Механические свойства минералов: Спайность

ЭкоЦентр "Экосистема" разработал более 140 методических материалов по изучению природы:


Полевые определители для смартфонов и планшетов в магазинах RuStore, RuMarket, Google Play и App Store

Определители растений и животных для PC Windows

Определители
для PC

Сборники MP3 записей голосов птиц в природе

Голоса
птиц

Методики полевых экологических исследований

Методики
исследований

Учебные
видеофильмы

Определительные
таблицы

Карманные
определители

Всё это можно приобрести в нашем некоммерческом Интернет-магазине

ГЛАВНАЯ >>> ПРИРОДА РОССИИ и СССР >>> МИНЕРАЛЫ И ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Главная
English
Биологический кружок ВООП
Гостю кружка
Планы кружка
Экспедиции и выезды
Исследовательская работа
Программа "Parus"
История кружка
Контакты кружка
Полевой центр
Фотогалерея
Летопись биостанции
Статьи о биостанции
Исследовательские работы
Учебные программы
Полевые практикумы
Методические семинары
Вебинары
Исследовательская работа
Проектная деятельность
Экспедиции и лагеря
Экологические тропы
Экологические игры
Публикации (статьи)
Методические материалы
Наглядные определители
Карманные определители
Определительные таблицы
Энциклопедии природы России
Компьютерные определители
Мобильные определители
Учебные фильмы
Методические пособия
Полевой практикум
Природа России
Минералы и горные породы
Почвы
Грибы
Лишайники
Водоросли
Мохообразные
Травянистые растения
Деревья и кустарники
Ягоды и сочные плоды
Насекомые-вредители
Водные беспозвоночные
Дневные бабочки
Рыбы
Амфибии
Рептилии
Птицы, гнезда и голоса
Млекопитающие и следы
Фото растений и животных
Систематический каталог
Алфавитный каталог
Географический каталог
Поиск по названию
Галерея
Природные ландшафты мира
Физическая география России
Физическая география мира
Европа
Азия
Африка
Северная Америка
Южная Америка
Австралия и Новая Зеландия
Антарктика
Рефераты о природе
География
Геология и почвоведение
Микология
Ботаника
Культурные растения
Зоология беспозвоночных
Зоология позвоночных
Водная экология
Цитология, анатомия, медицина
Общая экология
Охрана природы
Заповедники России
Экологическое образование
Экологический словарь
Географический словарь
Художественная литература
Международные программы
Общая информация
Полевые центры (Великобритания)
Международные экспедиции (США)
Курс полевого образования (США)
Международные контакты
Интернет-магазин
Карманные определители
Цветные таблицы
Компьютерные определители
Энциклопедии природы
Методические пособия
Учебные фильмы
Комплекты материалов
Контакты
Гостевая книга
Ссылки
Партнеры
Наши баннеры
Карта сайта

Видео-360 по экологии на нашем Youtube канале

Если Вам понравился и пригодился наш сайт - кликните по иконке "своей" социальной сети:

Объявления:

Международные дни наблюдений за птицами!
Союз охраны птиц России приглашает российских любителей птиц принять участие в акции и загрузить результаты своих наблюдений на www.biodat.ru Подробнее >>>

Здесь может быть бесплатно размещено Ваше объявление о проводимом Всероссийском конкурсе, Слёте, Олимпиаде, любом другом важном мероприятии, связанном с экологическим образованием детей или охраной и изучением природы. Подробнее >>>

Мы публикуем на нашем сайте авторские образовательные программы, статьи по экологическому образованию детей в природе, детские исследовательские работы (проекты), основанные на полевом изучении природы. Подробнее >>>

[ sp ] : ml об : { lf }

Пожалуйста, ставьте гиперссылку на сайт www.ecosystema.ru если Вы копируете материалы с этой страницы! Во избежание недоразумений ознакомьтесь с правилами использования и копирования материалов с сайта www.есоsystеmа.ru
Пригодилась эта страница? Поделитесь ею в своих социальных сетях:

Минералы и горные породы России и СССР

<<< Твердость | Содержание | Отдельность >>>

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛОВ
Механические свойства

Спайность

Спайность — специфическое, чисто минералогическое (точнее, минералого-кристаллографическое) понятие.

