Kaliumsulfaatti on epäorgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on K2SO4.
Elintarvikelisäaineena kaliumsulfaattia kutsutaan nimellä E515, ja se kuuluu emulgointiaineiden ryhmään, jotka ovat välttämättömiä luontaisesti sekoittumattomien komponenttien, kuten veden ja öljyn tai veden ja rasvan, homogeenisen seoksen luomiseksi. E515:tä käytetään myös happamuudensäätötuotteiden teollisessa tuotannossa.
Kaliumsulfaatti on kova ja karvas suola, jolla on erittäin korkea sulamispiste (noin 1078 °C). Se on värittömiä rombisia kiteitä, liukenee helposti veteen.
Saa kaliumsulfaattia
Kaliumsulfaatti kemiallisena yhdisteenä on tunnettu 1300-luvun alusta lähtien kemistien Boylen, Glauberin ja Tacheuksen ansiosta.
Luonnossa kaliumsulfaattia löytyy kaliumsuolojen kerroksista. Lisäksi sitä on suolajärvien vesissä, mutta useimmissa tapauksissa erilaisten epäpuhtauksien kanssa. Puhdas kaliumsulfaatti on suhteellisen harvinainen luonnossa. Sen tunnetuin luonnollinen lähde on mineraali arkaniitti valkoisten tai läpinäkyvien kiteiden muodossa, jota löytyy Kaliforniassa (USA).
Kaliumsulfaattia on mahdollista saada sitä sisältävistä luonnollisista mineraaleista. Näitä ovat keniitti, kainiitti, leoniitti, syngeniitti, glaseriitti, langbeiniitti ja polyhaliitti.
Laboratoriokäytännössä kaliumsulfaatin saamiseksi käytetään reaktioita kaliumoksidin, heikkojen tai epästabiilien happojen ja joidenkin muiden kanssa.
Kaliumsulfaatin ominaisuudet
Kaliumsulfaatti on välttämätön yhdiste keholle, koska se osallistuu hapen toimittamiseen soluihin.
Kaliumsulfaatin puute ei vaikuta vain ihon ja hiusten tilaan, vaan myös kehon yleiseen sävyyn, joka ilmenee väsymysnä.
Tuotteissa kaliumsulfaattia löytyy merilevästä, pinaatista, juustosta, punajuurista, vähärasvaisesta naudanlihasta, banaaneista, sitrushedelmistä (sitruunat ja appelsiinit), manteleista.
Kaliumsulfaatti kemiallisena yhdisteenä on vaarallinen elimistölle seuraavissa tapauksissa:
- Jos ainetta joutuu silmiin ja iholle, mekaaninen ärsytys on mahdollista;
- Jos nielty suuri numero kaliumsulfaatti - mahdollinen maha-suolikanavan ärsytys;
- Yhdisteen hengittäminen voi aiheuttaa hengitysteiden ärsytystä.
Kaliumsulfaatin käyttö elintarviketeollisuudessa
Teollisessa elintarviketuotannossa kaliumsulfaattia lisäaineena E515 käytetään useimmiten suolan korvikkeena, samoin kuin:
- Ravintoalustana rukiin hapateviljelmien ja nestemäisen hiivan valmistuksessa;
- Juomien happamuudensäätöaineena;
- Kivennäisravinnon lähteenä.
Kaliumsulfaatti maltillisesti on hyväksi keholle. Liiallinen määrä sitä voi kuitenkin johtaa ruoansulatushäiriöihin, koko ruoansulatuskanavan ärsytykseen ja joissakin tapauksissa kehon myrkytykseen.
Kaliumsulfaatin käyttö
Kaliumsulfaattia käytetään laajalti maataloudessa kloorittomana lannoitteena. Kaliumsulfaattiliuoksen tehokkuus on korkein kalsium-podzoli- ja turvemailla, joissa on vähän kaliumia. Sitä käytetään myös vaihtoehtona klooria sisältäville lannoitteille tupakan, perunoiden, viinirypäleiden, pellavan ja sitrushedelmien kasvattamiseen.
Tšernozemmailla kaliumsulfaattiliuosta käytetään yleensä viljelykasveille, jotka imevät paljon natriumia ja kaliumia, mukaan lukien auringonkukka, sokerijuurikkaat, hedelmät, erilaiset juurekset ja vihannekset.
Tehokkain kaliumsulfaatin liuos yhdessä typpi- ja fosforilannoitteiden kanssa.
Kaliumsulfaattia käytetään myös:
- Farmakologiassa - raaka-aineena ravintolisien valmistukseen;
- lasiteollisuudessa.
Natriumsulfaatti (natriumsulfaatti)- rikkihapon natriumsuola.
Fysiokemialliset ominaisuudet.
Na 2SO 4:n kemiallinen kaava on natriumsulfaatti (vedetön natriumsulfaatti, vedetön natriumsulfaatti, thenardiitti). Värittömiä rombisia kiteitä. Tiheys 2,7 g/cm3. Sulamispiste 884 °C. Vedetön natriumsulfaatti on stabiili 32,384 °C:n lämpötilan yläpuolella, tämän lämpötilan alapuolella muodostuu veden läsnä ollessa Na 2SO 4 10H 2 O kiteistä hydraattia (natriumsulfaattidekahydraattia).
Kaava Na 2 SO 4 × 10H 2 O - natriumsulfaattidekahydraatti (natriumsulfaattidekahydraatti, Glauberin suola, mirabiliitti). Suuret värittömät prismaattiset monokliinisen järjestelmän kiteet, katkera-suolainen maku. Tiheys 1,46 g/cm3. Sulamispiste 32,384 °C. Hajoamislämpötila 32.384 °C. Ilmassa se hajoaa vedettömäksi natriumsulfaatiksi ja vedeksi. Liukenee normaalisti etanoliin. Liuotetaan hyvin veteen.
Sovellus.
Natriumsulfaattia käytetään yhtenä panoksen pääkomponenttina lasintuotannossa; puun käsittelyssä (sulfiittimassa), puuvillakankaiden värjäyksessä viskoosisilkin, erilaisten kemiallisten yhdisteiden - silikaatti- ja natriumsulfidi, ammoniumsulfaatti, sooda, rikkihappo - saamiseksi. Natriumsulfaattia käytetään rakentamisessa jäätymisenestoaineena ja betoniseoksen kovettumisen kiihdyttimenä. Natriumsulfaattia käytetään myös synteettisten pesuaineiden valmistuksessa; natriumsulfaattiliuoksia käytetään lämmönvaraajana laitteissa, jotka varastoivat aurinkoenergiaa.
