Spinele - Polski Serwis Naukowy

Struktura sieci krystalicznej spineli na przykładzie spinelu właściwego

Spinel właściwy z Luc Yen w prowincji Yen Bai, Wietnam

Spinele

Chromit

Magnetyt

Magnetyt w serpentynicie

Hornfels z magnetytem

Kumulat chromitowy z Dolnego Śląska

Spinele to grupa minerałów należąca do gromady V - tlenki i wodorotlenki typu M3O4 (M : O = 3 : 4). Ich nazwa pochodzi od greckiego σπίθες (spinos) - iskra, od charakterystycznego blasku przypominającego blask ognia oszlifowanych szlachetnych odmian, a także z łacińskiego spinella - mały cierń, ze względu na często spotykany ostrokrawędzisty kształt tych minerałów. Grupa ta obejmuje tlenki M3O4 krystalizujące w układzie regularnym.

Zabarwienie minerału - właściwość barwna minerału odbierana przez obserwatora, gdy oceniany jest wygląd minerału w naturze w takiej postaci, w jakiej występuje, lub też gdy badana jest powierzchnia próbki minerału w postaci bryłki. Jest to właściwość względna, gdyż uzależniona od czynników zewnętrznych, m.in. od gładkości obserwowanej powierzchni, oraz kąta padania i stopnia rozproszenia oświetlenia, a wpływ mogą mieć na ocenę również zmiany badanej powierzchni wynikające z erozji (czego efektem mogą być nawet zmiany składu chemicznego). Taka ocena jest bardzo niedokładna i dlatego w praktyce własności barwne minerałów określa się po ich rozdrobnieniu oceniając wtedy barwę minerału.
Magma (gr. μάγμα „gęsta maść”) – gorąca, stopiona masa krzemianów i glinokrzemianów z domieszkami tlenków i siarczków, z dużą ilością wody i gazów, znajdująca się w głębi skorupy ziemskiej.

Charakterystyka

Właściwości

twardość - 4,5 -8 w skali Mohsa

gęstość - 3,4-5,2 [g/cm³]

łupliwość - przeważnie brak

przełam - muszlowy bądź nierówny

Najczęściej mają barwę czarną, szaroczarną lub brunatnoczarną oraz odznaczają się czarną lub brunatnoczarną rysą. Odmiany szlachetne, półszlachetne i pozostałe spotykane są rzadziej, przy posiadają znacznie atrakcyjniejszą gamę barw niż pospolite spinele rudne. Mogą być fioletowe, niebieskie, czerwone, zielone lub nawet bezbarwne. Niektóre z nich są zabarwione przez co mają rysę białą.

Magnetyt – minerał z gromady tlenków, zaliczany do grupy spineli (żelazowych). Należy do minerałów bardzo pospolitych i wyjątkowo szeroko rozpowszechnionych.
Nazwą magnetyzm określa się zespół zjawisk fizycznych związanych z polem magnetycznym, które może być wytwarzane zarówno przez prąd elektryczny jak i przez materiały magnetyczne.

W niektórych można zaobserwować zjawisko asteryzm w formie cztero- lub sześcioramiennej gwiazdy.

Skład chemiczny

Grupa spineli jest grupą tlenków złożonych przeważnie dwóch metali A i B, wyjątkowo A i C.

Ogólny wzór spineli można przedstawić w następujące sposoby:

AB2O4

A2CO4

Metale obsadzające poszczególne miejsca to:

Morze Bałtyckie, Bałtyk – płytkie morze śródlądowe na szelfie kontynentalnym w Europie północnej. Połączone z Morzem Północnym przez Cieśniny Duńskie (Sund, Mały i Wielki Bełt) oraz Kattegat i Skagerrak. Za zachodnią granicę Bałtyku właściwego przyjmuje się cieśninę Sund i próg podwodny ciągnący się na głębokości 18–20 m od przylądka Gedser (wyspa Falster) do przylądka Darßer Ort (Darß); na zachód od tej linii znajduje się akwen Bałtyku Zachodniego o powierzchni ok. 8000 km² nazywany przez Niemców także Beltsee; akwen ten obejmuje m.in. część wód cieśnin duńskich (oprócz Małego i Wielkiego Bełtu) a także mniejsze: Alsenbelt, Fehmarnbelt, Langelandsbælt.
Twardość minerałów – jest to opór jaki minerał stawia rysującemu go ostrzu, czy jakiemukolwiek innemu działaniu mechanicznemu naruszającemu jego powierzchnię. Jest to własność kierunkowa tzn., że może być odmienna w różnych kierunkach ( przykładem takiej anizotropii twardości jest minerał kyanit (zwanym dawniej dysten co znaczy dwie twardości) o wzorze chemicznym AlVIAlIV[SiO5]. Wzdłuż osi krystalograficznej Z wykazuje twardość ok. 3,5 w skali Mohsa, natomiast prostopadle do tej osi twardość zwiększa się do około 7.

A - Mg, Mn, Fe, Zn, Co, Ni i Cu

B - Al, Fe, Cr, V

C - Ti

Dzieli się je ze względu na skład chemiczny na: glinowe, żelazowe, chromowe, miedziowe, tytanowe oraz germanowe.