Это свойство, присущее только кристаллам минералов, и то далеко не всех, заключается в их способности раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием ровных и гладких, часто блестящих плоскостей раскола.

Минералы могут иметь спайность по одному (например, по пинакоиду), двум (чаще всего по призме) или нескольким пересекающимся направлениям (например, по кубу или ромбоэдру, т.е. в трех направлениях, по октаэдру или тетраэдру, т.е. в четырех направлениях, по ромбододекаэдру, т.е. в шести направлениях и т.д.). В последнем случае (относящемся особенно к минералам кубической сингонии и вообще изометрического габитуса) при расколе минерала по спайности образуются спайные выколки определенной формы (например, кубической — у галита, галенита и др., октаэдрической — у флюорита или алмаза, ромбододекаэдрической — у сфалерита, ромбоэдрической — у кальцита), часто с гладкими блестящими плоскостями ограничения, напоминающими грани кристалла; такие выколки при недостатке опыта нетрудно и вправду принять за кристаллы.

У разных минералов спайность бывает проявлена по-разному, т.е. с разной степенью совершенства. В минералогии принято различать:

весьма совершенную спайность (например, у слюд, хлоритов, молибденита, графита, талька), когда минеральный индивид легко расщепляется на тончайшие пластинки или листочки (чешуйки);
совершенную (хорошую) спайность (например, у полевых шпатов, кальцита, флюорита, галенита, амфиболов), когда поверхности спайности — гладкие и блестящие, но при расколе образца по спайности (а в других направлениях минералы с совершенной спайностью раскалываются с трудом) получаются не листочки, а спайные выколки.
среднюю (ясную) спайность, когда минералы при ударе молотком еще раскалываются преимущественно по спайным направлениям, но поверхности раскола уже не столь гладкие и блестящие (пироксены, скаполиты);
несовершенную (неясную) спайность, т.е. плохо выраженную, когда минералы раскалываются почти в равной мере и по спайности, и по другим направлениям, но плоскости спайности все же отличаются от других поверхностей раскола большей ровностью.

Наконец, у очень многих минералов спайность обычно вообще отсутствует, а если и проявляется, то в редких случаях (кварц, пирит, магнетит, гранаты и др.).

Отсутствие или наличие спайности, равно как и ее характер — важные диагностические признаки минералов.

Весьма совершенная спайность встречается почти исключительно у минералов со слоистым структурным мотивом и преимущественно пинакоидальным габитусом (уплощенным обликом) кристаллов; проявлена она бывает в основном в одном направлении — по базопинакоиду, т.е. ориентируется перпендикулярно наиболее слабым связям между слоями: ван-дер-ваальсовым в случае графита, ослабленным ионным у слюд и т.д.

Совершенная спайность чаще характеризует минералы с координационными или каркасными, реже с цепными (ленточными) структурами; при этом она может быть одинаково совершенной в нескольких направлениях, но нередко отмечается лишь в одном или двух направлениях — например, у полевых шпатов по второму (010) и третьему (001) пинакоидам, у амфиболов — по призме (110), у петалита — по базопинакоиду (001), — и наряду с этим фиксируются еще другие направления (одно или более), по которым тоже проявлена спайность, но менее совершенная.

Средняя (ясная) призматическая спайность наиболее типична для минералов с цепочечным структурным мотивом, у которых она проявляется вдоль удлинения кристаллов (пироксены). В одном направлении (по одному из пинакоидов) средняя спайность бывает выражена и у некоторых минералов с каркасной структурой, в которой выделяются структурные фрагменты в виде цепочек или слоев (скаполиты, петалит и др.); это, впрочем, не исключает наличия спайности и по другим направлениям, выраженной лучше или хуже.

Будучи типичным векторным свойством, спайность находит свое объяснение в кристаллоструктурных особенностях минералов. Так, влияние структурного мотива на спайность наглядно иллюстрируется примером силикатов: она в целом гораздо хуже выражена у островных и кольцевых силикатов, нежели у цепочечных, ленточных, каркасных и слоистых.

