61

ISTORIJSKI RAZVOJ

Znanja o nekim mineralima su vezana još za pećinskog čovjeka. Pećine su ukrašavane crtežima, a boje su poticale od određenih vrsta minerala. Isto tako, grobnice faraona u dolini Nila su bile ukrašene zlatom i određenim mineralima a stare su preko pet hiljada godina (crteži u grobnicama su također mineralnog porijekla). Prvi pisani dokumenti su 500. godine, p.n.e. u Kini. Među 17 pomenutih minerala, većinom su bili minerali u elementarnom stanju. Aristotelov učenik, Teofrast (Theophrastus 372-287 p.n.e.) piše rad o mineralima i pominje rasprave svojih prethodnika, što ukazuje da su minerali već od ranije bili poznati. Nakon 400. godina Plinije daje opis mnogih minerala u četiri knjige. Iako su to bila više površna znanja, ti podaci su bili dugo vremena jedina dokumentacija. Njemački fizičar, Agrikola, 1556. godine, piše o mineralima, u knjizi detaljnije daje crteže rudarenja tog vremena, i faktografiju o mineralima. Ta je knjiga dugi period bila jedina koja se mogla koristiti sa egzaktnim podacima o mineralima. Pošto je bila na latinskom, prevedena je na engleski, 1912. godine, i na taj način postala još pristupačnija. Mineralogija se razvijala i dalje, tako da 1669. godine, Danac, Bartolini, otkriva dvolom tako da je to period koji je izuzetno značajan za kristalografiju. Naučnik, Nikolas Stens, je 1669. godine, proučavajući kristale kvarca došao do vrlo značajnog zaključka da su uglovi između odgovarajućih ploha istovrsne supstance stalni ili konstantni. Njegov zaključak je potvrđen 100 godina kasnije, 1780. godine, mjerenjem brojnih kristala pomoću goniometra koji je tada otkriven. Mjerenjem uglova među istovrsnim plohama, koje su bile i naznačene, potvrdile su pravilo do kog je došao Stens, tako je ovim mjerenjima potvrđen zakon o stalnosti plošnih i bridnih uglova.

1784. godine, R. J. Haüy tvrdi da su kristali izgrađeni iz molekula sastavljačica koje naziva integralnim molekulama. Taj njegov koncept u potpunosti se podudara sa definicijom elementarne ćelije. Početkom 19. stoljeća, primjenom optičkih istraživanja, dolazi do razvoja i usavršavanja određenih instrumenata kao što je refleksni goniometar koji pruža veliku tačnost pri mjerenju ploha na kristalu. U periodu između 1779. i 1848. godine, Berzeli, naučnik sa saradnicima, izučava hemijsko svojstvo minerala i vrši njihovu klasifikaciju. Početkom 19. stoljeća, otkriven je polarizacioni mikroskop koji postaje naučno sredstvo u proučavanju minerala, a to je i danas. Krajem 19. stoljeća, više naučnika neovisno radi na rješavanju unutrašnje građe kristala, njihovoj simetriji, među njima se mogu pomenuti Fjodorov, Schoenflies i Barlow. Njihovo izučavanje će kasnije poslužiti kao važna osnova u rentgenskoj strukturnoj analizi. Krajem 19. stoljeća, otkriveni su i rentgenski zraci. Otkrio ih je naučnik Röntgen, u čiju čast su kasnije tako i prozvani. Zbog nepoznavanja njihovih osobina, Röntgen ih je označio x-zracima. Max van Lone 1912. godine, sa svojim saradnicima, Friedrichom i Knippingom, dolazi na genijalnu ideju da koristi kristale kuhinjske soli kao difrakcionu rešetku rentgenskim zracima. Od tada, metoda rentgenske strukturne analize postaje jedna od značajnijih metoda u proučavanju minerala. Već 1914. godine, određene strukture objavljuju otac i sin, W. H. Bragg i W. L. Bragg.

Razvoj rentgenske analize, s jedne strane, i brzi razvoj i modernizacija kompjutera pruža mogućnost za tačnu i brzu determinaciju minerala i vrlo kompliciranih kristalnih struktura.

61

Definicije mineralogije

Svijet minerala nas okružuje na svakom koraku. Minerale susrećemo u vrtovima, na obalama rijeka, jezera, mora, u planinama i svuda po zemlji. Istraživanja sa Mjeseca su pokazala da minerali izgrađuju i Mjesec, a istraživanja meteorita pokazuju da su i druga nebeska tijela izgrađena iz minerala. Ako ste posmatrali kamen (stijenu) na zemlji primjetili ste da se sastoji od razlićito obojenih zrna, neka zrna mogu biti poput listića, neka prozirna kao staklo, a neka bijele ili crne boje. Ta različita zrna su minerali. Rijeć mineral je latinskog porijekla (mineralis - ono što pripada rudniku). Minerali su još u davnoj prošlosti služili za dobivanje metala i vezani su za rudnike.

Minerali su čvrsti sastojci zemljine kore, to su elementi ili spojevi dva ili više elemenata, izražavaju se hemijskom formulom. Grafit i dijamant su minerali u elementarnom stanju (to je C-karbon), hematit je željezni oksid (Fe2O3), halit ili kuhinjska so (natrijev hlorid NaCl), ortoklas (KAlSi3O8) itd. Među mineralima srećemo i takve koji u svom sastavu mogu imati petnaest razlićitih elemenata pa i više. Minerali su homogeni što znaći da su i najsitniji dijelovi istog minerala istog hemijskog sastava (grč. homos – jednak, genesis – postanak).

Mineralogija je nauka o mineralima (grč. logos – nauka). Mineralogija izućava minerale, njihovo svojstvo, njihov vanjski izgled – morfologiju, njihovu unutrašnju građu ili strukturu, hemijske osobine minerala i njihovu upotrebu. Mineralogija je najsterija grana nauke o zemlji. Minerali bakra i sam bakar je poznat od prije 6.000 godina. Od tog vremena pa do danas ova nauka se izmjenila i proširila, postala je kompleksna nauka i sada se već i sama  sastoji iz čitavog niza posebnih disciplina koje vrlo detaljno obrađuju pojedine osobine minerala.

Kristalografija je nauka koja izučava kristalno stanje materije- minerala. Smatra se daje nastanak kristalografije kao posebne nauka vezan za 1669 godinu, kada je otkriven dvolom na kristalima kalcita i utvrdjen zakon o stalnosti plošnih i bridnih uglova. Kristalografija je s toga vezana za čitav niz drugih disciplina, a sama se sastoji od posebnih grana kao sto je kristalofizika, kristalohemija, morfologija i strukturna kristalografija. Svaka od ovih nauka ima svoje zadatke kojima se bavi u okviru kristalografije. 

Kristalofizika se bavi kristalofizičkim osobinama mineral, Kristalohemija izućava kristalohemijska svojstva minerala, Morfologija izućava vanjski izgled minerala ili oblik minerala a Strukturna kristalografija izućava strukture i svojstva koja ovise o strukturi date supstance odnosno o prostornom rasporedu iona ili atoma.

Veza mineralogije a time i kristalografije sa brojnim disciplinama je veoma tjesna, izuzetak čini matematika bez koje mnogi problemi ne bi bili riješeni u mineralogiji a time i kristalografiji, i to je jedina nauka čiji je uticaj jednostran jer puno daje mineralogiji i kristalografiji a ove nauke ne daju nikakav doprinos matematici. Kristalografija je direktno vezana uzajamno za fizikalnu hemiju, kristalohemiju, biologiju, metalurgiju. Najčvršća obostrana veza je sa mineralogijom a preko mineralogije i petrofgrafijom. Prema tome da bismo shvatili mineralogiju kao kompleksnu nauku ne možemo je

61

odvajati od kristalografije. Veoma je važno za izučavanje minerala i dobro poznavanje kristalografije. Nauka koja se bavi izučavanjem stijena naziva se petrografija (grč. petros - stijena). Stijene su polimineralni ili monomineralni agregati i, za razliku od minerala, izražavaju se mineralnim sadržajem.

Razlika između minerala, stijena i ruda

Na koji način možemo razlikovati minerale od stijena? Stijene su nakupina ili agregati jednog ili više minerala. Stijena krečnjak se sastoji samo iz jednog minerala CaCO3 – kalcit. Stijena dolomit se samo sastoji iz minerala dolomita, čija je formula (CaCO3.MgCO3). Takve stijene koje se sastoje iz jedne vrste minerala nazivamo monomineralne (mono – jedan), a ako se stijene sastoje iz više minerala nazivamo ih polimineralne stijene (grč. polis – mnogo) ili polimineralni agregati (lat. agregare – nagomilati). Tako su polimineralne stijene granit koji se sastoji iz kvarca, ortoklasa i liskuna, ili gabro koji se sastoji iz piroksena, olivina i plagioklasa. Prema tome stijene nisu homogene, ne možemo ih izraziti hemijskom formulom nego ih izražavamo mineralnim sastavom. Minerali i stijene se mogu i makroskopski razlikovati što pokazuje i slika.

Stijena Kristali kvarca

Rude su minerali iz kojih se dobivaju metali. Ruda je i boksit, koja se sastoji iz više minerala to je polimineralni agragat i služi za dobijanje aluminijuma. Boksit se sastoji iz aluminijskih minerala gipsita Al(OH)3, bemita γ-AlOOH, diaspora α-AlOOH.

61

Važnost minerala

Minerali imaju veliku ulogu u životu čovjeka. Neki su još u davna vremena korišteni kao rude za proizvodnju izuzetno važnih metala (a koriste se i danas), kao što su: željezo, bakar, olovo, cink, zlato, platina i dr. Te minerale iz kojih se dobijaju metali nazivamo rudama.

Elementarni Al se dobija iz rude boksita koji je polimineralni agregat i obično uz Al – minerale sadrži minerale željeza, silikatne minerale, minerale titana i dr.

Neki minerali se koriste u keramičkoj industriji kao npr. minerali gline, zatim kao termoizolacioni materijali, liskuni i azbesti, u optičkoj industriji kalcit, u telekomunikacijama kvarc u industriji abraziva itd.

Neki minerali se koriste u draguljarstvu kao ukrasni kamen ili plemeniti metali (platina i zlato) i kao ukrasi, a i za proizvodnju specijalnog posuđa koje se koristi u određene svrhe u laboratoriji.

Danas se ne može zamisliti savremena tehnologija ni industrija bez prisustva minerala. Zbog njihove izuzetne važnosti u tehnologiji i industriji mnogi minerali se proizvode i vještačkim putem u laboratoriji uz posebne uslove.

Minerali imaju veoma važnu ulogu u ishrani biljaka. Minerali su izvor pojedinih elemenata kao što je Ca, Fe, S, F, bez kojih biljke ne mogu živjeti. Uz sunčevu svijetlost biljka iz anorganskih elemenata stvara organske materije koje služe kao hrana životinjama i čovjeku. Tako da pored ostalih svojstava i koristi minerali su direktno i indirektno nosioci određenih elemenata i važni sastojci u ishrani čovjeka.

Bogatstvo jedne zemlje se procjenjuje bogatstvom minerala, jer kao što smo vidjeli mnoge industrijske grane, poljoprivreda i prehrambena industrija, metalurgija, keramička i staklarska industrija koriste minerale.

Način pojavljivanja minerala

Kristali

Minerali su čvrsti sastojci zemljine kore i izgrađeni su ili iz jedne vrste ili iz više vrsta različitih atoma. Ti atomi mogu biti pravilno raspoređeni u prostoru, u tom slučaju govorimo o pravilnoj unutrašnjoj građi ili rasporedu atoma u mineralu. Najčešće pravilna unutrašnja građa se manifestuje i pravilnim vanjskim izgledom ili kristalnim formama odnosno kristalima. Kristali su oblici ili forme omeđeni plohama, bridovima i uglovima. Pravilan raspored čestica ne manifestuje se uvijek i pravilnim vanjskim izgledom. Ima

61

minerala kao što su minerali glina, koji se javljaju zemljasti, i po izgledu ne bi mogli zaključiti da imaju pravilnu unutrašnju građu, a imaju je.

Pored minerala sa pravilnom unutrašnjo građom srećemo i one koji imaju nepravilan unutrašnji raspored čestica, ti minerali se nazivaju amorfni i najčešće se javljaju, zemljasti, grozdasti i bubrežasti. Ti minerali nisu brojni, takav je limonit i opal lešateljit. Sve do pojave rentgenskih zraka i njihove primjene u strukturnim istraživanjima minerala, mnogi minerali su bili svrstani u amorfne, zbog svog izgleda a i nemogućnosti njihove identifikacije. Dosadašnja istraživanja su pokazala da je broj amorfnih minerala vrlo mali.

Nastanak minerala je vezan za određene otopine i uslove u kojima minerali nastaju, to su temperatura, pritisak i hemijski sastav. Zavisno od toga kakav će poredak čestica biti u mineralu, ovisiće i sve druge osobine ili svojstva: fizička, hemijska, a i morfološki izgled minerala. Prema tome struktura minerala je izuzetno značajna jer od strukture zavise sve osobine minerala. Minerali mogu nastati na različite načine, mogu nastati iz vodenih otopina, iz magme ili kristalizacijom iz plinova ili  para. Pri tome čestice obično zauzimaju određeni položaj, tako da minerali iste vrste uvijek imaju isti raspored čestica (atoma ili iona) u prostoru i zbog toga svi minerali iste vrste imaju iste osobine. Minerali kalcit CaCO3 i kuhinjska so NaCl se razlikuju po rasporedu iona ili atoma u prostoru. Ovi minerali imaju različitu strukturu, a ovisno o strukturi i različita svojstva. Još bolji primjer da objasnimo kako od strukture ovise svojstva minerala možemo navesti dva minerala istog hemijskog sastava: grafit i dijamant. Nastanak različitih struktura je uslovljen različitim termodinamskim uslovima (pritiskom i temperaturom) u zemlji. Prilikom nastanka poredak čestica je različit, nastale su dvije različite strukture koje daju potpuno različite osobine ovih minerala. Radi ilustracije uporedimo tvrdoću: dijamant je vrlo tvrd, spada u najtvrđe minerale, a grafit je mekan toliko da se s njim može pisati po papiru ili ga možemo parati noktom.

Nastanak kristala

Kristali se obično kao što smo rekli kristaliziraju iz različitih sredina zavisno o privlačnim silama među ionima (ili mineralnim česticama). Te sile su različite u različitim smjerovima, tako da ovisno o jačini sile čestice se slažu oko nekog centra u određenim pravcima. Zavisno o jačini sile kristal raste u različitim smjerovima, različitom brzinom i tako formira poliedarsko tijelo koje je omeđeno plohama, bridovima i uglovima. Takvo poliedarsko tijelo omeđeno plohama bridovima i uglovima nazivamo kristal. Kristali su anizotropni jer brzina rasta je različita u različitim smjerovima (grč. anisos – nejednak; tropos – smjer). Supstance koje u svim smjerovima imaju istu brzinu rasta kažemo da su izotropne (grč. isos – jednak) to su kubične i amorfne supstance. Kristale možemo vrlo lahko prepoznati jer su obično u lijepim kristalnim formama. Tako na primjer NaCl (halit) se javlja u lijepim kristalima – heksaedra, ili kvarc u obliku prizmatskih kristala koji završavaju bipiramidom.

