7. el ıadás AZ ÁSVÁNYOK RENDSZEREZÉSE OXIDOK,...
Transcript of 7. el ıadás AZ ÁSVÁNYOK RENDSZEREZÉSE OXIDOK,...
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