Что такое самородные неметаллы

Что такое самородные неметаллы это простые неорганические вещества, в состав которых входит только один химических элемент.

Например углерод,  который включает все аллотропные его состояния (алмаз, углерод, графит и иногда приписывают графен).

Что такое самородные неметаллы

Алмаз

Химический состав алмаза — С. Тв. 10. Уд. в. 3,5. Сингония кубическая.

Алмаз встречается в кристаллах, обычно в виде октаэдров, а также в других формах (рис.).

Диагностика, как определить. По внешнему виду, в особенности в песках, алмаз по прозрачности сходен с кристаллами циркона.

От которых он отличается более сильным блеском, обликом кристаллов с округленными гранями и исключительной твердостью (дает черту на корунде).

Образование месторождения. Обладает совершенной спайностью по октаэдру. Грани кристаллов нередко бывают округленные.

Среди разрушенных пород алмаз попадается в виде мелких кристаллов и их обломков, обычно величиной — от просяного зерна до горошины.

Кристаллы большей частью прозрачны, бесцветны или желтоваты, с сильным блеском; синие, голубые и красные алмазы встречаются редко. Черные пористые разности алмаза называются «карбонадо».

Главные массы алмаза скапливаются во вторичных месторождениях, в россыпях. Коренные месторождения известны в Южной и Центральной Африке.

В африканских месторождениях алмазы образовались при высокой температуре и давлении в своеобразных глубоких трубках при извержении тяжелых магнезиальных магм, содержащих углерод.

Эти трубки наполнены синей алмазоносной породой, кимберлитом, принадлежащим к типу вулканических брекчий или вулканического туфа. Богатство кимберлита алмазами совершенно исключительное.

В среднем м³ этой породы содержит около 0,07 карата алмазов. В коренных месторождениях Южной Африки были найдены крупнейшие в мире алмазы.

Величайшим из всех известных до настоящего времени алмазов является «Звезда Африки» или иначе «Куллинан» (рис. 2.) Он весил 3024 ³/₄ карата (около 605 г).

Длина его равнялась 10см, высота 6 см и ширина 5 см. Найден он в Кимберлейских копях в 1905 г. Несмотря на исключительную величину, «Куллинан» представлял обломок значительно большего кристалла.

Из «Куллинана» приготовлено четыре выдающихся по величине бриллианта и много мелких. Большой бриллиант «Куллинан первый» весит 516 ¹/₂» каратов.

Вторым но величине алмазом был «Эксцельсиор», весом 971³/₄ карата (194 г), найденный в 1903 г. в копях Ягерсфонтейн, также в Южной Африке; он имел 8 см длины и 4 см ширины и толщины.

В 1934 г. в Южной Африке был найден алмаз «Джонкер» весом в 726 каратов, из которого было приготовлено 12 бриллиантов, общей ценностью в 2 млн. долларов.

При разрушении коренных пород алмазы могут накапливаться в песчаных россыпях (Индия).

Последние иногда превращаются в песчаники и другие алмазоносные породы, залегающие в осадочных или метаморфических свитах.

Алмаз прозрачен для рентгеновских лучей, чем отличается от стеклянных имитаций.

Применение. Прозрачные разности алмаза идут в огранку для ювелирных целей. Граненый алмаз называется бриллиантом.

Черные карбонадо, а также непрозрачные алмазы (борт), составляющие ¹/₃—¹/₂ всей добычи, применяются для вставки в «коронки» при бурении твердых пород и для других технических целей.

Для резки стекла изготовления «фильеров» для волочения медной и вольфрамовой проволочки; мелкие осколки алмазов используются для приготовления алмазного шлифовального порошка.

Месторождения Африки (главным образом россыпные) дают в настоящее время почти 99% всех алмазов,, поступающих на мировой рынок.

Из отдельных областей Африки первое место занимает Белгийское Конго (около 63% мировой добычи).

Далее идет Золотой Берег, Южно-Африканский Союз и Сиерра-Леоне (Британская колония). Кроме того, россыпные алмазы добываются в Бразилии и в очень небольшом количестве в Индии.

