ÁSVÁNY-KŐZETTAN Előadás

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "ÁSVÁNY-KŐZETTAN Előadás"

Éva Papp
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 ÁSVÁNY-KŐZETTAN Előadás Földrajz BSc I. évfolyam V. előadás Nyugat-magyarországi Egyetem, Savaria Egyetemi Központ, Természetföldrajzi Tanszék

2 Kristálykémia A rácspontokban elhelyezkedő atomok, ionok és molekulák és a köztük lévő viszony A kristályrácsot felépítő rácspontok : 1. Atom: A kémiában az atom a kémiai elemek legkisebb olyan mennyisége, ami még őrzi az elem kémiai tulajdonságait. Alkotóelemei: -atommag (proton+neutron) (az összes tömeg hordozója) mérete: m -elektronburok (héjakat alkot...1s 2, 2s 2 2p 6...) mérete: m 2. Ion: olyan atom, vagy molekula (atomcsoport), mely elektromos töltéssel rendelkezik. A negatív töltésű ion, más néven anion olyan atom vagy molekula, melynek egy vagy több elektron többlete van, a kation pedig pozitív töltésű ion, amiben egy vagy több elektronhiány van, mint az eredeti részecskében Kation: Si 4+, Al 3+, Ca 2+, Mg 2+, Fe 3+, Fe 2+, Na +, K +, Mg 2+, fémek Anion: Cl -, O 2-, S 2-, Br -, J - Komplex anionok: SiO 4 2-, PO 4 3-, CO 3 2-, NO 3-, SO 4 2-, WO 4 2- Atommag Elektronfelhő

3 Oxidációs szám: Az oxidációs szám a kémiában az egyes atomok oxidációs állapotának leírására szolgáló előjeles egész szám. Az elemi állapotú anyagok oxidációs száma 0 (nulla), a pozitív értékek oxidált, a negatív értékek pedig redukált állapotra utalnak. 1. Példa: Magnetit (Fe 3 O 4 )-hematit (Fe 2 O 3 ) Fe 3+ : oxidált vas (ferro) Fe 2+ Fe 3+ 2O 4 Fe 3+ 2O 3 Fe 2+ : redukált vas (ferri) 2. Példa: MnO Fe H + Mn Fe H 2 O Mn 5+ (oxidált) felvett 3e - -t ezáltal (le)redukálódott a Fe 2+ (redukált) leadott e - -t ezáltal (fel)oxidálódott 3. Példa: S (kén) oxidációs állapotai (geológiai gyakorlatban): -2, 0, +6 Terméskén S o BaSO 4 - barit FeS 2 - pirit

4 Növekvő ionrádiusz 3. Atomrádiusz: az atom legkülső elektronhéja maximális töltéssűrűségű részének az atommagtól való távolsága. Az effektív atom- és ionrádiusz az elemi minőségen túl függ az atomot/iont körülvevő atomok/ionok számától, típusától, az elektronkonfigurációtól, illetve az ionok töltésének nagyságától is. Az anionok többnyire nagyobbak, mint a kationok. Csökkenő ionrádiusz

5 Koordináció, koordinációs szám Maximum rádiusz hányados Koordinációs szám Koordináció: az atomok/ionok elrendezési módja egy centrális tömegpont körül. 0,155 0,155-0, Lineáris Háromszöges Koordinációs szám: egy atom/ion közvetlen szomszédjainak a száma. 0,225-0,414 4 Tetraéderes A koordinációs számot alapvetően a rádiuszhányados (a központi ion és szomszédok rádiuszainak a hányadosa), a kötésjelleg és a polarizáció befolyásolja. 0,414-0,732 0, Oktaéderes Hexaéderes szoros illeszkedés 1 12 Köbös szoros illeszkedés

6 Rádiuszhányados számítása Z X Z Z (2Rz + 2Rx)2 = (2Rz)2 + (2Rz)2 = 2(4Rz2) 2Rz +2Rx = 2 2Rz Rz + Rx = 2Rz Rx = ( 2-1)Rz Rx/Rz = 0.414

7 Példák koordinációkra Kalcit 4-es Szilikát tetraéder 3-as 6-os

8 Példák koordinációkra II. 12-es koordináció A Hexagonális tömött illeszkedés A B Hatszöges A A Köbös B C A Köbös tömött illeszkedés

9 Kötéstípusok a kristályrácsban: 1. Ionos kötés: Az ionos kötés elsőrendű kémiai kötés, mely ellentétes töltésű ionokat tartalmazó anyagokban fordul elő pl.: Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, J -, SO4 2- -fémek hozzák létre nem fémekkel -erős kötés -nem irányított a kötés -színtelenek, nem vezetők és közepes keménységűek Pl.: szilikátok

