najtwardszy ze znanych

minera ów

grafit

Uk ad krystalograficzny

to system klasyfikacji kryszta ów ze wzgl du na

uk ad wewn trzny cz steczek w sieci krystalicznej. System wyró nia

siedem uk adów, w których wyró nia si 32 klasy krystalograficzne.

Ka da klasa ma inny rodzaj symetrii w uk adzie cz steczek w krysztale.

Uk ad cz stek wynika po cz ci ze struktury chemicznej cz steczki.

Wi kszo kryszta ów przyjmuje form regularnego wielo cianu.

Zewn trzny kszta t kryszta u (monokryszta u) jest odzwierciedleniem

jego struktury wewn trznej. Wewn trz kryszta u atomy, jony i cz steczki

uporz dkowane przestrzennie w okre lony, regularny sposób.

•uk ad regularny

(sze cienny), np. sól kamienna, diament, magnetyt,

•uk ad tetragonalny

, np., cyrkon,

•uk ad heksagonalny

, np. beryl,, apatyt,grafit

•uk ad trygonalny

, np.kalcyt, korund, kwarc

•uk ad rombowy

, np. siarka, baryt,

•uk ad jednosko ny

, np. gips,

•uk ad trójsko ny

, np. chalkantyt,

Istniej minera y nie maj ce struktury krystalicznej -

amorficzne

(bezpostaciowe), zwane te

szk ami, np. opal.

Z regu y jednemu zwi zkowi chemicznemu odpowiada jedna klasa krystalograficzna, chocia

niektóre minera y o jednakowym sk adzie chemicznym maj ró

budow wewn trzn i nale

do ró nych klas krystalograficznych. Zjawisko to definiuje si jako polimorfizm.

(Polimorfizm pierwiastków chemicznych nazywa si alotropi )

Uk ady krystalograficzne

Uk ad regularny - oko o 12% minera ów

Fluoryt – szeroko rozpowszechniony minera .Nazwa pochodzi

od ac. fluctus = fala lub fluere = p yn , z powodu

wykorzystywania tego minera u w hutnictwie jako topnika

oraz ze wzgl du na stosunkowo nisk temperatur jego

topnienia.

Uk ad tetragonalny - oko o 10% minera ów

Cyrkon - to pospolity minera z grupy

krzemianów.

Nazwa nawi zuje do sk adu chemicznego

minera u, pochodzi od perskiego zargun (zar

= z oto, gun = barwa) = z ocisty.

Uk ad heksagonalny - oko o 8% minera ów

Apatyt - minera z gromady fosforanów. Nale y do

minera ów szeroko rozpowszechnionych wyst puj cych

we wszystkich typach ska .

Nazwa pochodzi od gr. apatao = oszukiwa , zwodzi ,

udzi , gdy cz sto bywa mylony z innymi minera ami.

Uk ad trygonalny - oko o 9% minera ów

Rubin - minera z gromady tlenków,

czerwona odmiana korundu. Jest

minera em rzadkim.

Al

2

O

3

:Cr

+3

- trójtlenek glinu z

domieszkami trójwarto ciowych

jonów chromu.

Twardo w skali Mohsa – 9

Uk ad rombowy - oko o 22% minera ów

Anhydryt minera z grupy siarczanów –

siarczan wapnia

Nazwa pochodzi od gr. an = bez i hydro =

woda (anhydros = bezwodny), okre laj ca

jako "gips bez wody".

Uk ad jednosko ny - oko o 32% minera ów

monokryszta gipsu

Gips minera z gromady siarczanów.

Nazwa pochodzi od gr. gypsos

ac.gypsum) oznaczaj cego czynno

gipsowania, a tak e kred lub cement.

Nale y do minera ów pospolitych,

szeroko rozpowszechnionych.

CaSO

4

×

2H

2

O – uwodniony siarczan (VI) wapnia

Uk ad trójsko ny - oko o 7% minera ów

Chalkantyt – minera z gromady siarczanów .

Minera powszechnie spotykany w wi kszo ci

kopal siarczkowych rud miedzi.

Nazwa pochodzi od gr. chalkos = mied (mosi dz) i

anthos = kwiat (kwiat miedzi); nawi zuje do

wygl du oraz sk adu chemicznego tego minera u.