Natriumsulfaatin käyttö lasin valmistuksessa.
Natriumsulfaattia käytetään pääasiassa kirkastavana lisäaineena 3-10 % soodamäärästä riippuen. Se lisätään raaka-aineiden koostumukseen paitsi Na 2 O:n lähteenä myös SO 3 : n lähteenä, mikä on tarpeen lasimassan kirkastumisnopeuden lisäämiseksi. Aikaisemmin natriumsulfaatin ja soodan suhde oli 1:6, nyt se on 1:20. Tämä johtuu tarpeesta vähentää SO 2:n määrää savukaasuissa. Natriumsulfaatille levyn ja värittömän säiliölasin panoksessa on ominaista erityiset reaktiot.
Esimerkiksi natrium-kalsiumsilikaattilasin soodapanoksessa tapahtuu seuraavat prosessit:
………………………………………………………………………………………………………… Lämpötila, °C
CaNa 2 (CO 3) 2:n muodostuminen ……………………………………………………….alle 600
CaNa 2 (CO 3) 2 + 2SiO 2 > CaSiO 3 + Na 2 SiO 3 + 2CO 2 ……………………….. 600-830
Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CO 2 ………………………………………… 720-830
Fluxien ja eutektiikan muodostuminen
CaNa 2 (CO 3) 2 - Na 2 CO 3 ………………………………………………………..740-800
Sulava kaksoiskarbonaatti CaNa 2 (CO 3) 2 …………………………………813
Sulava Na 2 CO 3 ……………………………………………………………….855
Siten sulan (eutektisen) esiintyminen seoksessa soodan sulamispisteen alapuolella olevassa lämpötilassa.
Natriumsulfaatin lämpöhajoamisen yleinen kaavio tapahtuu reaktion mukaan:
Na 2SO 4 (sula)> Na 2O (sula) + SO 2 (kaasu) + 1/2 (O 2).
Lopullinen hajoaminen yli 1400 °C:n lämpötiloissa.
Kuitenkin huolimatta natriumsulfaatin suhteellisen alhaisesta sulamispisteestä (884 °C), reaktio varauskomponenttien kanssa tässä lämpötilassa on vaikeaa. Siksi natriumsulfaatin "deoksidoinnin" alustava vaihe otettiin käyttöön vuorovaikuttamalla pelkistimen kanssa. Ja sitten ensimmäiset prosessit, jotka tapahtuvat seoksessa natriumsulfaatin kanssa, esitetään seuraavasti:
……………………………………………………………………………………………… Lämpötila, °С
Na 2 SO 4 + 2C = Na 4 S + 2CO 3 ………………………………………..………..740-800
Na 2 S + CaCO 3 = CaS + Na 2 CO 3 ……………………………………………...740-800
Eutektinen muodostuminen:
Na 2 S - Na 2 SO 4 ………………………………………………………………..740
Na 2 S - NaCO 3 …………………………………………………………………….756
NaCO 3 - CaNa 2 (CO 3) 2 ………………………………………………………… 780
Na 2 SO 4 - CaCO 3 ……………………………………………………………..795
Na 2 SO 4 - Na 2 SiO 3 …………………………………………………..………..865
Na 2 SO 4 + CaS + 2SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CaSiO 3 + SO 2 + S………………….865
Na 2 SO 4 + Na 2 S + 2SiO 2 = 2Na 2 SiO 3 + SO 2 + S……………………………865
Sulfaattiseoksen eutektiikka näkyy samassa lämpötilassa kuin soodaseoksessa. Kuitenkin, kun N 2 S ilmestyy, Na 2 SO 4 + Na 2 S + SiO 2 -seoksessa se toimii virtauksena, reaktio alkaa 500 ° C: ssa ja reaktion alkaminen Na 2 SO 4 + SiO 2 laskee 650-700 °C:seen.
Kun sulfaatteja käytetään selkeyttäjinä, lasimassassa tapahtuu monimutkaisia redox-prosesseja, jotka liittyvät siihen, että siinä on useita vaihtelevan valenssin alkuaineita, kuten C, S, Fe. Selkeytyksen laatu riippuu oikein valitusta seokseen lisätyn kirkasteen määrästä sekä lasimassan ja seoksen redox-tilasta (ORS).
Natriumsulfaatin käyttö betonin valmistuksessa.
Natriumsulfaattia käytetään lisäaineena betonissa nopeuttamaan kovettumista alkuvaiheessa.
Optimaalinen natriumsulfaattilisäaineen pitoisuus betoniseoksessa on 1–2 % sementin massasta.
Natriumsulfaattia lisätään betoniseokseen pääsääntöisesti 10-prosenttisena vesiliuoksena, jonka tiheys on 1,092 g/cm3. Siksi 3,1 kg suolan lisäämiseksi betoniin 10-prosenttisena liuoksena / 1 m 3 seosta tarvitaan: 3,1 / 0,1092 \u003d 28,4 litraa. Tämä määrä suolaveden vesiliuosta sisältää: 1,092x28,4-3,1 = 27,9 litraa. Siten sekoitusveden määrä, kun otetaan huomioon lisäaineen vesiliuos 1 m 3 betoniseoksen valmistukseen, on: 155-27,9=127,1 l. Samanlaisia laskelmia tehdään lisäämällä lisäaineita 1,5 ja 2,0 paino-% sementistä.
Natriumsulfaatin käyttö lämpöenergian keräämiseen.
Vedetöntä natriumsulfaattia ei käytetä näihin tarkoituksiin. Tätä varten käytetään natriumsulfaattidekahydraattia (Na 2 SO 4 10H 2 O), jota kutsutaan Glauberin suolaksi tai mirabiliitiksi. Mirabiliitin lähde voi olla luonnollista alkuperää olevia mineraaleja tai vedettömän natriumsulfaatin reaktio veden kanssa.
