Pierwiastki rodzime, stopy, związki międzymetaliczne

1.

Metale, ich stopy i związki międzymetaliczne

2.

Metale kruche, ich stopy i związki międzymetaliczne

3.

Metaloidy

1.

Metale

: substancje składające się wyłącznie, albo chociaż w przeważającym stopniu z atomów pierwiastków

metalicznych niezwiązanych chemicznie z innymi atomami. Za pierwiastki metaliczne uważa się z kolei te
pierwiastki, które wykazują w formie czystej chemiczne i fizyczne cechy metalu, czyli:

•

dobre przewodnictwo elektryczne

•

dobre przewodnictwo cieplne

•

połyskliwa i gładka powierzchnia w fazie krystalicznej

•

dość wysokie temperatury topnienia - większość metali jest stała w temperaturze pokojowej

•

skłonność do tworzenia związków chemicznych o własnościach raczej zasadowych niż kwasowych

Stopy –

izomorficzne roztwory stałe, w których jeden metal rozpuszcza inne w taki sposób, że nie narusza to jego

struktury.

Związki międzymetaliczne –

faza krystaliczna o strukturze innej niż metale wchodzące w jej skład.

As+Sb=AsSb(stibarsen)

⊳ struktura

–

w strukturze metali występuje tendencja do najgęstszego ułożenia atomów w przestrzeni.

W zależności od rodzaju sieci każdy jon (atom) jest otoczony przez 8 lub 12 innych jonów/atomów
(najgęstsze ułożenie kul).

Własności fizyczne –

pomiędzy kationami swobodnie poruszają się elektrony (dobre przewodnictwo

elektryczne, cieplne, nieprzezroczystość i metaliczny połysk). Kationy również mogą się przemieszczać
względem siebie, co przejawia się giętkością, plastycznością i brakiem łupliwości.

Półmetale (chem. / metale kruche – mineralog.) różnią się od metali znaczną łupliwością i kruchością.
Niemetale są kruche, a w węzłach sieci krystalicznej znajdują się elektrycznie obojętne atomy.

⊳ powstawanie –

utlenianie

kruszców siarczkowych (czapy żelazne), niskotemperaturowe części procesu

pneumatolitycznego, procesy hydrotermalne (złoto) , wulkaniczne – fumarole (siarka), żelazo rodzime (w
bazaltach)

żelazo rodzime α-Fe

(telluryczne – ziemskie) , polimorficzna odmiana γ-Fe tworzy się powyżej 960°C i jest

izostrukturalna z niklem rodzimym (str. regularna centrowana /ABCA/) – możliwe roztwory stałe, które w niższych
temperaturach ulegają odmieszaniu.
śelazo meteorytowe: kamacyt (Ni - 7,5%), Taenit (Ni - 8÷55%). Figury Widmanstattena – są to zrosty
kamacytu (belki) i taenitu (cienkie lamele) układające się równolegle do ścian ośmiościanu – Oktaedryty
(meteoryt Morasko!)
śelazo jest magnetyczne. Zbliźniaczeń brak. Rysa szara połyskująca. Skupienia zbite, wpryśnięcia, ziarna,
łuseczki itp. Nie odporne na działanie czynników atmosferycznych. Występuje wśród skał zasadowych (bazalty
wyspy Disko - Grenlandia) lub skał osadowych.

miedź rodzima Cu

– skupienia ziarniste, dendryty, druty, wpryśnięcia często pokryte nalotem. Często zawiera

domieszki Fe, Ag, Au. Powstaje w różnych warunkach (hydrotermalne, strefy ulenienia, strefy cementacji kruszców
Cu. Występuje również wśród skal osadowych np. łupki miedzionośne. Paragenezy: kupryt Cu

2

O, chalkozyn CuS.

