Mineral

Za druga značenja, pogledajteMineral (čvor).

Minerali

Mineralje prirodni homogenikristal,nastao kao rezultatgeološkihprocesa, sa definisanim hemijskim sastavom, koji ne mora biti stalan. Minerali su osnovna komponenta od koje su izgrađenestijenečvrsteZemljine kore.Pojam mineral se ne odnosi samo na hemijski sastav, već i na strukturu minerala. Dva minerala mogu imati isti hemijski sastav, a različitukristalnu strukturu.Pravilna unutrašnja građa uvjetuje i pravilnu vanjsku građu minerala. Prema hemijskom sastavu, minerali mogu biti čistielementi(nazivaju se samorodni elementi), jednostavnesoli,složenisilikati,itd. Nauka koja se bavi proučavanjem minerala se nazivamineralogija.

Definicija minerala i klasifikacija

Struktura rutila

Struktura anatasa

Da bi bila svrstana u minerale, supstanca mora biti čvrsta i mora imati kristalnu strukturu. Takođe, mora se javljati uprirodi,kao homogena supstanca i imati određeni hemijski sastav. Tradicionalne definicije ne uključuju organske materije. Ipak, Internacionalna Mineraloška Asocijacija 1995. godine usvojila je novu definiciju:

Mineral je element ili hemijski spoj koji je obično kristalan i koji je nastao kao rezultat geoloških procesa.

Nove klasifikacije uključuju i organsku klasu (nova Dana i Strunc klasifikaciona shema). Hemijski sastav može varirati između konačnih članova mineralnog sistema. Na primerfeldspatise sastoje od serije minerala koja se kreće odnatrijombogatogalbita(NaAlSi₃O₈) dokalcijombogatoganortita(CaAl₂Si₂O₈) i četiri prepoznatljiva hemijska sastava između. Mineralne supstance koje ne odgovaraju u potpunosti definiciji minerala ponekad se nazivajumineraloidima.Mineraloidi su prirodne supstance, čija je struktura parcijalno kristalična. Mogu sadržavati nepravilnu strukturu zajedno sa pravilnom. Neki primjeri mineraloida suopalićilibar.Kristalna strukturauveliko utiče na fizičke osobine minerala, a najpoznatiji primjeri sudijamantigrafit,koji imaju isti hemijski sastav (ugljik), a različite osobine. Dijamant je najtvrđi mineral, dok je grafit izuzetno mehak. Ove osobine su posljedica različite unutrašnje građe. Grafit je slojevit, a dijamant ima trodimenzionalnu strukturu.Anatasirutiltakođer su primjeri minerala s istim hemijskim sastavom (titanij dioksid) a različitom strukturom.

Klasifikacija

Klasifikacija po Hugo Strunzu:

1. Klasa I:Samorodni elementi
2. Klasa II:Sulfidiisulfosoli
3. Klasa III:Halidi
4. Klasa IV:Oksidiihidroksidi
5. Klasa V:Nitratikarbonatiiborati
6. Klasa VI:Sulfati,hromati,molibdatiivolframati
7. Klasa VII:Fosfati,arsenatiivanadati
8. Klasa VIII:Silikatni minerali
9. Klasa IX: Organske komponente i mineraloidi

Samorodnibakar

Klasifikacija po James Dwight Danau:

1. Klasa I:Samorodni elementi
2. Klasa II:Sulfidiisulfosoli
3. Klasa III:Oksidiihidroksidi
4. Klasa IV:Halidi
5. Klasa V:Nitratikarbonatiiborati
6. Klasa VI:Sulfati,arsenatiihromati
7. Klasa VII:Fosfati,molibdati,vanadatiivolframati
8. Klasa VIII:Silikatni minerali
9. Klasa IX: Organski minerali

Teoretska hemijska formula minerala je jedinstvena i određuje samo jednu mineralnu vrstu. Praktično, stvarni hemijski sastav je varijabilan, jer su moguće izomorfne zamjene ili prisustvo tragova nečistoća. Relativnaatomska masailimolekularna masase izračunavaju iz teoretske formule.