Tämä lämpövarastointimenetelmä perustuu eri materiaalien faasisiirtymiin. Analogisesti "jäävesi" -järjestelmän kanssa, jossa siirtyminen tilasta toiseen tapahtuu 0 °C:ssa vastaavan lämmön vapautumisen (absorption) kanssa, mirabiliitin sulaminen omassa kiteytysvedessä tapahtuu 32,4 °C:ssa. lämmön imeytyminen vastaavassa lämpötilassa päivällä ja sen myöhempi vapautuminen kiteytymisen aikana yöllä. Tämä mahdollistaa kasvihuoneiden lämpötilajärjestelmän ylläpitämisen, joka on optimaalinen kasvien kasvattamiseen ja suojaa niitä ylikuumenemiselta päivällä ja pakkaselta yöllä.
Ilman lämpötilan alentamiseksi (lisäämiseksi) 10° kasvihuoneessa 3x6x3 m, ottaen huomioon lämmön kertyminen maaperään ja kasvihuoneen materiaaliin, tarvitaan noin 25 kg mirabiliittia.
Suolan sijoittaminen kasvihuoneeseen useissa erityisissä suhteellisen yksinkertaisissa säiliöissä voi vähentää lämpötilan ylikuormituksia yöllä ja suurimman aurinkoenergian aikana
toiminta. Vesilämmönvaihtimella varustetun järjestelmän käyttö voi merkittävästi lisätä tämän lämmön (kylmän) keräämismenetelmän tehokkuutta ei vain lämmittämättömässä yksityisessä, vaan myös teollisessa lämmitetyssä kasvihuoneessa.
Tällä lämpöenergian varastointimenetelmällä on kuitenkin omat ominaisuutensa ja haittansa. jonka tutkimus ei ole vielä täysin valmis.
Yksi mirabiliitin merkittävistä haitoista alijäähtymistaipmuksen lisäksi on sulamisen epäyhtenäisyys, mikä johtaa kiinteän ja nestefaasin erottumiseen natriumsulfaattiheptahydraatin saostuessa. Tämän seurauksena faasisiirtymän entalpia pienenee "sulamis-kiteytys"-syklien lukumäärän kasvaessa ja lämmönsiirtotehokkuus, joka liittyy kiinteän faasin laskeutumiseen lämmönsiirtopinnalle, laskee. Faasimuutoksen palautuvuutta voidaan stabiloida lisäämällä natriumsulfaattiin heterogeenisiä lisäaineita, jotka toimivat kiteytyskeskuksina.
Natriumsulfaatin hinta suosii sen käyttöä lämmönvarastokoostumuksissa.
Natriumsulfaatin käyttö siementen kuivaamiseen.
Natriumsulfaattia käytetään palkokasvien siementen kemialliseen kuivaamiseen ennen siementen laittamista varastointiin. Ennen siementen käsittelyä niiden kosteuspitoisuus määritetään. Kosteuden vähentämiseksi otetaan 1,3-1,5 % (painosta) natriumsulfaattia jokaista kosteusprosenttia kohden. Kuivatut siemenet voidaan säilyttää kevääseen asti erottelematta natriumsulfaattia. Siementen itävyys ei heikkene tästä.
Kuitti.
Teollinen menetelmä natriumsulfaatin valmistamiseksi on NaCl:n vuorovaikutus H2SO4:n kanssa erityisissä "sulfaatti"-uuneissa 500-550 °C:ssa.
Kiteiden ominaisuudet, muoto ja syngonia (kristallografiset järjestelmät)
Kiteen tärkeä ominaisuus on tietty vastaavuus eri pintojen välillä - kiteen symmetria. Seuraavat symmetriaelementit erotetaan toisistaan:
1. Symmetriatasot: jaa kide kahteen symmetriseen puolikkaaseen, tällaisia tasoja kutsutaan myös symmetrian "peileiksi".
2. Symmetria-akselit: suorat viivat, jotka kulkevat kiteen keskustan läpi. Kiteen pyöriminen tämän akselin ympäri toistaa kiteen alkuasennon muodon. On olemassa 3., 4. ja 6. kertaluvun symmetria-akselit, mikä vastaa tällaisten asemien lukumäärää kiteen pyöriessä 360 o .
3. Symmetriakeskus: yhdensuuntaista pintaa vastaavat kiteen pinnat vaihtavat paikkoja, kun niitä kierretään 180 o tämän keskipisteen ympäri. Näiden symmetriaelementtien ja järjestysten yhdistelmä antaa 32 symmetrialuokkaa kaikille kiteille. Nämä luokat, yhteisten ominaisuuksiensa mukaisesti, voidaan ryhmitellä seitsemään syngoniaan (kiteisiin järjestelmiin). Kolmiulotteisia koordinaattiakseleita voidaan käyttää kidepintojen paikkojen määrittämiseen ja arvioimiseen.
Jokainen mineraali kuuluu yhteen symmetrialuokkaan, koska sillä on yhden tyyppinen kidehila, joka kuvaa sitä. Päinvastoin, mineraalit, joilla on sama kemiallinen koostumus, voivat muodostaa kahden tai useamman symmetrialuokan kiteitä. Tätä ilmiötä kutsutaan polymorfismiksi. Polymorfismista ei ole yksittäisiä esimerkkejä: timantti ja grafiitti, kalsiitti ja aragoniitti, rikkikiisu ja markasiitti, kvartsi, tridymiitti ja kristobaliitti; rutiili, anataasi (alias oktahedriitti) ja brookiitti.
SYNGONIAT (KRISTALLOGRAFISET JÄRJESTELMÄT). Kaikki kiteiden muodot muodostavat 7 syngoniaa (kuutio, tetragonaalinen, kuusikulmainen, trigonaalinen, rombinen, monokliininen, trikliininen). Syngonian diagnostisia merkkejä ovat kristallografiset akselit ja näiden akselien muodostamat kulmat.
Triklinisessa syngoniassa symmetriaelementtejä on vähimmäismäärä. Sitä seuraa monimutkaisuusjärjestyksessä monokliininen, rombinen, tetragonaalinen, trigonaalinen, kuusikulmainen ja kuutioinen syngonia.
Kuutiojärjestelmä. Kaikki kolme akselia ovat yhtä pitkiä ja ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden. Tyypilliset kidemuodot: kuutio, oktaedri, rombinen dodekaedri, viisikulmiododekaedri, tetragonitrioktaedri, heksaoktaedri.
Tetragonaalinen järjestelmä. Kolme akselia ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden, kahdella akselilla on sama pituus, kolmas (pääakseli) on joko lyhyempi tai pidempi. Tyypillisiä kidemuotoja ovat prismat, pyramidit, tetragonit, puolisuunnikkaat ja bipyramidit.
