MADEN TEKNOLOJİSİ PROGRAMI ÖĞRENCİLERİ İÇİN

Transkript

1 MADEN TEKNOLOJİSİ PROGRAMI ÖĞRENCİLERİ İÇİN Mineraloji (Ders Notu) Yrd. Doç. Dr. Ayhan ÜSTÜNTAŞ Ekim-2012 SİVAS

2 1. GİRİŞ Üzerinde yaşadığımız yerküresi mineraller, bitkiler ve hayvanlar aleminden meydana gelmektedir. Mineralleri inceleyen ve öğreten bilim dalının adı mineraloji dir. Mineraller, doğada bulunan belirli kimyasal bileşimi ve düzenli atomik içyapısı olan, homojen ve çoğunlukla katı cisimlerdir. Bir kayacı, örneğin bir granit parçasını dikkatle inceleyecek olursak, bu kayacın çıplak gözle ayırt edebilecek, kendi içinde homojen parçalardan meydana geldiğini saptarız. Bunlar kuvars, feldspat, mika veya hornblend gibi minerallerdir. Canlı organizmadaki hücre gibi, cansız doğada da mineral en küçük bir birimi oluşturur. Mineraller yan yana gelerek kayaçları, kayaçlarda yan yana gelerek dağları ve kıtaları oluştururlar. Doğada 3000 çeşit mineral bilinmekte, özellikleri ayrıntılarıyla tanımlanmaktadır. Ancak bunlardan çok azı (12-15 tanesi) kayaçların bileşimine girmekte, yine az bir kısmı ekonomik değer taşıyan cevherleri (maden yataklarını) oluşturmakta, geri kalan çok sayıda örnekleri ise, yerkabuğu ve manto içinde az miktarda dağılmış durumda bulunurlar. Minerallerden cıva ve su gibi birkaçı sıvı halde, silis camı ve opal (SiO 2.nH 2 O) gibi bazıları da amorf (şekilsiz) tur. Minerallerin çoğunluğu ise kristal şeklindedir. Mineraloji, minerallerin dış şekillerini, bileşimlerini, özelliklerini bulunuş yer ve koşullarını kendine konu edinmiştir. Mineraloji iki bölüme ayrılmaktadır. Bunlar; genel mineraloji (kristalografi) ve özel mineralojidir Genel Mineraloji (Kristalografi); maddenin kristal halini inceleyen bir bilimdir. Bütün cevherler, kaya ve toprağın yapısındaki mineraller, metaller, alaşımlar, anorganik ve organik kimyadaki yüz binlerce katı bileşikler (tuzlar, boya maddeleri, dolgu maddeleri, şekerler, selüloz, ilaçlar) kristal yapısı gösterirler. Kristal durumun temel ve yan yasaları ve inceleme metotları kristalografi nin inceleme konularıdır. Kristalografi dört kısma ayrılır. a-) Kristal matematiği (Kristal morfolojisi) b-) Kristal kimyası c-) Kristal fiziği d-) Kristal Büyümesi 1.2. Özel Mineraloji (Description mineraloji veya sistematik mineraloji); İnsan eli değmeden doğrudan doğruya doğada oluşan anorganik maddeleri inceleyen bir bilimdir. Bunlar: Feldspat, kuvars, mika, elmas, grafit, cevherler, tuzlar, mücevherler v. s. gibi minerallerdir. Yukarıdaki tanıma girmediği halde cıva, su ve kehribar mineral olarak kabul edilir. Mineraller, bitki, hayvan ve insanın yaşantısını sürdürebilmesi için gerekli temeli teşkil ederler. Medeniyet ve tekniğin gelişmesinde başlıca rol oynarlar. Mineralsiz insanın