Krystalochemia spineli

Spinele krystalizują w układzie regularnym klasy 48-ścianu. W komórce elementarnej spineli typu AB2O4 znajdują się 32 atomy tlenu, oraz 24 kationy z czego A - 8 i B - 16. Atomy w tym typie mogą zajmować pozycje w sieci krystalicznej o liczbie koordynacyjnej L.K.=4 i 6. W spinelach normalnych 8 kationów A występuje w koordynacji tetraedrycznej (L.K. 4), natomiast 16 kationów B obsadza pozycje w koordynacji oktaedrycznej (L.K. 8). w spinelach odwróconych wszystkie kationy A oraz połowa kationów B znajduje się w pozycjach oktaedrycznych, natomiast druga połowa kationów B znajduje się w pozycjach tetraedrycznych. Trzecim typem strukturalnym spineli są spinele typu pośredniego, czego przykładem jest magnetyt, który jest spinelem odwróconym w 7/8. W jego strukturze 7 kationów Fe obsadzają pozycje tetraedryczne, a pozostałe kationy występują w koordynacji oktaedrycznej L.K. 6. Przeważnie jednak magnetyt klasyfikuje się jako spinel odwrócony.

Nikiel (Ni, łac. niccolum) - pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Został odkryty w roku 1751 przez Cronstedta. W 1804 otrzymano go po raz pierwszy w stanie czystym. Przed naszą erą był używany w stopach z miedzią i cynkiem.
Tiospinele lub sulfospinele - minerały metali dwu-, trój- i czterowartościowych z gromady siarczków o charakterystycznej wyróżniającej je strukturze wewnętrznej analogicznej do spineli będących tlenkami. Mają swoje odpowiedniki także wśród selenków.

Zabarwienie

Większość spineli jest barwiona chromoforami, czyli szczególnymi jonami występującymi w ich strukturze wykazującymi zdolność absorpcji promieniowania świetlnego. I tak na przykład barwa:

niebieska - spowodowana obecnością Fe L.K. 4 (gahnit, ganospinel), oraz Co L.K. 4 (spinel)

zielona - obecność Cr L.K. 6 (spinel)

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

Czy wiesz że...? beta

Jon – atom lub grupa atomów połączonych wiązaniami chemicznymi, która ma niedomiar lub nadmiar elektronów w stosunku do protonów. Obojętne elektrycznie atomy i cząsteczki związków chemicznych posiadają równą liczbę elektronów i protonów, jony zaś są elektrycznie naładowane dodatnio lub ujemnie.

Metamorfizm kontaktowy - zjawiska o charakterze lokalnym, zachodzące na kontakcie intruzji magmowej ze skałami osłaniającymi. Gdy zmiany zachodzą pod wpływem wysokiej temperatury pochodzącej z magmy wówczas nazywamy zjawisko metamorfizmem termicznym, drugi rodzaj zmian związany jest z metasomatozą ściśle związaną z procesami hydrotermalnymi i pneumatolitycznymi. Ten rodzaj metamorfizmu wiąże się z ochładzaniem brzeżnych części intruzji i zazębianiem jej ze skałą otaczająca poprzez powstanie licznych apofiz oraz żył; powiązane z powstawaniem niewielkich i mało licznych kontaktowych migmatytów. Zachodzi on przy stosunkowo wysokich temperaturach (400-800 oC), oraz przy stosunkowo niskich ciśnieniach 0,1-0,3 GPa.

Wodorotlenki – związki chemiczne zawierające stabilny kation i anion hydroksylowy OH-. Kationem zazwyczaj jest metal („M”), a wzór ogólny wodorotlenków ma wówczas postać M(OH)x (gdzie x to liczba grup wodorotlenkowych). Znane są także wodorotlenki organiczne, będące zazwyczaj czwartorzędowymi związkami amoniowymi, np. (CH3)4N+OH- – wodorotlenek tetrametyloamoniowy.

Metasomatoza - proces polegający na częściowym lub całkowitym zastępowaniu pierwotnych substancji skał ,przez inne składniki chemiczne. Migrujące wzdłuż spękań, uskoków,szczelin substancje chemiczne roztworów lub gazów (wtedy nazywamy proces pneumatolizą) wchodzą w reakcje z minerałami budującymi skałę, tworząc nowe minerały. Podczas reakcji uwalniają się natomiast inne pierwiastki, które z kolei ulegają migracji. Procesy metasomatyczne powodują niekiedy granityzację skał, czyli upodobnienie się skał do granitów pod względem struktury i składu mineralnego.

Twardość w skali Mohsa została skonstruowana przez niemieckiego mineraloga Friedricha Mohsa w 1812 r. Jest to skala dziesięciostopniowa, przy czym twardość poszczególnych minerałów nie jest ułożona proporcjonalnie i liniowo – ma charakter porównawczy. Każdy minerał może zarysować minerał poprzedzający go na skali – bardziej miękki i może zostać zarysowany przez następujący po nim – twardszy. Jest to jedynie skala orientacyjna, a klasyfikacja polega na tym, że jeżeli badany minerał będzie w stanie zarysować powierzchnię minerału wzorcowego, będzie zaklasyfikowany z jego twardością. Np. jeżeli minerał badany zarysuje powierzchnię kwarcu, będąc jednocześnie rysowany przez niego, będzie miał taką samą twardość. Minerały są ustawione od najmniej do najbardziej twardego. Jeżeli minerał badany będzie w stanie zarysować np. kwarc, a on nie będzie w stanie zarysować materiału badanego, to twardość próbki uznamy za co najmniej 7,5 (porównanie z topazem mówi, czy nie jest większa).

Perydotyty – ultrazasadowe (melanokratyczne) skały głębinowe. Zawierają mniej niż 45% krzemionki, składają się głównie z mineralnego oliwinu (40–100%), w mniejszym stopniu z piroksenów (0–60%) i innych minerałów.

Krystalochemia - termin ten wprowadził V.M. Goldschmidt i przedstawił jej ówczesny zakres badań jako określenie prawideł między składem chemicznym a własnościami fizycznymi materiału. Wiąże się z tym badanie relacji między strukturą wewnętrzną w jej najszerszym sensie, a wszelkimi własnościami, parametrami, charakterystykami, jakimi badacze ciała stałego dysponują.