Sumporna fumarola (hidrotermalni otvor)

Podjela prema načinu postanka

S obzirom na način postanka, razlikujemopirogeneminerale koji su nastali kristalizacijom izmagme.Ako su nastali iz vodenih otopina, nazivamo ihhidratogenima,a ako su kristalizirali izplinovai para,pneumatskimmineralima. Ako su minerali nastali iz vruće vode, riječ je ohidrotermalnimmineralima.Organogeniminerali nastali su djelovanjem organizama u vodenim otopinama. Ako su nastali djelovanjem biljaka, govorimo ofitogenim,a ako su nastali djelovanjem životinja,zoogenimmineralima.

Fizičke osobine

Primjerifluorescentnihminerala

Fizičke osobine minerala omogućavaju njihovu identifikaciju. Neke minerale je moguće identifikovati samo na osnovu fizičkih osobina, dok je za neke potrebna dodatna kompleksnija i dugotrajnija analiza pomoćurendgenske difrakcije.Najvažnije fizičke osobine minerala su:

• Kristalni sistemikristalni habitus:Mineral može imati izraženu pravilnu kristalnu formu ili može biti masivan, granularan ili kompaktan, sa mikroskopski vidljivim kristalima.
• Tvrdoća:Tvrdoća minerala se određuje premaMohsovoj skali.Mineral veće tvrdoće može ogrebati površinu minerala koji se na Mohsovoj skali nalaze ispod njega.
• Sjaj
• Boja
• Ogreb
• Kalavost
• Relativna gustoća
• Ostale osobine:Osim navedenih osobina, neki minerali imaju i specifične osobine npr.fluorescencija,magnetizam,radioaktivnost,piezoelektricitet,itd.

Hemijske osobine

Minerali se klasificiraju prema njihovom hemijskom sastavu. Sljedeća lista predstavlja grupe minerala prema njihovoj zastupljenosti uZemljinojkori (približno su poredane od najviše do najmanje zastupljenih):

Lančana struktura silikata

Lisnata struktura silikata

Silikatni minerali

Glavni članak:Silikatni minerali

Daleko najveća klasa su silikatni minerali. Oni sačinjavaju više od 95%stijena.Glavne komponente silkatnih minerala susilicijioksigen,a sadrže ialuminij,magnezij,željezoikalcij,a također i druge elemente. Klasificiraju se prema strukturi na odgovarajuće podklase. Neki od silikatnih minerala sukvarc,olivin,topaz,itd.

Karbonatni minerali

Glavni članak:Karbonatni minerali

Karbonatni minerali sadržekarbonatanion.Karbonati se često akumuliraju namorskomdnu, jer su ljušture morskih organizama građene od karbonata. Također se nalaze uevaporitima.Rastvaranjem i taloženjem karbonatnih minerala nastajustalaktitiistalagmiti.Karbonatna klasa uključujenitrateiborate.Neki od karbonatnih minerala sukalcit,aragonit,malahit,itd.

Mineral halit kristališe ukubičnomkristalnom sistemu. Jasno su vidljivi kristali oblika kocke.

Sulfatni minerali

Sulfatni minerali često nastaju u evaporitima pri sporomisparavanjuvode,gdje dolazi do kristalizacije sulfatnih i halidnih minerala. Sulfatni minerali se također pojavljuju u hidrotermalnim žilama, zajedno sa sulfidnim rudama. Još jedan način nastajanja sulfatnih minerala je sekundarnaoksidacijasulfidnih minerala. Neki od sulfatnih minerala subarit,gips,celestin,itd. U sulfatnu klasu se ubrajaju i hromati, molibdati, selenati, sulfiti, telurati i volframati.