3 2 ilkel çağlarda medeniyete yönelmesi olanaksızlaşır ve modern teknolojinin gerektirdiği ham maddeleri bulmak mümkün olmazdı. Özel Mineraloji üç kısma ayrılır. a-) Jeokimya b-) Sistematik Mineraloji. c-) Maden Yatakları. 2. KRİSTALOGRAFİ Kristalografi, kendisine yakın komşu fizik ve kimya bilimlerinden önemli bir nokta da ayrılır. Fizik ve kimya olaylarından ve değişimlerden söz ettiği halde kristalografi botanik ve zooloji de olduğu gibi nesneleri inceler. Buradaki nesne kristaldir. Kristalografinin ödevi, kristalin maddelerin geometrik şekil ve kurallarını, içyapılarını, fiziksel özelliklerini ve kristallerin büyüme mekanizmasını incelemektedir. Bilindiği gibi maddenin gaz, sıvı ve katı olmak üzere üç hali vardır. Gaz ve sıvılarda en küçük elemanlar (atom, iyon veya molekül ) serbest ve düzensizdir. Kristal halde (fizik ve kimyaya göre katı) ise kurallı bir düzen bulunmaktadır. Kristali; en küçük yapı elemanları uzayda üç doğrultuda periyodik olarak sıralanmış katı homojen bir madde olarak tanımlayabiliriz. Kristallerin düzgün yüzeylerle çevrilmiş geometrik şekilleri ve düzenli, periyodik olarak sıralanmış düzenli atomik yapıları vardır. Kuvars (SiO 2 ), Tuz (NaCl), Kalsit (CaCO 3 ) ve Jips (CaSO 4. 2H 2 O) en çok rastlanan kristal halde minerallerdir. Elmas (C), Zümrüt [BeAl 2 (SiO 3 ) 6 ], Yakut (Al 2 O 3 ) ve Topaz [Al 2 SiO 4.(OH, F) 2 ] gibi kıymetli renkli taşlar mücevherlerde kristal için en güzel örnektir KRİSTAL GEOMETRİ Kristallerin asıl özelliği, çok düzenli bir içyapıya sahip olmalarıdır. Bu yapı kristalleri oluşturan kimyasal elementlerin tek tek atomlarının veya atom gruplarının düzenli periyodik bir düzen içerisinde, çizgisel, düzlemsel veya üç boyutlu (hacimsel) olarak sıralanmaları, dizilimleri ile meydana gelmektedir. Kristal yapısını oluşturan atom topluluklarına, iyon veya moleküllere nokta denilmekte, bunların bir boyutlu sıralanışlarına nokta dizisi, iki boyutlu sıralanışlarına yüzeysel ağ veya nokta ağı ve üç boyutlu (hacimsel) sıralanışlara kafes, hacim kafes adı verilmektedir. Hacim kafesin en küçük yapı elemanına birim hücre denilmektedir. Kafes noktaları arasındaki uzunluklar çok küçük olup, ancak Angström (10-8 cm=å) birimi ile belirtilebilir. Nokta Dizisi Nokta Nokta Ağı Kafes Şekil-1. Kristal yapısını oluşturan atom topluluklarının uzay dizilimleri.

4 3 Şekil-2. Kristal kafesi ve Birim hücrelerden oluşmuş kafes yapısı. Uzayda üç eksenli (x, y, z) bir koordinat sistemine göre dizilen kafes noktaları üç doğrultuda periyodik olarak sıralanmış çok sayıda birim hücreler meydana getirirler. Böyle bir birim hücrenin (x, y, z) doğrultusunda a, b, c gibi eksenleri ve bunlar arasında α, β, γ gibi eksenler arası açılar bulunur. Şekil-3. Birim Hücrenin koordinat sisteminde gösterilişi. Birim hücrelerin belirli sayıda değişik tipleri vardır. Bunlar a, b, c eksenlerinin karşılaştırılmalı boyutlarına aralarındaki α, β, γ açılarının değerlerine göre 7 geometrik biçimde bulunurlar ve mineralojideki 7 kristal sisteminin temelini oluştururlar Açı sabitliği yasası Makroskobik olarak kristallerde ilk bakışta dikkati çeken unsurlar kristali çevreleyen düzgün yüzeylerdir. Yüzeyler uzay kafesine ait kafes düzlemleridir. Yani kristalin en küçük yapı elamanlarının bir düzlem içinde sıralanmalarıyla oluşmuşlardır. Aynı kristal tiplerine ait belli yüzeyler arasındaki açıların, aynı dış etkiler (sıcaklık, basınç) altında daima eşit kaldıkları saptanmıştır. Kristalografi de buna Açı sabitliği yasası denir. Aynı uzay kafesinin düzlemleri arasındaki açılar, düzlemlerin paralel kaydırılmasıyla değişmezler.