Графит

Химический состав графита — С, с различными примесями, количество которых доходит иногда до 13%. Тв. 1. Уд. в. 2,2. Сингония гексагональная.

Цвет железно-черный до темного стально-серого. Мягок, жирен на ощупь, марает руки. Иногда выделяется в ясно образованных кристаллах в виде пластинок.

Графит образует листоватые, чешуйчатые и плотные массы с металлическим блеском и совершенной спайностью в одном направлении.

Диагностика, как определить. Графит легко отличить от рудных минералов по цвету и малой твердости (пишет на бумаге, марает руки, жирен на ощупь).

Из других минералов графит сходен с молибденитом. При расщипывании кончиком ножа или булавкой графит дает осколки или толстые чешуйки, а молибденит тонкие гибкие листочки.

Графит нередко выделяется в изверженных породах в виде неправильных включений, иногда образуя большие залежи.

Выделяется также при разложении углеродистых соединений, из газовых возгонов в верхних частях земной коры. Таковы графитовые жилы о. Цейлона.

В других случаях графит образуется среди метаморфических пород — кристаллических сланцев, мраморов, гнейсов.

Возможно, что здесь он является продуктом преобразования органических остатков, попавших в эти породы.

В СНГ нужно отметить следующие важнейшие месторождения графита, имеющие промышленное значение:

1. В Тункинских горах (Бурят-Монгольская) эксплуатируется так называемое Алиберовское месторождение — гнезда и жилы графита среди нефелиновых сиенитов, связанных с мраморами.

Графит этого месторождения считается лучшим материалом для карандашей и в этом отношении превосходит цейлонский.

2. Красноярский край — крупное месторождение графита, образованное действием изверженных пород на пласты каменного угля.

3. На Украине в ряде месторождений — пластообразные залежи графита в графитовом сланце, подчиненном гнейсовой толще.

Применение. Лучшие сорта графита идут для производства карандашей. Для этого графит обогащают, смешивают с отмученной глиной и формуют из смеси палочки, которые затем обжигают и оправляют в дерево.

Наибольшая масса графита употребляется для изготовления плавильных тиглей (крупночешуйчатый графит), электродов для электрометаллургии, сухих элементов и в смеси с маслом для графитной смазки (плотный графит).

Кроме природного графита, в промышленности применяется искусственный графит, получаемый из антрацита.

По добыче графита первое место в мире принадлежит СНГ, далее следует Корея, Цейлон. США, Мадагаскар и др.

Самородная сера

Химический состав — S, с незначительными примесями. Тв. 2. Уд. в. 2. Сингония ромбическая.

Сера встречается в виде включений, порошкообразных масс, часто в хороших кристаллах. Цвет желтый. В кристаллическом виде прозрачна или просвечивает. Излом раковистый с жирным блеском.

Диагностика, как определить. Сера отличается от сходных минералов по цвету, хрупкости и жирному блеску.

На фарфоровой пластинке дает белую черту. Электризуется при трении. Легко загорается слабым голубым пламенем, выделяя сернистый газ SO₂ с характерным удушливый запахом.

Главная масса самородной серы образуется при распадении гипса, а отчасти, и других сернокислых соединений, в присутствии органических веществ.

Образование месторождения. Таковы месторождения серы мирового значения в Сицилии, где сера встречается в известняках, мергелях и глинах вместе с гипсом.

Кроме того, сера выделяется в кратерах вулканов из возгоняющихся паров и сероводорода. Залежи серы образуются также в зоне выветривания от разложения сернистых минералов.

Таковы месторождения серы на Урале в железных шляпах месторождений колчедана.

Все промышленные месторождения серы в СНГ осадочного происхождения и находятся главным образом в различных частях Средней Азии и в Поволжье.

В Средней Азии следует отметить месторождения серы в Туркменской, в пустыне Кара-Кум в 250 км от Ашхабада, где построен завод для выплавки серы, и месторождение Гаурдак.

Представляет также интерес месторождение Шор-Су в Узбекистане.

В Поволжье важные месторождения серы находятся близ Лле-ксеевки и Водина в Куйбышевском районе, также в Татарской (Тетюши), известна самородная сера в Дагестане (Кавказ).

