Химия

 


 

Производство

Сырье и энергия
Сера и серная кислота
Связанный азот
Удобрения и химикаты
Силикаты
Кислоты щелочи хлор
Металлы
Алюминий
Чугун и сталь
Полупроводники
Топливо
Органический синтез
Синтетические соединения
История химии
Химия земли



Яндекс.Метрика

Устойчивость главных минералов

Устойчивость главных минералов, слагающих земную кору, определенным образом связана с их кристаллохимической структурой. Наименее устойчивы силикаты, структуру которых образуют изолированные кремнекислородные тетраэдры, соединенные катионами железа и магния. Более устойчивы силикаты с одинарными цепочками кремнекислородных тетраэдров (пироксены), затем — с двойными цепочками (роговые обманки), далее силикаты с листовыми структурами (слюды). Железо-магниевые слюды (биотиты) менее устойчивы, чем алюминиевые (мусковиты). Полевые шпаты, обладающие каркасной структурой, имеют неодинаковую устойчивость, зависящую от состава катиона с крупным радиусом. Устойчивость плагиоклазов постепенно возрастает от чисто кальциевого представителя к натриевому. Наиболее устойчив кварц, структура которого полностью состоит из кремнекислородных тетраэдров.
Зависимость устойчивости силикатов от их структуры совершенно очевидна. Причину этого некоторые ученые пытались объяснить, исходя из энергетических представлений. Любая кристаллохимическая структура характеризуется определенным количеством энергии, которое складывается из значений, внесенных каждым ионом. Эти значения А. Е. Ферсман назвал энергетическими константами (сокращенно ЭК)- Можно сказать, что ЭК — это доля энергии, которую вносит ион, входя в структуру. Величину ЭК можно приближенно подсчитать по формуле где Z — заряд иона, R — его радиус. Величина ЭК выражена в условных единицах. Умножив ее на 1073,06, получим размерность в килоджоулях. Суммируя значения ЭК всех ионов, входящих в данную структуру, мы получаем представление о ее энергии.
Американский ученый С. Голдич обратил внимание на то, что устойчивость породообразующих минералов возрастает в последовательности их кристаллизации (с. 25). Это объясняется следующим: чем более резко выражено различие между условиями образования и выветривания, тем в большем неравновесии находится минерал. Высокотемпературные, кристаллизующиеся первыми силикаты и разрушаются в первую очередь.
Одним из наиболее характерных проявлений преобразования вещества на поверхности суши является его прогрессирующее измельчение. Минералы, слагающие кристаллические горные породы, заметно отличаются изменением объема при нагревании и охлаждении. При нагревании до одной и той же температуры объем полевых шпатов увеличивается в два раза больше, чем у кварца. В результате суточного колебания температур в минералах и породах довольно быстро образуются трещины. Расклинивающее действие пленок воды в тонких трещинах и давление льда в более крупных способствует механическому раздроблению. Горные породы теряют свою монолитность, пронизываются густой сетью трещин, превращаются в россыпи щебня.
Чем сильнее раздроблено, диспергировано вещество, тем больше его удельная поверхность, т. е. поверхность, приходящаяся на единицу объема. Для кубика из гранита с ребром 1 см поверхность равна 6 см2. Если его разделить на 8 частей, как показано на цветном рисунке IV, то поверхность составит уже 12 см2. Разделив куб на кубики с ребром 1 мм, получим суммарную поверхность, равную 60 см2, хотя объем исходного вещества остался без изменений — 1 см3. Дальнейшее измельчение вызовет еще большее возрастание величины удельной поверхности (цвет. рис. IV). С возрастанием поверхности усиливается преобразование глубинного кристаллического вещества.
В зоне гипергенеза преобладают те же главные химические элементы земной коры — кислород, кремний, алюминий, железо. Однако они образуют не крупные твердые кристаллы, а невзрачные и бесформенные глинистые массы. Что же такое глина? Это вопрос не праздный. Глины составляют больше половины массы минерального вещества, покрывающего поверхность Земли. Они играют ответственную роль в почвообразовании и питании растений, имеют важное значение для строительства и многих отраслей промышленности.
Еще совсем недавно предполагали, что при выветривании кристаллические минералы разрушаются на составные ионы, которые переходят в раствор и вскоре выпадают в виде аморфных сгустков, состоящих из смеси оксидов кремния, алюминия и железа. Некоторые ученые даже противопоставляли кристаллическому состоянию, характерному для глубинных частей земной коры, аморфное состояние вещества на поверхности Земли. Только в результате тщательных рентгеноструктурных анализов в середине XX в. было доказано, что глины — не аморфное вещество, а очень мелкие частицы, имеющие кристаллическое строение. Глины — это силикаты, образующиеся в зоне гипергенеза. Кристаллохимическая структура глинистых минералов находится в равновесии с условиями, господствующими в этой зоне. Поэтому на поверхности суши глины более устойчивы, чем «несокрушимый» гранит.


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100


Интересное



 

© 2011 Химическая промышленность
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.