5 4 Şekil-4. Açı değişmezliğini gösteren resimler. Değişik boyut ve görünümdeki kuvars kristallerinin c-eksenlerine dik kesitleri. α: yüzeyler arası açı veya iç açı ß: dış açı γ: kutup açısı Yüzeyler arasındaki açılar, kristaller büyük olduğu zaman basit el ganyometreleri ile ölçülür. Genellikle çok küçük olan kristallerde ise bu açılar daha duyarlı olan yansıtmalı gonyometre ile ölçülür. Şekil-5. El Ganyometresi. Şekil-6.Yansıtmalı ganyometrenin prensibi. ABCDEF bir kristale ait düzgün bir altıgen kesittir. AB yüzeyinde yansıyan ışık demeti α=60º döndürülerek, A'B'C'D'E'F' pozisyonuna geçilince tekrar dürbünde gözlenir. α yüzeyler arasında dış açı olup, aynı zamanda KB' ve HB' normalleri arasındaki açıya eşittir. φ ise yüzeylerin iç açısıdır Parametre (Rasyonellik) Yasası Yüzeylerde Rasyonellik: Kristali oluşturan yüzeyler, gelişi güzel yan yana gelmiş yüzeyler değildir. Bunlar kristalin atomik yapısına doğrudan doğruya bağlı olarak oluşur ve gelişirler. Yerleri ve durumları kesin ve sınırlıdır. Bir kristal yüzeyinin kristal içindeki durumu onun kristal eksenleri ile olan bağıntısı ile belirlenir. Eksenleri kesen bir yüzeyin, eksenler üzerinde ayırmış olduğu birim uzunluklara parametre ve bunlar arasındaki orana parametre oranı denir. Bu oran her bir kristal için sabittir ve kristalin esas özelliğidir.

6 5 Şekil-7. Kristal yüzeylerinin atomik yapıya bağlı olarak gelişmeleri Şekil-8. ABC birim yüzeyinin parametreleri. Şekilde a, b, c (x, y, z) eksenlerini kesen ABC birim yüzeyinin parametreleri OA, OB, OC ve parametre oranları oa:ob:oc dir. Bu oranlar a;b;c olarak da yazılır ve kullanılır. Eksen hesaplarında b daima 1 alınır (b=1). Parametre oranları m, n, p gibi katsayılar içerirler (ma:nb:pc) Bu katsayılar daima basit ve rasyonel sayılardır. 2 veya л gibi değerler alamazlar. Bu duruma rasyonellik veya parametre yasası denir. Rasyonel katsayılar ve eksen uzunlukları oranına (ma:nb:pc) bir yüzeyin WEISS rumuzları da denir. Bunlar kristal hesaplamalarında pek elverişli olmadığından genellikle MILLER (h, k, l) rumuzları kullanılmaktadır. Miller rumuzları WEISS katsayılarının tersi değerleridir a : b : c m n p WEISS rumuzlarını MILLER rumuzlarına çevirmek için ortak payda bulunur. Ve kesirler bu sayı ile çarpılarak tam sayı haline getirilir. Rumuzlar daima a, b, c sırasında yazıldığında bu birim değerler atılarak yalnız katsayılar, parantez içinde yazılır. Örneğin; (100), (010), (001) gibi.