Występowanie: Miedziana góra k/Chęcin, pstre łupki fliszu (Karpaty), Miedzianka k/Jeleniej Góry, Stara Góra
k/Wojcieszowa i inne. Cechy fizyczne: rysa miedzianoczerwona, połyskująca. Zbliźniaczenia polisyntetyczne
(niewidoczne gołym okiem).

złoto rodzime

– rzadko tworzy kryształy. Występuje w postaci grudek, blaszek, dendrytów, włókien, wrostków w

innych minerałach itp. Z rtęcią tworzy amalgamaty
Barwa złocistożółta, zmienia się odcień w zależności od domieszek (Pb kremowobiałe, Ag bladożółte, Cu różowawe
lub czerwonawe). Występowanie: żyły hydrotermalne związane z kwaśnymi skałami magmowymi. Złoża: RPA
(Witwatersrand, Kalifornia (Mother Lode), Rosja (Bieriezowsk), Australia (Kalgoorie, Bendigo). Odporne na
działanie czynników atmosferycznych – przechodzi do złóż osadowych. W Polsce – Złoty stok (czapa żelazna złóż
As, arsenopiryt złotonośny FeAsS), Czarnków i Stara Góra, Radomice k/Wlenia (arsenopiryt FeAsS), Kletno /
Kłodzka, żyły kwarcowe Krywania – Tatry, cechsztyńskie łupki miedzionośne – Lubin i inne.
Parageneza z kwarcem, siarczkami (piryt, chalkopiryt, galena itp.) tellurkami Ag i Cu.

srebro rodzime

– tworzy dobrze wykształcone kryształy. Występuje jako dendryty, skupienia pierzaste, wpryśnięcia

w innych minerałach i skałach. Tworzy pseudomorfozy po argentycie Ag2S i siarkosolach. Występuje w
hydrotermalnych żyłach kruszcowych (w paragenezie z minerałami węglanowymi, tetraedrytami, siarkosolami,
siarczkami, kwarcem, kruszcami Co, Ni, Bi), w strefach utleniania i cementacji, osadowe to cechsztyńskie łupki
miedzionośne (Dolny Śląsk). Wyst. w Polsce: Miedzianka k/Chęcin (malachit), Miedzianka, Kletno i Kowary na
Dolnym Śląsku, Krywań (Tatry) itd.
Barwa: srebrzysto biała, żółtawa, szarawa. Często poryta ciemnymi nalotami. Zbliźniaczenia i zonalność.

platyna rodzima

– naskorupienia i promieniste konkrecje powstające w wyniku utleniania i naruszenia struktury

stopów Pt-Fe. Często zawiera domieszki Fe, Ni, Cu, i platynowców. Zbliźniaczeń brak. Występowanie jest związane z
ultrazasadowymi skałami magmowymi. (np. Dunit) – w paragenezie ze spinelami. W gabrach i norytach wyst. Zwykle
z pirotynem FeS, pentlandytem (Fe,Ni)

9

S

8

, chalkopirytem CuFeS2. Złoża Sudbury (Kanada), Niżny Tagił (Syberia) itp.

2. metale kruche:

Vb układu okresowego (As, Sb, Bi)

arsen rodzimy (półmetal)

– rzadko tworzy kryształy o pokroju igiełkowym lub romboedrycznym. Zwykle

występuje w formie naskorupień i skupień guzełkowych. Minerał utworów hydrotermalnych. Parageneza: Arsenowe
kruszce Ag, Co, Ni, galena, baryt itp. Wyst. W Polsce: Ciechanowice k/jeleniej Góry, kopalnia „Wolność” w
Kowarach.
Barwa – Na świeżym przełamie cynowobiała, szybko pokrywa się brunatnym lub czarnym nalotem. Rysa szara,
czarna. Łupliwość doskonała, przełam ziarnisty, zadziorowaty. Spójność – kruchy. Zbliźniaczenia częste,
lamelkowe.

antymon rodzimy (półmetal) – kryształy pseudoregularne lub tabliczkowe. Skupienia zbite, ziarniste,

naskorupienia. W płomieniu dmuchawki (wyjaśnić) utlenia się tworząc białe dymy bez zapachu, co
odróżnia go od arsenu.
Minerał hydrotermalnych złóż kruszcowych. Parageneza: inne kruszce Sb. Wyst. w Polsce –
Czarnów (Dolny Śląsk)
Barwa – cynowobiała z ciemnymi nalotami. Rysa ołowianoszara ze słabym połyskiem metalicznym.
Łupliwość doskonała, zbliźniaczenia częste - polisyntetyczne. Kruchy.

bizmut rodzimy (metal)

– przeważnie wrostki w innych minerałach, skupienia ziarniste i dendryty.