Halidni minerali

Halidi se kao i sulfati često nalaze u evaporitima. U halidne minerale spadaju prirodnesolikao što suhalit(natrij-hlorid),fluorit(kalcij fluorid),silvit(kalij-hlorid), itd. U halide spadaju fluoridi, hloridi, bromidi i jodidi. Tipični halidni minerali su mehki, mogu biti transparentni i generalno nemaju velikugustoću.Imaju dobru kalavost i obično su svijetlih boja.

Oksidni minerali

Oksidni minerali su jako važna klasa, jer se koriste kao rude za ekstrakciju vrijednih metala (npr. hematit). Oni također nose podatke o promjenamaZemljinog magnetnog polja.Obično dolazi blizu površine Zemljine kore, zatim kao produkti oksidacije drugih minerala. Ova klasa uključuje i hidroksidne minerale. Veliki diverzitet ove klase minerala se objašnjava velikom zastupljenošću oksigena u Zemljinoj kori (preko 45% masenih procenata). Mnogi minerali iz drugih klasa bi se mogli svrstati pod klasu oksida (npr. kvarc SiO₂,koji ipak pripada silikatnim mineralima), ali se po konvenciji, ova grupa ograničava nanekompleksneminerale koji sadržeoksigenili hidroksid.

Sulfidni minerali

Glavni članak:Sulfidni minerali

Sulfidni minerali su ekonomski jako važna klasa minerala, jer se upotrebljavaju kaorudeza dobijanjemetala.Najvažniji sulfidni minerali supirit,halkopirit,galenit.U sulfidnu klasu spadaju i selenidi, teluridi, arsenidi, antimonidi i sulfosoli. Većina sulfidnih mineral su neprozirni, metalnog sjaja, male do srednje tvrdoće, visoke gustoće, crnog ili sivog ogreba i magmatskog postanka. Također postoji i nekoliko staklastih i transparentnih minerala u sulfidnoj klasi (npr.cinabarit).

Karpatit je rijetki mineral iz organske klase. Po hemijskom sastavu je policiklički aromatskiugljikovodikC₂₄H₁₂

Fosfatni minerali

U fosfatnu klasu spadaju minerali koji imaju tetraedarsku strukturu AO₄,gdje je Afosfor,antimon,arsenilivanadij.Osnovna tetraedaska jedinica može se kombinovati sa metalnimionimau odnosu 1:1 ili davati još kompleksnije kombinacije sahidroksidionima,halogenima,ili čak molekulamavode.Fosfatni minerali su staklastog do mutnog sjaja, obično jako obojeni, srednje gustoće, srednje tvdoće (4 - 7), niskogindeksa prelamanja(osim ako ne sadržeolovo). Najvažniji fosfatni mineral jeapatit.Fosfatni minerali služe kao sirovina za proizvodnju fosfatnih đubriva.

Samorodni elementi

Glavni članak:Samorodni elementi

Ova klasa uključuje metale (npr.zlato,srebro,bakar), nemetale (sumpor,ugljik) i neke prirodnelegure,silicide, nitride i karbide. Minerali samorodnih elemenata su dosta velika klasa, jer obuhvataju jako rasprostranjenu podklasunemetala.U ovu klasu ulaze legure, silicidi, i drugi spojevi, pa na prvi pogled može biti čudno što se u nju svrstavaju minerali koji se sastoje od više elemenata, a ne od samo jednog. Ova nedosljednost se objašnjava tako što se u klasu samorodnih elemenata svrstavaju samo minerali čije suhemijske vezeslične kao u elementarnom stanju. Npr. veza ugljik-ugljik kakva postoji u dijamantu je slična vezi ugljik-silicij u moisanitu.

Organska klasa

Organski minerali su biogene supstance kod kojih su geološki procesi dio geneze. U ovu klasu spadaju neki oksalati, citrati, acetati i druge vrste. Organski minerali su rijetka grupa minerala, koja obuhvata ugljikovodike. Ovi minerali se po nekim autorima ne trebaju svrstavati u minerale, jer definicija minerala ne uključuje organske spojeve. Ipak, neki od organskih minerala su nađeni u Zemljinoj kori u obliku velikih kristala, koji u potpunosti liče na anorganske minerale.