7 6 Şekil-9.Kristal yüzeylerinin parametreleri ve parametre oranları ABC yüzeyinin eksenler üzerinde ayırdığı parçaların oranı OA:OB:OC dir. Burada m=1, n=2, p=2 olduğundan bu oran a:2b:2c olur. Bunları Miller indisleri (rumuzları) şeklinde yazacak olursak; a : b : c ve paydaları eşitlersek a : b : c bu da 2a: b:c ve (211) şeklinde yazılır. EDF yüzeyinin indis katsayıları m=2 n=1 p=1 olduğundan indisler oranı Weiss'e göre 2a: b: c dir. b bir birimdir. Millere göre; a : b : c => a : b : c => a: 2b:2c => (122) dir. abc= (111) ABC= (111) adef=(110) KLMN= (001) ObTa= (001) cpsd= (001) OaDc= (010) btsp= (010) ObPc= (100) atsd= (100) Piramit Prizma Pinakoid Şekil-10. Kübik sistemde bir kristalin değişik yüzeylerinin parametreleri ve parametre oranları.

8 7 Eksen birliğinde mümkün yüzey durumları ve bunların simgeleri Eksen birliğinde 3 tip yüzey mümkündür. 1) Piramit Yüzey: Her üç ekseni de kesen yüzeydir. +c (hkl) -a -b +b +a -c 2) Prizma Yüzey: İki ekseni kesen 1 eksene paralel olan yüzeydir. üç türlüdür. a) Ön prizma b ye paralel (h0l) b) Yan prizma a ya paralel (0kl) c) Dik prizma c ye paralel (hk0) +c +c +c (h0l) -a (0kl) -a -a -b +b -b +b -b +b +a (hk0) +a +a -c -c -c Ön prizma Yan prizma Dik prizma 3) Pinakoid Yüzey: İki eksene paralel 1 ekseni kesen yüzeydir. Üç türlüdür. a) Ön pinakoid a ya dik (h00) b) Yan pinakoid b ye dik (0k0) c) Üst pinakoid c ye dik (00l) +c +c +c (00l) -b -a +b -b -a (0k0) +b -b -a +b +a (h00) +a +a -c -c -c Ön Pinakoid Yan Pinakoid Üst Pinakoid

9 KRİSTAL EKSEN SİSTEMLERİ Uzayda kristal yüzeylerinin durumunu inceleyebilmek için bu yüzeylerin üç boyutlu bir koordinat sistemine yerleştirilmesi gerekmektedir. Kristaller, merkezlerinden geçtiği kabul edilen eksenlerin durumlarına ve bunlar arasındaki açıların değerine göre, 7 sistem halinde şekillenirler. Kristal sistemlerine geçmeden önce, koordinat sisteminde kullanılan eksen haçının bazı özelliklerinden ve eksenler arası ilişkilerden söz etmek uygun olacaktır. Eksen haçı daima c ekseni yukarıyı a ekseni önü ve b ekseni de sağı gösterecek şekilde tutulur. Eksen haçındaki eksenlerin ve eksenler arasındaki açıların adlandırılması şöyledir. Arka-Ön eksen a c^b açısına α (alfa) Sol-Sağ eksen b Harfleriyle gösterilir c^a açısına β (beta) Alt-Üst eksen c a^b açısına γ (gama) Simgeleri verilmiştir Üst +c Sol -b Arka -a Sağ +b Ön +a Alt -c Şekil-11. Eksen haçı ve eksenler arasındaki ilişkiler. Bu 7 kristal sistemi ve özellikleri kısaca şöyledir.