Doskonała łupliwość i zbliźniaczenia. Minerał utworów hydrotermalnych. Spotykany w złożach Sn, W, Co i U. W
Polsce: Ciechanowice k/jeleniej Góry (w paragenezie z pirytem, arsenopirytem itp.), Miedzianka (Dolny Śląsk) z
tetraedrytem kobaltowym, łupki miedzionośne Dolnego Śląska i inne. Barwa – na świeżym przełamie
srebrzystobiała, szybko pokrywa się barwnym przeważnie ciemnym nalotem. Rysa szara. Łupliwość doskonała,
wyraźna. Spójność – kruchy. Zbliźniaczenia pospolite – polisyntetyczne.

3. metaloidy: polimorfy C i S oraz Se i Te a także ich związki izomorficzne

grafit

– tą nazwą określane są dwa polimorfy pierwiastka C krystalizujące w

dwóch układach – heksagonalnym (grafit 2H, ABAB - przeważa) i trygonalnej
(grafit 3R – ABCABC - towarzyszy)
grafit przeważnie występuje w postaci skupień ziarnistych, łupkowych lub
ziemistych.
Grafit 2H – jest stabilny w szerokim zakresie P i T. grafit 3R nie występuje
samodzielnie a towarzyszy fazie2H. Faza 3R zanika w T>2000 °C.
Grafit występuje w przyrodzie o różnym stopniu uporządkowania (semigrafit,
metaantracyt), które różnią się odległościami płaszczyzn sieciowych, stopniem
grafityzacji, wielkością i kształtem krystalitów oraz stosunkiem atomowym H/C.

Wyst. Kontaktowo zmienione wapienie, żyły pegmatytowe, meteoryty (Morasko). Łupki grafitowe okolic Stronia
Śląskiego, Złoty stok k/Ząbkowic Śląskich, Uniejowice k/Złotoryi itd.
Barwa – czarna z odcieniem srebrzystym,
rysa czarna – połyskliwa,
połysk metaliczny lub matowy,
łupliwość doskonała. Zbliźniaczeń brak.
Twardość: 1

diament

– zwykle idiomorficzne o prawidłowo rozwiniętych ścianach. Występuje przeważnie w skupieniach

ziarnistych. Układ regularny. W strukturze diamentu zespoły atomów tworzą tetraedry połączone ze sobą narożami.
Diament krystalizuje w wyższych ciśnieniach niż grafit. Pierwotne złoża diamentów związane są ze skałami
ultrazasadowymi (kimberlity).

Barwa – bezbarwny lub zabarwiony (przeźroczysty), połysk diamentowy.
Łupliwość wyraźna, przełam muszlowy.
Spójność – kruchy. Twardość – 10.

siarka rodzima

– kryształy o pokroju bipiramidalnym lub grubotabliczkowym. Skupienia ziarniste, zbite,

wpryśnięcia, nacieki, stalaktyty. W zależności od warunków krystalizacji siarka może tworzyć wiele modyfikacji
strukturalnych – odmian polimorficznych (ponad 10). W przyrodzie najbardziej rozpowszechniona jest rombowa α-
siarka, w której strukturze znajdują się pierścienie ośmiu atomów siarki S

8

. Atomu siarki wiązane są ze sobą siłami van

dr Waalsa. Inne polimorfy występujące w przyrodzie to: β-, γ-. α-siarka w temp. 95,3°C β-, przechodzi w β-siarkę.
Siarka z roztworu krystalizuje rombowo, a ze stopu jednoskośnie.
Występowanie: produkt ekshalacji wulkanicznych, redukcja siarczanów (gips CaSO

4

•2H

2

O) przy współudziale

węglowodorów i bakterii.
Parageneza: celestyn (SrSO

4

), baryt(BaSO

4

), kalcyt i aragonit (CaCO

3

).

Wyst w Polsce: Tarnobrzeg, Grzybów.
Barwa – żółta, biaława, czerwonawa, brunatnawa, czarna.
Rysa – słomianożółta, biała. Połysk – diamentowy na ścianach, tłusty na przełamie.
Łupliwości brak, przełam muszlowy, nierówny.
Zbliźniaczenia. Spójność – krucha. Twardość 1,5-2,0.