61

Kristali halita

U slučaju ako mineralna supstanca pritiče ravnomjerno onda se razvijaju idealni kristali sa pravilnim plohama, koje su jednake, sve su istih fizičkih osobina. Ako dođe do poremećaja dotoka mineralne supstance onda se razvijaju plohe koje nisu istog oblika nego su razvučene i na taj način postaju razvučeni kristali u prirodi, a rjeđe se javljaju idealno formirani. Za formiranje pravilnih oblika neophodni su dovoljan dotok supstance, određeni termodinamski uslovi i slobodan prostor za rast kristala.

Kristalni agregati

Kristalni agregati nastaju ako pojedini individuumi nemaju dovoljno mjesta za pravilan vanjski rast kristala. Individuumi su međusobno ometali jedan drugog te su se razvili u potpuno nepravilnim vanjskim formama, što nazivamo nakupina ili agregat. Agregati su sastavljeni od velikog broja individuuma sa pravilnom unutrašnjom građom, ali vanjski izgled nije pravilan i zato ih zovemo kristalni agregati (lat. agregare – nakupiti, nagomilati). Na primjer mramor je kristalni agregat kalcita (CaCO3), krečnjak ima isti sastav.

Podjela minerala na grupe

Minerali se mogu svrstati u pojedine grupe na osnovu više kriterije. Prvi kriterij i najstariji, koji su primjenjivali istraživač sve do 1912 godine, (godine otkrića rendgenske strukturne analize), bio je na osnovu hemijskog sastava.

Klasifikacija minerala u posebne grupe se može načiniti na osnovu: hemizma, strukture, fizičkih svojstava, i geneze ili postanka. U novije doba se nastoji uvesti takva klasifikacija koja uključuje i strukturu i hemijski sastav ujedno, tj kristalohemijska sistematika. Prilikom obrade pojedinih grupa minerala to će biti evidentno.

61

Najstarija klasifikacija na osnovu hemijskog sastava je iz 1824 Berzelius, Dana 1854 i Groth i Mieleitner 1921. Trideset godina poslije P. P. Evald i C. Hermann su prvi načinili sistematiku na osnovu strukturnih tipova: Tip A-elementi B tip-AB spojevi C-tip AB2

spojevi i tako dalje.

Svaki mineral ima svoje ime, kristalografske karakteristike, fizička svojstva itd kao što će se vidjeti u tekstu. Kako su minerali dobivali svoja imena? Neki su dobili ime prema fizičkim osobinama, neki na osnovu grčkih riječi koje ukazuju na sastav ili osobine, neki su dobili ime prema mijestu nelazišta, neki prema nekoj istaknutoj ličnosti naučniku koji ih je otkrio ili poznatoj, kulturno istorijskoj ličnosti itd. Naprimjer ortoklas je dobio ime po tome što su njegove plohe kalavosti pod pravim uglom (grčki orthos - okomit, klao - kalam).

Siderit takođe vodi porijeklo od grčke rijeći sideros - željezo, što znači da u sastav ovog minerala FeCO3 ulazi željezo. a-FeO(OH) je dobio ime getit prema njemačkom pjesniku Goetheu itd.

Svi minerali koji imaju hemijske i strukturne osobine jednake ili variraju u uskim granicama pripadaju jednoj vrsti ili grupi. Varijacije mogu biti na osnovu  boje, hemizma ili strukture. Primjera za to ima mnogo, tako kvarc ima više varijeteta na osnovu boje, ametist, citrin, čađavac itd.

Kristalografija i kristalni sistemi

Kristalografija je nauka koja se vrlo intenzivno počela razvijati od 1669. godine, kada je otkriven dvolom iste te godine je definisan zakon racionalnih koeficijenata. Ta godina se smatra godinom rođenja kristalografije koja kao nauka počinje vrlo intezivno i samostalno da se izdvaja. Kristalografija izučava strukturu kristala – strukturna kristalografija, fizičke osobine – fizička kristalografija, hemijske osobine minerala – mineralna hemija i morfološka svojstva ili oblik minerala – morfologija.

Posmatrajući kristale može se uočiti određena zakonitost i simetričnost na kristalima. Naučnici su proučavajući kristale i kristalne forme uočili da se kristali po nekim zajedničkim osobinama mogu svrstati u određene grupe. Jedan od načina jeste da kristalizirane supstance kristaliziraju u određenom kristalnom sistemu. Kristalni sistemi se međusobno razlikuju na osnovu osnog krsta. Što su kristalografske osi i što je osni krst? Kristalografske osi su zamišljeni smjerovi koji prolaze kroz središte kristala i tamo se sjeku, a služe zato da pomoću njih odredimo položaj plohe na kristalu. Sve kristale s obzirom na osni krst možemo svrstati unutar šest kristalnih sistema. To znači da u svijetu kristala postoji šest mogućnosti kako brojne kristalne forme možemo razvrstati, na osnovu njihovih kristalnih osi. Svaki sistem ima određene kristalografske osi i sve zatvaraju određene uglove međusobno. Ti sistemi su slijedeći:

61

Kubični sistem

Kubični sistem se sastoji od tri međusobno okomite i jednake kristalografske osi. Osi označavamo istim slovom a, da razlikujemo njihov položaj ili smjer dodajemo broj: a1 je os koja je okomita na posmatrača; a2 je paralelna sa posmatračem; a3 je vertikalna. Svaka od osi ima svoj smjer, što se na crtežu najlakše da objasniti. Ako matematički želimo označiti ovaj sistem onda to možemo ovako pisati:

a1 = a2 = a3

α = β = γ = 90o

 

   

Osni krst kubičnog sistema 

Tetragonski sistem

Tetragonski sistem se da lahko izvesti iz kubičnog tako što vertikalna os postaje duža ili kraća od dvije horizontalne. U tetragonskom sistemu dvije osi su jednake i označavamo ih sa a1 i a2, leže u istoj ravni a treća koja je duža ili kraća vertikalna je i okomita na tu ravan, označavamo je slovom c. Sve osi zatvaraju međusobno ugao od 90o.

a1 = a2 ≠ cα = β = γ = 90o

61

 

   

Osni krst tetragonskog sistema 

Heksagonski sistem

Heksagonski sistem se razlikuje od svih ostalih po broju kristalografskih osi. Osni krst heksagonskog sistema čine četiri kristalografske osi od kojih su tri jednake označavamo ih istim slovom (a1, a2, a3) sve leže u istoj ravni, a četvrta je duža ili kraća i okomita je na tu ravan a označavamo je slovom c. Kristalografska os c zatvara sa svakom osi (a1, a2, a3) ugao od 90o. Da bi što lakše shvatili polžaj osi u heksagonskom sistemu, nacrtaćemo samo one koje leže u istoj ravni. Karakteristično je i to da pozitivni i negativni smjerovi zatvaraju ugao od 60o, a samo pozitivni ili samo negativni 120o (tj. istovrsni smjerovi).

a1 = a2 = a3 ≠ cugao a1a2 = uglu a2 a3  =.....= 120o

ugao a1(-a3)  =  uglu (-a3)a2 = ..... = 60o

β1, β2, β3  =  90o

61

 

Osni krst heksagonskog sistema 

Rompski sistem

Osni krst u rompskom sistemu se sastoji od tri različite i okomite kristalografske osi. Označavamo ih slovima a, b, c; ugao između njih iznosi 90o. Os okomita na posmatrača je a, paraleleno sa posmatračem je b, a okomita na ove dvije osi i vertikalna je os c.

a  ≠  b  ≠ cα  = β  = γ  = 900

 

   

61

Osni krst rompskog sistema 

Monoklinski sistem

Ovaj sistem takođe ima tri kristalografske osi, koje su različite dužine samo jedna os je nagnuta (grč. mono – jedan; klino – naginjem se). U ovom sistemu os a u odnosu na os c je nagnuta tako da se spušta prema posmatraču te  je ugao β (između osi a i c) različit od 90o.

a ≠ b ≠ cα = γ = 90o

β  > 90o

 

   

Osni krst monoklinskog sistema 

Triklinski sistem

61

Karakteriše osni krst čije su sve tri osi položene tako da zaklapaju različite uglove. Kristalografska os a ima položaj kao što je imala u monoklinskom sistemu nagnuta je prema posmatraću, a os b se takođe spušta s lijeva na desno i osni krst izgleda ovako

a ≠ b ≠ cα ≠ β ≠ γ ≠ 90o

 

   

Osni krst triklinskog sistema 

Kristalografski zakoni

Minerali koji se javljaju u kristalnim oblicima,  pravilne su unutrašnje građe, što znači da za njih vrijede određeni kristalografski zakoni, i pravilnosti prema kojima se ponašaju. Vidjeli smo da ih na osnovu osnog krsta možemo svrstati u šest kristalnih sistema. Prema tome za kristalizirane supstance postoje i posebni kristalografski zakoni:1.      Zakon racionalnih koeficijenata2.      Zakon o stalnosti plošnih i bridnih uglova3.      Zakon zona ili pravilo zona

1. Zakon racionalnih koeficijenata

Ako u jednom koordinatnom sistemu sa tri različite kristalografske osi (rompski) zamislimo plohu koja u jediničnim udaljenostima siječe sve tri osi a, b, c tada tu plohu nazivamo osnovnom formom. Ako imamo neku drugu plohu ili treću njihove parametre

61

po osima uspoređujemo sa osnovnom formom. Na osnovu crteža možemo utvrditi odnose svake plohe u odnosu na osnovnu formu.

Ploha A (osnovna forma) ima parametrePloha B ima parametrePloha C ima parametre

a : b : c2a : b : 2c2a : 2b : 2c

Zakon racionalnih koeficijenata

Ako proanaliziramo crtež i osne odnose u odnosu na osnovnu formu, druge i treće plohe, vidimo da su to mali racionalni brojevi. Zakon racionalnih koeficijenata glasi: brojevi koji pokazuju u koliko puta većoj udaljenosti plohe B i C sijeku kristalografske osi u odnosu na osnovnu formu su mali racionalni brojevi. Zakon racionalnih koeficijenata otkriven je 1780. godine, otkrio ga je francuz Rene Just Haüy. Koeficijenti mogu biti cijeli brojevi ili manje od 1, 1/2, 1/3, 1/4 itd. Rijetko vrijednost prelazi broj deset (10), a preko dvadeset su izuzetno rijetke. Osim ovih koeficijenata, postoji i koeficijent koji označavamo sa beskonačno (∞).  Tu situaciju imamo u slučaj kada je ploha postavljena paralelno nekoj kristalografskoj osi, onda kažemo da ploha siječe u beskonačnosti kristalografsku os i to označavamo ∞.

Ovakav način obilježavanja položaja ploha na kristalu uveo je njemački mineralog C.S.Weiss, i u čast ovom naučniku ovakav način obilježavanja parametara kristalografskih ploha u odnosu na kristalografske osi nazivamo Weissovim simbolima.

61

Danas je puno jednostavnije predstaviti određenu plohu pomoću Millerovih indeksa. Millerovi indeksi su recipročne vrijednosti Weissovih simbola. To možemo na primjeru lahko pokazati, nalazimo zajednički sadržatelj i nakon toga matematičkim putem dobivamo Millerove indekse koji su cijeli brojevi:

a : b : 2c2a : b : 2citd.

→→

1/1a : 1/1b :1/2c1/2a : 1/1b :1/2c

== 

2/2a : 2/2b : 1/2c1/2a : 2/2b : 1/2c

(221)(121) 

Millerovi indeksi ako se odnose na plohu stavljamo ih u malu zagradu, a ako se odnose na čitavu formu stavljamo ih u veliku zagradu {111}. Negativni smjerovi na

kristalografskim osima se obilježavaju iznad broja tog smjera, na primjer: ( ), ( ) itd.

Pored brojnih vrijednosti postoje i opšti Mullerovi indeksi (hkl) gdje se h odnosi na os a1

ili na os a, k na os a2 ili b, a l na os a3 ili c, kad imamo troosni koordinatni sistem. U heksagonskom sistemu koji se razlikuje od svih, po tome što ima četiri kristalografske osi, postoji i četvrti opšti parametar i, a odnosi se na kristalografsku os -a3. Prema tome

u heksagonskom sistemu opšti parametri će biti ( ).

Izvod za ovaj parametar moguć je ako promatramo plohu koja siječe osi a1, a2 i a3 u heksagonskom sistemu, onda se iz crteža da izvesti parametar i.

∆ABE ≈ ∆CDECD : AB = CE : EAa2 : a3 = a1 : (a1 – a3)a2(a1 – a3) = a1a3

a1a2 – a2a3 = a1a3

a1a2 = a3(a1 – a2)a3 = a1a2 / (a1 – a2)–1/a3 = a1 / a1a2 + a2 / a1a2

–1/a3 = 1/a1 + 1/a2

–i = h + k

Izvod Braveovog opšteg parametra

Iz ovog slučaja proizlazi da je suma tri broja h, k, –i = 0

h + k + i = 0

Gornju relaciju možemo provjeriti na ova dva primjera: ( ), ( ).

61

2. Zakon o stalnosti plošnih i bridnih uglova

Ovaj zakon je u kristalografiju uveo (1669) Nikolas Stens. Proučavajući kristale kvarca došao je do zaključka da uglovi među istovrsnim plohama iste supstance mjereni pri istim uslovima (kod iste temperature) su stalni ili konstantni bez obzira na veličinu kristala. Sto godina kasnije pronalaskom goniometra francuz Rome del’ Isle, brojnim mjerenjem kristala potvrdio je zakon koji je definisao Stensen.

Goniometri

Goniometri su instrumenti za mjerenje uglova između ploha na kristalu. Prvi takav goniometar je bio vrlo jednostavan. Imao je izgled uglomjera sa kazaljkom. Ugao između ploha na kristalu mjeren je tako što je ravna ploha uglomjera spuštena na jednu plohu stavljanjem kazaljke na drugu plohu direktno se mogao čitati ugao na skali uglomjera.

Kontaktni goniometar

Kontaktni goniometar je dobio ime na osnovu mjerenja koja se dobiju direktnim kontaktom goniometra i kazaljke na plohama. Važnost ovog instrumenta je bila ogromna u prvo vrijeme mjereni su uglovi na kristalima većih dimenzija od 1 cm i više. Mana instrumenta je bila što se nisu mogla vršiti mjerenja sitnijih kristala, a druga mana što tačnost nije bila velika.             

Razvijanjem nauke razvijali su se i iznalazili bolji i sigurniji instrumenti, tako je konstruisan jednokružni kontaktni goniometar. Otkrića u fizici o prirodi svjetlosti dovela su do konstrukcije jednokružnog refleksnog goniometra, a danas se koristi dvokružni refleksni goniometar.

