Četvrto predavanje

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 1

CILJEVI PREDAVANJA

Osobine minerala. Podela minerala. Silicijumov tetraedar. Klasifikacija silikatnih minerala.

ISHODI PREDAVANJA

Na kraju predavanja student će biti osposobljen da:

objasni degradaciju minerala u zavisnosti od njegovih fizičkih svojstava

izvrši podelu minerala na osnovu njihovog hemijskog sastava

klasifikuje silikatne minerale na osnovu vezivanja Si tetraedara

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 2

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 3

Minerali su prirodna tela, sastavljena od jednog ili više elemenata, imaju stalan hemijski sastav i određena fizička svojstva.

Minerali su homogena tela, za razliku od stena.

Minerali mogu nastati:1. kristalizacijom magme, 2. sublimacijom gasova i para,3. taloženjem iz vrelih ili hladnih rastvora,4. metamorfnim putem, 5. hemijskim raspadanjem primarnih minerala.

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 4

Minerali nastali kristalizacijom magme nazivaju se primarni minerali.

Hemijskim raspadanjem primarnih minerala stvaraju se sekundarni minerali.

Kristalni minerali/amorfni minerali.U prirodi minerali se mogu pojaviti kao tela pravilnog i nepravilnog

oblika. Ukoliko poseduju pravilnu unutrašnju građu - definisanu

kristalnu rešetku u kojoj postoji tačno određen raspored jona (atoma

i molekula), tada će im i spoljašnji oblik biti pravilan. Takve minerale

nazivamo kristalima. U slučajevima kada ne postoji pravilna

unutrašnja građa, minerali se pojavljuju u nepravilnim - amorfnim oblicima (loptasti, bubrežasti).

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 5

Boja Tvrdoća Cepljivost Specifična masa - gustina Sjaj, ogreb, providnost

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 6

Kakve će se promene desiti na nekom mineralu tokom površinske degradacije zavisi od njegovih

fizičkih i hemijskih svojstava.

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 7

Zavisi od hemijskog sastava

Utiče na raspadanje stena i minerala

Boja minerala

Kvarc (SiO2) se

pojavljuje u više boja.

Minerali mogu biti providni, delimično providni i neprovidni (svetlost propuštaju, apsorbuju ili reflektuju).

Boja je određena delom spektra koji nije apsorbovan.

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 8

Tvrdoća minerala je otpornost prema grebanju. Kod amorfnih minerala kohezija je ista u svim pravcima, pa im je

tvrdoća svuda jednaka. Kod kristala kohezija nije ista u svim pravcima.

Određuje se upoređivanjem tvrdoće standardom iz Mosove skale. Osnove hemije životne sredine (T.

Anđelković) 9

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 10

Cepljivost minerala

Cepljivost je značajna u raspadanju minerala, jer pravci cepljivosti olakšavaju brže prodiranje vode što ubrzava raspadanje. Prema tome, kristalni minerali se u većini slučajeva lakše raspadaju od amorfnih.

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 11

Zavisi od hemijskog sastava i strukture minerala. Ova tri primerka minerala imaju istu težinu, ali pošto su atomi u kvarcu i galenitu teži ili zbijeniji nego kod liskuna, primerci kvarca i galenita su mnogo manji.

Pored glavnih elemenata, postoje i sporedni elementi, kao primese, ali oni ne menjaju glavna svojstva minerala, već utiču na boju.

Ako su izgrađeni samo od jednog elementa, onda su to prosti minerali (dijamant, grafit, zlato, platina ...)

Ako su izgrađeni od 2, 3 ili više elemenata onda su to složeni minerali

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 12

Silikati Primarni anhidridni silikati

olivinipirokseniamfibolifeldspatiPrimarni sa konstituc. vodomliskuni

Sekundarni hidratisaniserpentinminerali gline

Ostali minerali Oksidi

kvarc, hematit, magnetit Hidratisani oksidiopal, limonit, boksit

Karbonatikalcit, magnezit, dolomit

Sulfatigips, anhidrit

Fosfatiapatit, fosforit

Hloridihalit

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 13

KvarcSiO2

Silicijum- dioksid

Kristalna struktura

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 14

OpalSiO2 · nH2O

Hidratisani silicijum- dioksid

Amorfna struktura

Jonska veza Kovalentna veza

U nekim mineralima mogu da se jave i: Vodonične veze Metalne veze Van der Waals-ove veze

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 15

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 16

Raspored jona/atoma u kristalnoj strukturi zavisi od:naelektrisanja jona,

tipa veze među jonima/atomima,

veličine jona/atoma.