Kuusikulmainen syngonia. Kolmas ja neljäs akseli ovat vinossa tasoon nähden, ovat yhtä pitkiä ja leikkaavat 120 o kulmassa. Neljäs akseli, joka eroaa muista kooltaan, sijaitsee kohtisuorassa muihin nähden. Sekä akselit että kulmat ovat sijainniltaan samanlaisia kuin edellisessä syngoniassa, mutta symmetriaelementit ovat hyvin erilaisia. Tyypillisiä kidemuotoja ovat kolmikulmaiset prismat, pyramidit, romboedrit ja skalenoedrat.
Rombinen järjestelmä. Kolme akselia ovat tunnusomaisia, kohtisuorassa toisiinsa nähden. Tyypillisiä kidemuotoja ovat basaalipinakoidit, rombiset prismat, rombiset pyramidit ja bipyramidit.
Monoklininen syngonia. Kolme eripituista akselia, toinen on kohtisuorassa muihin nähden, kolmas on terävässä kulmassa ensimmäiseen nähden. Tyypillisiä kiteiden muotoja ovat pinakoidit, prismat, joissa on vinosti leikatut reunat.
Triclinic järjestelmä. Kaikki kolme akselia ovat eri pituisia ja leikkaavat teräviä kulmia. Tyypillisiä muotoja ovat monohedra ja pinacoids.
Kiteiden muoto ja kasvu. Samaan mineraalilajiin kuuluvilla kiteillä on samanlainen ulkonäkö. Kide voidaan siksi luonnehtia ulkoisten parametrien (pinnat, kulmat, akselit) yhdistelmäksi. Mutta näiden parametrien suhteellinen koko on melko erilainen. Näin ollen kide voi muuttaa ulkonäköään (etu sanoa ulkonäköä) riippuen tiettyjen muotojen kehitysasteesta. Esimerkiksi pyramidimainen ulkonäkö, jossa kaikki pinnat yhtyvät, pylväsmäinen (täydellisessä prismassa), taulukkomainen, folioitunut tai pallomainen.
Kaksi kidettä, joilla on sama ulkoisten parametrien yhdistelmä, voi olla erilainen. Tämä yhdistelmä riippuu kiteytysväliaineen kemiallisesta koostumuksesta ja muista muodostumisolosuhteista, joita ovat lämpötila, paine, aineen kiteytymisnopeus jne. Luonnossa esiintyy toisinaan säännöllisiä kiteitä, jotka ovat muodostuneet suotuisissa olosuhteissa - esim. , kipsiä savessa tai mineraaleja geodin seinillä. Tällaisten kiteiden kasvot ovat hyvin kehittyneet. Sitä vastoin muuttuvissa tai epäsuotuisissa olosuhteissa muodostuneet kiteet ovat usein deformoituneita.
YKSIKÖT. Usein on kiteitä, joilla ei ole tarpeeksi tilaa kasvaa. Nämä kiteet sulautuivat muiden kanssa muodostaen epäsäännöllisiä massoja ja aggregaatteja. Vapaassa tilassa kivien keskellä kiteet kehittyivät yhdessä muodostaen druuseja ja tyhjissä geodeja. Rakenteeltaan tällaiset yksiköt ovat hyvin erilaisia. Pienissä kalkkikiven halkeamissa on muodostumia, jotka muistuttavat kivettynyttä saniaista. Niitä kutsutaan dendriiteiksi, jotka muodostuvat mangaanin ja raudan oksidien ja hydroksidien muodostumisen seurauksena näissä halkeamissa kiertävien liuosten vaikutuksesta. Siksi dendriittejä ei koskaan muodostu samanaikaisesti orgaanisten jäämien kanssa.
Tuplaa. Kiteiden muodostumisen aikana kaksoset muodostuvat usein, kun kaksi saman mineraalilajien kidettä kasvaa yhdessä tiettyjen sääntöjen mukaisesti. Tuplalaiset ovat usein kulmassa fuusioituneita yksilöitä. Pseudosymmetria ilmenee usein - useat alimpaan symmetrialuokkaan kuuluvat kiteet kasvavat yhdessä muodostaen yksilöitä, joilla on korkeampi pseudosymmetria. Siten aragoniitti, joka kuuluu rombiseen järjestelmään, muodostaa usein kaksoisprismoja, joilla on kuusikulmainen pseudosymmetria. Tällaisten kasvulinjojen pinnalla havaitaan kaksoislinjojen muodostama ohut kuoriutuminen.
KITEIDEN PINTA. Kuten jo mainittiin, tasaiset pinnat ovat harvoin sileitä. Melko usein niissä havaitaan kuoriutumista, juovia tai juovia. Nämä ominaispiirteet auttavat määrittämään monia mineraaleja - rikkikiisua, kvartsia, kipsiä, turmaliinia.
PSEUDOMORFOTOT. Pseudomorfoosit ovat kiteitä, joilla on toisen kiteen muoto. Esimerkiksi limoniitti esiintyy rikkikiisukiteiden muodossa. Pseudomorfoosit muodostuvat, kun yksi mineraali korvataan kokonaan kemiallisesti toisella säilyttäen samalla edellisen muodon.
Kideaggregaattien muodot voivat olla hyvin erilaisia. Kuvassa näkyy säteilevä natroliitin aggregaatti.
Näyte kipsiä, jossa on ristin muotoisia kaksoiskiteitä.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Kristallografian ja atomien järjestelyn lait eivät määrää vain kiteen ulkoista muotoa ja symmetriaa - tämä koskee myös mineraalin fysikaalisia ominaisuuksia, jotka voivat olla erilaisia eri suuntiin. Esimerkiksi kiille voi erottua yhdensuuntaisiksi levyiksi vain yhteen suuntaan, joten sen kiteet ovat anisotrooppisia. Amorfiset aineet ovat samat kaikkiin suuntiin ja siksi isotrooppisia. Tällaiset ominaisuudet ovat tärkeitä myös näiden mineraalien diagnosoinnissa.