61

Dvokružni refleksni goniometar

Dvokružni refleksni goniometara stoji se iz dvije kružnice, vertikalne u čijem središtu je kristal i horizontalne obje su pokretne i mogu se zakretati unutar pune kružnice tj 360°. Obje su podjeljene unutar 360o, najfinijom podjelom. Pored toga instrument ima svjetlosni izvor i dalekozorski sistem. Princip rada je slijedeći, kristali veličine  do 1mm se centriraju u glavi goniometra, u središtu vertikalnog kruga tako da jednim centriranjem možemo izvršiti sva mjerenja na kristalu. Zakretanjem uzorka oko vertikalnog kruga i pomjeranjem po horizontalnoj kružnici sve plohe na kristalu možemo dovesti u položaj totalne refleksije. Mjerenjem tako određujemo položaj normala na plohama, a iz crteža se vidi kako se na osnovu toga računa ugao među plohama.

f + 2 · 90o + n = 360o

f = 360o – 180o – n = 180o – nf = ugao između plohan = ugao između normalima

Određivanje stvarnog ugla na osnovu totalne refleksije

 

61

3. Zakon zona ili pravilo zona

Zonom smatramo skup ploha povezanih paralelnim bridovima. Svaka ploha pripada najmanje dvijema zonama, jer je pravilo da se na sjecištu dvije zone pojavljuje ploha ako nije prisutna moguća je. Zona ne mora biti kontinuirana može biti prekinuta, jer plohe čiji su bridovi paralelni ne moraju biti kontinuirano vezani. I dvije plohe su dovoljne da čine jednu zonu. Jedna ploha leži u nekoliko zona te prema zakonu o zonama sve plohe na kristalu međusobno su povezane zonama. Zona se formira oko smjera koga nazivamo os zone, i prema tome smjeru kome su paralelne plohe jedne zone, je os te zone. Os zone označavamo uglastom zagradom. Simbol osi zone je [uvw].

Simetrija kristala

Govoreći o kristalima kao poliedrijskim tijelima uvjerili smo se da je njihova struktura posljedica pravilne unutrašnje građe i određenih zakonitosti koje vladaju među česticama. Poliedri su rezultat unutrašnjeg rasporeda čestica u prostoru. Ta pravilna unutrašnja simetrija najčešće se manifestuje pravilnim vanjskim rasporedom uglova, bridova i ploha. Kod vanjske simetričnosti postoji više operacija koje dovode do te simetrije i zovemo ih elementima simetrije. Dijelimo ih na:

1.      ravnine simetrije2.      osi simetrije3.      centar simetrije

Ravnine simetrije su zamišljene ravni koje prolaze kroz središte kristala i kristalni individuum dijele na dva zrcalno jednaka dijela. U internacionalnoj nomenklaturi ih označavamo sa m (mirror – ogledalo) u našoj sa P, i ovisno jesu li sporedne ili glavne obilježavamo ih sa Pg ili Ps.

61

 

Ravnina simetrije

Ravnine simetrije dijeli kristal na dva jednaka dijela, koji se ponašaju kao lijeva i desna ruka u ogledalu. Prema tome ravnina preslikava elemente tako da se ponašaju kao lik i predmet u ogledalu. Ravnina simetrije može biti najviše 9 tj. od 0 – 9 bez broja 8. Uglovi koje ravnine mogu međusobno zatvarati su 45o, 90o, 120o.

Osi simetrije su zamišljeni smjerovi (pravci), koji prolaze kroz centar kristala, oko kojih zakrečući kristal unutar 360o dolazi do ponavljanja položaja nekoliko puta. Oko osi rotacije se vrši zakretanja gdje ugao rotacije može biti 60o, 90o, 120o, 180o, tada govorimo o osi simetrije šestog reda, četvrtog, trećeg i drugog reda. Osi simetrije nazivamo girama, a ovisno kog je reda dodajemo riječ digira – drugog reda, trigira – trećeg reda, tetragira – četvrtog reda i heksagira – šestog reda. Osi simetrije označavamo slovima L, a kog je reda dodajemo broj u eksponentu L2, L3, L4, L6. Internacionalni znak za osi simetrije je samo broj 2, 3, 4, 6. Osi simetrije možemo predstaviti i grafičkim putem.

Digira

Trigira

Tetragira

Heksagira

61

  Osi simetrije

Centar simetrije ili centar inverzije je zamišljena tačka u središtu kristala preko koje možemo provući bezbroj fizikalno jednakih pravaca, rezultat toga je da nastaju dvije plohe međusobno paralelne a suprotno orijentisane. Centar simetrije se označava sa C,

a internacionalna oznaka je  (-1).

Centar simetrije

61

Pravilo je: ako na kristalu postoji ravnina simetrije i okomito na nju os simetrije parnog reda mora biti i centar simetrije. Među kristalima su moguće 32 kombinacije elemenata simetrije i tako nastaju kristalne klase.

Helikoidalne osi simetrije su osi simetrije gdje se pored preslikavanja za određeni ugao vrši i translacija za 1/2, 1/3, 1/4 i 1/6 periode. Tako da ponovljeni položaj se rasporedi po helikoidali otud i ime helikoidalne osi (ili njemački schranbenachse).

Klizne ravnine i helikoidalne osi su elementi simetrije kod kojih je pored preslikavanja tj. rotacije uključena i translacija. Ove elemente simetrije nazivamo mikro elementi simetrije. Kombinacijom mikro i makro elemenata simetrije sve kristalizirane supstance možemo smjestiti u 230 prostornih grupa.

Sraslaci

Kristalni agregati se često susreću u prirodi, a to je masa izgrađena od čitavog niza minerala u kojima su pojedinci lijepo razvijeni i čvrsto vezani.

Agregati mogu biti monomineralni i polimineralni (granit, gnajs i većina stijena su poliminerali). Monomineralni agregat je CaCO3 krečnjak ili vapnenac. Kod agregata orijentacija pojedinih individuuma ili zrna je slučajna, ali pored te razvijaju se agregati kod kojih orijentacija između pojedinih individuuma nije više slučajna, stoje u simetrijskom odnosu što znači da se orijentacija svakog individuuma u odnosu na drugi može dobiti putem simetrijskih elemenata, te takve agregate nazivamo sraslacima.

Sraslac je agregat od dva ili više individuuma simetrijski povezanih međusobno sa elementima simetrije. Sraslačka ravnina je ravnina preko koje su dva srasla individuuma u zrcalno simetričnom odnosu jedan prema drugom ili ako sraslac simetrijski raspolovljava. Do sraslaca može doći  ako jedan od individuuma zaokrenemo

61

prema drugom iz paralelnog položaja za 180° oko racionalnog smjera. Os oko koje vršimo zakretanje je sraslačka os, i ona je digonska ili digira os simetrije za sraslac. Kod kristala iz centrosimetrične klase postoji istovremeno na sraslacu i sraslačka os i sraslačka ravnina.

Sraslačka os je okomita na sraslačku ravninu. Sraslačka ravnina redovito je paralelna nekoj razvijenoj ili mogućoj plohi na kristalu.

Ravnina srastanja je ravnina kojom su se dva individuuma srasla i često je paralelna sa sraslačkom ravninom, ali ne mora biti. Prema tome što je sraslačka os tj. koji je smjer sraslačke osi imamo tri grupe sraslačkih zakona:

1.      Bridni sraslački zakon2.      Okomični sraslački zakon3.      Kompleksni sraslački zakon

Bridni sraslac je takav gdje je sraslačka os paralelna nekom mogućem bridu (osi c) i to izražavamo na ovaj način [100], [010], itd.

Okomični (ili normalni) sraslci su oni gdje je sraslačka os okomita na neku kristalnu plohu (kod gipsa sraslačka os je okomica na prvi pinakoid):

itd.

Kompleksni sralački zakon je kod sraslaca gdje je sraslačka os okomita na neki brid unutar neke određene plohe

Sraslaci mogu nastati pri samom rastu kristala, zatim postoje sraslaci nastali usljed pritiska prilikom deformacija – plastični, a i kod polimorfnih prelaza. Može se srasti više individuuma zajedno po određenom sraslačkom zakonu te nastaju polisintetski sraslaci gdje su sraslačke ravnine međusobno paralelne. U tom slučaju dobijamo kristal koji se sastoji od samih lamela koje su jedna prema drugoj orijentirane i to tako da su svi parni individuumi jednako orijentisani, a svi neparni jednako orijentisani: ↑1 ↓2 ↑3 ↓4 ↑5. Kad se sraste više individuuma po istom zakonu tako da im sraslačke ravnine nisu paralelne dobijamo koljenčaste ili cikličke sraslace. Tu su sraslačke ravnine naizmjenično paralelne istim  kristalnim plohama. Pojava srastanja je česta u prirodi i relativno je malo minerala gdje se ne javljaju sraslaci.

Pojava pravilnog srastanja različitih supstancija naziva se epitaksija ili paralelno srastanje. Kad se dva različita minerala međusobno pravilno srastu npr. NaNO3, na osnovnom romboedru, sa CaCO3 oba imaju isti tip strukture, to je vrlo povoljna struktura.

61

Tu moraju postojati izvjesne strukturne sličnosti u ravninama u kojim se srastu. Često se javlja epitaksija kod rutila sa hematitom TiO2 i Fe2O3 orijentirano se srastu. Na hematitu se može srasti rutil. U silikatima se srastaju disten i staurolit itd. Sraslaci mogu biti dodirni, prodorni ili penetracioni.

Dodirni sraslaci gipsa, prodorni sraslac pirita i koljenčasti sraslac rutila

 

Polimorfija i izomorfija

Mitscherlich je početkom 19. vijeka 1819. godine na vještačkim kristalima NH4H2[PO4], NH4H2[AsO4], KH2[PO4], KH2[AsO4] otkrio pojavu izomorfije. Izomorfija je pojava da hemijski slične supstance, minerali, imaju iste kristalne forme (izos – isti, morfos – oblik).

Među mineralima koji imaju iste kristalne forme možemo pomenuti grupu takozvanih romboedarskih karbonata. Svi kristaliziraju u romboedrijskoj hemiedriji heksagonskog sistema, to su minerali kalcit CaCO3, magnezit MgCO3, rodohrozit MnCO3, siderit FeCO3, smitsonit ZnCO3. Mjerenja su pokazala da su uglovi između istovrsnih ploha kod ovih minerala vrlo slični. Tako da ovu grupu izomorfnih minerala nazivamo i grupom kalcita ili romboedrijskih karbonata. Pored ove grupe postoji i izomorfna grupa aragonita, dolomita, itd.

Polimorfija je pojava koju je također otkrio Mitscherlich 1821. Polimorfne supstance su one koje su istog hemijskog sastava, a javljaju se u više kristalnih formi ili oblika. Zavisno od toga da li se javljaju u dva nazivamo ih dimorfne, u tri trimorfne ili u više polimorfne (grč. poli – mnogo; morphos – oblik). Primjer za dimorfne supstance imamo kod CaCO3  jednom je to mineral kalcit, kristalizira heksagonski, a drugi je aragonit po sastavu također CaCO3, ali kristalizira rompski i dolazi u kristalima potpuno drugačijeg izgleda od kalcita. Ili TiO2 se javlja u tri kristalna oblika i ima tri imena anatas (tetragonski), rutil i brukit (rompski). Kao polimorfnu modifikaciju možemo navesti SiO2,

61

koji se javlja u tri modifikacija: kvarc, tridimit i kristobalit, a svaka od ove tri ima po tri nove (α, β, γ tridimit; α, β, γ kristobalit; α, β, γ kvarc). Primjer polimorfije su pirit i markazit FeS2. Sumpor se takođe javlja u dva oblika rompski i monoklinski; ugljik u dva oblika grafit (heksagonski) i dijamant (kubičan). Pojavu više oblika kod elemenata nazivamo alotropijom ili alotropskim modifikacijama.

Fiziološka svojstva minerala

Neki minerali se mogu poznati po ukusu, mirisu i opipu, te njihove osobine nazivamo fiziološkim. Ima minerala koji otopljeni u vodi daju karakterističan okus, tako npr. halit otopljen u vodi daje slan okus, a silvin gorko-slan.

Neki minerali kada ih mrvimo, ili kada ih udarimo čekićem, razvijaju oštar ikarakterističan miris. Neki dolomiti pod udarcem čekića razvijaju miris na sumpor-vodik. Ima krečnjaka i dolomita koji pri mrvljenju u sitan prah razvijaju neugodan miris koji potiče od bitumena.

Arsenski minerali pri udarcu čekića razvijaju miris po bijelom luku. Glineni minerali ako ih nakvasimo vodom razvijaju miris amonijaka. Ima minerala koji imaju karakterističan opip. Grafit i talk, ako ih trljamo među prstima, osjećamo mastan i blag opip. Zbog toga je  talk i dobio ime milovka, zbog milog, blagog opipa. Neki minerali imaju hladan opip, hrapav itd.

Fizičke osobine minerala

Specifična težina minerala

To je težina određenog volumena minerala. Specifična težina je broj koji pokazuje koliko je puta 1cm3 minerala teži od 1cm3 vode kod 4°C tj. od jednog grama vode.Specifična težina je često vrlo značajna veličina na osnovu koje se određuje pojedini mineral. Tako na primjer mineral olova, galenit PbS ima veliku specifičnu težinu. Barit BaSO4 je takođe velike specifične težine tako da je i dobio naziv težac, zbog te specifične težine koja je uočljiva i na osnovu koje se može razlikovati od ostalih minerala, koji su mu vrlo slični po izgledu. Specifična težina minerala se može odrediti metodom piknometra i metodom suspenzije.

Metoda suspenzije je relativna i brza metoda, te se koristi na terenu. U menzuru se naspe tečnost poznate specifične težine, a u nju se ubaci mineral i posmatra njegovo ponašanje. Ako pliva lakše je, ako lebdi približno je iste specifične težine, a ako tone teži je.

61

Za preciznija određivanja gustoće minerala koristimo metodu piknometra. Piknometar je staklena posuda sa brušenim čepom koji u sredini ima kapilarni otvor.

Piknometar

Postoje razne vrste piknometara koji sadrže otvore u kojim se može postaviti i termometrar, tako da svaki put kada se vrši mjerenje možemo to raditi kod konstantnih uslova. Za određivanje gustoće ili specifične težine metodom piknometra obično se uzima 1 gr. minerala, po mogučnosti bez primjesa, dobro se ukloni prašina i sve što bi smetalo za preciznija mjerenja. Tu vrijednost težine minerala označavamo slovom M masa minerala. Poslije izmjerimo piknometar napunjen destilovanom vodom i ta vrijednost je oznašena sa P. Kad ubacimo mineral u vodu i nakon potisnute količine vode iz piknometra, sve izvana isušimo i ponovo važemo, ta vrijednost koja prestavlja zajedno težinu piknometra + težinu minerala + težinu vode označena je sa V. Prema tome postoji relacija na osnovu koje mođemo izračunati gustoću ili specifičnu težinu koja se može izraziti matematičkim pute:

U koliko smo dobro vodili eksperiment prilikom mjerenja, dobivaju se rezultati koji mogu poslužiti za utvrđivanje vrste minerala. Tako na pr. ako smo hemijski utvrdili da se radi o karbonatnom mineralu CaCO3, to može biti bilo koja polimorfna modifikacija ovog sastava. Ako nemamo druge mogučnost tada nam gustoča može poslužiti da riješimo dilemu.