10 9 a-) Kübik Sistem; Bu sistemde a, b, c eksenleri birbirine eşit uzunlukta ve aralarındaki α=β=γ açıları da birbirine eşit olup 90º dir. a=b=c, α=β=γ=90º Bu sistemde kristalleşen bazı mineraller; Halit (NaCl), Manyetit (Fe 3 O 4 ), Lösit (KAlSi 2 O 6 ), Elmas (C) ve Pirit (FeS 2 ) b-) Tetragonal Sistem; a ve b eksenleri birbirine eşit, fakat c ekseni bunlardan uzundur. α=β=γ açıları ise yine birbirlerinin aynı olup ve 90º dirler. Yani, c ekseni a ve b eksenlerinin oluşturduğu düzleme diktir. a=b c, α=β=γ= 90º Bu sistemde kristalleşen minerallere örnekler şunlardır; Zirkon (ZrSiO 4 ), Rutil (TiO 2 ), Kassiterit (SnO 2 ), Vezüvyanit (Ca 10 Mg 2 Al 4 (Si 2 O 7 ) 2 (SiO 4 ) 5 (OH) 4 ) c-) Ortorombik Sistem: Üç kristalografi eksen a, b, c birbirinden farklı boylarda aralarındaki açılar (α, β, γ) ise birbirine eşit olup 90º dir. a b c, α=β=γ=90º Bu sınıfın başlıca örnekleri: Aragonit (CaCO 3 ), Kükürt (S), Olivin (Mg, Fe) 2 SiO 4 ve Andalusit (Al 2 SiO 5 ) dir. d-) Monoklinik Sistem: Burada, birbirinden farklı boylarda üç kristalografik eksen (a,b,c) vardır. Ayrıca a ekseni ile düşey duruşlu c ekseni arasındaki β açısı 90º'den büyük diğer bir deyimle a-ekseni öne doğru eğiktir. Diğer α ve γ açıları ise 90º'dir. a b c, α=γ=90º, β 90º Başlıca örnekler: Jips (CaSO 4. 2H 2 O), Ortoz (KAlSi 3 O 8 ), kil mineralleri ve 300 e yakın diğer minerallerdir.

11 10 e-) Triklinik Sistem: a, b, c kristalografik eksenler birbirinden farklı boylarda ve aralarındaki α, β, γ açıları da yine birbirinden ve 90º den farklı değerlerde bulunur. a b c, α β γ 90º Bu sistemde kristalleşen başlıca mineraller: Rodonit (MnSiO 3 ), Volastonit (CaSiO 3 ), Anortit (CaAl 2 Si 2 O 8 ), Albit (NaAlSi 3 O 8 ) ve diğer plajiyoklaslardır. f-) Hegzagonal Sistem; Bu sistemde üç yatay (a 1, a 2, a 3 ) ve bir düşey (c) olmak üzere dört kristalografik eksen vardır. Bunlardan a 1, a 2, a 3 birbirine eşit boyda, c ise daha uzun ve onların oluşturduğu düzleme diktir. a 1, a 2, a 3 yatay eksenleri arasında 120º lik ve bunlarla c ekseni arasıda 90º lik açılar bulunur. a 1 =a 2 =a 3 c, α=β= 90º, γ=120º Bu sistemde kristalleşen mineraller; Beril (Be 3 Al 2 Si 6 O 18 ), Apatit (Ca 5 (PO 4 ) 3.(F, Cl, OH)), Pirotin (FeS), Molibdenit (MoS 2 ) ve Grafit (C) g-) Trigonal (veya Romboedrik) Sistem: Bu sistemde a 1, a 2, a 3 ve c gibi 4 kristal ekseni bulunmaktadır. Bu eksenlerden üçü birbirine eşit dördüncü c ekseni ise bunlardan büyüktür. Düşey durumda olan c ekseni ile diğer üç eksen arasındaki açılar 90º den farklıdır. a 1, a 2, a 3 eksenleri arasındaki açılar 120º dir. a 1 =a 2 =a 3 c, α=β 90º, γ=120º Bu sınıfta kristalleşen başlıca örnekler: Turmalin (Na(Mg,Fe) 3 Al 6 (BO 3 ) 3 (Si 6 O 18 )(OH) 4 ), Kalsit (CaCO 3 ) ve Kuvars (SiO 2 ) tır.