Tiheys. Mineraalien tiheys (ominaispaino) on niiden painon suhde saman vesimäärän painoon. Ominaispainon määritys on tärkeä diagnostinen työkalu. Mineraalit, joiden tiheys on 2-4, ovat vallitsevia. Yksinkertaistettu painonarviointi auttaa käytännön diagnostiikka: kevyiden mineraalien paino on 1-2, keskitiheyksisten mineraalien - 2-4, raskaiden mineraalien 4-6, erittäin raskaiden - yli 6.
MEKAANISET OMINAISUUDET. Näitä ovat kovuus, halkeama, lastun pinta, sitkeys. Nämä ominaisuudet riippuvat kiderakenteesta ja niitä käytetään diagnostisen tekniikan valitsemiseen.
KOVUUS. Kalsiittikiteen raapiminen veitsen kärjellä on melko helppoa, mutta kvartsikiteellä tuskin onnistuu - terä liukuu kiven yli jättämättä naarmua. Tämä tarkoittaa, että näiden kahden mineraalin kovuus on erilainen.
Kovuus suhteessa naarmuuntumiseen viittaa kiteen kestävyyteen pinnan ulkoisen muodonmuutosyrityksen suhteen, toisin sanoen mekaanisen muodonmuutoksen kestävyyttä ulkopuolelta. Friedrich Moos (1773-1839) ehdotti suhteellista kovuusasteikkoa asteista, jossa kullakin mineraalilla on suurempi naarmuuntumiskovuus kuin edellisellä: 1. Talkki. 2. Kipsi. 3. Kalsiitti. 4. Fluoriitti. 5. Apatiitti. 6. Maasälpä. 7. Kvartsi. 8. Topaasi. 9. Korundi. 10. Timantti. Kaikki nämä arvot koskevat vain tuoreita, haalistumattomia näytteitä.
Voit arvioida kovuuden yksinkertaistetulla tavalla. Mineraalit, joiden kovuus on 1, naarmuuntuvat helposti kynsillä; kun ne ovat rasvaisia kosketettaessa. Myös mineraalien, joiden kovuus on 2, pintaa raaputetaan kynsillä. Kuparilanka tai kuparipala naarmuttaa mineraaleja, joiden kovuus on 3. Kynäveitsen kärki naarmuttaa mineraaleja, joiden kovuus on 5; hyvä uusi viila - kvartsi. Mineraalit, joiden kovuus on yli 6, naarmuttavat lasia (kovuus 5). 6-8 ei vie edes hyvää tiedostoa; kipinät lentävät kun yrität. Kovuuden määrittämiseksi testaa näytteitä kasvavalla kovuudella niin kauan kuin ne antavat periksi; sitten otetaan näyte, mikä on ilmeisesti vielä vaikeampaa. Päinvastoin tulee toimia, jos on tarpeen määrittää kiven ympäröimän mineraalin kovuus, jonka kovuus on pienempi kuin näytteelle vaaditun mineraalin.
Talkki ja timantti, kaksi mineraalia Mohsin kovuusasteikon ääripäässä.
On helppo tehdä johtopäätös sen perusteella, liukuuko mineraali toisen pinnalla vai naarmuttaako sitä kevyesti vinkuen. Seuraavia tapauksia voi esiintyä:
1. Kovuus on sama, jos näyte ja mineraali eivät naarmuta toisiaan.
2. On mahdollista, että molemmat mineraalit naarmuttavat toisiaan, koska kiteen huiput ja reunat voivat olla kovempia kuin reunat tai halkeamistasot. Siksi on mahdollista raaputtaa kipsikiteen pintaa tai sen halkeamistasoa toisen kipsikiteen yläpinnalla.
3. Mineraali naarmuttaa ensimmäistä näytettä ja korkeamman kovuusluokan näyte naarmuuntuu siihen. Sen kovuus on vertailussa käytettyjen näytteiden välissä ja sen voidaan arvioida puoleen luokkaan.
Huolimatta tällaisen kovuuden määrityksen näennäisestä yksinkertaisuudesta, monet tekijät voivat johtaa väärään tulokseen. Otetaan esimerkiksi mineraali, jonka ominaisuudet vaihtelevat suuresti eri suuntiin, kuten disteeni (kyaniitti): pystysuunnassa kovuus on 4-4,5 ja veitsen kärki jättää selkeän jäljen, mutta kohtisuorassa suunnassa kovuus on 6-7 ja mineraali ei naarmuunnu veitsellä ollenkaan. Tämän mineraalin nimen alkuperä liittyy tähän ominaisuuteen ja korostaa sitä erittäin ilmeikkäästi. Siksi on tarpeen suorittaa kovuustestejä eri suuntiin.
Joillakin kiviaineksilla on suurempi kovuus kuin komponenteilla (kiteillä tai rakeilla), joista ne koostuvat; voi käydä ilmi, että tiheää kipsipalaa on vaikea raapia kynnellä. Päinvastoin, jotkut huokoiset aggregaatit ovat vähemmän kiinteitä, mikä selittyy rakeiden välissä olevilla tyhjillä tiloilla. Siksi liitua raaputetaan kynnellä, vaikka se koostuu kalsiittikiteistä, joiden kovuus on 3. Toinen virheiden lähde ovat mineraalit, jotka ovat kokeneet jonkinlaisen muutoksen. Jauhemaisten, haalistuneiden näytteiden tai hilseilevän ja neulamaisen rakenteen aggregaattien kovuutta on mahdotonta arvioida yksinkertaisin keinoin. Tällaisissa tapauksissa on parempi käyttää muita menetelmiä.
pilkkominen. Vasaraa lyömällä tai veistä painamalla kiteet halkeamistasoissa voidaan joskus jakaa levyiksi. Halkeaminen ilmenee tasoja pitkin minimaalisella adheesiolla. Monilla mineraaleilla on halkeamia useisiin suuntiin: haliitti ja galenia - yhdensuuntaisesti kuution pintojen kanssa; fluoriitti - oktaedrin pintaa pitkin, kalsiitti - romboedri. Muskoviitin kiille kristalli; halkeamistasot näkyvät selvästi (kuvassa oikealla).
Mineraalit, kuten kiille ja kipsi, pilkkoutuvat täydellisesti yhteen suuntaan, mutta epätäydellistä tai ei lainkaan pilkkoutumista muihin suuntiin. Huolellisella havainnolla voidaan havaita ohuimmat halkeamistasot läpinäkyvien kiteiden sisällä tarkasti määriteltyjen kristallografisten suuntien mukaisesti.
murtuman pinta. Monet mineraalit, kuten kvartsi ja opaali, eivät lohkea kumpaankaan suuntaan. Niiden bulkki hajoaa epäsäännöllisiksi paloiksi. Halkeamispintaa voidaan kuvata tasaiseksi, epätasaiseksi, karkeaksi, puoliksi karheaksi. Metalleilla ja kovilla mineraaleilla on karkea halkeamispinta. Tämä ominaisuus voi toimia diagnostisena ominaisuutena.