Gustoća

  kalcita 2,715

  aragonita2,933

Ako se radi o polimorfnim smjesama SiO2, gustoća ili sp. težina je za:

61

  kvarc 2,65

  kristobalit 2,27

  tridimit 2,26 

Kalavost minerala

Ako se pri udarcu čekićem minerali dijele u ravne i glatke plohe onda tu pojavu nazivamo kalavost. Kalvost je posljedica različitog djelovanja sila koje drže čestice minerala na okupu. Sile koje drže čestice unutar ploha kalavosti su jače od sila između ploha. Kalavost može biti savršena (mineral se kala maksimalno), dobra, potpuno jasna i nejasna. Savršeno se kalaju minerali u slojevitim strukturama, kao što su na primjer liskuni u grupi silikatnih minerala, kristaliziraju monoklinski, kalaju se smjerom baznog pinakoida, a javljaju se u vrlo tankim listićima. Savršenu kalavost pokazuje i mineral gips CaSO42H2O smjera prednjeg pinakoida. Kuhinjska so NaCl ima potpunu kalavost smjerom ploha kocke (heksaedra) isto tako i galenit PbS. Minerali kalcit CaCO3 se kala smjerom romboedra. Kalavost je jedno od svojstava na osnovu koga se minerali mogu razlikovati.

Kalavost minerala muskovit i galenit

Dobru kalavost pokazuje grafit, koji je po sastavu C (karbon). Atomi ugljika su vezani u šestočlane prstenove u obliku slojeva. Veza u jednom sloju je puno čvršća nego u slojevima. Zato grafit pokazuje dobru kalavost i cijepa se na mjestu gdje su veze slabije. Zato se kalavost još naziva i cijepljivost.

61

Struktura grafita

Tvrdoća minerala

To je otpornost strukture minerala na fizičke deformacije. Ako pokušate zaparati mineral nekim tvrdim čeličnim predmetom struktura tog minerala će se opirati toj deformaciji. Zavisno od tog minerali se dijele na one koje možemo parati noktom vrlo mehke, minerale koje možemo parati čeličnim predmetima i one koji mogu parati čelik. Mohs je načinio skalu od deset članova, a nazivamo je relativna skala tvrdoće. U njoj su minerali poredani od jedan do deset. Prvi članovi te skale se mogu parati noktom: talk i gips. Od 3 do 7 mjesta minerale možemo parati čeličnim predmetima, a iznad sedam su minerali koji paraju čelik i služe u industriji kao sredstvo za poliranje ili ukrasni kamen to je poludrago i drago kamenje.

1 Talk Mg3(OH)2[Si4O10]

2 Gips CaSO4.2H2O

3 Kalcit CaCO3

4 Fluorit CaF2

5 Apatit Ca5[F(PO4)3]

6 Ortoklas KAlSi3O8

61

7 Kvarc SiO2

8 Topaz Al2[F2SiO4]

9 Korund Al2O3

10 DijamantC

Vrlo često u prirodi pojedini minerali su slični i teško se razlikuju. Tako na primjer kalcit i kvarc bijeli su i ako nisu u kristalnim formama možemo ih lahko razlikovati na osnovu tvrdoće. Tako kalcit ne može parati staklo niti čelik, ali kvarc para i staklo i čelični čekić.

Ogreb minerala

To je boja smrvljenog praha kog želimo odrediti. Da identificiramo mineral dovoljno je nekad odrediti njegov ogreb, odnosno boju smrvljenog praha. Mineral pirit je vrlo sličan zlatu, dolazi u lijepim kristalima zlatnožute boje. Da ga razlikujemo od zlata, ako ga smrvimo daće crni prah, a zlato prah zlatnožute boje. Tako na primjer slični minerali hromit i magnetit se razlikuju po boji ogreba, hromit je tamnosmeđ, a magnetit je crn. Hematit ima ogreb tamnocrvene boje. Ogreb minerala najbolje možemo vidjeti ako keramičku pločicu bijelu zaparamo mineralom čiji ogreb želimo odrediti.

Dvolom minerala

Prilikom ulaska svjetlosti u mineral brzina širenja svjetla kod svih minerala nije ista. Kod nekih minerala brzina svjetla ne ovisi o smjeru i takve minerale nazivamo izotropnim (kubični i amorfni), dok svi minerali kod kojih je brzina svjetlosti u različitim smjerovima različita i ovisi o smjeru su anizotropni i tim mineralima pripadaju svi minerali ostalih sistema osim kubičnog. Još davne 1669 godine Erazumo Bartholinus otkrio je pojavu dvoloma. Pri prolazu svjetlosti kroz kalcit dolazi do dvoloma tj. svjetlost koja ulazi u kalcit se lomi i daje dvije zrake koje se šire različitom brzinom i izlaze iz minerala kao dvije zrake. Takve minerale nazivamo dvolomnim. Pojavu dvoloma možemo uočiti golim okom ako ispod prozirnih kristala kalcita, koji su u obliku romboedra posstavimo pisani tekst uočićemo dvostruka slova, a ako pomjerimo kristal vidjećemo da jedan dio slova miruje, a drugi se kreće.

61

Dvolom na kristalu kalcita

Kristali kalcita na kojima je otkriven dvolom pronađeni su na Islandu, otud često i naziv Islandski dvolomac.

Boja minerala

Boja minerala može biti različita i ovisi o različitim faktorima. Neki minerali s obzirom na njihov hemijski sastav pokazuju određenu boju, takvi minerali koji imaju vlastitu boju nazivaju se idiohromatski minerali. Boja kod minerala ovisi o prisustvu elemenata B podgrupe periodnog sistema. To su elementi: titan, bakar, vanadij, hrom, mangan, željezo, kobalt i nikal. Boja mineral je često pojačana prisustvom elemenatau dva valentna stanja. Tako na primjer minerali koji imaju samo dvovalentno ili samo trovalentno željezo su svjetlije boje, dok u slučaju kada su prisutni željezni ioni oba valentna stanja minerali su tamnijih boja (tamnozeleni ili crni). Kod nekih minerala boja ovisi o prisustvu stranih iona. Tako mineral kvarc može biti ljubičast i naziva se ametist, žut – citrin, smeđ – čađavac, crn – morion, a ako je čist bez primjesa onda je proziran ili bijel i naziva se prozirac. Minerali često pokazuju boju ovisno o količini apsorbovane svjetlosti (lat. apsorber – progutati). Ako svjetlost koja ulazi u mineral, mineral u potpunosti apsorbira – neproziran je. U slučaju kad mineral propušta cijeli spektar bijelog svjetla – bezbojan je. Ako pri prolazu svjetlosti kroz mineral neke talasnne dužine mineral apsorbira a neke propušta, tada pokazuje boju propuštene svjetlosti. Ili ako bijelo svjetlo pustimo u neki mineral i ako mineral apsorbira sve talasne dužine, a samo jednu reflektira biće obojen kao što je boja reflektovanog svjetla (crveni rubin). Boja minerala je važno svojstvo tako da na osnovu boje često možemo identificirati minerale.

61

Sjaj minerala

Sjaj minerala ovisi od količine reflektovane svjetlosti na ravnim plohama minerala. To je važna osobina na osnovu koje možemo razlikovati minerale. Dakle, sjaj minerala ovisi o indeksu loma (n) i s obzirom na to razlikujemo minerale sa staklastim sjajem n = 1.3 – 1.9, to je većina silikata i karbonatnih minerala, dijamantskog, polumetalnog i metalnog sjaja. Dijamantni sjaj pokazuje dijamant i sfalerit i minerali čiji je n = 1.9 – 2.6. Polumetalni sjaj pokazuje hematit i cinabarit, n = 2.6 – 3. Metalni sjaj ima većina sulfida: galenit, pirit, antimonit kod kojih je n = 3, i minerali u elementarnom stanju bakar, srebro, zlato i platina čiji je n < 1. Vlaknasti minerali pokazuju svilen sjaj, sedefast sjaj pokazuju liskuni.

Magnetne osobine minerala

Neki minerali pokazuju magnetna svojstva, kada ih primaknemo magnetnoj igli oni djeluju na oba njena pola jednako, to su minerali jednostavnog magnetizma. Ako jedan pol privlači, a drugi odbija onda su polarnog magnetizma. Neke minerale magnet privlači to su paramagnetski minerali, neke odbija to su dijamagnetski minerali. Među mineralima koji pokazuju magnetna svojstva pomenućemo magnetit, ponaša se kao magnet i privlači čelične predmete.

61

Privlačna sila magneta

Električna svojstva minerala

Kod minerala se može izazvati elektricitet trenjem, pritiskom, zagrijavanjem i hlađenjem. Piroelektricitet se javlja na mineralu usljed promjene temperature i obično se javlja na krajevima polarnog smjera. Piezoelektricitet nastaje usljed mehaničkih deformacija izazvanih pritiskom, kod kristala koji ne posjeduje centar simetrije. Kvarc pokazuje piezoelektricitet i koristi se u telekomunikacijama kao odašiljač.

Toplotne osobine minerala

Neki minerali propuštaju toplotu i nazivamo ih diatermnim, a neki ne propuštaju to su atermni. Među diatermnim mineralima možemo navesti NaCl jer propušta gotovo u potpunosti toplinu. Minerali se razlikuju i po toplinskoj vodljivosti. Neki su dobri vodiči topline, a neki loši. Metali kao što su bakar i srebro su najbolji vodiči topline. Širenje topline u mineralima zavisi o kristalografskoj građi. Kubični minerali provode toplinu u svim smjerovima istom brzinom. Kod minerala sa različitim kristalografskim osima brzina širenja topline, biće različita u različitim pravcima. Obzirom da se minerali pri zagrijavanju rastežu onda će njihova dilatacija (rastezanje) zavisiti o kristalnom sistemu. Radi ilustracije možemo navesti primjer: ako načinimo kuglu od jednog kubičnog minerala i minerala bilo kog drugog sistema i zagrijavamo ih, što će se desiti? Kugla izrezana od kubičnog minerala i dalje bi ostala kugla nakon zagrijavanja, a iz tetragonskog minerala preći će u rotacioni elipsoid. Kod povećanog zagrijavanja svaki mineral se može rastaliti. Temperatura na kojoj se mineral topi naziva se tačkom topljenja i karakteristična je za svaki mineral.

61

Toplote kubičnih, heksagonskih i rompskih kristala

Luminescentne osobine minerala

Ako osvjetlimo neki mineral on apsorbira zrake i pri tom se stvara toplina, ta toplina u mineralu stvara novo zračenje, koje je drugih talasnih dužina od apsorbovanog zračenja. Nakon toga iz minerala zrači svjetlo druge boje, odnosno druge talasne dužine. Tako ima minerala koji u tami svijetle jakom svjetlosti i tu pojavu nazivamo luminescencija (lat. lumen – svjetlo). Luminiscenciju pokazuju i minerali kada na njih djeluju katodni, radijski ili rendgenski zraci. Postoji više mogućnosti koje dovode do luminescencije. Ako na neki mineral uputimo sunčevu svjetlost i ako u mraku svjetli određenom svjetlosti tj. luminiscira sve dok djeluje sunčeva svjetlost, nazivamo je fluoroscencija jer je to pojava uočena na fluoritu i traje do momenta djelovanja sunčeve svjetlosti. Minerali koji pokazuju tu pojavu nakon zračenja su: sfalerit, apatit, fluorit, cerusit, anglezit, adular i dijamant. Fluoroscencija se može vidjeti kod uranskog stakla.

Pod dnevnim svetlom Pod UV zračenjem

Luminescencija fluoritaSlike ©1995-1998 by Amethyst Galleries, Inc

Lumniescencija može nastati djelovanjem na minerale katodnim, radijskim i rentgenskim zrakama. Luminescencija može trajati kod nekih minerala i nakon prestanka djelovanja sunčeve svjetlosti i nazivamo je fosforescencija. Neki minerali pokazuju fosforescenciju nakon žarenja ili u toku žarenja. Fosforescenciju pokazuju npr: aragonit, kalcit, stroncijanit, vlaknasti gips itd.

Neki minerali svijetle već i na dodiru sa toplinom ruke (dijamant, topaz, fluorit). Luminescencija nastala djelovanjem topline naziva se termoluminescencija (grč. termo – topao). Kod nekih minerala luminescencija je rezultat djelovanja električne iskre pa se naziva elektroluminescencija. Mehaničkim djelovanjem kod minerala možemo izazvati luminescenciju ako ih grebemo, mrvimo, ribamo, drobimo i takva se naziva tribaluminescencija (grč. tribein – ribati). Luminescencija može nastati kao posljedica

61

hemijskih procesa, to je hemoluminescencija ili pri kristalizaciji to je tzv. kristaloluminescencija.

Radioaktivne osobine minerala

Radioaktivne osobine kod nekih minerala otkrivene su još 1896. godine. Istraživač H. Becquerel je istražujući uranske minerale utvrdio da iz tih minerala zrače nevidljive zrake koje prolaze kroz čvrste tanke slojeve metala, tekućinu i zrak pri čemu je zrak vodič elektriciteta. Ti zraci djeluju na fotografsku ploču, izazivaju fluoroscenciju itd. Istraživanja koja su docnije proveli istraživači, bračni par Curie, pokazala su da ta zračenja potiču od elemenata tora i aktinija.

Radioaktivni elementi zrače tri vrste radioaktivnog zračenja: a, b, g zrake. a - zraci su pozitivne čestice velike brzine, ne prolaze kroz zaklon od aluminijuma debljine 0,1 mm. b - zraci su čestice velike brzine negativnog naboja (kao i katodne zrake) i mogu proći kroz aluminijski zaklon debljine 0,1 mm. Nastali g - zraci su kao i rentgenski zraci, prolaze kroz metale, nisu naelektrisani i imaju svojstva rentgenskih zraka.

Raspadanje radioaktivnih elemenata u mineralima do konačnog proizvoda raspadanja olova, odvija se po određenim zakonitostima. Tako da na osnovu vremena raspadanja radioaktivnih minerala možemo odrediti i njihove starosne proizvode minerala, a time i stijena u kojima se mineral nalazi. Ta korisna znanja su upotrebljena za određivanje starosti Zemlje. Prilikom raspada radioaktivnih elemenata, pored određenih elemenata kao što je olovo, razvija se i helij, a pri tome se oslobađa ogromna količina toplinske energije. Sada je već poznat veće broj radioaktivnih minerala, osim uranskih to su otenit (kalcijski fosfat sa uranom), torit (torijski oksid), torijanit, niobit i tantalit. Radioaktivno zračenje koje se izlučuje iz ovih minerala često izaziva određene promjene i pojavu boje u mineralima do kojih dopire.