10 2. Kovalens kötés: Olyan elektronpárok vesznek benne részt, amelyek az atomok legkülső elektronhéján helyezkednek el párosítatlanul és ellentétes a spinkvantumszámuk. Az atomok maguk semlegesek. -erős kötéstípus -irányított lehet (poláros: az elektronpárok ahhoz az atomhoz kerülnek közelebb, amelynek nagyobb az elektronegativitása -nem vezetők, nagy keménység, magas olvadáspont Pl.: gyémánt Poláros Apoláros

11 3. Fémes kötés: A kötést elektronok hozzák létre, de az elektronok nem csak két atomhoz, hanem az egész rácshoz kötődnek, szabadon mozognak. Un. elektronfelhő jön létre delokalizált elektronokból Következményei: -nagyon szoros illeszkedés koordináció: opakok (átlátszatlanok) -vezetők -nyújthatóak Pl.: arany, réz 4. van der Waals kötés: molekulák között létrejövő gyenge kötések. Nem irányított, nem határozott számú. Oka a molekulán belüli töltés-asszimetria (polaritás lsd. kovalens kötés) -gyenge kötés -kis keménység -alacsony olvadáspont -szigetelők pl: Grafit, kén, realgár

12 5. Hidrogén-híd kötés Dipol molekulák között, (jellemzően víz) létrejövő gyenge kötés -kis keménység -alacsony olvadáspont -nem vezetők Nincsenek tiszta esetek...!!!

13 Kristályrácsok Ionrácsok A rácspontokban ellentétes töltésű ionok ülnek, a kötések irányítatlanok, az ionok annyira közelítik meg egymást amennyire azt az elektrosztatikus vonzó és taszítóerők megengedik. Jellemzők: -közepes fénytörés -gyakran színtelenek -szilárd állapotban nem, de oldatban elektromos vezetők Példák: kősó, szilvin, szilikátok a legtöbb ásvány SiO 2 NaCl

14 2. Atomrácsok A rácspontokban elhelyezkedő atomok között kovalens kötések vannak. A szomszédos atomok száma korlátozott. Jellemzők: -szigetelők -lehetnek színesek, színtelenek -magas olvadáspont Példák: gyémánt, szfalerit C (gyémánt) ZnS

15 3. Fémes rácsok A rácspontokban pozitív atomtörzsek foglalnak helyet, az elektronok, szabadon az egész rácshoz kötődnek. Mivel nincsen korlátja a közelségnek ezért tömött a rács. Jellemzők: -opakok -erős fényvisszaverőképesség -jelentős hő- és elektonvezetőképesség -jól transzlatálhatóak Tolv és a keménység tág határok között változik Példák: grafit, réz, szulfidok Au Cu

16 4. Molekularácsok A rácspontokban molekulák ülnek a köztük lévő kötés van der Waals kötés Nagyon ritka pl: kén, auripigment, realgár Jellemzői azoknak az elemeknek a jellemzőivel azonosak amelyek a rácsot felépítik.

17 GEOFÁZISOK 1. Likvid - magmás szakasz: szulfidolvadék elkülönül a szilikátolvadéktól (pirrhotin, pentlandit, kalkopirit stb.) oxid: kromit, magnetit, ilmenit 2. Főkristályosodás ( ~ 1100 o C o C) nezo tektoszilikátig (Si/O 1:4 1:2) 3. Pegmatitos s zakasz: (650 o C o C) Dúsul: O, Si, Al, Na, K B, Li, Cs, Rb, Be, RFF, Zr, Th, U, Ti, Nb. 4. Pneumatolitos szakasz: (500 o C - 374,2 o C) Granitoid: SnF 4 +2H 2 O SnO 2 +4HF fluorit, topáz SiF 4 +2H 2 O SiO 2 +4HF wolframit, kassziterit Karbonát (kontakt pneumatoli t): SiF 4 +CaCO 3 +2H 2 O = CaSiO 3 +CO 2 +HF 3 SiF 4 +2FeF 3 +12CaCO 3 = Ca 3 Fe 2 [SiO 4 ] 3 +9CaF 2 +12CO 2 2FeF 3 +CaCO 3 = 3CaF 2 +3CO 2 +Fe 2 O 3 3FeF 3 +4CaCO 3 = 4CaF 2 +4CO 2 +Fe 3 O 4 +(HF) 5. Hidrotermás szak: Katatermás: ~ o C mezotermás: ~ o C epitermás: ~ o C teletermás: ~ 90 o C Dúsuló fémek: Au, Ag, Cu Pb, Zn, Hg, As, Sb, Bi (Fe,Co,Ni) OXIDÁCIÓS ÖV: FeS 2 +7O+H 2 O Fe 2+ SO 4 +H 2 SO 4 2FeSO 4 +H 2 SO 4 +O Fe 3+ 2 (SO 4 ) 3 +H 2 O Fe 2 (SO 4 ) 3 +4H 2 O 2FeOOH+3H 2 SO 4 CEMENTÁCIÓS ÖV: H 2 SO 4 +CuFeS 2 =CuSO 4 +FeSO 4 +2H 2 S 4FeS 2 +7CuSO 4 +4H 2 O= 7CuS+4FeSO 4 +4H 2 SO 4

olvadék elkülönül. A magma réz-, nikkel- króm-, és platina tartalmának nagy többsége így halmozódik fel.

