Доброго времени дня, уважаемые гости и читатели канала. На связи все тот же геолог, которому хочется попробовать объяснить про интересные вещи вокруг нас и порассуждать об этом. Стоит отметить, что моя специализация – это геохимия. Поэтому различные минералы, вещество, процессы минералообразования мне ближе всего. Когда-то я начинала рассказывать про сложный мир наших минералов и была опубликована статья про то, какие окраски бывают у минералов и чем это обусловлено. Кто еще не знакомился с этой статьей, то советую ее прочитать, потому что сегодня мы перейдем к следующему интересному свойству минерала – его спайности. И вы поймете, а все ли минералы можно расколоть и чем это обусловлено.
Прежде всего давайте вспомним, что такое минералы. Минералы – это соединения, имеющие индивидуальный химический состав, кристаллическую структуру, образованные в результате природных процессов на Земле и сходных геологических телах.
Важными характеристиками минерала являются кристаллическая структура и химический состав.
Важно понимать, что структуры кристаллических веществ анизотропны, т.е. ряд свойств минералов распределены неравномерно в зависимости от положения в структуре и типом связи между частицами в минерале. Причина этому – атомная структура минералов. Одинаковые группы атомов повторяются в кристалле, образуя бесконечные ряды, сетки решетки. Также из-за анизотпропии силы связи между разными плоскими сетками определяется способность минерала раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям. Это механическое свойство минерала – спайность. Спайность – это проявление анизотропии прочности кристаллов: силы сцепления между атомами в некоторых симметрично расположенных плоскостях очень малы и кристаллы раскалываются по ним.
Еще с середины XVII века профессор математики и медицины Копенгагенского университета Эразм Бартолин сделал два существенных открытия, которые легли в основу кристаллографии.
В рамках статьи мы коснемся только того, как именно была открыта спайность. Один из кристаллов прозрачного кальцита во время эксперимента у него выпал из рук и разбился. После падения Эразм Бартолин заметил, что при ударе кристалл всегда раскалывается по ровным плоскостям на совершенно правильные ромбоэдры.
В свою очередь эти осколки можно расколоть еще, они также будут раскалываться на ромбоэдры и так можно повторять довольно долго. И все осколки будут иметь форму ромбоэдров. А что будет, если сделать осколки еще мельче? Этим вопросом задался Христианс Гюйгенс. Он понял, что кристалл кальцита должен строиться из мельчайших частичек, которые вплотную примыкают друг к другу. К этой же мысли пришел Исаак Ньютон (1643 – 1727) говоря: «Нельзя ли предположить, что при образовании кристалла частицы установились в строй и ряды, застывая в правильных фигурах, но также посредством некоторой полярной способности повернули свои одинаковые стороны в одном направлении. Затем к схожим мыслям пришли М. В. Ломоносов (1711-1765), Ренэ-Жюст Гаюи (1743-1822). А уже от кристаллов к структуре перешел Огюст Бравэ (1811-1863) и развил теорию строения кристаллов, которая существует в нынешнем виде. Эти исследования в основу положили анизотропию и симметрию кристаллов.
На практике спайность является одним из важнейших диагностических признаков. Чтобы определить спайность нужно осмотреть поверхность скола на свету, поворачивая кристалл в разные стороны. За спайность можно принять и грани кристалла. Особенно у минералов с сильным блеском. Чтобы не допустить эту ошибку важно помнить, что плоскости спайности обычно обладают более сильным блеском в отличие от граней. Спайность может проявляться в нескольких направлениях. В зависимости от формы кристалл минерала может раскалываться по одному, двум, трем до шести направлений. В зависимости от количества направлений раскалывания в минерале выделяют:
- Одно направление спайности – пинакоид (слюды. графит, тальк);
- Два – ромбическая или тетрагональная призма (пироксены);
- Три – куб, гексагональная призма, ромбоэдр (галит, кальцит);
- Четыре – октаэдр (алмаз, флюорит);
- Шесть – ромбододекаэдр (сфалерит).
Помимо количества направлений важно «качество» спайности. Об этом свойстве минералов можно судить по гладкости получаемых поверхностей. В зависимости от них выделяют:
весьма совершенную спайность, при которой поверхности ровные и зеркальные, минерал легко раскалывается по ним с образованием протяженных поверхностей cкалывания (слюды, гипс);
совершенную спайность - минерал легко раскалывается с образованием ровных и гладких, но не зеркальных сколовых поверхностей (алмаз , кальцит, топаз, амфибол);
среднюю или ясную спайность - минерал раскалывается довольно легко, практически всегда, но образующиеся при этом сколовые поверхности имеют небольшую протяженность, часто разделяясь ступеньками на отдельные ровные, но не гладкие участки (пироксены);
несовершенную спайность - проявляется редко или лишь на небольших участках, сколовые поверхности при этом обычно неровные, шероховатые и часто переходят в раковистое скалывание (апатит , кварц).
весьма несовершенную — спайность практически отсутствует и обнаруживается в исключительных случаях (корунд, магнетит). такие минералы часто имеют раковистый излом.
Где же можно использовать свойство спайности:
- Самая очевидная сфера применения этого свойства: письмо простым карандашом по бумаге. Когда человек при письме оставляет буквально слой за слоем;
- При огранке драгоценных камней пользуются данным свойством для получения идеальной формы;
- Сочетание диэлектрических свойств мусковита и его весьма совершенную спайность используют в электротехнике;
- При раскалывании полупроводников, по структуре представляющие кубический алмаз, для которого характерна октаэдрическая спайность. Эта значит, что определенная ориентация кристаллов позволяет создавать почти идеальные прямоугольники. Это важно, ведь тонкую пластину легко расщепить.
А какие еще свойства вы можете вспомнить, которые человеку необходимы в жизни?
Оставлю ссылку на предыдущую статью, связанную с окраской минералов. Советую прочитать, если вы еще не сделали этого