 

Postanak minerala

Postanak minerala magmatskim putem

Minerali nastaju na tri načina: magmatskim putem, sedimentacijom i metamorfozom. Magma je užarena zemljina unutrašnjost, tako da minerali ovisno o mjestu gdje kristaliziraju izgrađuju različite vrste stijena. Ako nastaju u dubljim dijelovima zemljine kore to su intruzivne ili dubinske stijene. Ako se kristalizacija odvija na površini onda su to površinske ili efuzivne stijene. Obje vrste su izgrađene iz tzv. pirogenih minerala (pyr – vatra; genesis – postanak). Ovi minerali nastaju kod visokih temperatura i visokih pritisaka. Magma je izgrađena iz mnogo elemenata, ali najviše su zastupljeni ovih 8

61

elemenata: Si, Ti, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, tako da je bitnih minerala koji izgrađuju stijene relativno malo i stijene su jednostavnog sastava. To su uglavnom silikatni minerali: kvarc, feldspati, feldspoboidi, pirokseni, olivin, amfiboli i liskuni, a nazivamo ih bitnim mineralima. Drugi minerali koji se nalaze u magmatskim stijenama, u manjim kolicinama i nisu osnovni minerali koji odredjuju stijenu, su sporedni ili akcesorni minerali. Kristalizacija magme se dešava prema određenom redoslijedu. Najprije se kristaliziraju bazični feromagnezijski silikati i bazični kalcijski almosilikati pa kiseliji predstavnici ovih minerala. Posljednji se kristalizira kvarc. Nakon ove kristalizacije magma je obogaćena lahko hlapljivim komponentama. Postaje slabo viskozna i pokretljiva. Magma pri hlađenju dalje dolazi do temperature izmedju 600 – 700 °C i prelazi u pegmatitsku fazu postanka minerala.

Pegmatitska faza postanka minerala

Ta faza nastupa kada je magma ohlađena na 650 – 700 °C. Ostatak magme prožet lahkohlapljivim komponentama kao što su CO2, HCl, HF, SO2, H2S, CH4, H3BO3, i H3PO4, te je magma pokretljiva i odlikuje se fluiditetom. Čestice koje se formiraju imaju dovoljno prostora tako da se u ovoj fazi stvaraju veliki i lijepo formirani kristali. Nađeni su kristali kvarca u ovakvim žilama teški i do nekoliko tona, kristali berila po nekoliko metara. Ove pegmatitske žile nalazimo u pukotinama kiselih magmatskih granitnih stijena, rijetko u bazičnim stijenama tipa gabra. U pegmatitima se često javljaju ekonomski značajna ležišta nekih minerala, liskuna, turmalina, kvarca, ortoklasa, rutila, magnetita, halkopirita i dr.

Pegmatit sa kvarcom, turmalinom, ortoklasom i liskunom

Pneumatolitska faza

Pneumatolitska faza kristalizacije je kod nižih temperatura, oko 600 °C i ispod ove temperature gdje se pojavljuje veća koncentracija lahko isparljivih komponenti. Zbog relativno visoke temperature, a i pritiska magma je vrlo pokretljiva jer su to gasovi i pare

61

koji djeluju na okolne stijene i pri tome se kristaliziraju pneumatolitski minerali. Tako nastaju liskuni, beril, korund i dr. i imaju ekonomski značaj. Ova faza nastaje na kraju pegmatitske faze.

Hidrotermalna faza postanka

Faza koja nastaje kada se magmatski ostatak ohladi do ispod 400 °C je hidrotermalna. U ovom ostatku je veliki broj otopljenih supstanci tako da u pogodnim uslovima dolazi do kristalizacije raznovrsnih minerala i ruda. U ovoj fazi kristaliziraju sulfidi, sulfasoli, selenidi i telunidi. Hidrotermalna faza nastanka ide sve do 50 °C pa se zbog toga i dijeli u tri temperaturna područja:

1.      visokotemperaturno od 300 – 400 °C gdje obično kristaliziraju minerali volframa i bizmuta2.      srednja temperaturna hidrotermalna faza od 200 – 300 °C tu nastaju minerali bakra, olova i cinka3.      niskotemperaturna područja 50 – 200 °C nastaju niskotemperaturni minerali žive i antimona

U ovoj fazi nastanka minerala ne može se povući oštra granica između pojedinih temperaturnih područja. U slučaju kad hidrotermalni rastvori dođu do površine u obliku vrućih izvora, obično se i oko njih javljaju male količine sumpora ili nekih sulfida. Pri izbijanju gasova i para aktivnih vulkana (tzv. futumarole) stvara se sumpor, oksidi željeza i sulfidi olova i cinka.

Nastanak minerala u sedimentnoj sredini

Nastanak minerala u sedimentnim stijenama je vezan za tzv. koru trošenja. Pod uticajem procesa raspadanja dolazi do mehaničke ili hemijske dezintegracije magmatskih metamorfnih i starih sedimentnih stijena. Drugim riječima zemljina kora (litosfera) se mijenja i daje materijal za nastanak novih minerala. Mehaničkim trošenjem dolazi do dezintegracije stijena izgrađenih iz različitih minerala. Primjer te dezintegracije je promjena temperature, mržnjenje vode i dr. Hemijsko raspadanje izazivaju atmosferlije kisik O, ugljen dioksid CO2 i voda. Pri djelovanju kisika nastaju oksidi, djelovanjem vode hidroksidi, a pri djelovanju CO2 nastaju karbonati. Pošto se litosfera uglavnom sastoji iz silikatnih minerala treba napomenuti da se silikati različito ponašaju u slučaju raspadanja i rastvaranja. Taj proces ovisi o strukturi, tako da oni sa komplikovanijom građom pokazuju veću otpornost na hemijsko trošenje. Ima minerala koji su rezistentni i na mehaničko i na hemijsko trošenje i talože se u sedimentima nepromjenjeni. Takav je npr. mineral kvarc. Neki silikati  kao što su glinenci trošenjem daju minerale glina (kaolinit i montmorilonit) pa su zbog toga i dobili naziv glinenci. Hemijskim trošenjem primarnih silikata nastaju aluminijski hidroksidi (djipsit, bemit i dijaspor) koji grade posebnu grupu sedimenata bogatu aluminijem, željezom i silicijem (boksiti).

61

U sedimentnoj sredini minerali Fe – željeza, Mn – mangana se javljaju u obliku oksida. Nastali su iz primarnih silikata tako što djelovanjem ugljične kiseline prelaze u karbonate, a ovi oksidacijom i hidrolizom prelaze u okside i konačno u hidrokside. Željezni i manganski minerali limonit i psilomelan karakteristično boje sedimente. U redukcionim uslovima u sedimentnoj sredini se javlja i pirit, markazit, siderit i elementarni sumpor. Na okeanskom dnu gdje je prisutan H2S nema kisika.

U sedimentnoj sredini, neki minerali nastaju organskim putem osim što nastaju hemijskim putem direktnim spajanjem određenih iona. Razni organizmi koriste ione Ca i CO2 za izgradnju svojih kućica ili skeleta, tako nastaje organski sediment krečnjak. Organskim putem pored kalcita nastaje aragonit i dolomit. Dolomit može nastati i procesom dolomitizacije krečnjaka pod uticajem rastvora bogatih magnezijem. To je proces gdje se dio Ca zamjenjuje sa Mg, pa iz CaCO3 kalcita, nastaje CaCO3MgCO3

dolomit, a višak Ca iona ide u otopinu.

MINERALOŠKA KLASIFIKACIJA

Elementi

Važno je istaći da u ovim strukturama učestvuje samo jedna vrsta atoma. Kod metala su atomi pakovani u gusto pakovanje identičnih sfera.

Kod nekih nemetala raspored je takav, da je okruženje svakog atoma u strukturi isto, tako da se cijeli kristal može promatrati kao jedna velika molekula, dok su kod nekih nemetala atomi vezani u odvojene molekule određenog oblika, i te molekulske grupe su smještene na određen način.

Metali

  Bakar Cu  SrebroAg  Zlato Au  PlatinaPt

Polumetali

  Arsen As  Antimon Sb  Bizmut Bi

Nemetali

  Dijamant

C

61

  Grafit C  Sumpor S

 Bakar Cu (Copper)

Bakar se kristalizira kubično, ali se rijetko javlja u kristalima. Najviše se nalazi jedar ili uprskan u stijenama. Ponegdje se nalazi u zrnju i grumenju, a ima ga u pločicama, grančicama i vlaknima koje stvaraju mahovaste nakupine. Bakar je kukasta loma, vrlo rastezljiv, pa se da iskovati u tanke žice i u listiće kroz koje se vidi zelena svjetlost. Ima metalan sjaj i bakarno crvenu boju. Nepostojan je, na zraku se hemijski troši, gubi sjaj i crvenu boju, te se prevlači proizvodima trošenja. Ti proizvodi su smeđi, crni ili zeleni. Smeđa i crna boja potiču od bakarnog oksida a zelena od bazičnog bakarnog karbonata (malahita). Tu zelenu prevlaku zovemo patinom. Ogreb mu je bakarno crven i metalna je sjaja. Iza srebra je najbolji provodnik toplote i elektriciteta. Postanak mu je različit. Nešto malo bakra se razvija kristalizacijom iz magme, dok je najveći dio njegovog postanka vezan za hidrotermalne procese. Elementarni bakar je vrlo rijedak. Nađen je u Bosni kod Vereša, u bakarnim rudnicima istočne Srbije u Boru i kod Majdanpeka, u Makedoniji kod Drena, u okolini Demirkapije. Ima krajeva gdje se elementarni bakar razvio u velikim količinama, kao na poluotoku Gornjega Jezera u sjevernoj Americi.

Bakar je čovjeku poznat već od praistorijskog doba, kada je čovjek od njega pravio bronzu, leguru bakra s kositrom (94 % bakra i 6 % kositra), koja je sve do danas u upotrebi. Upotrebljava se naročito za livenje spomenika i zvona. Druga je takva legura mjed ili mesing, sastoji se od oko 2 dijela bakra i jednog dijela cinka. Ima lijepu žutu boju, koja se mnogo upotrebljava za brave, kvake, okove itd. Od bakra se proizvode kotlovi, različito posuđe, itd. Važan je i za proizvodnju modre galice (bakreni sulfat s vodom) koja služi naročito u galvanoplastici, u domaćinstvima za odbranu bilja od različitih štetočina (prskanje loze, voća, krompira itd.).

61

Srebro Ag (Silver)

Kristali srebra su rijetki, ako se javlja u  kristalima dolazi u heksaedrima, oktaedrima i rompskih dodekaedrima. Agregati su oblika lima, pločica, ljuski i vlakanaca. Vlakanca su slična mahovinama. Sraslaci su česti po plohi oktaedra. Kalavosti nema, lom mu je kukast. Lahko se da istezati i kovati u vrlo tanke listiće, kroz koje se vidi modra svjetlost. Teško je, gustoće od 9,6 - 10,5. Boje je srebrnasto bijele na svježem prelomu, ali može biti žućkaste, smeđe, sive ili crne boje. Ogreb mu je srebrnasto bijel. Sjaj je metalan. Po hemijskom sastavu srebro nikad nije čisto. Najčešće sadrži zlato koje zamjenjuje srebro u kristalnoj rešetci. Arsen, antimon i živa su također redovni sastojci u srebru. Topi se u azotnoj kiselini. Njegova tamna boja potiče od prevlake srebrnog sulfida. Zbog toga se srebrna pločica ili srebrni novac može upotrijebiti za izvođenje hepar reakcije za dokazivanje vrlo malih količina sumpora u mineralima. Reakcija je dobila takav naziv jer se u dodiru sa spojevima sumpora na srebru razvija smeđa prevlaka boje jetre, (grč. hepar - jetra). Postanak srebra u prirodi je sličan postanku bakra. Obično ga nalazimo u hidrotermalnim žicama zajedno sa drugim mineralima koji sadrže srebro, kao što su argentit Ag2S, razni sulfidi i sulfasoli metala i metaloida, uključujući minerale nikla, kobalta i urana. U oksidacionoj zoni nastaje na račun srebrnastih sulfida, arsenida i antimonida. Tu naročito njegovo izlučivanje iz površinskih vodenih otopina potpomaže prisustvo organskih materija.

61

Srebro se dobijalo iz srebronosnih sulfida, prvenstveno olovno - cinčanih ruda. Takva je srebronosna olovno cinčana ruda iz Srebrenice u Bosni, Trepče, Kižnice, Kopaonika i drugih rudišta. Te rude sadrže prosječno od 111 g/t do 75 g/t srebra. U ovim rudama srebro ne potiče isključivo od metala u elementarnom stanju, već i od drugih minerala srebra. Klasično hidrotermalno nalazište srebra sa argentitom, kalcitom, baritom, fluoritom i kvarcom je u Norveškoj. Elementarno srebro se javlja u rudištima Meksika, Kanade, Altaja, Kazastana. Elementarno srebro je u prirodi manje rasprostranjeno od bakra i znatno manje od zlata. Glavna masa srebra (oko 80 %) dobiva se kao sporedan proizvod pri preradi iz srebronosnih olovno - cinčanih, zlatnih i bakarnih rudišta, a tek mali dio kao elementarni metal.

Srebro se radi svoje boje i radi svojih ostalih osobina, da kovati, rastezati i obrađivati, služi čovjeku kao cijenjen metal za ukras i za kovanje novca. Nije tako postajano kao zlato ili platina, jer djelovanjem sumpornog vodika, koga uvijek ima malo u vazduhu, prelazi u tamnosmeđi srebrni sulfid, koji se kao tanka kožica prevlači preko srebra, služi za proizvodnju specijalnog posuđa.

Zlato Au (Gold)

Slika ©1995-1998 by Amethyst Galleries, Inc

61

Kristale zlata susrećemo rijetko u prirodi. Obično je to oktaedar, heksaedar i rompski dodekaedar. Pojavljuju se u obliku tankih pločica, žica, grančica, sitnog zrnja i mahovinastih agregata. Na nekim lokalitetima u svijetu nađeni su grumeni zlata teški nekoliko desetina, pa čak i preko stotinu kilograma. Tako je, na primjer, u Južnoameričkoj državi Chile, nađen komad zlata težak 153,16 kg. Loma je kukasta, boja i ogreb su zlatno žuti ako je čisto, boja je bjelo - žuta ako mu je legirano srebro, ili narandžasto crveno ako sadrži bakra. Gustoća je velika, 19,3 i ona opada sa primjesama srebra i bakra. Ima metalni sjaj, neproziran je. Indeks loma je vrlo mali, ispod 1. U hemijskom pogledu zlato nije čisto, najčešće je onečišćeno srebrom. Naziv elektrum poznat je za prirodno zlato koje sadrži 20% i više srebra. Pored srebra zlato sadrži i male količine drugih metala: paladij, rodij, bakar, bizmut i živu. Zlato je netopivo u mineralnim kiselinama, otapa se jedino u zlatotopci ili carskoj vodi.

Zlato se pojavljuje u prirodi na dva različita načina, pa prema postanku razlikujemo dva tipa ležišta:a)      autohtona ili primarna ležišta zlata,b)      alohtona, sekundarna ili naplavljena ležišta.

Među autohtonim ležištima najznačajnija su ona hidrotermalnog porijekla, u kojima je zlato genetski vezano za kvarcne žile kiselih do neutralnih intruzivnih magmatskih stijena, kao i za njihove efuzivne ekvivalente. Priličnu količinu zlata nalazimo u zlatonosnim sulfidima željeza, srebra, bakra, olova i cinka, te se pri njihovoj preradi zlato dobiva kao usputni proizvod. Naplavljeno zlato pojavljuje se na našim prostorima u nanosima nekih rijeka koje protiču kroz zlatonosne terene, te se iz njih ispira zlato. U Bosni je zlato ispirano u dolini Vrbasa, prvenstveno u okolini Gornjeg Vakufa i Lašvi, dok u Bakovićima kod Fojnice ima pirita i limonita koji su zlatonosni. Rijeke Drava, Morava, Pek, Timok, Porečka Reka su poznate po zlatonosnim pijescima.