Minerali i stijene

Mineral je prirodna čvrsta supstanca, definisanog hemijskog sastava i specifične kristalne strukture.Stijenaje agregat jednog ili više minerala, koja također može sadržavati organske ostatke i mineraloide. Neke stijene su predominantno građene od samo jednog minerala. Npr.krečnjakjesedimentna stijena,građena samo od jednog minerala –kalcita.Komercijalno važni minerali i stijene se nazivajuindustrijski minerali.Najvažniji faktor koji određuje formiranje minerala u stijenama je njihov hemijski sastav, jer do formiranja dolazi ako je prisutna dovoljna količina odgovarajućih elemenata. Npr. kvarc nastaje u pješčarama i magmatskim stijenama sa velikim sadržajemsilicij-dioksida.Također, dvije vrste stijena mogu imati sličan hemijski sastav, a potpuno različit sastav minerala, što zavisi od uslova nastanka.

Struktura dijamanta

Drago kamenje

Dragi kamen je prirodni mineral sa izuzetnim fizičkim osobinama, koji se može polirati i koristiti u draguljarstvu. Striktno se u drago kamenje ubrajaju sljedeća četiri minerala:dijamant,smaragd(varijetetberila) i dva varijetetakorunda(rubinisafir). U drago i poludrago kamenje ubrajaju se i drugi minerali, a i neki mineraloidi (npr.opal,lapis lazuli). Karakteristike dragog kamenja suljepota,trajnostirijetkost,dok poludrago kamenje ima samo jedan ili dva od navedenih kvaliteta. Drago kamenje se može pojaviti u svim geološkim materijalima, ali ih se većina nalazi u magmatskim stijenama i sedimentnim aluvijalnim šljuncima.Metamorfne stijenetakođer mogu sadržavati drago kamenje.

Identifikacija minerala

Pored navedenih fizičkih osobina, za identifikaciju minerala se koriste i hemijski i pirognostički testovi.

Hemijski testovi

Reakcija sa jakim mineralnimkiselinama(hloridnom,nitratnom,sulfatnom,fluoridnom,zlatotopkom) je jedan od važnih i brzih testova identifikacije minerala. Neki minerali reaguju uz oslobađanjegasa,što se vidi po pojavi mjehurića. Npr. kalcit brzo reaguje i odmah se oslobađaugljik dioksid,dok dolomit reaguje samo u sprašenom stanju. Fluorit oslobađafluorovodik,koji nagriza stakleno posuđe.

Pirognostički testovi

Pirognostički testovi su brze laboratorijske tehnike u mineralogiji, koje uz upotrebu plamena omogućavaju kvalitativnu identifikaciju, bez upotrebe kompleksne opreme. Postoji pet osnovnih testova:

• plameni test:Omogućava identifikaciju na osnovu karakteristične boje u plamenu, koja potiče od prisustva nekih hemijskih elemenata
• test topljivosti:Upoređujetačku topljenjasa referentnim materijalom
• redukcija na drvenom uglju:Većina sulfidnih minerala daje metalnu kuglicu i na osnovu boje se određuje koji je metal prisutan. Prilikom testiranja redukcijom na drvenom uglju može se dodati reagens, koji daje karakteristično obojenje u prisustvu određenoghemijskog elementa.Tipični reagensi su 5%-tni kobalt (II) nitrat i sumpor jodid (koji se generišein situmiješanjem stehiometrijskih količinasumporaijodasa sprašenim mineralom).