Broj atoma ili jona koji neposredno okružuju posmatrani atom ili jon naziva se koordinacioni broj.

Koordinacioni broj zavisi od relativne veličine atoma ili jona.

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 17

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 18

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 19

U koordinaciju datog katjona ulaze samo oni anjoni koji ga dodiruju, što se vidi po razmaku među njima, koji je jednak ili približno jednak sumi radijusa katjona i anjona.

Zavisi od odnosa radijusa katjona i anjona Rc/Ra, jer kad taj odnos prekorači neku određenu vrednost, menja se i koordinacija. Te vrednosti se lako određuju jer je koordinacija u jonskoj rešetki određena jedino geometrijom.

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 20

Odnos katjona prema anjonu Odnosa radijusa katjona prema radijusu anjona R+/R-

Strukturni

rasopredKB Strane

odnos

radijusa

trigonalni 3 2 0.155-0.255

tetraedarski 4 4 0.255-0.414

oktaedarski 6 8 0.414-0.732

kubični 8 6 0.732-1.000

heksagonalni 12 ili 14 12 >1.000

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 21

R+(Si)/R-(O) = 0.30tetraedarski

strukturni raspored

Strukturni

rasopredKB Strane

odnos

radijusa

trigonalni 3 2 0.155-0.255

tetraedarski 4 4 0.255-0.414

oktaedarski 6 8 0.414-0.732

kubični 8 6 0.732-1.000

heksagonalni 12 ili 14 12 >1.000

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 22

Tetraedar okrenut na dole

Pozitivan jon

Tetraedar okrenut na gore

ForsteritMg2SiO4

Olivin(Fe,Mg)2SiO4

FajalitFe2SiO4

CirkonZrSiO4

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 23

Tip silikata:ORTOSILIKAT (nema zajedničkih temena)

Empirijska formula: [SiO4]4-

Anjonska ili molekulska formula: [SiO4]4-

Primer: forsterit Mg2SiO4

olivin FeMgSiO4

cirkon ZrSiO4

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 24

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 25

Tip silikata:DISILIKAT (jedno zajedničko teme)

Empirijska formula: [Si2O7]6-

Anjonska ili molekulska formula: [Si2O7]6-

Primer: vrlo retki

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 26

Tip silikata:Ciklične - prstenaste strukture (metasilikati ili ciklosilikati)

Empirijska formula: [SiO3]n2n-

Anjonska ili molekulska formula:

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 27

[Si4O12]8-[Si3O9]6- [Si6O18]12-

Tip silikata:LANČASTA STRUKTURA(dva zajednička temena)

Tip piroksena

Empirijska formula: ([SiO3]2-)n

Anjonska ili molekulska formula: [SiO3]2-

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 28

Zajednički jonikiseonika

Pozitivan jon

Tip piroksena

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 29

Tip silikata:VRPČASTA STRUKTURA(dva, tri zajednička temena)

Tip amfibola

Empirijska formula: ([SiO3]2-)n

Anjonska ili molekulska formula: [SiO3]2-

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 30

Tip silikata:LISNATA STRUKTURA(tri zajednička temena)

Tip liskuna

Empirijska formula: [Si4O10]n

4n-

Anjonska ili molekulska formula: (Si4O10)n

4n-

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 31

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 32

Tip silikata:PROSTORNO-MREŽASTA STRUKTURA(četiri zajednička temena)

tektosilikati Empirijska formula: (SiO2)n

Anjonska ili molekulska formula: SiO2

Primer: kvarc, ortoklas, albit

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 33

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 34

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 35

Najrasprostranjeniji element u Zemljinoj kori je kiseonik, zatim sledi aluminijum, a na trećem mestu je silicijum.

Tačno Netačno

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 36

Tamniji minerali brže podležu procesu raspadanja na površini Zemlje.

Tačno Netačno

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 37

Cepljivost minerala je sposobnost nekih minerala da se pod pritiskom ili udarom razdvajaju po ravnim površinama u manje delove istog oblika i određuje se Mosovom skalom.

Tačno Netačno

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 38

Prikazani mineral pripada grupi tektosilikata.

Tačno Netačno

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 39

Bezbojan kvarc se naziva gorski kristal.

Tačno Netačno

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 40

Kvarc je veoma otporan na hemijsko površinsko raspadanje jer se rastvara samo ufluorovodoničnoj kiselini (HF).

Tačno Netačno

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 41