Zlato je metal kao što su srebro i platina. Troši se najviše za pozlačivanje, proizvodnju ukrasa i za kovanje novca. Zlatni predmeti obično nisu načinjeni od čistog zlata. Pri ocjenjivanju zlatnih predmeta govorimo o karatima zlata. Čisto zlato ima 24 karata. Zlato od 12 karata ima polovinu čistog zlata a druga polovina je neki drugi metal (srebro ili bakar).

61

Platina Pt (Platinum)

Kristali platine su rijetki u prirodi, a ako je u kristalima oni su heksaedrijskog habitusa. Platina se najradije i najčešće pojavljuje u agregatima oblika pločica, zrnja i grumenja. Platina ima vrlo visoku tačku topljenja. Ako je potpuno čista platina, talište joj je ne 1755 oC. Rijetko je čista, uvijek sadrži željezo i druge platinske metale, kao što su: iridijum, osmijum, paladijum, rutenijum i rodijum. Platinu koja sadrži od 4 - 21% Fe, nazivamo feroplatina (Pt,Fe) i takva platina je magnetična tamnosiva ili crna. Zbog tih čestih primjesa, platinu nazivamo poliksen (grč. polys - mnogo, ksenos - tuđ, stran). Platina je vrlo rezistentna prema djelovanju mineralnih kiselina, otapa se jedino u vrućoj zlatotopci.

Autohtona ležišta platine i platinskih metala vezana su za ultrabazične magmatske stijene (duniti, serpentinizirani peridotiti), no takva ležišta su siromašna u sadržaju platine. U kori trošenja, raspadanjem stijena, platina se koncentriše u alohtonim ležištima, to jest, u rijčnim nanosima. Takva ležišta su ekonomski najvažnija. Tu se platina javlja zajedno sa hromitom, zlatom, dijamantima i drugim mehanički i hemijski rezistentnim mineralima. U svijetu je svega nekoliko zemalja koje predstavljaju glavne prizvođače platine i platinskih metala, to su Rusija, sa vrlo bogatim uralskim nalazištima platine. Južno Afrička Republika je klasično područje gdje se javlja platina, od rta Dobre Nade do sjevernog Zimbabva. Neki lokaliteti se pominju u Srbiji i Makedoniji (Valandovo), gdje se javlja platina u malim količinama. Elementarna platina predstavlja glavni izvor (ruda) za dobivanje ovog važnog metala i drugih platinskih minerala.

Zbog njene otpornosti na visoke temperature i na kiseline, najviše se upotrebljava u hemijskim laboratorijama, gdje se koristi platinsko posuđe i drugi pribor. Troši se za proizvodnju elektroelemenata, u stomatologiji, tehnici, u izradi ukrasnih predmeta, itd.

61

Polumetali

Arsen As (Arsenic)

Mikrofotografija: Lou Perloff, Photo Atlas of Minerals  

Arsen, kristalizira u romboedrijskoj hemiedriji heksagonskog sistema, javlja se rijetko u kristalima i ako se javlja u kristalima onda je heksagonskog habitusa. Češće se javlja zrnast i masivan. Pokazuje kalavost smjerom baznog pinakoida. Neravnog je loma, krhak je. Tvrdoča mu je između 3-4, a gustoća 5,7. Metalni sjaj pokazuje na svježim prelomima.

Boja mu je na svježim prelomima olovno siva ili kalajno bijela, ali se brzo mjenja usljed oksidacije i prelazi u sivu ili crnu. Ogreb je crn. Ovaj mineral vrlo često sadrži primjese srebra, željeza, antimona, bizmuta kobalta i zlata. Pojavljuje se u hidrotermalnim žicama zajedno sa sulfidnim mineralima posebno sa arsenskim, antimoniskim, kobaltnim, i srebrenih ruda. Nalazišta su u Čehoslovačkoj, Njemačkoj, Francuskoj, Austriji i Americi.

61

Antimon Sb (Antimony)

Cijela grupa polumetala kristalizira u romboedrijskoj hemiedriji heksagonskog sistema, pa i antimon. I ovaj mineral se vrlo rijetko javlja u kristalima, ako se javlja obično ima pločast izgled,. Ponekad se javlja u pseudoheksaedarima, može se javiti i u sraslacima gdje može srasti više individuuma. Inače se javlja u jedrim, lisnatim, i zrnastim agregatima. Neravna je loma, lahko se da smrviti u prah. Tvrdoča mu je 3-3,5 gustoča  6,6-6,7. Ima metalan sjaj, boja kalajno bijela na svježim prelomima, ali se brzo mijenja do žućkasto smeđe ili sive. Neproziran je, ogreb mu je olovno siv. Ima savršenu kalavost po plohi baznog pinakoida.

Elementarni antimon redovito sadrži arsen, srebro ili željezo. Rijetko se nalazi u prirodi, ako se javlja običnoje u hidrotermalnim žicama sa ostalim sulfidima, posebno arsenidima antimonitom i srebrenim rudama. Nalazišta su Češka, Francuska, Čile, Meksiko i dr.

Bizmut Bi (Bismuth)

Ovaj mineral ima kristale pseudo heksaedarskog habitusa, i ako su vrlo rijetki. Ako se javlja u kristalnim agregatima, prutičast je, dendritičan, listast zrnast. Ponekad se javlja u

61

obliku pločica ili lima. Savršeno se kala smjerom baznog pinakoida. Krhak je ali se nakon grijanja može kovati. Tvrdoča mu je 2-2,5 a gustoča 9,7-9,8. Ima metalni sjaj, neproziran je. Boja mu je crvenkasta, bijelo srebrena, ogreb mu je olovno siv. Javlja se u mezotermalnim hidrotermalnim žicama zajedno sa rudama, srebra, kobalta i nikla. Bizmut se može javiti i na višim temperaturnim sredinama u žicama i pegmatitima sa kalajem.  

Elementarni bizmut se dobiva iz sulfida bizmuta. Ima ga u Češkoj, u Istočnoj Srbiji, Njemačkoj, Engleskoj itd.

Nemetali

Dijamant C (Diamond)

Dijamant kristalizira u kubičnom sistemu, holoedrijska klasa. Pojavljuje se u potpuno razvijenim kristalima koji su najčešće oktaedrijskog, rombdodekaedrijskog  ili heksaedrijskog habitusa. Plohe su mu često svinute, a ima i potpuno zaobljenih kristala. Zaobljene forme su posljedica kako rasta kristala, tako i njegovog otapanja u magmatskoj masi iz koje se izlučio. U kristalnoj rešetki dijamanta je svaki C atom tetraedrijski okružen sa četiri susjedna ugljika.

Dijamant zbog svojih fizičkih svojstava (boja, prozračnost, visok indeks loma, tvrdoća) ima veliku tehničku primjenu, ali je veoma cijenjen i kao dragi kamen. Boje je obično blijedožute, smeđe, bijele do plave, narandžaste, ružičaste, plave, zelene, crvene i crne. Najskuplji dijamanti su oni bezbojni, dok vrijednost dijamanta opada ako je obojen.

Industrijski dijamanti koji nisu kvalitetni za izradu dragulja poznati su pod nazivom bort. Visoka tvrdoća ovog minerala omogućava mu široku primjenu u tehnici bušenja i rezanja, prije svega u rudarstvu, zatim se upotrebljava kao izvrstan abrazivni materijal.

61

Bort služi za brušenje i poliranje drugih vrlo tvrdih materijala, pa i samih dijamanata. Bort je sive ili crne boje sa nečistoćama i uklopcima. Dijamant nastaje u primarnim i sekundarnim ležištima. Primarna  ležišta su u ultrabazičnim stijenama na velikim dubinama. Sekundarna ležišta su nastala u nanosima rijeka koja protiču kroz primarna ležišta. U Južnoj Africi poznato je nalazište Premier-Mine, nedaleko od Pretorie. Pored sitnih dijamanata tu je nađeno nekoliko veoma krupnih kristala oblika oktaedra. Najkrupniji među njima bio je, takozvani Cullinan, koji je težio 3106 karata (621 gram). U tom rudniku proizvedeno je oko 5,5 tona dijamanata za šta je trebalo preraditi oko 100 milijona tona stijene. Među zemljama koje su poznate po proizvodnji dijamanata iz nanosa i pijeska, treba spomenuti Indiju, Brazil, Kongo, Angolu, Tanganjiku i Rusiju. Više od 80 % ukupne proizvodnje dijamanata dobija se na ovaj način. Danas, zahvaljujući napretku nauke i tehnologije, uspješna je proizvodnja umjetnih dijamanata.

Grafit C (Graphite)

Grafit kristalizira heksagonski. To je druga alotropska modifikacija karbona. Kristali su vrlo rijetki. On se najčešće javlja u agregatima koji su gromadasti, lisnati, ljuskavi ili zemljasti. Kristalna rešetka grafita je slojevita. Ugljikovi atomi poredani su u sloju u obliku pravilnog šestougla. Unutar slojeva su vrlo čvrste veze među ugljikovim atomima, a atomi između slojeva su vezani slabijim vezama, što ima za posljedicu da se grafit savršeno kala smjerom plohe baznog pinakoida. Grafit raspoznajemo po kalavosti zbog koje se ljušti u tanke listiće, koje, ako taremo među prstima, osjećamo kao da su masni. Vrlo je mekan, može se njime pisati po papiru. Na porcelanskoj pločici ostavlja crn trag.

61

Kalavost grafita

Grafit se najčešće javlja u metamorfnim stijenama, gdje je nastao kontaktom ili regionalnom metamorfozom. Te su stijene kristasti krečnjaci, grafitni kvarciti, grafitni škriljci i gnajsi. U ovim stijenama grafit najčešće nastaje na račun ugljevite tvari.

U našoj zemlji grafit susrećemo u manjim količinama u paleozojskim škriljcima u istočnoj Bosni. Na teritoriji Hrvatske u manjim količinama ga ima na Psunju, u  Slavoniji gdje ga i vade, u Srbiji na Pasjači planini. U svijetu poznata nalazišta grafita su u Rusiji, Austriji, Koreji, Cejlonu, Madagaskaru i Meksiku.

Grafit je poznat čovjeku još od davnina, o čemu svjedoče arheološka istraživanja. Čovjek ga je upotrebljavao kao crnu boju da njom ukrasi različito posuđe, što se još i danas radi na Cejlonu i Madagaskaru. Mnogo se upotrebljava u metalurgiji i elektrometalurgiji. Metalurgija ga najviše koristi za izradu nekih predmeta, najviše grafitnih lonaca, u kojima se vrši taljenje metala. Mnogo se troši u ljevaonicama, gdje se njime oblaže unutrašnjost kalupa u kojima se rastaljena metalna masa oblikuje u različite predmete. Veoma je tražen u elektrotehnici, gdje služi za pravljenje različitih elektroda, glavni je materijal za proizvodnju olovaka i u toj grani inustrije se mnogo troši. Upotrebljava se kao boja, mazivo, itd.

61

Sumpor S (Sulphur)

Rompski sumpor se često pojavljuje u lijepim kristalima koji su bogati kristalnim formama. Kristali su obično bipiramidnog habitusa, a također debelopločasti, po plohi baznog pinakoida. Sumpor se najčešće javlja u agregatima koji su zrnasti, trakasti, vlaknasti, bubrežasti, gomoljasti, zemljasti, a negdje se stvaraju i sumporne sige. On nema kalavost, lom mu je ljušturast, krhak je. Tvrdoća je mala, gustoća 2,0 - 2,1. Boje je žute do žutosmeđe, i smeđe. Ogreb je bijel, sjaj na plohama dijamantan, na prijelomu mastan ili smolast. Sumpor lahko prepoznajemo po boji, maloj tvrdoći, krhkosti i niskoj tački taljenja. Tali se na temperaturi od 113 - 270 oC, gori na zraku plavičastim plamenom uz razvijanje zagušljivog plina SO2. U vodi i mnogim kiselinama je neotopiv.

Sumpor u prirodi nalazimo u najgornjim dijelovima zemljine kore, kao i na njenoj površini. Nastaje na različite načine, od vulkanskih procesa do biogenog postanka. Pri vulkanskim erupcijama recentnih vulkana sumpor se izlučuje sublimacijom sumpornih para i nagomilava na stijenama vulkana i na pukotinama okolnih stijena. Takva su, na primjer, japanska ležišta na Kurilskim otocima.

Sumpor se javlja zajedno sa sulfatima koji nastaju djelovanjem SO2 na okolne stijene.

U sedimentnim stijenama susrećemo sumpor zajedno sa gipsom, anhidritom, halitom, glinom i krečnjakom, kao i sa nekim kaustobiolitima (asfalt, nafta). Poznato je također da se sumpor izlučuje oko mnogih sumpornih banja ili toplica (Ilidža kod Sarajeva, Varaždinske toplice). Tu sumpor nastaje oksidacijom sumporvodonika koji izlazi iz zemljine kore zajedno sa toplom vodom. U rudniku Volari kod Jajca, mala količina sumpora nastaje redukcijom gips-anhidritnih stijena.

Nalazišta u svijetu su Texas - Luisiana u SAD, u kojima se nalaze ogromne rezerve sumpora. Tu se sumpor javlja zajedno sa sedimentima soli. Sumpor Sicilije je sedimentnog postanka. U takvim ležištima sumpor nastaje redukcijom sulfata, pri čemu značajnu ulogu igraju sumporne anaerobne bakterije.

61

Sumpor je vrlo važan mineral i ima široku primjenu. Najviše se koristi u hemijskoj industriji, za proizvodnju sumporne kiseline i još nekih sumpornih spojeva. U proizvodnji boja služi za dobijanje cinabarita, realgara, auripigmenta i ultramarina. Upotrebljava se za proizvodnju šibica, baruta, za vulkanizaciju kaučuka, za bijeljenje svile, vune, slame, perja, za dezinfikaciju, a mnogo se koristi u zaprašivanju vinograda.

Sulfidi i Sulfo Soli

Ovu grupu čine minerali u kojima veliki atomi S; Se; Te; As; Sb, i Bi su povezani sa ionima Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Ag, Cd, Sn, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, i Bi.

Veza u ovim mineralima je samo djelimično ionska, većina pokazuje kovalentnu vezu a u nekoliko je prirodno intermetalna povezana. Ovi minerali imaju poseban hemizam, koji ih razlikuje od veze sa kiseonikom a koja je sadržana u večini drugih minerala. Veliki atomi kao što su gore nabrojani  S, Se, ili Te stalno igraju čas anionsku čas nemetalnu ulogu, dok As, i Sb mogu imati istu ulogu kao S, ili učestvovati kao metal  povezan sa sumporom. S toga je klasifikacija u ovoj grupi minerala teška. Klasifikacija je načinjena tako da opada odnos atoma metala (A) prema nemetalu (X) i na osnovu zajedničke strukturne sličnosti vrsta.