Степень совершенства спайности возрастает от оливина (островной структурный мотив), у которого она обычно отсутствует, но иногда проявлена как несовершенная (по двум пинакоидам) или даже ясная (по одному из них), через пироксены (цепочечный структурный мотив) с ясной призматической спайностью и амфиболы (ленточный структурный мотив), имеющие совершенную спайность по призме, а также полевые шпаты (каркасный структурный мотив) с совершенной спайностью в двух направлениях к слюдам (слоистый структурный мотав) с весьма совершенной пинакоидальной спайностью. Повышению степени совершенства спайности в этом ряду способствует и вхождение в минералы (амфиболы и слюды) гидроксила (ОН).

В общей формулировке структурное объяснение спайности (восходящее к О.Бравэ) гласит: направления спайности параллельны плоским сеткам кристаллической решетки, слабее всего связанным между собой. В кристаллах, построенных из частиц одного сорта, т.е. одинаковой величины и с одинаковым зарядом, таковыми всегда будут являться сетки, расстояние между которыми в структуре кристалла самое большое.

Например, в структуре алмаза (с ковалентным типом связи) максимально отстоят друг от друга сетки, параллельные граням октаэдра (111); и действительно, алмаз имеет спайность по октаэдру.

Но если в кристалле присутствуют атомы не одного, а, скажем, двух сортов, то положение меняется. Слабее всего связанными здесь могут оказаться сетки, не самые отдаленные друг от друга, а несколько более сближенные, но зато не сцепленные между собой сильным взаимодействием противоположно заряженных ионов.

Так, в структуре сфалерита, геометрически подобной структуре алмаза, но с частично ионным типом связи, соседние октаэдрические сетки построены: одна из положительных ионов цинка, другая — из отрицательных ионов серы; поэтому между сетками действуют силы электростатического притяжения, препятствующие разрыву спайности. Зато в разделенных несколько меньшим межплоскостным расстоянием сетках, параллельных граням ромбододекаэдра, располагаются как ионы цинка, так и ионы серы; благодаря этому электростатические силы нейтрализуются в основном уже в пределах самих сеток, которые между собой оказываются связаны слабее. Соответственно у сфалерита проявлена совершенная спайность по ромбододекаэдру (110). В типично ионных кристаллах флюорита CaF₂ октаэдрические сетки, построенные из катионов Са²⁺, заключены между параллельными им сетками из анионов F^-; таким образом, в этом чередовании анионные октаэдрические сетки периодически соседствуют между собой.

Но сцепление между ними ослаблено силами электростатического отталкивания одноименно заряженных ионов F^-, чем и обусловлено проявление у флюорита совершенной спайности по октаэдру (111). Спайные выколки флюорита имеют по преимуществу октаэдрическую форму; его кубические кристаллы (как, впрочем, и октаэдрические) при ударе молотком разбиваются на октаэдрические фрагменты. Но наряду с ними возникают и осколки тетраэдрической формы (неточно называемые некоторыми минералогами выколками по тригональной пирамиде: действительно, они подчас внешне напоминают тригональную пирамиду, хотя в действительности представляют собой тетраэдры: ведь флюорит — минерал кубической сингонии).

Составление октаэдрического кристалла флюорита из спайных выколков В свое время образование у флюорита спайных осколков двух сортов сильно озадачило аббата Гаюи, который так и не смог решить вставшую перед ним дилемму: какую же форму следует признать первичной для кристаллов флюорита — октаэдрическую или тетраэдрическую?

Как известно, Гаюи пытался судить о внутреннем строении кристаллов по форме их спайных осколков, как бы восстанавливая по этим осколкам первичную форму кристаллов. На рис 3.1. приведен чертеж Гаюи — реконструкция октаэдрического кристалла флюорита в виде кладки из спайных октаэдров. На этом рисунке хорошо видно, что наряду с шестью октаэдрами, слагающими большой октаэдрический кристалл, в его строении участвуют еще восемь маленьких тетраэдров. В настоящее время кристаллическая структура флюорита хорошо изучена; катионы Са²⁺ в ней имеют кубическую координацию (КЧ=8), а анионы F^- — тетраэдрическую (КЧ=4).

