8. elıadás AZ ÁSVÁNYOK RENDSZEREZÉSE SZULFÁTOK, FOSZFÁTOK, SZILIKÁTOK (NEZOSZILIKÁTOK)
Szulfátok A szulfátok alapvetıen oxigéndús környezetben, a földkéreg felszínhez közeli részein, a litoszféra-bioszféra határán, a hidroszférában, és a troposzférában képzıdnek. Kb. 400 szulfátot ismerünk a természetben. A szerkezet alapeleme a tetraéderes koordinációjú szulfát (SO 4 ) 2 anion. Jellemzı fizikai-kémiai tulajdonságok: alacsony olvadáspont, kis keménység, kis kémiai stabilitás, egy részüknél vízben könnyő oldékonyság. A viszonylag ellenállóbb szerkezetek fıként a nagymérető, két vegyértékő kationokkal (Ba, Sr, Pb) való kapcsolódással jönnek létre. A kismérető kationok inkább vízmolekulákkal körülvéve épülnek be a szerkezetbe. Ugyanazon kationnal, de különbözı számú vízmolekulával változó szerkezeti felépítést mutathatnak. Felszíni képzıdésüket savas jelenségek kísérik.
Néhány fontos szulfát Anhidrit - CaSO 4 ; rombos sótelepek gyakori ásványa, üledékes eredet), három, egymásra merıleges irányban jól hasad (pátos tömegek), vegyipar, építıipar, talajjavítás
Néhány fontos szulfát Barit - BaSO 4 ; rombos magmás és üledékes eredet, három irányban jó hasadás (pátos halmazok), relatíve nagy sőrőség (súlypát), gyakori allokrómás szín vegyipar (fehér festék), bárium nyersanyaga, mélyfúróipar, egészségügy, környezetvédelem
Alunit - KAl 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 ; trigonális Néhány fontos szulfát utómagmás és üledékes eredet, egy irányban kitőnı hasadás, kis keménység, táblás-pikkelyes megjelenés, régebben timsót állítottak elı belıle Jarosit - KFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 ; trigonális gyakori mállástermék (földpátok és szulfidok bomlásából), savas jelenségek kísérik, citromsárga, porszerő megjelenés, alunit jarosit
Gipsz - CaSO 4. 2H 2 O; monoklin A leggyakoribb szulfát: gipsz Üledékes és utómagmás eredet, sókızetek uralkodó kızetalkotója, szulfidok mállásának fontos terméke, kis keménység, egy irányban kitőnı hasadás, könnyő vízvesztés építıipar, cementgyártás, egészségügy, talajjavítás, díszítıkıipar, mővészetek
Néhány nehézfém szulfát Kalkantit - CuSO 4. 5H 2 O; triklin kék (rézgálic), rézszulfidok oxidációjának terméke Melanterit - FeSO 4. 7H 2 O; monoklin zöld (vasgálic), vasszulfidok oxidációjának terméke
Foszfátok (és arzenátok) Szerkezetük alapja a tetraéderes koordinációjú foszfát (PO 4 ) 2 vagy arzenát (AsO 4 ) 2 összetett anion. Az anionokban erıs kötések, míg az anion és kation(ok) között gyengébb kötések vannak, így a foszfátok döntı része jellegzetes sótermészető anyag. Általában kis keménységőek, nagy az oldékonyságuk, kicsi a kémiai stabilitásuk. Stabilisabb vegyületeket csak nagyobb mérető kationokkal képeznek (Ca, Y, Ce). A kisebb mérető kationok (Al, Fe, Mg) fıként vízmolekulákkal együtt épülnek be a szerkezetbe. A foszfátok döntı része oxigéndús környezetben képzıdik, a földfelszín közelében, illetve a felszínen. A változatos kation- és anionhelyettesítések miatt sok (kb. 700-féle) foszfát (és arzenát) ásványt ismerünk.
A leggyakoribb foszfátok: apatitok Fluorapatit - Ca 5 (PO 4 ) 3 F; hexagonális Hidroxilapatit - Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH); hexagonális Klórapatit - Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl; hexagonális gyakori magmás, üledékes kızetalkotók, közepes keménység, változatos allokrómás színek, vegyipar, talajjavítás, élelmiszeripar, kerámiaipar
A legfontosabb ásványosztály: szilikátok Csoportosításuk szerkezeti alapja Szerkezeti alapként az (SiO 4 ) 4- összetett anion szolgál, melyre jellemzı, hogy egymással közvetlenül is összekapcsolódhatnak, polimerizációra képesek. sziget- (SiO 4 ) 4- csoport- (Si 2 O 7 ) 6- győrő- (Si 6 O 18 ) 12-
A legfontosabb ásványosztály: szilikátok Csoportosításuk szerkezeti alapja lánc- (Si 2 O 6 ) 2- réteg- (Si 4 O 10 ) 4 térháló
A legfontosabb ásványosztály: szilikátok Kb. 1200 szilikátásványt ismerünk. Legfontosabb alkotó elemeik (Si, O, Al, Fe, Mg) egyúttal a leggyakoribb kémiai elemek a földkéregben. A földkéreg mintegy 70 75 %-át szilikátok alkotják (az SiO 2 -ásványokkal együtt kb. 90 95 %-át). Az Al kettıs szerepe: a szilikát-tetraéderben a Si-t helyettesíti (tetraéderes koordinációban), a rács semlegesítésében is részt vesz (oktaéderes koordinációban), A szilikát-anion negatív töltését kationok (Fe, Mg, Al, K, Na, Ca) egyenlítik ki A fölös pozitív vegyértékeket pótanion(ok) semlegesítik (F, OH, Cl). többféle koordinációk egy szigetszilikát szerkezetében
Nezoszilikátok Szerkezetükben önálló SiO 4 -tetraéderek találhatók. Ezek egymással nem közvetlenül, hanem kationokon keresztül ionos kötéssel kapcsolódnak össze. Jellemzı rájuk az atomcsoportok szoros illeszkedése, melynek eredménye az ide tartozó ásványok viszonylag nagy sőrősége és keménysége. Olivin-csoport (rombos) Fayalit Fe 2 (SiO 4 ) és Forsterit Mg 2 (SiO 4 ) A csoport két szélsı tagjában a Mg 2+ és a Fe 2+ korlátlanul helyettesítik egymást. Az olivin-csoport tagjai bázisos, ultrabázisos magmatitok fontos kızetalkotói.
Gránát-csoport (köbös) Pirop Mg 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Almandin Fe 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Grosszulár Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Andradit Ca 3 Fe 2 (SiO 4 ) 3 Az elméleti végtagoknak megfelelı kémiai összetétel a természetben ritka, gyakoribbak az izomorf elegykristályok. Magmás, metamorf és törmelékes üledékes kızetek gyakori ásványai.
Andaluzit-csoport Sillimanit - Al 2 O(SiO 4 ); rombos Andaluzit - Al 2 O(SiO 4 ); rombos Kianit - Al 2 O(SiO 4 ); triklin Polimorf ásványok, metamorf kızetek gyakori elegyrészei. Kerámiaipar fontos nyersanyagai.
Cirkon ZrSiO 4 ; tetragonális kis mennyiségben elterjedt magmás, metamorf és üledékes kızetalkotó. A cirkónium fontos ásványa. Topáz Al 2 SiO 4 (F,OH) 2 ; rombos döntıen pneumatolitos eredető, kedvelt drágakı