Strukture sulfo soli nisu do kraja razjašnjene, ali klasifikacijom će biti dato najbolje riješenje.

Obično se koristi termin rudni minerali, što je razumljivo, jer služe za dobivanje metala. Opaki su, tamni, teški, relativno blagi sa metalnim ili polumetalnim sjajem i sa relativno velikom termalnom i električnom vodljivosti.

Podjela na osnovu veza metal i nemetal:

Sulfidi

AX

  Galenit PbS

  Sfalerit ZnS

  Vurcit ZnS

  Halkopirit CuFeS2

  Pirotin Fe1-xS

61

  Pentlandit (Fe,Ni)9S8

  Milerit NiS

  Kovelin CuS

  Cinabarit HgS

  Grinokit CdS

AX2

  Pirit FeS2

  Markazit FeS2

  Arsenopirit FeAsS

A2X

 Argentit Ag2S

 HalkozinCu2S

A3X2

  Bornit Cu5FeS4

Sulfidi sa polumetalima

 Realgar AsS

 AuripigmentAs2S3

 Antimonit Sb2S3

Sulfo soli  Bulanžerit8(Pb5Sb4S11)

  Burnonit 4(CuPbSbS3)

61

Serija tetraedrita

  Tetraedrit2/(Cu,Ag)12Sb4S13/

  Tenantit 2/(Cu,Ag)12As4S13/

Serija prustita

  Prustit 6/AgAsS3/

  Pirargirit6/AgSbS3/

Galenit ili olovni sjajnik PbS (Galena)

61

Galenit kristalizira u kubičnom sistemu, holoedrijska klasa. Kristali su česti i obično imaju heksaedrijski, oktaedrijski habitus ili izgled. Kao rudna masa, dolazi krupno do fino zrnast. Agregati mogu biti još pločasti, sigastsi, ljušturasti, bubrežasti i grozdasti.

Galenit ima savršenu kalavost po plohi heksaedra. Krhak je, tvrdoće 2,5, gustoće 7,2 - 7,6 (velika), boje olovnosive sa plavičastom nijansom ili pepeljastosive. Ogreb mu je olovnosiv, sjaj tipično metalan (olovni sjajnik), neproziran je.

Po hemijskom sastavu galenit je skoro čisti PbS, sa 86,6 % Pb. Vrlo male količine selena i telura mogu zamijeniti sumpor u kristalnoj rešetci galenita. Srebro, arsen i antimon su elementi koji se često nalaze u galenitu, obično potiču od mehaničkih argentita ili tetraedrita. Ove primjese minerala je vrlo teško identifikovati u galenitu. Galenit sa relativno većim sadržajem srebra zovemo srebronosni galenit.

U kori trošenja galenit rado prelazi u sekundarne olovne minerale cerusit PbCO3 i anglezit PbSO4, vanjštinom je sličan antimonitu, međutim galenit je specifički mnogo teži od antimonita. Lahko se otapa u koncentriranoj azotnoj kiselini izlučujući sumpor i PbSO4. U solnoj kiselini stvara bijeli olovni hlorid koji se topi u vrućoj vodi.

Galenit je najvažniji mineral olova, a također i jedan od najčešćih olovnih minerala. Nalazimo ga prije svega u hidrotermalnim rudnim žilama, a također u pegmatitima i sedimentnim stijenama. Hidrotermalna rudna ležišta ekonomski su najvažnija. U tim ležištima galenit gotovo uvijek prati sfalerit. Vrlo je teško govoriti samo o galenitnim ili samo o sfaleritnim ležištima, jer su ova dva minerala u prirodi praktično neodvojiva.

Olovno cinčana rudna ležišta i manja nalazišta su brojna. Ekonomski značajne koncentracije ova dva metala, odnosno njihova minerala, vezana su za jednu zonu koja se pruža kroz sjeveroistočnu Bosnu, centralnu Srbiju i Makedoniju.

Poznatije rudište u Bosni nalazi se u Srebrenici. U novije vrijeme izvršena su geološka ispitivanja trijaskih terena u širem i užem području Vareša, u cilju otkrivanja većih i manjih koncentracija galenita i sfalerita. U okolici Olova galenit se javlja zajedno sa cerusitom u ekonomsko značajnim koncentracijama. U drugim dijelovima bivše Jugoslavije ima nekoliko večih i manjih nalazišta i ležišta olovno cinčanih minerala. Rudno ležište Trepča ili Stari Trg, nalazi se u blizini Kosovske Mitrovice i predstavlja najveće olovno-cinčano (galenitno - sfaleritno) ležište koje ujedno spada među najveća svjetska ležišta te vrste. Od ostalih važnih rudišta je Novo Brdo, jedan od najznačajnijih srednjevjekovnih rudarskih centara. U Sloveniji je poznato rudište Mežica.

Od svjetskih proizvođača minerala olova i cinka, poznati su SAD, Australija, Kanada, Rusija i Njemačka.Galenit je glavna ruda za dobijanje elementarnog olova, koje je bilo poznato još u doba starih Egipćana. U to doba često su ga znali zamijeniti sa kositrom. Rimljani su od njega pravili vodovodne cijevi, koje su nađene pri iskopavanju Pompeja. Zbog toga što olovo ne izjeda sumporna kiselina, služi u proizvodnji te kiseline. Sa metalima stvara legure koje se tehnički mnogo upotrebljavaju (štamparska slova). Legura sa kositerom služi za lemljenje, tj. prevlačenje metalnih predmeta svijetlom prevlakom. Takvom se prevlakom

61

prevlače konzerve (sadržaj olova ne smije biti viši od 10%),olovo se troši na proizvodnju akumulatora. Od njega se proizvodi minijum crveni prah, koji pomiješan sa lanenim uljem služi za zaštitu željeznih predmeta. Mnogo se upotrebljava za proizvodnju kristalnog stakla. Sam galenit upotrebljava se za proizvodnju kontaktnih detektora.

Sfalerit  ZnS (Sphalerite)

Kristalizira u tetraedrijskoj hemiedriji kubičnog sistema. Javlja se u kristalima heksaedra, rompskog dodekaedra, tetraedra ili u kombinaciji pozitivnog i negativnog tetraedra. Plohe pozitivnog tetraedra su sjajne, a negativnog mutne i hrapave. Dolazi i u sraslacima, sfalerit se javlja u sitno do krupno zrnastim kompaktnim agregatima. Kala se savršeno, sjaja je različita, neki su metalnog, neki dijamantnog, neki masna. Zbog tog sjaja jako blistaju, pa ga zovu cinčani blistavac. Neki su neprovidni, neki providni. Boje je obično smeđe do žute, a nekad i crn. Ogreb mu je žut ili smeđ, rijetko bijel. Boja ovisi o izomorfnoj zamjeni Zn (cinka) sa Fe (željezom), i crne varijetete u kojima je zamjena Zn, u većoj količini Fe nazivamo marmatitima.

61

Sfalerit je dosta rasprostranjen mineral. Postanak mu je vezan za hidrotermalne procese, pa ga nalazimo u hidrotermalnim rudištima. Javlja se sa galenitom u vidu žila u društvu sa  kvarcom, piritom, halkopiritom i drugim mineralima.

Vurcit je polimorfna modifikacija sfalerita, kristalizira u hemimorfiji heksagonskog sistema. Veoma rijetko dolazi u prirodi, isto tako rijetko dolazi u kristalima, ako se javlja onda je piramidskog, stubičastog i pločastog habitusa. Javlja se zrakast, zrnast, jedar ili gust. Tvrdoča mu je 3,4-4, gustoča 4,08. Sjaj voštano staklast, boja svijetlo smeđa do tamno smeđa. Ovaj mineral kao i sfalerit može da sadrži željeza  i do 8%, može sadržavati kadmij i do 3,66 % više nego sfalerit. Dolazi u društvu sa sfaleritom tako da mu je postanak vezan za genetski ista ležišta. Nalazi se u Peruu i Boliviji.

Kod nas ga ima sfalerita tamo gdje ima galenita: Srebrenica, okolina Vareša. Njegovo važno nalazište za eksploataciju je u Sloveniji, u olovno-cinčanom rudniku u Mežici, pa kod Kosovske Mitrovice u Trepči, gdje se nalazi najveći olovno-cinčani rudnik. Rasprostranjen je i u Makedoniji.

Sfalerit je veoma važan mineral, jer je to glavna ruda za dobijanje elementarnog cinka, koji služi u različite svrhe. Upotreba cinka zasniva se na svojstvu, što se na zraku prevuče slojem cinčanog oksida, koji ga štiti od daljih promjena djelovanjem vlažnog vazduha i njegovih sastojaka, naročito kisika i ugljendioksida. Mnogo se upotrebljava kao lim, a i željezni lim se prevlači sa slojem cinka. Od bakra i cinka pravi se legura poznata pod imenom mesing ili žuta mjed, a prave se i druge legure od cinka sa drugim metalima. Upotrebljava se mnogo i u cinkografiji za proizvodnju klišea.

Halkopirit CuFeS2 (Chalcopyrite)

Halkopirit kristalizira u tetragonskom sistemu, skalenoedrijska klasa. Ime je dobio od grčke riječi halkos - bakar, tj. bakarni pirit. Ako je kristalografska os c skoro jednaka su osima a1 i a2, kristali i habitus su slični kubičnim kristalima. Ako su se na kristalima razvila oba (pozitivni i negativni)

61

bisfenoida, tada mu je habitus oktaedrijski. Pozitivni bisfenoid ima mutne i isprutane plohe, a negativni glatke i ravne.

Od fizičkih osobina halkopirita treba spomenuti neravan lom, krhak je, tvrdoće 3,5 - 4, gustoća je 4,1 - 4,3. Boja je karakteristično mesingastožute, ogreba zelenkastocrna. Sjaj mu je metalan, neproziran je.

Halkopirit je vanjštinom sličan piritu, zlatu, pirotinu. Od pirita ga razlikujemo po maloj tvrdoći i mesingasto žutoj boji, od zlata po krhkosti i boji ogreba, od pirotinia po boji i nemagnetičnosti (pirotin je magnetičan).

Kao bakarni mineral vrlo lahko podliježe trošenju. Djelovanjem atmosferilija, brzo se prevlači bakarnim bazičnim karbonatima, malahitom i azuritom, što ukazuje na mineral koji u svom sastavu sadrži bakar. Pored toga što trošenjem prelazi u malahit i azurit, halkopirit može preći u halkozin, kovelin, hrizokolu i limonit.

U Bosni nalazimo halkopirit i druge sulfidne minerale na planini Čavki, ali u malim količinama. Bakarno rudište Bor je jedno od najvećih rudišta bakra u Evropi.

Upotreba: Halkopirit služi kao važna sirovina za dobivanje bakra uz ostale bakarne minerale.

Kovelin CuS (Covellite)

Kovelin je mineral koji kristalizira u holoedriji heksagonskog sistema. Rijeđe se javlja u kristalima, češći je u skramama , sitnozrnastim masama, žilicama i praškastim agregatima. Ako se javlja u kristalima javlja se tanko pločast. Kovelin ima karakterističnu indigomodru boju po kojoj ga vrlo jednostavno možemo prepozneti, pa zbog te boje se naziva bakarni indigo. Ogreb mu je siv do crn, sjaj polumetalan. Ima dobro izraženu kalavostpo plohi baznog pinakoida (0001), tvrdoća mu je 1,5-2, a specifična težina 4,6-4,7.

61

Postanak ovog minerala je vezan za oksidacionu zonu raspadanja drugih sulfidnih minerala bakra. Može se javiti i  hidrotermalno, i u fumarolama.  U svim tipovima ležišta se javlja zajedno sa ostalim bakarnim mineralima.

Kod nas ga ima u srednje bosanskom škriljavom gorju, u Sinjakovu, sjeverozapadnoj Bosni, u Ljubiji, Varešu, u istočnoj Bosni, Srebrenici i Hercegovini u kontaktno metasomatskim ležištima uz magnetit. Kovelin je važna ruda bakra, pa je i najčešže u paragenezi sa ostalim bakarnim mineralima u Boru i Majdanpeku u Srbiji. Ima ga  u Sloveniji, Češkoj, Austriji, Italiji, Njemačkoj, Francuskoj, Kanadi, Peruu, Boliviji u Africi idr.

Cinabarit ili rumenica HgS (Cinnabar)

Cinabarit ili rumenica kristalizira u heksagonskom sistemu, trapezoedrijska tetartoedrija. Habitus kristala je rompoedarski, pločast, smjerom baznog pinokoida i prizmatičan. Lijepo razvijeni kristali su rijetki, obično su sitni, ali bogati kristalnim formama.

Kao ruda cinabarit dolazi u zrnastim i jedrim agregatima, kao impregnacija na okolnim stijenama, nekad poput prevlake ili zemljast.

Kalavost mu je savršena po plohi rompoedra, tvrdoća 2 - 2,5, gustoća 8,09 velika i po tome ga lahko prepoznajemo uz karakterističnu boju. Boje je svijetlo crvene (rumena) i otuda naziv rumenica. Boja je vrlo karakteristično svojstvo za raspoznavanje. Ogreb mu je rumen. Ima dijamantan sjaj, ako je tamnije boje, sjaj prelazi u metalan. U tankim pločicama je proziran.

Cinabarit je najvažniji i praktično jedini mineral koji služi za dobijanje žive. U genetskom pogledu, cinabarit je tipičan hidrotermalan (niskotermalan mineral). U rudnim ležištima obično je udružen sa drugim niskotemperaturnim mineralima, prvenstveno sulfidima, npr. realgarom, auripigmentom, antimonitom, piritom, kvarcom i opalom. Obično se javlja u društvu sa elementarnom živom.

61

U srednjebosanskim škriljastim planinama ima ga u Čemernici, zatim kod Mačkare i na Zec Planini. Cinabarit u ovom području nastaje mjestimično trošenjem tetraedrita. Kod Čevljanovića (Draževići) cinabarit se javlja u lijepim kristalima koji su bogati kristalnim formama. U Hrvatskoj se cinabarit  javlja kod Tršća, blizu Čabra u Gorskom Kotaru. U Sloveniji je poznato ležište cinabarita Idrija, u goričkom kraju. Idrija je ujedno i svjetsko ležište žive i poznato je po svojoj eksploataciji već od 15. vijeka. U ovom ležištu, čija je geneza vezana za trijaske porfiritne stijene, cinabarit je često onečišćen bitumenom. Osim cinabarita u Idriji dolaze i ovi minerali: samorodna živa, rjeđe pirit, vrlo rijetko sfalerit i fluorit. Kao mineral jalovine dolaze dolomit, kvarc, kalcit i barit. U Srbiji je poznato staro nalazište Šuplja Stena na Avali. Od svjetskih ležišta žive, spomenut ćemo Italiju i Španiju u Evropi, zatim SAD, Kanadu i Meksiko. U Španiji je čuveno ležište Almaden, ujedno najveće na svijetu, a u SAD New Almaden, New Idrija.