Вулканические выделения серы ввиду большей частью незначительных размеров, редко имеют промышленное значение, крупные месторождения этого типа имеются только в Японии и Чили (Южная Америка).

При окислительных процессах сера образует серную кислоту, которая или остается в породе в свободном состоянии (Кара-Кумы), или дает различные сульфаты (гипс, алунит и пр.).

Применение. Сера применяется в резиновой промышленности (для вулканизации каучука), в бумажном производстве при выработке целлюлозы.

В военной промышленности — для приготовления пороха и отравляющих веществ, в химической промышленности — для получения серной кислоты, в медицине, в сельском хозяйстве и др.

Генетические соотношения минералов

Минералы, как все в природе, с течением времени подвергаются изменениям. Раз образовавшись, они находятся в постоянном соприкосновении с окружающей их средой — под влиянием температуры, давления и тех веществ, которые их окружают.

Так как условия среды подвержены также постоянному изменению, то, естественно, минералы должны также изменяться, стремясь к равновесию со средой.

Скорость, с которой минералы реагируют на изменение среды, весьма различна.

Некоторые из них могут сохраняться без заметных изменений огромные промежутки времени — сотни миллионов лет, другие изменяются прямо на глазах.

Характерным примером может служить мирабилит (Na₂SО₄·10Н₂О).

Вынутый из водного раствора или выброшенный волнами на берег Кара-Богаз-Гола он за 1 час теряет свою воду и превращается из крупных красивых бесцветных кристаллов в белый порошок тенардита (Na₂SО₄).

Другой пример представляет марказит, разлагающийся в условиях музейного хранения на железный купорос и серную кислоту.

В природных условиях это разложение идет очень медленно, и конкреции пирита и марказита, образовавшиеся в юрскую эпоху в черных глинах.

Только с периферии превращены в лимонит, в то время как центральная часть конкреции все еще имеет состав колчедана.

Таким образом минералы являются лишь этапами в развитии и изменениях вещественного состава земной коры.

Продукты их изменения или легко растворяются и уносятся далеко от места реакции или тут же превращаются в новые минералы, в свою очередь, подвергающиеся изменениям в связи с изменением среды, в которой они находятся.

Определенные условия данного участка земной коры создают определенные минералы, образующиеся совместно при этих условиях.

Например, кварц, микроклин, биотит, апатит и циркон очень часто образуют минеральную ассоциации), которую называют гранитом.

Такое совместное нахождение упомянутых минералов или их парагенезис является весьма типичным для некоторых этапов развития земной коры.

Другим примером может служить характерное совместное нахождение халькопирита, пирита, сфалерита и галенита с кварцем в полиметаллических гидротермальных рудах.

Это типичным парагенезис указанных минералов при условиях, как полагают, температуры порядка 200—300°.

В условиях зоны выветривания происходят многие сложные химические реакции, в результате которых образуется новая ассоциация, парагенезис «железной шляпы»: малахит, азурит, лимонит, смитсонит, каламин, англезит, церуссит и др.

Такие парагенезисы очень характерны и помогают отыскивать среди главных минералов те, которые не всегда с ними встречаются, но для своего образования нуждаются в сходных условиях.

С другой стороны можно привести примеры таких минералов, которые не встречаются совместно.

Так, нефелин никогда не выделяется вместе с кварцем или энстатитом, а глауконит не образуется вместе с пиритом. 

Если исходить из представления, что начало минералообразования связано с застыванием и кристаллизацией магмы.

То можно, хотя бы до известной степени произвольно, наметить несколько этапов или стадий минералообразования в земной коре:

1) Этап магматический, распадающийся на собственно магматический, флюидо- и пневматолитический (газовый) и гидротермальный (водный),

2) Этап гипергенный или этап выветривания,

3) Этап метаморфический, связанный с определенным изменением среды, в которой находится тот или иной минерал или группа минералов.

Эти изменения характеризуются повышением давления, температуры и некоторыми, иногда весьма важными, изменениями состава.

Связанными с приносом вещества из других участков земной коры или магмы, в ней включенной.

Статья на тему Самородные неметаллы

Статья на тему самородные неметаллы