Muut mekaaniset ominaisuudet. Jotkut mineraalit (pyriitti, kvartsi, opaali) hajoavat paloiksi vasaran iskun alla - ne ovat hauraita. Toiset päinvastoin muuttuvat jauheeksi jättämättä roskia.
Muokattavat mineraalit voidaan litistää, kuten esimerkiksi puhtaita luontaisia metalleja. Ne eivät muodosta jauhetta tai paloja. Ohuet kiillelevyt voidaan taivuttaa kuin vaneria. Altistumisen lopettamisen jälkeen ne palaavat alkuperäiseen tilaansa - tämä on joustavuuden ominaisuus. Toiset, kuten kipsi ja rikkikiisu, voivat taipua, mutta säilyttävät epämuodostuneen tilansa - tämä on joustavuuden ominaisuus. Tällaisten ominaisuuksien avulla on mahdollista tunnistaa samanlaisia mineraaleja - esimerkiksi erottaa elastinen kiille joustavasta kloriitista.
Väritys. Joillakin mineraaleilla on niin puhdas ja kaunis väri, että niitä käytetään maaleina tai lakkoina. Usein heidän nimiään käytetään jokapäiväisessä puheessa: smaragdinvihreä, rubiininpunainen, turkoosi, ametisti jne. Mineraalien väri, yksi tärkeimmistä diagnostisista piirteistä, ei ole pysyvä eikä ikuinen.
On olemassa useita mineraaleja, joiden väri on vakio - malakiitti on aina vihreää, grafiitti on mustaa, alkuperäinen rikki on keltaista. Tavalliset mineraalit, kuten kvartsi (vuorikristalli), kalsiitti, haliitti (tavallinen suola), ovat värittömiä, kun niissä ei ole epäpuhtauksia. Jälkimmäisen esiintyminen aiheuttaa kuitenkin värjäytymistä, ja tunnemme sinistä suolaa, keltaista, vaaleanpunaista, violettia ja ruskeaa kvartsia. Fluoriitilla on laaja valikoima värejä.
Epäpuhtauselementtien läsnäolo mineraalin kemiallisessa kaavassa johtaa hyvin spesifiseen väriin. Tässä kuvassa on vihreä kvartsi (prase), puhtaassa muodossaan, se on täysin väritön ja läpinäkyvä.
Turmaliinilla, apatiitilla ja beryllillä on eri värejä. Väritys ei ole kiistaton diagnostinen merkki eri sävyisistä mineraaleista. Mineraalin väri riippuu myös kidehilaan sisältyvistä epäpuhtausalkuaineista, samoin kuin erilaisista pigmenteistä, epäpuhtauksista ja inkluusioista isäntäkiteessä. Joskus se voi liittyä säteilyaltistukseen. Jotkut mineraalit muuttavat väriä valon mukaan. Joten aleksandriitti on vihreää päivänvalossa ja violettia keinovalossa.
Joidenkin mineraalien värin intensiteetti muuttuu, kun kidepintoja käännetään suhteessa valoon. Kordieriittikiteen väri muuttuu pyörimisen aikana sinisestä keltaiseksi. Syynä tähän ilmiöön on, että sellaiset pleokroiset kiteet absorboivat valoa eri tavalla säteen suunnasta riippuen.
Joidenkin mineraalien väri voi myös muuttua erivärisen kalvon läsnä ollessa. Nämä mineraalit peitetään hapettumisen seurauksena pinnoitteella, joka ehkä jotenkin pehmentää auringonvalon tai keinovalon vaikutusta. Jotkut jalokivet menettävät värinsä, jos ne altistuvat auringonvalolle jonkin aikaa: smaragdi menettää syvän vihreän värinsä, ametisti ja ruusukvartsi vaalenevat.
Monet hopeaa sisältävät mineraalit (esim. pyrargyriitti ja proustiitti) ovat myös herkkiä auringonvalolle (insolaatiolle). Insolation vaikutuksen alainen apatiitti on peitetty mustalla hunnulla. Keräilijöiden tulee suojata tällaiset mineraalit valolta. Realgarin punainen väri auringossa muuttuu kullankeltaiseksi. Tällaiset värimuutokset tapahtuvat luonnossa hyvin hitaasti, mutta mineraalin väriä on mahdollista muuttaa keinotekoisesti hyvin nopeasti, mikä nopeuttaa luonnossa tapahtuvia prosesseja. Voit esimerkiksi saada keltaista sitriiniä violetista ametistista kuumennettaessa; timantit, rubiinit ja safiirit "parannetaan" keinotekoisesti radioaktiivisen säteilyn ja ultraviolettisäteiden avulla. Vuorikristalli muuttuu voimakkaan säteilyn vaikutuksesta savukvartsiksi. Akaatti, jos sen harmaa väri ei näytä kovin houkuttelevalta, voidaan värjätä upottamalla tavallinen aniliinikangasväri kiehuvaan liuokseen.
JAUHEVÄRI (VIIVA). Viivan väri määritetään hankaamalla lasittamattoman posliinin karkeaa pintaa vasten. Samalla ei pidä unohtaa, että posliinin kovuus on 6-6,5 Mohsin asteikolla ja kovemmat mineraalit jättävät vain valkoista jauhetta jauhetusta posliinista. Jauhetta saa aina huhmareessa. Värilliset mineraalit antavat aina vaaleamman viivan, värittömät ja valkoiset - valkoiset. Yleensä valkoinen tai harmaa viiva havaitaan mineraaleissa, jotka on värjätty keinotekoisesti tai joissa on epäpuhtauksia ja pigmenttiä. Usein se on ikään kuin samea, koska laimennetussa värissä sen intensiteetti määräytyy väriaineen pitoisuuden mukaan. Metallisen kiillon omaavien mineraalien ominaisuuden väri eroaa niiden omasta väristä. Keltainen rikkikiisu antaa vihertävän mustan juovan; musta hematiitti on kirsikanpunaista, musta wolframiitti on ruskeaa ja kasiteriitti on melkein väritön juova. Värillisen viivan avulla voit tunnistaa mineraalin nopeasti ja helposti sen perusteella kuin laimennetusta tai värittömästä viivasta.
