8. elıadásAZ 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 (SO4)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 vegyértékőkationokkal (Ba, Sr, Pb) való kapcsolódással jönnek létre. A kisméretőkationok 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 - CaSO4; rombos

sótelepek gyakori ásványa,

üledékes eredet),

három, egymásra merıleges irányban jól hasad (pátos tömegek),

vegyipar, építıipar, talajjavítás

Néhány fontos szulfát

Barit - BaSO4; 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

Néhány fontos szulfát

Alunit - KAl3(SO4)2(OH)6; trigonális

utómagmás és üledékes eredet,

egy irányban kitőnı hasadás, kis keménység,

táblás-pikkelyes megjelenés,

régebben timsót állítottak elı belıle

Jarosit - KFe3(SO4)2(OH)6; trigonális

gyakori mállástermék (földpátok

és szulfidok bomlásából),

savas jelenségek kísérik,

citromsárga, porszerő megjelenés,

alunitjarosit

A leggyakoribb szulfát: gipszGipsz - CaSO4 . 2H2O; monoklin

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 - CuSO4 . 5H2O; triklin

kék (rézgálic),

rézszulfidok oxidációjának

terméke

Melanterit - FeSO4 . 7H2O; monoklin

zöld (vasgálic),

vasszulfidok oxidációjának terméke

Foszfátok (és arzenátok)

Szerkezetük alapja a tetraéderes koordinációjú foszfát (PO4)2– vagy arzenát (AsO4)2– összetett anion.

Az anionokban erıs kötések, míg az anion és kation(ok) között gyengébb kötések vannak, így a foszfátok döntı része jellegzetes sótermészetőanyag.

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 - Ca5(PO4)3F; hexagonális

Hidroxilapatit -Ca5(PO4)3(OH); hexagonális

Klórapatit - Ca5(PO4)3Cl; hexagonális

gyakori magmás, üledékes kızetalkotók,

közepes keménység, változatos

allokrómás színek,

vegyipar, talajjavítás, élelmiszeripar, kerámiaipar

A legfontosabb ásványosztály: szilikátokCsoportosításuk szerkezeti alapja

Szerkezeti alapként az (SiO4)4- összetett anion szolgál, melyre jellemzı, hogy egymással közvetlenül is összekapcsolódhatnak,polimerizációra képesek.

sziget- (SiO4)4-

csoport- (Si2O7)6-

győrő- (Si6O18)12-

A legfontosabb ásványosztály: szilikátokCsoportosításuk szerkezeti alapja

lánc- (Si2O6)2-réteg- (Si4O10)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 SiO2-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 SiO4-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 Fe2(SiO4) és Forsterit Mg2(SiO4)

A csoport két szélsı tagjában a Mg2+

és a Fe2+ korlátlanul helyettesítik egymást.

Az olivin-csoport tagjai bázisos, ultrabázisos

magmatitok fontos kızetalkotói.

• Gránát-csoport (köbös)

Pirop Mg3Al2(SiO4)3

Almandin Fe3Al2(SiO4)3

Grosszulár Ca3Al2(SiO4)3

Andradit Ca3Fe2(SiO4)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 - Al2O(SiO4); rombos

Andaluzit - Al2O(SiO4); rombos

Kianit - Al2O(SiO4); triklin

Polimorf ásványok, metamorf kızetek

gyakori elegyrészei.

Kerámiaipar fontos nyersanyagai.

Cirkon ZrSiO4; tetragonális

kis mennyiségben elterjedt magmás,

metamorf és üledékes kızetalkotó.

A cirkónium fontos ásványa.

Topáz Al2SiO4(F,OH)2; rombos

döntıen pneumatolitos eredető,

kedvelt drágakı