Obojenje pri reakciji sa Co(NO₃)₂:

Boja	Hemijski element
Siva do crna	Barij,stroncij,kalcij,niobij
Plavo-siva	Berilij
Ružičasto-siva	Tantal
Ružičasta	Magnezij
Plava	Aluminij
Tamno plava	silicij
Žuto-zelena	Titanij
Zeleno-plava	Kalaj
Sivo-zelena	Antimon
Smaragdno-zelena	Cink
Tamno-ljubičasta	Cirkonij,arsen,bor,fosfor

Obojenje pri reakciji sa sumpor jodidom:

Boja	Hemijski element
Ultramarin-plava	Molibden
Plavo-zelena	Volfram
Narandžasta	Arsen,antimon
Crveno-smeđa	Selen
Ružičasto-smeđa	Telur
Smeđa	Bizmut
Smeđe-zelena	Kobalt
Zlatna	Olovo
Žuta	Srebro
Žuto-smeđa	Kalaj
Žuta i crvena	Živa

• test u otvorenoj i zatvorenoj cijevi:Kod testa u zatvorenoj cijevi posmatraju se promjene materijala, oslobađanje gasova ilisublimacija.Kod testa u otvorenoj cijevi dolazi dooksidacijeminerala i oslobađanja gasova kao reakcionih produkata (npr.sumpor dioksid)
• boraksna perla (boraksna biserka):Identifikacija se vrši na osnovu boje staklaste perle koja nastaje taljenjem saboraksom.

Test sa boraksnom perlom:

Boja perle	Oksidirajuća	Reducirajuća
Bezbojna	th:Al, Si, Sn, Bi, Cd, Mo, Pb, Sb, Ti, V, W	Al, Si Sn, alkalni metali
	nz:Ag, Al, Ba, Ca, Mg, Sr	t:Cu;th:Ce, Mn
Siva/neprozirna	pz:Al, Si Sn	Ag, Bi, Cd, Ni, Pb, Sb, Zn;z:Al, Si, Sn;pz:Cu
Plava	h:Cu;th:Co	th:Co
Zelena	h:Cr, Cu;t:Cu, Fe + Co	Cr;th:U;pz:Fe;h:Mo, V
Crvena	h:Ni;t:Ce, Fe	h:Cu
Žuta/smeđa	t, nz:Fe, U, V;t, pz:Bi, Pb, Sb	W;t:Mo, Ti, V
Ljubičasta	t:Ni + Co;th:Mn	h:Ti

U tabeli su korištene sljedeće skraćenice:t- topla,h- hladna,th- topla ili hladna,nz- nezasićena,z- zasićena ipz- prezasićena.

Galerija

• 
  Kvarc
• 
  Fluorit
• 
  Piromorfit
• 
  Sfalerit
• 
  Malahit
• 
  Kalcit
• 
  Sumpor
• 
  Škriljacjemetamorfna stijenakoju karakterizira obilje pločastih minerala. U ovom primjeru stijena ima istaknutsilimanitporfiroblasteveličine čak 3 cm.
• 
  Hübnerit,krajnji član serijevolframitabogat manganom, sa manjim kvarcom u pozadini
• 
  Kada minerali reaguju, proizvodi će ponekad poprimiti oblik reagensa; mineral proizvoda naziva se pseudomorf (ili nakon) reagensa. Ovdje je ilustrovan pseudomorfkaolinitanakonortoklasa.Ovdje je pseudomorf sačuvao Karlsbadskobratimljenjeuobičajeno u ortoklasu.
• 
  Topazima karakterističan ortorombni izduženi kristalni oblik.
• 
  Kontaktni blizanci, kao što se vidi uspinelu
• 
  Dijamant je najtvrđi prirodni materijal i ima Mohsovu tvrdoću od 10.
• 
  Piritima metalni sjaj.
• 
  Savršeno bazalno cijepanje kao što se vidi ubiotitu(crni), a dobro cijepanje vidljivo u matriksu (ružičastiortoklas).
• 
  Galenit,PbS, je mineral visoke specifične težine.
• 
  Karnotit(žuti) je mineral koji sadržiradioaktivniuran.

Također pogledajte

• Mineralogija
• Mineralni agregati
• Kristal
• Kristalni sistem

Vanjski linkovi

• Mineralienatlas(de)
• Minerals.net(en)
• Webmineral.com(en)
• Mindat.orgArhivirano29. 1. 2008. naWayback Machine(en)