Химический состав минералов характеризуется определенным химическим составом. Минералы могут состоять либо из одного химического элемента, либо из нескольких.
Если минерал состоит из одного химического элемента, его называют самородным элементом.
Например, самородное золото Au, самородное серебро Ag, самородная медь Cu и т. д.
Однако большинство минералов состоит из нескольких, а иногда и многих химических элементов.
Например, халькопирит и анальцим — 4SiO2 • Аl2O3 • Na2O • 2Н2O.
Какой бывает химический состав минералов
Состав минералов принято выражать в виде химической формулы или в весовых процентах, определяемых с помощью химического анализа.
Например, химический состав минералов халькопирита и анальцима может быть выражен следующими весовыми процентами химических элементов (для первого) или окислов (для второго):
I. (Cu — 34,9) + (Fe — 30,47) + (S — 34,6) = Сумма 99,97
II. (SiO2 — 55,12) + (Al2O3 — 22,99) + (Na2O — 13,53) + (H2O — 8,27) = Сумма 99,81
Формулы данных минералов рассчитываются делением указанных весовых количеств на соответствующие атомные или молекулярные массы.
При этом получают атомные или молекулярные количества.
Атомные массы химических элементов берутся по таблице периодической системы элементов Д. И. Менделеева, молекулярная масса окисла выводится путем суммирования атомных масс, слагающих соответствующий окисел элементов.
Атомные или молекулярные количества заменяют пропорциональными им коэффициентами в получаемой формуле. Примеры расчета формулы халькопирита и анальцима приводятся в таблица.
Как определяется формула минерала
Формулы, получаемые при расчете и дающие представление о химическом составе минерала, называются эмпирическими.
Таковы полученные формулы халькопирита и анальцима — 4SiO2 • Аl2O3 • Na2O • 2Н2O.
Эмпирическая формула анальцима, написанная в виде окислов, не отражает связей между химическими элементами и ничего не говорит о структуре минерала.
Такое написание формулы имеет одно преимущество — ее проще запомнить.
Таблица расчета формулы халькопирита и анальцима
Название и формула Халькопирит CuFeS2, Компоненты и весовые проценты: Cu — 34,9, Fe — 30,47, S — 34,6. Атомные(молекулярные) количества: Cu — 34,9 : 63,5 = 0,550, Fe — 30,47 : 55,8 = 0,546, S — 34,6 : 32 = 1,081. Количество атомов: Cu — 1, Fe — 1, S — 2.
Название и формула Анальцим 4SiO2 · Al2O3 · Na2O · 2H2O: Компоненты и весовые проценты: SiO2 — 55,12, Al2O3 — 22,99, Na2O — 13,53, H2O — 8,27, Атомные (молекулярные) количества: SiO2 — 55,12 : 60 = 0,919, Al2O3 — 22,99 : 102 = 0,225, Na2O — 13,53 : 62 = 0,218, H2O — 8,27 : 18 = 0,459. Количество атомов: SiO2 — 4, Al2O3 — 1, Na2O — 1, H2O — 2.
Для ряда минералов принято писать формулы, в которых отражается тип химического соединения и взаимные связи между слагающими химическими элементами.
Такие формулы называются структурными или кристаллохимическими.
Пример формулы минерала анальцима
Квадратными скобками выделен радикал, представляющий сложный анионный комплекс вода, имеющаяся в минерале в количестве одной молекулы, пишется в конце формулы и отделяется от нее точкой.
Другой пример. Эмпирическая формула мусковита H2KAl3Si3O12, структурная — KAl2[AlSi8O10](OH, F)2.
В данной формуле выделен в виде радикала сложный анионный комплекс, а вода присутствует в минерале не в виде Н2O, а в виде гидроксила (ОН)—, который может замещаться.
Как уже отмечалось, изоморфные примеси в формуле минерала изображаются в круглых скобках и отделяются друг от друга запятой.
Химический элемент, стоящий на первом месте в скобках, присутствует в большем количестве.
Например, формула анкерита Са (Mg, Fe)2[CO3]2.
Рентгеноструктурный анализ в настоящее время позволил установить структурные формулы многих минералов.
Статья на тему Химический состав минералов