PAISTAA. Kuten väri, tämä on tehokas menetelmä mineraalien tunnistamiseen. Kiilto riippuu siitä, kuinka valo heijastuu ja taittuu kiteen pinnalla. On mineraaleja, joilla on metallinen ja ei-metallinen kiilto. Jos niitä ei voida erottaa, voimme puhua puolimetallisesta kiillosta. Läpinäkymättömät metallimineraalit (pyriitti, galenia) ovat erittäin heijastavia ja niillä on metallinen kiilto. Toiselle tärkeälle mineraaliryhmälle (sinkkiseos, kasiteriitti, rutiili jne.) on vaikea määrittää kiiltoa. Mineraaleille, joilla on ei-metallinen kiilto, erotetaan seuraavat luokat kiillon voimakkuuden ja ominaisuuksien mukaan:
1. Timantin kiilto, kuten timantti.
2. Lasin kiilto.
3. Öljyinen kiilto.
4. Himmeä kiilto (mineraaleille, joiden heijastavuus on huono).
Kiilto voi liittyä aggregaatin rakenteeseen ja hallitsevan halkeamisen suuntaan. Mineraaleilla, joilla on ohut kerrosrakenne, on helmiäinen kiilto.
AVOIMUUS. Mineraalin läpinäkyvyys on erittäin vaihteleva laatu: läpinäkymätön mineraali voidaan helposti luokitella läpinäkyväksi. Suurin osa värittömistä kiteistä (vuorikristalli, haliitti, topaasi) kuuluu tähän ryhmään. Läpinäkyvyys riippuu mineraalin rakenteesta - jotkut aggregaatit ja pienet kipsin ja kiilteen rakeet näyttävät läpinäkymättömiltä tai läpikuultavilta, kun taas näiden mineraalien kiteet ovat läpinäkyviä. Mutta jos katsot pieniä rakeita ja aggregaatteja suurennuslasilla, voit nähdä, että ne ovat läpinäkyviä.
TAITEKERROIN. Taitekerroin on mineraalin tärkeä optinen vakio. Se mitataan erikoislaitteilla. Kun valonsäde tunkeutuu anisotrooppiseen kiteen, säde taittuu. Tällainen kahtaistaitteisuus antaa vaikutelman, että tutkittavan kiteen rinnalla on virtuaalinen toinen objekti. Samanlainen ilmiö voidaan havaita läpinäkyvän kalsiittikiteen kautta.
LUMISENSSI. Jotkut mineraalit, kuten scheeliitti ja willemiitti, säteilytetään ultraviolettisäteilyltä, hehkuu tietyllä valolla, joka voi joissain tapauksissa jatkua jonkin aikaa. Fluoriitti hehkuu kuumennettaessa pimeässä paikassa - tätä ilmiötä kutsutaan termoluminesenssiksi. Kun joitain mineraaleja hierotaan, tapahtuu toisenlaista hehkua - triboluminesenssia. Nämä erilaiset luminesenssityypit ovat ominaisuus, joka helpottaa useiden mineraalien diagnosointia.
LÄMMÖNJOHTOKYKY. Jos otat palan meripihkaa ja palan kuparia käteesi, näyttää siltä, että toinen niistä on lämpimämpi kuin toinen. Tämä vaikutelma johtuu näiden mineraalien erilaisesta lämmönjohtavuudesta. Joten voit erottaa jalokivien lasijäljitelmät; tätä varten sinun on kiinnitettävä kivi poskellesi, jossa iho on herkempi lämmölle.
Seuraavat ominaisuudet voidaan määrittää sen perusteella, mitä tunteita ne aiheuttavat ihmisessä. Grafiitti ja talkki tuntuvat kosketettaessa pehmeiltä, kun taas kipsi ja kaoliini tuntuvat kuivilta ja karkeilta. Veteen liukenevilla mineraaleilla, kuten haliitti, sylviniitti, epsomiitti, on erityinen maku - suolainen, karvas, hapan. Joillakin mineraaleilla (rikki, arsenopyriitti ja fluoriitti) on helposti tunnistettava haju, joka ilmaantuu välittömästi näytteeseen osuessa.
MAGNETISMI. Tiettyjen, pääasiassa korkean rautapitoisten, mineraalien palaset tai jauheet voidaan erottaa muista vastaavista mineraaleista magneetin avulla. Magnetiitti ja pyrrotiitti ovat erittäin magneettisia ja houkuttelevat rautaviilaa. Jotkut mineraalit, kuten hematiitti, saavat magneettisia ominaisuuksia kuumennettaessa kuumaksi.
KEMIALLISIA OMINAISUUKSIA. Mineraalien määrittäminen niiden kemiallisten ominaisuuksien perusteella edellyttää erikoislaitteiden lisäksi laajaa analyyttisen kemian tuntemusta.
Ei-ammattilaisten käytettävissä on yksi yksinkertainen menetelmä karbonaattien määrittämiseen - heikon suolahappoliuoksen vaikutus (sen sijaan voit ottaa tavallisen pöytäetikan - laimean etikkahapon, joka on keittiössä). Tällä tavalla voit helposti erottaa värittömän kalsiittinäytteen valkoisesta kipsistä - sinun on tiputettava happoa näytteen päälle. Kipsi ei reagoi tähän, ja kalsiitti "kiehuu", kun hiilidioksidia vapautuu.
Hopeanitraatin kauterisoivia ominaisuuksia käytetään lääketieteessä pienten syylien poistamiseen ja pienten haavojen lämmittämiseen. Hopeanitraattia käytetään vaihtoehtoisessa lääketieteessä - homeopatiassa vaikuttavana aineena.Hopeanitraatti on aine, joka on tunnettu keskiajalta lähtien. Se oli laajalle levinnyt ja erityisen suosittu lääkäreiden, kemistien ja alkemistien keskuudessa. Hopeanitraatti on tunkeutunut kaikkiin Aasian ja Euroopan sivistysmaiden kielikulttuureihin. Se mainitaan paitsi tieteellisessä, myös lääketieteellisessä ja fiktiota. Keskiajalla lapista kutsuttiin usein "helvetin kiveksi". Lapis sai tämän nimen ilmeisesti ominaisuuksiensa vuoksi - kankaiden kauterisoimiseksi. Kun iho on kauteroitu, lapis aiheuttaa proteiinin hyytymistä ja ihokudoksen nekroosia (nekroosia). Keskiajan fiktiossa lapista kutsuttiin useammin "helvetin kiveksi" ja harvemmin lapikseksi.