Рис 3.1. Составление октаэдрического кристалла флюорита из спайных выколков (по Р.Ж.Гакзи)

Но сопоставив изображение структуры флюорита с чертежом Р.-Ж.Гаюи (как это сделал И.И.Шафрановский), легко увидеть, что пространственное расположение ионов Са и F в точности отвечает этому чертежу, если принять, что ионы кальция находятся в центрах октаэдров, а ионы фтора — в центрах тетраэдров. Отсюда — и два сорта спайных осколков. Беда Гаюи была в том, что он не знал о существовании во флюорите двух сортов частиц. Если бы ему это было ведомо, все затруднения отпали бы сами собой, и он, пользуясь своим методом, смог бы сконструировать реальную модель строения кристаллов флюорита — из двух сортов простейших "кирпичиков" ("интегрирующих молекул", по Гаюи): октаэдров и тетраэдров.

Аналогично тому, как у флюорита, объясняется ясная спайность рутила по призме (110): параллельно этой грани в структуре рутила TiO₂ чередуются плоские сетки, построенные либо из ионов O₂ , либо из ионов Ti⁴⁺ и O₂ одновременно, причем "титано-кислородные" сетки заключены между "чисто кислородными", так что последние периодически соседствуют друг с другом. А поскольку они состоят из одноименных ионов, силы связи между ними ослаблены, что и обусловливает возникновение у рутила ясной призматической спайности. В некоторых других случаях спайность оказывается связанной со структурными дефектами кристаллической решетки реальных минералов.

До развития рентгенографии именно характер спайности и форма спайных выколков давали возможность хоть в какой-то мере судить о внутреннем строении кристаллов. Теперь же, расшифровав кристаллическую структуру какого-либо минерала, можно заранее предсказать с высокой степенью вероятности, должен ли он иметь спайность, и если да — то в каких направлениях и насколько совершенную.

<<< Твердость | Содержание | Отдельность >>>

Познакомиться с изображениями и описаниями других объектов природы России и сопредельных стран - минералов и горных пород, почв, грибов, водорослей, лишайников, листостебельных мхов, деревьев, кустарников, кустарничков и лиан, травянистых растений (цветов), ягод и других дикорастущих сочных плодов, водных беспозвоночных животных, насекомых-вредителей леса, дневных бабочек, пресноводных и проходных рыб, земноводных (амфибий), пресмыкающихся (рептилий), птиц, птичьих гнезд, их яиц и голосов, а также млекопитающих (зверей), - можно в разделе Природа России нашего сайта.

В разделе Природа в фотографиях размещены также тысячи научных фотографий грибов, лишайников, растений и животных России и стран бывшего СССР, а в разделе Природные ландшафты мира - фотографии природы Европы, Азии, Северной и Южной Америки, Африки, Австралии и Новой Зеландии и Антарктики.

В разделе Методические материалы Вы также можете познакомиться с описаниями разработанных экологическим центром "Экосистема" печатных определителей растений средней полосы, карманных определителей объектов природы средней полосы, определительных таблиц "Грибы, растения и животные России", компьютерных (электронных) определителей природных объектов, полевых определителей для смартфонов и планшетов, методических пособий по организации проектной деятельности школьников и полевых экологических исследований (включая книгу для педагогов "Как организовать полевой экологический практикум"), а также учебно-методических фильмов по организации проектной исследовательской деятельности школьников в природе. Приобрести все эти материалы можно в нашем некоммерческом Интернет-магазине. Там же можно приобрести mp3-диски Голоса птиц средней полосы России и Голоса птиц России, ч.1: Европейская часть, Урал, Сибирь.

Панорамный фильм по экологии (VR-360) на нашем Youtube канале

Поделиться/Share:

: ml :

Порекомендуйте нас в "своих" социальных сетях:

- share this page with your friends!

Панорамный фильм по экологии (VR-360) на нашем Youtube канале