CIA A STA E

CYRKON

PIRYT

KWARC

REGULARNY

TETRAGONALNY

HEKSAGONALNY

EPIDOT

CHALKANTYT

RUBIN

TRYGONALNY

JEDNOSKO NY

TRÓJSKO NY

Ten sam pierwiastek lub zwi zek chemiczny w zale no ci od sposobu

powstawania i warunków zewn trznych, w których si

znajduje, mo e

wyst powa w ró nych strukturach krystalicznych:

Pierwiastki tworz odmiany alotropowe, np. w giel – diament (regularny),

grafit (warstwowy) i bezpostaciowa sadza.

Zwi zki chemiczne tworz odmiany polimorficzne; np. krzemionka

tworzy cznie z odmian bezpostaciow 8 odmian polimorficznych.

-kwarc

(trygonalny)

870 C

-trydymit

(heksagonalny)

1470 C

-krystobalit

(regularny)

1710 C

szk o

575 C

-kwarc

(heksagonalny)

165 C

-trydymit

(rombowy II)

126 C

-trydymit

(rombowy I)

180-270 C

-krystobalit

(tetragonalny)

Odmiany polimorficzne (alotropowe) ró ni si zarówno budow krystaliczn ,

jak i w ciwo ciami fizycznymi

Rzeczywiste cia a sta e ró ni si od cia idealnych

na skutek:

-Utworzenia si struktury mozaikowej, w której

tylko najmniejsze (~ 10

-7

m) obszary s

zbudowane jak monokryszta y.

- Utworzenia si konglomeratu (polikryszta u)

sk adaj ce si z ma ych ( ~ 10

-2

– 10

-5

m)

kryszta ów, stanowi cych nieregularne ziarna,

oraz wyst powania porów i wtr ce (inkluzje).

- Defektów (~ 10

-10

m) struktury sieciowej: luki,

obce atomy lub jony, mi dzyw la (atomy w

przestrzeni

mi dzysieciowej),

dyslokacje

(zniekszta cenia sieci krystalicznej).

Krzemiany

Krzem to drugi pierwiastek po tlenie najcz ciej wyst puj cy w skorupie ziemskiej

Ditlenek krzemu – produkcja cementu, betonu, ceramiki i szk a

Kwarc

Trydymit

krystobalit

SiO

2

w przyrodzie

opale

Przemiany polimorficzne SiO

2

ciwo ci dwutlenku krzemu:

- odporny na dzia anie kwasów, jedynie z kwasem fluorowodorowym

tworzy gazowy SiF

4

(jednak e odmiany wysokoci nieniowe s odporne

na dzia anie HF)

- SiO

2

reaguje w wysokiej temperaturze z zasadowymi tlenkami i

wodorotlenkami

Kwasy krzemowe i ich sole

Najbardziej znany kwas ortokrzemowy H

4

SiO

4

, jest on nietrwa y i w wyniku kondensacji

tworzy el krzemionkowy (silika el)

Jego kszta t, oraz - co wa ne - porowata

struktura, pozostaj nie zmienione

nawet po ca kowitym wysuszeniu

tworz c olbrzymi powierzchni , dzi ki

czemu silika el posiada w asno ci

rozdzielcze i osuszaj ce. Zastosowanie:

chromatografia jako faza stacjonarna,

rodek osuszaj cy, a tak e jako

wype niacz w przemy le gumowym, oraz

no nik katalizatorów.

Struktury krzemianów

grupowa

wysypowa

cuchowa

warstwowa

Krzemiany wapniowe spo ród wszystkich krzemianów maj najwi ksze

znaczenie w przemy le cementowym i szklarski:

- krzemian trójwapniowy – alit (3CaO · SiO

2

-

C

3

S

)

- krzemian dwuwapniowy – belit (2CaO · SiO

2

-

C

2

S

)

- dwukrzemian trójwapniowy – rankinit (3CaO · 2SiO

2

-

C

3

S

2

)

- krzemian wapniowy – wolastonit (CaO · SiO

2

-

CS

)

Gliniany

Glin jest po tlenie i krzemie trzecim najcz ciej wyst puj cym w skorupie ziemskiej

pierwiastkiem

Tlenek glinu Al

2

O

3

– korund – temperatura topnienia ok. 2050 C, du a twardo (9 w

skali Mohsa), du a odporno chemiczna

W uk adzie SiO

2

– Al

2

O

3

wyst puj wa ne w produkcji materia ów ogniotrwa ych

minera y: krystobalit, a zw aszcza mulit, który jest podstawowym sk adnikiem

wyrobów szamotowych

Tlenek glinu otrzymuje si z boksytów

siarczany

W budownictwie maj znaczenie siarczany wapnia (gips i anhydryt) jako

spoiwa oraz SO

2

i SO

3

jako czynnik korozyjny

glany

Kamie wapienny jest podstawowym materia em do otrzymywania

wapna palonego, cementu i szk a. Jego podstawowym sk adnikiem jest

glan wapnia

Tlenki w gla CO

2

i CO to gazy bezbarwne, bezwonne i bez smaku.

