. не плавится. При накаливании в струе кислорода сгорает труднее, нежели алмаз. Улетучивается, не плавясь, лишь в пламени вольтовой дуги. В кислотах не растворяется. Порошок в смеси с KNO₃ при нагревании дает вспышку.

Происхождение. В природе графит образуется при восстановительных процессах в условиях высоких температур.

Широко распространены метаморфические месторождения графита, возникшие за счет каменных углей или битуминозных отложений в условиях регионального метаморфизма или под влиянием интрузий магмы.

Встречается иногда среди магматических горных пород разнообразного состава. Источником углерода во многих случаях являются вмещающие углеродсодержащие горные породы.

Известны случаи находок графита в пегматитах. Встречаются месторождения на контактах известняков с изверженными породами в провинциях Онтарио и Квебек в Канаде, а также жильные месторождения крупнолистоватого графита, например на о. Цейлон.

Применение. Графит применяется для самых различных видов производства: для изготовления графитовых тиглей, в литейном деле; производстве карандашей; электродов; для смазки трущихся частей; в красочной промышленности и др.

Группа «полуметаллов»

В эту группу, кроме мышьяка, входят сурьма и висмут, т. е. элементы больших периодов V группы таблицы Менделеева. Все они в природных условиях хотя и редко, но наблюдаются в самородном состоянии, кристаллизуясь в одной (тригональной) сингонии и образуя, однотипные кристаллические решетки. Несмотря на это, элементы группы полуметаллов не встречаются совместно и не дают в природе ни твердых растворов, ни определенных соединений. Исключение составляют мышьяк и сурьма, которые при высоких температурах образуют твердые растворы во всех пропорциях, а при низких температурах - лишь устойчивое интертметаллическое соединение AsSb (аллемонтит).

Интерметаллические соединения - химические соединения металлов друг с другом.