Cinabarit je čovjeku poznat već od prahistorijskog doba, kako su pokazala iskopavanja prahistorijskog naselja kod Vinče na Dunavu, kod Beograda, gdje je upotrebljavan avalski cinabarit kao boja. Važan je zbog toga, što je jedini mineral iz kojeg dobijamo elementarnu živu. Radi svojih osobina živa se koristi u različite svrhe. Tako se, na primjer, zbog pravilnog rastezanja upotrebljava za pravljenje termometara, barometara i drugih fizičkih instrumenata. Ima osobinu kao drugi metali, rado amalgamira, tj. u sebi otapa, pa se naročito proizvode cinčani, kalajni, srebreni i zlatni amalgami. Koristi se u medicini.

Pirit FeS2 (Pyrite)

61

Pirit kristalizira u pentagonskoj hemijedriji kubičnog sistema. Često se javlja u lijepim kristalima oblika heksaedra, pentagonskog dodekaedra ili oktaedra. Karakteristično je da su kristali heksaedra i pentagonskog dodekaedra isprutani a prutanja idu paralelno bridovima heksaedra. Javlja se u masivnim sitnozrnastim do krupnozrnastim agregatima.

Loma je ljušturasta, krhak je, a tvrdoću mu je 6-6,5, pa ako udarimo čekićem, daje iskre i razvija miris sumpornog dioksida SO2.

Pirit je metalnog  sjaja, boje žute kao zlato i vrlo mu je sličan. Čim ga zahvati trošenje, gubi sjaj, postaje na površini šaren ili se posve prevlači tamnosmeđom prevlakom željeznog hidroksida. Ogreb mu je crn i na taj način ga lahko razlikujemo od zlata i sličnih minerala.

Postanak pirita je vrlo raznolik. Postaje pirogenim putem iz magme. Zato ga nalazimo u mnogim eruptivnim stijenama kao sporedni mineral. Nastaje  hidrotermalnim  putem, pri tome se obično javlja u lijepim kristalima, nastaje i  u sedimentnim stijenama. Pirit nikada nije sam u rudnim žilama, već ga prate i drugi sulfidi, npr. galenit, sfalerit, halkopirit i dr. S obzirom na različit način postanka i često pojavljivanje, naziva se mineral korov.

Ima ga na svakom koraku, jer su prilike za njegov razvoj bile vrlo povoljne. Na nekim mjestima razvio se u velikim količinama, tako da stvara bogata rudništa.

Markazit je polimorfna modifikacija pirita. Krstalizira u holoedriji rompskog sistema. Kristali su obično pločasi ili stubičasti a katkada prelaze u piramidske oblike. Pojavljuje se i u sraslacima dajući karakteristične češljaste forme. Hemijski sastav je ist kao i kod pirita, lahko se troši i prelazi u limonit. Nastaje iz kiselih otopina željeznog sulfata kod niskih temperatura, lahko prelazi u pirit Pirit koji je stabilniji nastaje u manje kiselim i alkalnim sredinama kod više temperature. Markazit se ne javlja kao primaran mineral. Nađen je kao nodule u sedimentnim stijenama, djelomično u krečnjecime. Može se pojaviti posljednjii u niskotemperaturnim žicama.

61

Markazit

U Bosni u okolini Fojnice kod Bakovića, ima zlatonosnog pirita. U jednoj toni pirita ima do 20 g zlata. Rudnici pirita postoje u Sloveniji u Željeznom kod Celja, u Trepči kod Kosovske Mitrovice, u Srbiji u Boru i Majdanpeku, u rudnom kraju oko Kratova u Makedoniji.

Pirit je glavna sirovina iz koje se dobija sumporna kiselina, koja se mnogo koristi u industriji. Njegovo željezo služi za neke hemijske proizvode i za dobijanje različitih hemijskih preparata.

Arsenopirit FeAsS (Arsenopyrite)

61

 

Kristalizira u holoedriji monoklinskog sistema, a kristali su pseudorompski. Struktura mu je veoma slična strukturi markazita. Kristali su mu kratko stubićčasti produženi smjerom osi c. Plohe su mu vrlo često prutane. Javlja se u zrnastim i zrakastim agregatima ili u kristalima koji imaju zvijezdast oblik ili oblik romba, zbog malog ugla između ploha prizmi. Olovno sive je boje, do čelično sive, ogreb mu jesivkasto crn. Ima metalni sjaj i dobru kalavost po plohi prizme (101). Tvrdoća se kreće od 5,5-6, a specifična težina 6,07.

Ovaj mineral vrlo često Co sadrži kao primjesu i može ga biti od 6-19%. Slično piritu arsenopirit se može nači u raznim tipovima ležišta. Javlja se u pegmatitima sa turmalinom, šelitom, zlatom, halkopiritom i dr.

Kod nas je utvrđen u Hercegovini kod Jablanice, u srednje bosaskom škriljavom gorju, područje Ljubije i sjevero zapade Bosne, istočne Bosne i Vareša. Važnija svijetska nalazišta su Švedska, istočna Afrika, Engleska, Španija Norveška i td. Važna je ruda za dbivanje arsena, a i za dobivanje Co koji ga prati.

Halidi (minerali soli)

Ovi minerali se odlikuju u cjelini ionskom vezom. Među halidima je 85 vrsta sa nekim kompleksima, no ipak članovi ove grupe su jednostavni i mogu se podijeliti u četiri grupe.

Bezvodni halidi AX Halit NaCl

Silvin KCl

Hlorargirit (Kerargerit)AgCl

61

Bezvodni halidi AX2

Fluorit CaF2

Bezvodni halidi sa metala

Kriolit Na3AlF6

Hidro halidi Karnalit KMgCl3.6H2O

Atakamit Cu2Cl(OH)3

Halit NaCl (Halite)

61

Halit kristalizira u kubičnom sistemu, holoedrijska klasa. Kristali halita su najčešće heksaedarskog habitusa. Plohe heksaedra su stepeničaste građe, tako da stepenice padaju prema unutrašnjosti kristala.

Agregati su jedri, zrnasti, rjeđe vlaknasti ili sigasti. Halit se odlikuje savršenom kalavosti smjerom plohe heksaedra, tvrdoća mu je 2, gustoća 2,1-2,2. Karakteristično je slanog okusa. U vodi se lahko otapa, boje je bijele ako je čist, žute, sive, crvene i plave od primjesa. Ogreb mu je bijel, sjaj staklast.

Halit i drugi rasprostranjeni halogenidi postali su kristalizacijom iz vode okeana, mora i jako slanih jezera. Halit sa drugim mineralima pravi hemijske sedimente, tzv. evaporate. U slojevima ga obično prate glineni, vapneni i dolomitni sedimenti, zatim različiti sulfati (gips, anhidrit), hloridi (silvin, karnalit) i druge soli.

U Bosni je poznato ležište kuhinjske soli kod Tuzle, dok se neznatne količine halita javljaju u Donjem Vakufu, dolini Rame i Doljanjke i Ivan Sedla. Od stranih zemalja koje su poznate po ležištima kuhinjske soli treba spomenuti Njemačku, Mađarsku i Poljsku.

Mineral halita je vrlo važan mineral, kako u životu čovjeka u njegovoj ishrani, tako i u hemijskoj industriji. Glavna je sirovina za dobijanje hlorovodonične kiseline, natrijum-sulfata, natrijske baze, sode i elementarnog hlora. Mnogo se upotrebljava u industrijske svrhe, npr. za proizvodnju sapuna, zatim u kožarstvu, za glazuru glinenih predmeta, konzerviranje mesa i riba i u industriji polivinila.

Silvin KCl (Silvite)

 

Silvin kristalizira u kubičnom sistemu, holoedrijska klasa. Kristali su heksaedrijskog habitusa. Agregati su masivni, krupnozrnasti do kompaktni.

61

Kalavost mu je savršena smjerom plohe heksaedra. Tvrdoća 2, gustoća 1,9-2,0.  Bezbojan je ali može od primjesa biti različito obojen. Silvin je mineral koji se vrlo rado javlja u društvu minerala soli. Sličan je halitu ali ima slano gorak okus po čemu se lahko razlikuje  od halita, a topiv je u vodi kao i halit.

Način pojavljivanja i postanka silvina je kao kod halita. Glavni proizvođači su Njemačka, Francuska, [panija, USA i Poljska.

Najviše se koristi kao đubrivo.

Hlorargerit ili kerargerit AgCl (Chlorargyrite)

Hlorrargirit kristalizira u holoedriji kubičnog sistemu 4/m32/m. Rijetko se javlja u kristalima. Agregati su poput prevlake, ili kore, sigasti ili vosku slični.

Tvrdoća 1,5, gustoća 5,5 – 5,6. Različite je obojen, može biti bezbojan, ljubičast, crven, smeđ i  crn.

Po postanku hlorargirit je sekundaran mineral, te nastaje u kori trošenja na račun srebrenih sulfida. Ako se pojave veće količine ovog minerala, onda se kerargirit koristi kao važna ruda srebra.

Fluorit CaF2 (Fluorite)

Fluorit kristalizira u kubičnom sistemu, holoedrijska klasa. Dolazi u vrlo lijepim kristalima koji su najčešće heksaedrijskog habitusa, rjeđe oktaedrijskog ili romboedrijskog. Poznati su penetracioni prodorni sraslaci dva heksaedra.

61

Fluorit ima savršenu kalavost smjerom oktaedra, tvrdoća 4, gustoća 3,1-3,2. Boje može biti različite. Ako je čist tada je bezbojan i proziran. Obično je kao vino žut, zelen, zelenkastoplav, siv, ljubičast i crn. Boja je raspoređena u zonama koje su paralelne kristalnim plohama. Obično fluorescira pod uticajem ultravioletnog ili katodnog zračenja. Sjaj mu je staklast.

Fluorit je hemijski čist, neki sadrže itrij, cer i tragove drugih rijetkih zemalja, koje su supstituirane na mjesto kalcija.

Najčešće nastaje u pneumatolitskim procesima, naročito u kasiteritnim žicama. Javlja se  zajedno sa topazom, turmalinom i kvarcom. Rjeđe nastaje hidrotermalno ili u pegmatitima.

U Bosni i Hercegovini fluorita ima na nekoliko mjesta Kreševo, Motajica, Ljubija i Tjentište. U okolini Ljubije fluorit se javlja zajedno sa baritom u ležištu Žune.

Fluorit se od davnina upotrebljava u metalurgiji kao dodatak rudama kao katalizator da se lakše tope. Mnogo se troši u hemijskoj industriji za proizvodnju fluorovodonične kiseline HF, koristi se u industriji stakla, za proizvodnje glazure i emajla, u optici za proizvodnju leća.

Kriolit Na3AlF6 (Cryolite)

 

Kriolit kristalizira u holoedriji monoklinskog sistema 2/m. Habitus kristala je pseudoheksaedarski ili oktaedarski. Pojavljuje se obično masivan i zrnast ili u gromadastim agregatima. U agregatima može biti ukloplken pirit, kvarc, sideriti i galenit. Ne pokazuje kalavost ali se lomi ljušturasto. Tvrdoća je 2,5, a specifična težina 2,97. Krhak je, ima staklasti mastan sjaj, ponekad sedefast. Providan je bezbojan, bjeličast ili bijel kao snijeg. Ponekad je crvenkast smeđ ili cigla crven i crn. Vanjskim izgledom potsjeća na barit ili anhidrit.

Postanak mu je vezan za pneumatolitske procese, pa se sreće po žilama stijena u granitima sa kvarcom, sideritom, kasiteritom, galenitom, piritom, halkopiritom, fluoritom itd. Ima ga u Rusiji, u Sjevernoj Americi i Španiji sa fluoritom.

61

Karnalit KMgCl3.6H2O (Carnallite)

 

 

Kristalizira u holoedriji rompskog sistema 2/m2/m2/m. Obično se javlja u kristalima piramidskog ili pločastog izgleda ili pseudoheksagonskog habitusa. Javlja se i gromadast, zrnast. Tvrdoća je mala 1-2, a specifična težina 1,6. Ima mastan sjaj proziran je i providan. Od primjesa željeznih minerala može biti različito obojen, crveno, crno ili žuto. Topiv je u vodi i pri tom prelazi u silvin KCl i bišofit MgCl2. Nastaje u evaporitnim lečištima soli.

Karnalit je veoma važan mineral javlja se zajedno sa kalijskim solima. Ima ga u Njemačkoj, Poljskoj, Rusiji, Tunisu i Španiji.

Atakamit Cu2Cl(OH)3 (Atacamite)

 

 

Kristalizira u holoedriji rompskog sistema 2/m2/m2/m. Javlja se u kristalima koji su produženi smjerom kristalografske osi c, pa su mu kristali stubičasti igličasti, ali se javlja zrakast, lisnat i zrnast. Tvrdoća mu je 3-3,5, a specifična težina ili gustoća 3,76-3,78. Ima školjkast lom i dobru kalavost po plohi (010). Krhak je ima staklast do dijamantan sjaj, proziran ili providan, a boje je zelene u svim nijansama. Ogreb mu je kao jabuka zelen.

61

Najčešće se javlja kao sekundaran mineral po rudnicima bakra, i to u vrlo lijepim kristalima. Javlja se uz bazične bakarne karbonate malahit, i minerale kao što su brošantit, gips i limonit.

Ima ga u Čileu, Peruu i SAD.

Oksidi i Hidroksidi

Ova grupa spojeva se dijeli u dvije grupe, jedna od druge se razlikuje po tvrdoči, specificnoj težini, po refleksiji i po asocijaciji pojavljivanja. Javljaju se kao akcesorni sastojci u magmatskim stijenama, ili kao rezistentna detritusna zrna u sedimentima.

Drugu grupu čine sekundarni produkti alteracije sulfidnih ruda. Oni su blagi i zemljasti.

Hidroksidi nasuprot tome su blagi, uglavnom su male specificne težine, pojavljuju se kao sekundarni produkti trošenja ili alteracije. Slabije su kristalizirani i teže ih je identificirati od oksida. Oksidi i hidroksidi se mogu klasificirati na slijedeći način. Kvarc je oksid i formula mu je SiO2, postoje jos i njegove polimorfne modifikacije ali se ovdje ne obrađuju. Struktura kvarca se obavezno navodi kao važna u klasifikaciji silikata, tako da su strukture u osnovi važnije pri klasifikaciji nego hemijski sastav.

Oksidi

Okside dijelimo prema slijedećim grupama:

A2O

Kuprit Cu2O

AO

Periklas MgO

Tenorit CuO

A2O3

Korund Al2O3

Hematit Fe2O3

Ilmenit FeTiO3

61

ABO3

Perovskit CaTiO3

AB2O4  (Spineli)

Spinel MgAl2O4

Ganit ZnAl2O4

Magnetit FeFe2O4

Maghemit Fe2O3

Magneziohromit MgCr2O4

Hromit FeCr2O4

AO2

Kvarc SiO2

Rutil TiO2

Anatas TiO2

Brukit TiO2

PiroluzitMnO2

KasiteritSnO2

Uraninit UO2

Torianit ThO2

Hidroksidi Brucit Mg(OH)2

Gipsit (Hidrargelit)

Al(OH)3

61

Dijaspor AlO(OH)

Getit FeO(OH)

Lepidokrokit FeO(OH)

Limonit FeO(OH)

Bemit AlO(OH)

Manganit MnO(OH)

Psilomelan (Ba,H2,O)2Mn5O10