Powietrze zawieraj ce CO

2

nawet do 30 dm

3

/m

3

mo e by wdychane

przez d szy czas bez szkody dla cz owieka. W przeciwie stwie do tego

zawarto w powietrzu CO – 0,5 dm

3

/m

3

w krótkim czasie powoduje

mier .

Potasowce i wapniowce

Alkalia

to wodne roztwory wodorotlenków sodu i potasu (równie Li,

RB, Cs)

Ziemie alkaliczne

to wodorotlenki wapniowców tj. wapnia, strontu,

baru, berylu i magnezu

Ska y naturalne

Kamienie to niejednorodne mieszaniny minera ów, sk adaj si z

powsta ych w sposób naturalny zespo ów ziaren jednego lub kilku

rodzajów minera ów. Mo emy podzieli je na materia y kamienne

lu ne i zwarte (lite)

Materia y kamienne lu ne

– kruszywa – s sztucznie zlepiane przy

udziale spoiw i lepiszczy, np. piasek i wir + cement i woda beton

Spoiste

: i y i gliny

Niespoiste

: piaski i wiry

Materia y kamienne zwarte

w budownictwie u ywane s jako

materia y konstrukcyjne lub ok adzinowe

Ze wzgl du na sposób powstawania ska rozró nia si :

-

ska y magmowe

(np. granit i bazalt) powstaj w wyniku krzepni cia

krzemianowych stopów (magmy) w zewn trznej warstwie skorupy

ziemskiej

-

ska y osadowe

(np. piaskowce) powstaj na drodze przemian

chemiczno-fizycznych lub biologicznych np. w wyniku wietrzenia ska

pierwotnych na skutek zmian temperatury

-

ska y metamorficzne

- przeobra one (np. gnejs i marmur) powstaj na

drodze przemian ska pierwotnych np. nadtapiania

Przemys owe materia y odpadowe

le metalurgiczne

Popio y lotne

Gipsy odpadowe

le matalurgiczne

Powstaj jako produkt odpadowy podczas hutniczej przeróbki rud.

Na ka

1 ton eliwa powstaje 1 tona

la.

Powstaje on z zanieczyszcze rudy (ska a p onna) i dodatków (topików)

SiO

2

+ 2CaCO

3

Ca

2

SiO

4

+ 2 CO

2

ska a p onna

topik

el

le metalurgiczne

le ró ni si swoimi w ciwo ciami, w zale no ci od szybko ci

ch odzenia:

-

powolne ch odzenie

, powstaje bardzo odporny materia , który

stosuje si jako t ucze i wir

-

szybkie ch odzenie

, przez studzenie w wodzie powstaje

bezpostaciowy piasek

lowy („piasek hutniczy”) który po zmieleniu

dodawany jest do cementów

le metalurgiczne

Mikrokrzemionka – otrzymywana przy produkcji stopów elazo

krzemu lub krzemu metalicznego

Mikrokrzemionka jest stosowana jako warto ciowa domieszka do

cement uszczelniaj cymi beton przez wype nienie przestrzeni mi dzy

cz stkami.

Popio y lotne

Mo na u ywa jako sk adnik mieszanych spoiw hydraulicznych b

jako mikrokruszywa do betonu

Odpady gipsowe

Odpady z przemys u chemicznego: z produkcji kwasu fosforowego –

fosfogipsy, kwasu fluorowodorowego – fluorogipsy, kwasu borowego –

borogipsy

1 tona kwasu fosforowego = ok. 5,5 tony odpadu

Po odpowiedniej przeróbce powstaj z nich spoiwa fosfogipsowe,

które maj w budownictwie podobne zastosowanie jak gips

budowlany

Gips z instalacji odsiarczania elektrowni.