18 Ásványai: olivin (FeMg)SiO 4, szulfidok (pirrhotin, pentlandit, kalkopirit), terméselemek (Pt, Pd) Előkristályosodás Likvid magmás elkülönülés: A hõmérséklet csökkenésével csökken a szilikátolvadék és a szulfidolvadék kölcsönös oldhatósága, a két olvadék elkülönül. A magma réz-, nikkel- króm-, és platina tartalmának nagy többsége így halmozódik fel. Tulajdonképpeni elõkristályosodás:1000 C-on megjelennek az elsõ kristályok. Króm- és titánvasérc, a platinafémek, a gyémánt és a foszfátásványok így képzõdtek.

19 Magmás főkristályosodás ( C) h ő m é r s é k l e t

20 Magmás kőzetek lelőhelyei, megjelenési formái Vulkán Intrúzió Magyarország: Alkáli bazaltok, Velencei-hegység, Börzsöny, Cserhát, Mátra, Tokaji-hg. Világviszonylatban: Tűzgyűrű: hegységképződési övek, óceáni kéreg

21 Kimberlit: a gyémánt anyakőzete Kimberlit: olivin, ilmenit, diopszid, gránát kromit, flogopit És gyémánt!!!!

22 Mirny, Kelet Szibéria: a világ legnagyobb gyémántlelőhelye

23 Pegmatitos fázis C Főleg gránitokhoz kapcsolódóan, azok kupolazónájában megakristályok nőnek a fluidum megjelenésének hatására: kvarc, földpát, csillámok (Si, Al, Na, K) B, Li, Cs, Rb, Be, RFF, Zr, Th, U, Ti, Nb dúsulása Magyarországi lelőhelyek: Velencei-hegység, Mecseki gránit, Szarvaskő Külföldi: Cornwall, Urál

24 Pneumatolitos fázis ,5 C 374, 5 C a víz hármaspontja ez alatt beszélhetünk gáz-folyadék halmazállapotokról A Cl -, Br -, F -, OH - -ban gazdag forró savas oldatok reakcióba lépnek a magmás kőzettel és a mellékkőzettel: greizen telepek jönnek létre. Főleg gránitokhoz kötődnek. Jellegzetes ásványai: kvarc, muszkovit, topáz, fluorit, turmalin (berill, turmalin) Ércásványok: wolframit (MnFe)WO4, molibdenit MoS2, scheelit CaWO4 Elemtársulás: Sn, W, Mo, F, Be, Ta, RFF Lelőhely: Cornwall, Csehország, Urál, Brazília

25 Hidrotermás fázis 374,5 C - Teletermás: 100 C- Epitermás: C Mezotermás: C Katatermás: C Modern elnevezés szerint csak hidrotermás

26 Hidrotermás fázis szárazföldi vulkáni környezet 374,5 C - terméskén, cinnabarit auripigment, realgár termésarany, termésezüst,antimonit galenit, szfalerit, molibdenit pirit, pirrhotin, kalkopirit Meddőásványok: kalcit, kvarc, kalcedon, opál, illit, kaolinit, szmektit Nemérces nyersanyagok: barit, zeolit, kova

27 Hidrotermás képződmények a felszínen solfatara silica sinter és a mélyben

28 A tűzgyűrű

29 Hidrotermás lelőhelyek: M.o.: Recsk, Rudabánya, Velencei-hegység, Mátra, Tokaji-hegység Kárpátok: Selmecbánya, Körmöcbánya, Nagybánya, Beszetrcebánya, Verespatak

30 Lelőhely: Szarvaskő, Kőszegi-hegység Óceánközépi hátságok hidrotermás folyamatai

31 Hipergén ásványképződési környezet oxidációs-cementációs zóna Elsődleges érctelepek felszíni mállásával. A talajvízszint ingadozása hatására változik az ox-red zóna hatására ami másodlagos ércakkumulációt eredményez. Oxidációs zóna azurit, malachit, anglezit, cerusszitt Talajvízszint Redukciós zóna termésréz, kovellit, argentit, terésezüst Primer érc

32 Verespatak bányászat az ókorban... a cél......és ma...és a következmény

Hasonló dokumentumok

5. elıadás KRISTÁLYKÉMIAI ALAPOK

5. elıadás KRISTÁLYKÉMIAI ALAPOK KRISTÁLYKÉMIAI ALAPFOGALMAK Atomok: az anyag legkisebb olyan részei, amelyek még hordozzák a kémiai elem jellegzetességeit. Részei: atommag (mely protonokból és neutronokból