Mineralogie 1-4, učivo a zápisy

Mineralogie 1

Minerály a horniny

Na první pohled se může zdát, že kameny jsou všechny stejné. Když se ale podíváme blíž, zjistíme, že každý z nich vypráví jiný příběh, o svém vzniku, složení i vzhledu. Abychom těmto příběhům porozuměli, musíme se naučit rozlišovat mezi minerály (nerosty) a horninami.

Co je to minerál?

Minerál neboli nerost je chemicky čistá látka, kterou lze vyjádřit chemickým vzorcem (např. křišťál: SiO₂, pyrit: FeS₂). Většina minerálů tvoří krystaly, což jsou pravidelné, geometricky souměrné útvary. Některé minerály krystaly netvoří. Ty nazýváme amorfní neboli beztvaré (např. kapalná rtuť).

Krystaly minerálů můžeme rozdělit do různých krystalových soustav: krychlová (sfalerit), klencová (křišťál), šesterečná (beryl), jednoklonná (sádrovec), čtvercová (např. rutil), trojklonná, kosočtverečná (např. síra).

Vlastnosti minerálů

Každý minerál má určité fyzikální vlastnosti: barvu, tvrdost, vryp, lesk nebo propustnost světla. Důležitou vlastností je tvrdost (10 stupňů tvrdosti - Mohsova stupnice: mastek, sádrovec, kalcit, fluorit, apatit, ortoklas, křemen, topaz, korund, diamant). Nejtvrdším minerálem je diamant, zatímco mastek je naopak nejměkčí. Kromě fyzikálních vlastností nás zajímají také vlastnosti chemické, například rozpustnost ve vodě nebo reakce se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou.

Jak minerály vznikají?

Minerály se mohou vytvořit několika způsoby. Mohou vznikat krystalizací z magmatu. Platí že, při pomalém chladnutí vznikají větší krystaly, při rychlém chladnutí vykrystalizují malé krystaly . Další možností vzniku je vysrážením z roztoků – například při odpařování vody z minerálně bohatých jezírek.

A co je hornina?

Hornina je směs minimálně dvou minerálů. Nemá stálé chemické složení a může mít různou zrnitost (velikost a tvar částic). Například známá žula je hornina tvořená několika nerosty, včetně křemene a živců. Na rozdíl od minerálů nelze hornině přiřadit přesný chemický vzorec.

Mineralogie 1

Minerály – prvky a jejich vlastnosti

Minerály (neboli nerosty) můžeme rozdělovat do skupin podle jejich chemického složení. Jednotlivé skupiny zahrnují: prvky, sulfidy, halogenidy, oxidy a hydroxidy, uhličitany (karbonáty), sírany (sulfáty), fosforečnany (fosfáty), křemičitany (silikáty), organické minerály (organolity).

Minerály prvky

Do této skupiny řadíme minerály, které jsou tvořeny jediným chemickým prvkem. Přestože mohou mít stejné chemické složení, mohou se velmi lišit ve svých vlastnostech – to je velmi hezky vidět na rozdílech mezi grafitem a diamantem, které jsou oba čistým uhlíkem.

Zlato (Au)
Má typickou žlutou barvu a kovový lesk. Je měkké, dá se rýpat nožem. Výborně vede elektrický proud, proto se kromě šperků a mincí používá i v elektrotechnice. Ryzí zlato má 24 karátů.

Grafit (C)
Je šedý až černý, měkký a dobře vede elektřinu. Používá se například v tužkách (tuha), elektrodách nebo mazadlech. Má vrstevnatou strukturu.

Diamant (C)
Je čirý a bezbarvý, nebo mírně zabarvený. Je to nejtvrdší přírodní materiál na Zemi (tvrdost 10). Nevede elektřinu a kromě šperkařství se využívá jako brusný a řezný materiál. Vybroušený diamant se nazývá briliant.

Mineralogie 3

Minerály - sulfidy a halogenidy

Sulfidy 

Sulfidy jsou minerály složené z prvků síry a kovů. Jsou to často velmi významné rudy kovů, protože obsahují kovy ve vysoké koncentraci a jejich těžba je ekonomicky výhodná. V přírodě se vyskytují v různých podobách a mají rozmanité vlastnosti i barvy.

Mezi nejvýznamnější sulfidy patří:

Pyrit (FeS₂) – nazývá se také kočičí zlato díky svému kovově lesklému vzhledu, který připomíná pravé zlato. Je to ruda železa a využívá se i při výrobě kyseliny sírové.

Galenit (PbS) – důležitá ruda olova. Olovo se používá například k výrobě akumulátorů, pájek nebo k ochraně proti rentgenovému záření.

Sfalerit (ZnS) – nejdůležitější ruda zinku. Zinek je využíván ke galvanizaci (ochrana proti korozi) a výrobě slitin, například mosazi.

Chalkopyrit (CuFeS₂) – důležitý minerál obsahující měď. Je ceněna jako výborný vodič elektřiny. Používá se ve stavebnictví, elektrotechnice nebo pro výrobu trubek.

Cinabarit (HgS) – sulfid rtuťnatý s nápadnou červenou barvou, nazývaný též rumělka. Je to hlavní ruda rtuti. Ta se dříve používala například v teploměrech nebo výbojkách.

Výskyt těchto minerálů je celosvětový. Například chalkopyrit se těží v USA, Chile a Velké Británii. Pyrit se nachází ve Španělsku i u nás ve Zlatých Horách. Galenit se těží v Polsku, Německu i v ČR (okolí Příbrami a Stříbra). Sfalerit má ložiska např. na Slovensku nebo ve Španělsku. Cinabarit se těžil už ve starověku ve Španělsku u obce Almadén.

Fluorit (CaF₂) – zvaný také jako kazivec. Má velmi různorodé barvy – nejčastěji fialovou, zelenou, modrou nebo čirou. Využívá se k výrobě kyseliny fluorovodíkové. Ta má své uplatnění ve sklářství. Krystalizuje v krychlové soustavě a má tvrdost 4 podle Mohsovy stupnice.

Mineralogie 4

Minerály oxidy

Oxidy jsou minerály, které vznikají spojením kyslíku s jiným prvkem. V přírodě jich najdeme celou řadu a mnohé z nich jsou velmi důležité. Podle toho, zda obsahují vodu, dělíme oxidy na vodnaté a bezvodé.

Vodnaté oxidy

Vodnaté oxidy obsahují ve své struktuře vodu. Mezi nejznámější zástupce patří:

Limonit má hnědou barvu, je důležitou rudou železa. Jeho chemický vzorec je Fe₂O₃ · nH₂O. Železo se z něj získává ve vysokých pecích .

O opálu můžeme říci, že je krásný a lesklý nerost, jeho vzorec je SiO₂ · nH₂O. Opál hraje různými barvami a je oblíbený ve šperkařství. Používá se také k výrobě ozdobných předmětů.

Hematit (Fe₂O₃) je dalším důležitým zdrojem železa. Jemně mletý hematit se používá jako červený nebo hnědý pigment (tzv. okr), např. v umění nebo stavebnictví. Lesklý hematit, někdy zvaný krvavý kámen, se brousí na korálky a ozdoby. Hematit se také přidává do speciálního těžkého betonu, který chrání proti záření.