8. elıadás AZ ÁSVÁNYOK RENDSZEREZÉSE SZULFÁTOK, FOSZFÁTOK, SZILIKÁTOK (NEZOSZILIKÁTOK)
Szulfátok A szulfátok alapvetıen oxigéndús környezetben, a földkéreg felszínhez közeli részein, a litoszféra-bioszféra határán, a hidroszférában, és a troposzférában képzıdnek. Kb. 400 szulfátot ismerünk a természetben. A szerkezet alapeleme a tetraéderes koordinációjú szulfát (SO4)2– anion. Jellemzı fizikai-kémiai tulajdonságok: alacsony olvadáspont, kis keménység, kis kémiai stabilitás, egy részüknél vízben könnyő oldékonyság. A viszonylag ellenállóbb szerkezetek fıként a nagymérető, két vegyértékő kationokkal (Ba, Sr, Pb) való kapcsolódással jönnek létre. A kismérető kationok inkább vízmolekulákkal körülvéve épülnek be a szerkezetbe. Ugyanazon kationnal, de különbözı számú vízmolekulával változó szerkezeti felépítést mutathatnak. Felszíni képzıdésüket savas jelenségek kísérik.
Néhány fontos szulfát Anhidrit - CaSO4; rombos sótelepek gyakori ásványa, üledékes eredet), három, egymásra merıleges irányban jól hasad (pátos tömegek), vegyipar, építıipar, talajjavítás
Néhány fontos szulfát Barit - BaSO4; rombos magmás és üledékes eredet, három irányban jó hasadás (pátos halmazok), relatíve nagy sőrőség (súlypát), gyakori allokrómás szín vegyipar (fehér festék), bárium nyersanyaga, mélyfúróipar, egészségügy, környezetvédelem
Néhány fontos szulfát Alunit - KAl3(SO4)2(OH)6; trigonális utómagmás és üledékes eredet, egy irányban kitőnı hasadás, kis keménység, táblás-pikkelyes megjelenés, régebben timsót állítottak elı belıle
Jarosit - KFe3(SO4)2(OH)6; trigonális gyakori mállástermék (földpátok és szulfidok bomlásából), savas jelenségek kísérik, citromsárga, porszerő megjelenés, alunit
jarosit
A leggyakoribb szulfát: gipsz Gipsz - CaSO4 . 2H2O; monoklin Üledékes és utómagmás eredet, sókızetek uralkodó kızetalkotója, szulfidok mállásának fontos terméke, kis keménység, egy irányban kitőnı hasadás, könnyő vízvesztés építıipar, cementgyártás, egészségügy, talajjavítás, díszítıkıipar, mővészetek
Néhány nehézfém szulfát Kalkantit - CuSO4 . 5H2O; triklin kék (rézgálic), rézszulfidok oxidációjának terméke
Melanterit - FeSO4 . 7H2O; monoklin zöld (vasgálic), vasszulfidok oxidációjának terméke
Foszfátok (és arzenátok) Szerkezetük alapja a tetraéderes koordinációjú foszfát (PO4)2– vagy arzenát (AsO4)2– összetett anion. Az anionokban erıs kötések, míg az anion és kation(ok) között gyengébb kötések vannak, így a foszfátok döntı része jellegzetes sótermészető anyag. Általában kis keménységőek, nagy az oldékonyságuk, kicsi a kémiai stabilitásuk. Stabilisabb vegyületeket csak nagyobb mérető kationokkal képeznek (Ca, Y, Ce). A kisebb mérető kationok (Al, Fe, Mg) fıként vízmolekulákkal együtt épülnek be a szerkezetbe. A foszfátok döntı része oxigéndús környezetben képzıdik, a földfelszín közelében, illetve a felszínen. A változatos kation- és anionhelyettesítések miatt sok (kb. 700-féle) foszfát (és arzenát) ásványt ismerünk.
A leggyakoribb foszfátok: apatitok Fluorapatit - Ca5(PO4)3F; hexagonális Hidroxilapatit Ca5(PO4)3(OH); hexagonális Klórapatit - Ca5(PO4)3Cl; hexagonális gyakori magmás, üledékes kızetalkotók, közepes keménység, változatos allokrómás színek, vegyipar, talajjavítás, élelmiszeripar, kerámiaipar
A legfontosabb ásványosztály: szilikátok Csoportosításuk szerkezeti alapja
Szerkezeti alapként az (SiO4)4- összetett anion szolgál, melyre jellemzı, hogy egymással közvetlenül is összekapcsolódhatnak, polimerizációra képesek.
sziget- (SiO4)4-
csoport- (Si2O7)6-
győrő- (Si6O18)12-
A legfontosabb ásványosztály: szilikátok Csoportosításuk szerkezeti alapja
lánc-
(Si2O6)2-
réteg- (Si4O10)4
térháló
A legfontosabb ásványosztály: szilikátok Kb. 1200 szilikátásványt ismerünk. Legfontosabb alkotó elemeik (Si, O, Al, Fe, Mg) egyúttal a leggyakoribb kémiai elemek a földkéregben. A földkéreg mintegy 70–75 %-át szilikátok alkotják (az SiO2-ásványokkal együtt kb. 90–95 %-át). Az Al kettıs szerepe: a szilikát-tetraéderben a Si-t helyettesíti (tetraéderes koordinációban), a rács semlegesítésében is részt vesz (oktaéderes koordinációban), A szilikát-anion negatív töltését kationok (Fe, Mg, Al, K, Na, Ca) egyenlítik ki A fölös pozitív vegyértékeket pótanion(ok) semlegesítik (F, OH, Cl).
többféle koordinációk egy szigetszilikát szerkezetében
Nezoszilikátok Szerkezetükben önálló SiO4-tetraéderek találhatók. Ezek egymással nem közvetlenül, hanem kationokon keresztül ionos kötéssel kapcsolódnak össze. Jellemzı rájuk az atomcsoportok szoros illeszkedése, melynek eredménye az ide tartozó ásványok viszonylag nagy sőrősége és keménysége.
• Olivin-csoport (rombos) Fayalit Fe2(SiO4) és Forsterit Mg2(SiO4) A csoport két szélsı tagjában a Mg2+ és a Fe2+ korlátlanul helyettesítik egymást. Az olivin-csoport tagjai bázisos, ultrabázisos magmatitok fontos kızetalkotói.
• Gránát-csoport (köbös) Pirop Mg3Al2(SiO4)3 Almandin Fe3Al2(SiO4)3 Grosszulár Ca3Al2(SiO4)3 Andradit Ca3Fe2(SiO4)3 Az elméleti végtagoknak megfelelı kémiai összetétel a természetben ritka, gyakoribbak az izomorf elegykristályok. Magmás, metamorf és törmelékes üledékes kızetek gyakori ásványai.
• Andaluzit-csoport Sillimanit - Al2O(SiO4); rombos Andaluzit - Al2O(SiO4); rombos Kianit - Al2O(SiO4); triklin Polimorf ásványok, metamorf kızetek gyakori elegyrészei. Kerámiaipar fontos nyersanyagai.
Cirkon ZrSiO4; tetragonális kis mennyiségben elterjedt magmás, metamorf és üledékes kızetalkotó. A cirkónium fontos ásványa.
Topáz Al2SiO4(F,OH)2; rombos döntıen pneumatolitos eredető, kedvelt drágakı
