Фосфаты, арсенаты, ванадаты

.

Все эти минералы принадлежат к солям ортофосфорной (Н3Р04), мышьяковой (H3As03) и ванадиевой (H3V03) кислот. Хотя их распространенность в земной коре невелика — всего 0,7% по массе, этих минералов насчитывается более 450. Наиболее характерными минералами группы фосфатов являются апатит [Са (F, CI, ОН) (Р04)3], бирюза СиА16 [Р04] (0Н)8−5Н20; из арсенатов: адамит Zn2 [As04](0H); из ванадатов: ванадинит Pb (V04)3CI (рис. 2.9).

Многие минералы, относящиеся к фосфатам, являются редкими минералами. В большинстве случаев минералы этого класса образуются в близповерхностных условиях в результате разложения органических остатков (фосфаты), окисления мышьяковистых соединений (арсенаты) и за счет рассеянного в осадочных породах ванадия (ванадаты). Апатит образуется магматическим путем, встречается во многих магматических и метаморфических породах и используется как сырье для производства фосфорных удобрений.

Сульфаты — минералы, представляющие собой соли серной кислоты (H₂S0₄), образующиеся в природе лишь в условиях повышенной концентрации кислорода, необходимой для перевода серы в высшую степень окисления (S⁶⁺), и при относительно низких температурах. Такие условия в земной коре создаются вблизи поверхности, где и встречается основная масса сульфатов. В природе известно около 300 минералов, относящихся к сульфатам, но по массе они составляют менее 0,1% массы земной коры. Многие из сульфатов хорошо растворимы в воде.

Среди сульфатов наиболее широкое распространение получили: гипс CaS0₄-2H₂0, барит BaS0₄, целестин SrS0₄, мирабилит Na₂SO₄-10H₂OH др. (рис. 2.10).

Хроматы, вольфраматы, молибдаты

.

Хроматы — представители солей ортохромовой кислоты (Н2Сг04) и встречаются очень редко в зонах окисления некоторых полиметаллических месторождений. Именно в хромате из месторождения Березовское (Средний Урал) — крокоите (РЬСг04), был открыт химический элемент хром.

Вольфраматы — соли вольфрамовой кислоты (H₂W0₄) в природе немногочисленны, но к промышленно важным относят вольфрамит (Fe, Mn) W0₄ и шеелит CaW0₄.

Молибдаты — соли молибденовой кислоты (Н₂Мо0₄), образующиеся на поверхности в зонах железных рудных месторождений в результате окисления молибденита (MoS₂). Наиболее распространены минералы: вульфенит РЬМо0₄ и повеллит СаМо0₄ (рис. 2.11).

Карбонаты. Из неорганических соединений углерода в природе известно около 100 минералов, большая часть которых относится к солям угольной кислоты (Н₂С0₃) и получила название карбонатов. Эти минералы широко распространены в верхней части земной коры и среднее их содержание составляет около 1,5% ее массы. Происхождение карбонатов различное: органогенное (доломит), гидротермальное (сидерит), магматическое (карбонатит), метаморфическое (магнезит) идр.

Карбонаты подразделяются на безводные и водные. К безводным относят: кальцит СаС0₃, магнезит MgC0₃, доломит CaMg (С0₃)₂, малахит Си₂ (С0₃) (ОН)₂и др., а к водным относится сода Na₂CO₃-10H₂O (рис. 2.12).

Бораты — это кальциевые, магниевые и натриевые соли различных борных кислот. К классу боратов относится порядка 150 минералов с разнообразной структурой, близкой по своей кристаллохимии к силикатам. Большинство боратов бесцветные или белые, за исключением людвигита, обладающего черным цветом. Бораты делятся на три подкласса: островные, цепочечные и каркасные.

К островным боратам, имеющим островную структуру относят буру Na₂ [В₄0₅ (0Н)₄]8Н₂0, людвигит Mg₂Fe³⁺[B0₃] 0₂ и др. К цепочечным боратам относятся колеманит Са [В₃0₄ (ОН)₃], улексит NaCa [В₅0₆ (0Н)₆]-5Н₂0. К каркасным боратам относится борацит Mg₅B₇0₁₅CI (рис. 2.13).

Нитраты — это соли азотной кислоты HN0₃. Из-за высокой растворимости в воде большинство природных нитратов являются сравнительно редкими минералами и представляют собой в основном нитраты натрия, калия, реже аммония, магния, кальция, бария, меди.

Образуются нитраты исключительно при экзогенных процессах в условиях очень сухого климата, часто в связи с разложением растительных остатков и деятельности бактерий, а также за счет образования N0₂ при грозовых разрядах. Всего в этом классе выделяют девять минералов: даранскит Na₃ (H₂0)[S0₄] [N0₃], ликазит Cu₁₆ (ОН)₇ [N0₃]₂ и др., из которых наиболее распространены нитронатрит (натриевая селитра) NaN0₃H нитрокалит (калиевая селитра) KN0₃ (рис. 2.14). Обе селитры широко используются при производстве азотных удобрений и взрывчатых веществ.

Галогениды — это соли галогеноводородных кислот HF, HCI, НВг и HJ. К этому классу относится около 100 минералов, составляющих около 3,5% массы литосферы. Галогениды имеют небольшое значение как породообразующие минералы, но важны в производственном отношении. Класс делится на два подкласса: хлориды и фториды, из которых наиболее распространены хлориды.

К хлоридам относят: галит (NaCI), сильвин (KCI), карналлит MgCI₂KCI-6H₂0, нашатырь NH₄CI и др., а к фторидам: флюорит CaF₂, криолит Na₃AlF₆, виллиомит NaFH др. (см. рис. 2.15).

Вопросы и задания для самопроверки

1. Что такое минерал и какое количество минералов известно в настоящее время?

• 2. Какие минералы преобладают в земной коре?
• 3. Какая разница между кристаллическими и аморфными материалами?
• 4. Охарактеризуйте науки кристаллографию и минералогию.
• 5. Как подразделяются минералы по условиям образования?
• 6. Расскажите о физических свойствах минералов.
• 7. Расскажите о самородных элементах.
• 8. Назовите основные минералы класса окислов.
• 9. Сравните минералы классов карбонатов и сульфатов. Что общего и чем отличаются минералы этих классов?
• 10. Назовите основные свойства минералов класса силикатов.