КЛАСС САМОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ
В классе самородных металлов преобладают атомные структуры плотнейшей упаковки с металлической связью. Этим определяется общность многих физических свойств самородных металлов. Они характеризуются высокой электро- и теплопроводностью, имеют сильный металлический блеск, высокую отражательную способность и наибольшую плотность.

В классе самородных металлов одним из важнейших является подкласс минералов с координационной структурой (группы меди, железа, платины, осмистого иридия).

Группа меди
Из минералов, принадлежащих к группе меди, мы рассмотрим два минеральных вида — медь и электрум. Минералы этой группы кристаллизуются в гексоктаэдрическом классе кубической сингонии — Oh — m3m(3L44L⁶36L29PC). Кристаллическая струкра их характеризуется гранецентрироваиным кубом с плотнейшей упаковкой атомов, размещенных в вершинах куба и в центре каждой его грани. Размер элементарных ячеек указывает на возможность образования непрерывных изоморфных смесей между серебром и золотом и ограниченную смесимость этих металлов с медью. Минералы группы меди встречаются в виде кристаллов и кристаллических сростков, часто наблюдаются неправильные зерна с искривленными гранями, закругленными ребрами и неравномерным ростом по разным направлениям, в результате чего образуются широко распространенные среди этих минералов дендритовидные формы. По происхождению минералы группы золота являются либо первичными образованиями, связанными главным образом с гидротермальными и пневматолитовыми процессами, либо вторичными, возникшими на поверхности в процессе разрушения или окисления.

Медь — Сu. Химический состав. Медь обычно бывает химически чистой, иногда содержит примеси Ag, Au и Fe (до 2,5%).
Разности: золотистая медь с содержанием Au до 2—3%; витнеит — с содержанием Au до 11,6%.
Структурная ячейка содержит 4Сu. Пространственная группа — O⁵h Fm3m.
Агрегаты и габитус. Медь образует неправильные плоские дендриты и пластины, возникающие в трещинах горных пород .
В некоторых месторождениях были встречены сплошные массы меди весом в несколько тонн. Например, в районе Верхнего озера в США найдены отдельные глыбы самородной меди до 1000 т. Правильно образованные кристаллы наблюдаются редко, чаще они имеют кубический габитус с главными формами куба, ромбического додекаэдра {110}, октаэдра и др. Встречаются двойники срастания по (111) реже по (110). Как кристаллы, так и двойниковые образования меди редко развиваются равномерно по всем направлениям. Обычно вместо сплошного кристалла возникает сетка удлиненных, вытянутых в одном определенном направлении скелетных форм или дендритов.
 

В простых кристаллах рост выражен в основном в направлении четверных осей, и тогда ветви дендрита образуют одна с другой прямые углы. В двойниковых образованиях ветви дендрита вытянуты вдоль двойной оси, параллельной двойниковой плоскости. Физические свойства меди приведены в табл.

 
 
Диагностические признаки. Медь легко определяется по цвету, ковкости и плотности. Главные линии на рентгенограммах: 2,085; 1,806; 1,276. В разведенной азотной кислоте растворяется легко, в соляной — труднее. Раствор с излишком аммиака имеет характерный синий цвет. П. п. т. плавится (температура плавления 1083° С).
Отличие от сходных минералов. Самородную медь в сплошных скоплениях можно спутать с никелином и борнитом. Отличия:

МинералыМинералы меди

1) никелин нековкий имеет буровато-черную черту и более высокую твердость (5); 2) борнит имеет индигово-синюю побежалость. Искусственное получение. Медь легко получают при восстановлении из раствора органическими и неорганическими веществами. Хорошие кристаллы меди возникают при электролизе.
 
Образование и месторождения. Самородная медь образуется в различных геологических условиях, но главные ее скопления связаны с гидротермальными и экзогенными процессами. Типичные гидротермальные месторождения самородной меди встречаются очень редко, к ним принадлежит одно из крупнейших месторождений в районе Верхнего озера (штат Мичиган в США), где медь наблюдается в виде цемента в конгломератах и миндалинах основных пород совместно с самородным серебром, цеолитами (алюмосиликаты, .содержащие воду), кальцитом (Са[СО3), кварцем (SiO2) и т. д. В 1915 г. это месторождение давало десятую часть мировой добычи меди, в наше время тут добывается 100 тыс. т меди ежегодно.Гидротермальное происхождение имеют находки самородной меди в базальтах Яновой Долины, Долгого Поля и других мест на Волыни. Образование самородной меди гидротермальным путем может быть объяснено взаимодействием хлоридов меди и железа по такой реакции:
2FeCl2 + CuCl2 + 3H2О= Сu + Fe2О3 + 6НСl.
 
Скопления самородной меди чаще всего возникают в связи с экзогенными процессами, но такие образования редко имеют практическое значение . Самородная медь характерна для нижних частей зон окисления медных сульфидных месторождений. Особенно интересны в минералогическом отношении Турьинские месторождения Урала, самородная медь которых была исследована еще в 1837 г. Г. Розе, а также старые Калмакташские рудники в Казахстане. Образцы самородной калмакташской меди весом в несколько тонн сохранились только в музеях. В некоторых осадочных породах, например в песчаниках, наблюдается самородная медь, цементирующая отдельные песчинки (медистые песчаники), а также выделяющаяся в них в виде конкреций. Такие образования известны в Приуралье, Донбассе, в Подолии, в Наукатском месторождении в Средней Азии и в других местах. В зоне окисления и в осадочных породах самородная медь могла образоваться по таким реакциям:
Cu2S+2О2 = CuSО4+Сu
халькозин
2СuО+С = 2Сu+СO2
Cu2О + H2SО4 = CuSO4+H2O + Cu.
куприт
В экзогенных месторождениях самородная медь встречается вместе с купритом (Cu2О), халькозином (Cu2S), бурыми железняками, малахитом (CuCu(OH)2[CO3]) В них она образует псевдоморфозы по куприту и халькозину, а в старых горных выработках встречаются ее псевдоморфозы по обломкам дерева и выделения на железных предметах. Эта медь называется цементной и образуется по реакции
CuSО4+Fe = FeSО4+Сu.
На земной поверхности самородная медь не устойчива и в кислородных условиях переходит в куприт (Сu2О) и тенорит (СuО), а в водно-воздушной среде — в махалит (CuCu(OH)2 [СО3]) и азурит (Cu2Cu(OH)2[СО3]2).
 
Практическое значение.
Практическое использование меди общеизвестно. Основными отраслями народного хозяйства, которые используют значительное количество меди, являются машиностроение, металлургия, электротехника, приборостроение. Медь используется также для чеканки монет. Нижний промышленный предел самородной меди в промышленных месторождениях равен 0,5%.