Hopeanitraatin (AgNO3) tärkeimmät ominaisuudet
Lapis voi aiheuttaa kotimyrkytyksen
Lapis-myrkytykselle tyypilliset kliiniset oireet: suun limakalvon, ruokatorven, mahalaukun palovammat, ripuli, verenpaineen lasku, huimaus, kouristukset, yskä runsaalla ysköksellä, pahoinvointi, oksentelu valkoisilla massoilla ja tummuminen valossa, hengitystie epäonnistuminen, anuria ja kooma.
Kommentit
K1 Perusnikkelikarbonaatilla ei ole selkeää koostumusta, sen kaava olisi oikeampaa kuvata seuraavasti: xNiCO 3 ·yNi(OH) 2 . Tämä koskee paljon vähemmässä määrin myös emäksistä kuparikarbonaattia. - Noin toim.K15 Käytettäessä "korjaavaa elektrolyyttiä" autoakuille (markkinoiden väkeväisin rikkihappo), mitään ei tarvitse haihduttaa. Reaktiossa ruokasuolan kanssa tapahtuu kloorivedyn oikea vapautuminen, kun seosta kuumennetaan.
Kun vesi imee kloorivetyä, on suositeltavaa laittaa suppilo putken päähän (ikään kuin haluaisimme kaataa jotain sen läpi putkeen). Suppilon leveä osa saa olla vain muutaman millimetrin verran veteen upotettuna. Siten lisäämme absorptioaluetta emmekä hengitä kloorivetyä. Ei tarvitse pelätä syntyvän suolahapon imeytymistä reaktiopulloon sen lämpötilan muuttuessa: jolloin suolahappo nousee vain pari millimetriä suppiloon, jolloin ilmakupla lipsahtaa sisään. ja paine tasoittuu. Siksi on kätevää ja tehokasta imeä hyvin liukenevia kaasuja.
Kloorivedyn näennäisen vaaraton ilmakehä on petollinen - se tuhoaa voimakkaasti hampaita.
Tislattua vettä voi ostaa autoliikkeestä.
5-10% suolahappoa voi ostaa radiokaupasta, pienissä pulloissa, se on kallista, mutta helpompaa kuin saada, jos tiivistettyä happoa ei tarvita.
K16 Nikkelisuolat ovat syöpää aiheuttavia, joten niiden kanssa kannattaa olla erityisen varovainen.
K17 Kun kromi-kaliumalunaliuosta ("ChDA", tisle) kuumennetaan, liuos muuttuu tummanvihreäksi, eikä mitään saostu jäähtyessään. Ilmeisesti tämä johtuu liiallisesta monimutkaisesta nesteytyksestä. Tässä tapauksessa liuokseen kannattaa kylvää alkuperäisellä violetilla kiteellä, mutta liuos ei kuitenkaan tule heti violetin "normin" tasolle.
K17-1 Kromialunan kiteytymisen vaikeudet liittyvät siihen, että kromi(III)-koordinaatioyhdisteillä on suhteellisen alhaiset ligandin vaihtokurssit. Siten kun alkuperäistä violettiliuosta, joka sisältää symmetrisen oktaedrin 3+, kuumennetaan, kromin sisäisen koordinaatioalueen vesimolekyylit korvataan muilla ligandeilla: OH - (hydrolyysi), SO 4 2- ja kloridin läsnä ollessa - ja Cl - . Mahdollisesti tapahtuu myös polymerointia, jossa muodostuu polynukleaarisia kromi(III)oksokaatioita. Tuloksena olevat koordinaatioyhdisteet ovat vihreät.
Lämpötilan laskiessa tasapaino siirtyy vastakkaiseen suuntaan, mutta käänteisen prosessin nopeus osoittautuu huomattavasti hitaammaksi.
Ligandinvaihtoreaktiot kromi(III)-oksokaatioissa kiihtyvät merkittävästi vetyionien läsnä ollessa. Suosittelemme kromialunan emäliuoksen happamoittamista rikkihapolla pH-arvoon ~ 1 tai sen alle.
Kineettinen inertisyys mahdollistaa useiden kromi(III)-koordinaatioyhdisteiden ja niiden isomeeristen muotojen, mukaan lukien stereoisomeerien, eristämisen yksittäisinä kiteisinä aineina, kuten kolmiarvoisina kobolttina tai koordinaatioyhdisteiden kemian ylittämättöminä "kuninkana" - platinaryhmän metalleina.
K18 Voidaan suositella neodyymisulfaattikiteen kasvattamista, kasvaa hyvin. Neodyymisuolat näyttävät erittäin vaaleanpunaisilta tai syvän vaaleanpunaisilta valaistustyypistä riippuen. Voit edetä HDD-neodyymimagneeteista: lämmitä magnetismin poistamiseksi, nikkelikuoren mekaaninen poistaminen, murskata, happoon liuottaminen, boori, rautasulfaatin kokonaismäärä ja neodyymi liuoksessa suodattaminen. Jos en erehdy, neodyymisulfaatilla on mielenkiintoinen "käänteinen" liukoisuus, ts. sen heikkeneminen lämpötilan noustessa, voit leikkiä tällä tai saostaa neodyymiä selektiivisesti jonkin orgaanisen hapon suolan kautta, ehkä jopa oksaalihappo käy (en muista, se oli kauan sitten).
K19 Huomaa: emäksinen mangaani(II)karbonaatti hapettuu helposti ilman vaikutuksesta, varsinkin märkänä. Ja jos se kuivataan ja varastoidaan pitkään, se liukenee paljon huonommin happoihin.
Emäksisellä mangaanikarbonaatilla on vaihteleva koostumus (kuten emäksisellä nikkelikarbonaatilla), mutta tällä ei ole tässä tapauksessa merkitystä. - Noin toim.
K20 Tuo vihreä sininen vitrioli ei ole vitrioli. Tämä on kupari(I)kloridia, jota myydään kupari(II)sulfaatin varjolla.
