САПФИРЫ
ДРАГОЦЕННЫЕ КАМНИ
СВОЙСТВА
 

Loading


 

О СВОЙСТВАХ МИНЕРАЛОВ

Кристаллические вещества анизотропны — в отличие от изотропных аморфных; это значит, что многие свой­ства кристаллов носят векторный, или векториальный, ха­рактер, т.е. меняются в зависимости от направления в крис­талле. Это прежде всего относится к оптическим свойствам и в том числе сказывается на окраске некоторых минералов, интенсивность, оттенок, а иногда и основной тон которой обнаруживают в таких случаях различия по разным кристал­лографическим осям, т.е. при повороте кристалла или при взгляде на него с разных сторон, например, сверху и сбоку (явление, называемое плеохроизмом и присущее многим ми­нералам низших и средних сингоний, исключая наиболее высокосимметричные кубические — оптически изотроп­ные). В главе 2 уже отмечалось, что в силу векторного ха­рактера свойств кристаллов одно и то же вещество (напри­мер, кварц SiO2), слагающее в едином кристалле пирамиды роста разных граней, варьирует по своим физическим свой­ствам, включая цвет (секториальное распределение окраски в кристаллах аметиста).

К числу векторных свойств минералов относятся также большинство механических (упругость, твердость, спайность и отдельность), магнитные и электрические свойства. Векторные свойства минералов зависят от их симметрии и особенностей кристаллической структуры (структурного мотива), а также от типа кристаллоструктурных связей. Последние оказывают наиболее сильное влияние на такие свойства минералов, как твердость, электрические, отчасти магнитные и некоторые оптические свойства (особенно степень прозрачности и блеск). Роль химического состава как фактора, обусловливающего векторные свойства минералов, обычно второстепенна по сравнению с ролью кристал­лоструктурных факторов. Причем большее значение, чем основные компоненты состава, во многих случаях приобре­тают элементы-примеси, захват которых кристаллом и их распределение в нем зависят от анизотропии кристалличес­кого вещества.

Хотя векторный характер присущ большинству физичес­ких свойств минералов, но по крайней мере одно из их важ­нейших свойств, а именно плотность, является скалярным, не зависящим от направления в кристалле. Применительно к плотности химический состав минералов играет, как пра­вило, первостепенную, определяющую роль, тогда как структурные факторы — чаще второстепенную. К скаляр­ным свойствам минералов можно отнести также хрупкость или ковкость.

По физическим свойствам минералов производится их полевая диагностика, многие свойства широко используют­ся и при изучении минералов в лабораторных условиях, в частности — для разделения (сепарации) минеральных сме­сей и выделения мономинеральных фракций. Такие физи­ческие свойства минералов, как плотность, хрупкость или пластичность, поверхностные (смачиваемость, адсорбцион­ная способность и др.), магнитные и электрические свойства служат основой промышленного обогащения руд. На физических свойствах минералов базируются геофизические ме­тоды поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Наконец, многие физические свойства минералов (оптические, электрические, магнитные, а также высокая или, наоборот, низкая твердость и др.) нашли важные практические применения в различных областях науки и техни­ки, в промышленном производстве и в нашем повседневном быту. Существенное значение для диагностики минералов и промышленной переработки рудных концентратов имеют и некоторые химические свойства минералов, прежде всего, их растворимость в воде, кислотах и щелочах, взаимодействие с другими реагентами (в том числе окислителями или восстановителями) и т.д., а также токсичность. Для минералов, применяемых в керамике и стеклоделии и представлен­ных главным образом силикатами, боратами, оксидами, особое значение приобретают тепловые свойства; однако для целей диагностики они практически не используются.

Тепловые свойства бывают как векторными (тепловое расширение, теплопроводность), так и скалярными (теплоемкость, температура плавления, термическая- устойчи­вость, термодинамические характеристики и др.). Однако числовые значения этих свойств, как правило, не приводят­ся даже в самых подробных минералогических справочни­ках, где обычно рассматриваются лишь фазовые переходы при нагревании и охлаждении (полиморфные превращения, термическая диссоциация, образование и распад твердых растворов; иногда указывается температура и характер плав­ления — без разложения или с разложением). Здесь мы теп­ловых свойств минералов касаться не будем, за единствен­ным исключением: один из способов отличия драгоценных камней от стеклянных имитаций основан на том, что теп­лопроводность стекла (аморфного вещества) меньше, чем кристаллических веществ, какими являются большинство минералов. Поэтому стеклянные имитации драгоценных камней кажутся на ощупь (а особенно, если лизнуть их язы­ком) более теплыми, чем подлинные камни, и это дает воз­можность легко и просто различить те и другие. По той же причине, будучи внесены с холода в теплое помещение, камни сразу отпотевают, покрываются каплями влага; со стеклом этого не происходит.

Набор свойств минерала — это как бы его паспорт, ан­кета и визитная карточка одновременно; они дают полное представление о минерале и основных "чертах его характе­ра". В данной главе рассматриваются важнейшие физичес­кие и (очень кратко) химические свойства минералов, ис­пользуемые или учитываемые как диагностические призна­ки, а также в практической деятельности человека.

Скалярные свойства.

Плотность — масса единицы объема вещества. Обозначения — D или р. Прежнее, устаревшее название — удельный вес; его еще можно встретить в минералогических учебниках и справочниках, изданных вплоть до начала 1970-х годов, но ныне удельным весом у называется другая величина — не масса, а вес единицы объема вещества. Со­отношение плотности и удельного веса: у = pg, где g — ус­корение силы тяжести, значение которого, как известно, меняется в зависимости от места измерения. Поэтому, в от­личие от плотности, удельный вес (в современном понима­нии) не является числовым выражением физического свой­ства вещества. В системе СГС единица измерения плотнос­ти — г/см3 (традиционно принятая в минералогии), в Меж- дународной системе СИ — кг/м3 (в минералогии практичес­ки не вошла в употребление); соответственно для удельного веса - дин/см3 и Н/м3 (Н — ньютон; дина и ньютон — еди­ницы силы, а не массы).

 
 
 

 


САПФИРЫ В КИЕВЕ