12 KRİSTAL KİMYA Kristal Kafesteki Atomik Yapıtaşları: Kristal kafesteki atomik yapıtaşları, başlıca atomlar, iyonlar (Anyon, Katyon) ve moleküllerdir. Kristal kafes içerisinde 0 (sıfır) değerlikli element halde bulunan, bir atomun yarıçapını normal birim yarıçapı kabul edilirse, kristal kafesteki aynı atomun, katyon haldeki (+ yüklü iyon) yarıçapı daha küçük, anyon haldeki (- yüklü iyon) yarıçapı ise daha büyüktür. Kristal kafesteki yarıçapı en büyük olan atomik yapı taşları ise doğal olarak moleküller olacaktır. Kristal Kafesteki Kimyasal Bağlar Kristal kafesteki bağlar beş türlüdür 1) Metalik bağ 2) İyonik bağ 3) Kovalent bağ 4) Van der WAALS bağı 5) Hidroksit bağı Ancak bu bağlardan ilk üçü minerallerin önemli fiziksel ve kimyasal özelliklerinin ortaya çıkmasında daha etkilidir. Bu yüzden bu bağların önemine değinilecektir. 1-) Metalik Bağ: Kristal kafes içerisinde bazı atomlar en dış yörüngelerindeki elektronları bünyelerinden dışarıya atarlar. Böylece kristal kafes içerisinde artı (+) yüklü kütleler arasında dolaşan elektron bulutlarının varlığı ortaya çıkmaktadır. Kristal kafes içerisinde artı (+) yüklü çekirdekçikler ile eksi ( ) yüklü elektron bulutları arasında meydana gelen bağa metalik bağ denir. 2-) İyonik Bağ: Kristal kafes içerisinde bazı atomlar en dış yörüngelerindeki elektronları dışarıya atarlar. Bu elektronlar kristal kafes içindeki diğer bazı atomlar tarafından bünyelerine alındığında meydana gelen bağa İyonik bağ denir. 3-) Kovalent Bağ: Kristal kafes içerisinde bazı atomların en dış yörüngesindeki elektronlar kafes içindeki diğer bazı atomlar tarafından ortaklaşa kullanılırlar. Bu durumda meydana gelen bağa kovalent bağ denir. Minerallerin bazı önemli fiziksel ve kimyasal özellikleri kristal kafesteki atomik yapıtaşları arasındaki kimyasal bağın özeliğine göre değişiklikler gösterirler. Metalik Bağın Özellikleri; i-elektrik ve ısı iletkenliği yüksektir. ii-işığı geçirmezler. iii-az veya çok metalik parlaklığa sahiptirler. iv-yukarıdaki tüm özellikler katı durumlar için değil, aynı zamanda ergimiş durumlarında da geçerlidir.

13 12 İyonik Bağın Özellikleri: i- Katı halde iken elektriksel iletkenlikleri çok azdır. ii- Ergimiş durumlarında elektriksel iletkenlikleri çok fazladır. iii- Kolaylıkla elektrolitik parçalanabilme özelliğine sahiptirler. iv- Ergime dereceleri yüksek iken, genellikle şeffaf, renksiz ve renkli şeffaftırlar. v- Termik genleşme, sıkıştırılabilme, sertlik ve kopma gibi özellikler iyonik bağın şiddetine bağlıdır. Kovalent Bağın Özellikleri: i- Koordinasyon sayısının küçük olduğu durumlarda, tek moleküller oluştururlar. ii- yüksek koordinasyona sahip kristalleri genellikle suda çözünmezler. iii- Elektriği iletmezler. Katı ve ergimiş durumlarında iyi izolatördürler. iv- Işığı kırma indisleri yüksek, yansıtma yetenekleri fazladır. v- Kristalin ve çözünmüş durumlar farklı absorbsiyon gösterirler. Polimorfi: (Poli= Çok, morphe= Şekil) Bir maddenin, aynı kimyasal bileşime sahip olması, ancak farklı kristal tipinde oluşabilme özelliğine denir. Başka bir deyişle, bir elementin veya bir bileşiğin iki veya daha fazla kristalin fazda gözükmesine polimorfi denir. Polimorf maddelerin farklı kafes yapıları, onların sertlik, dilinimlenme v. b. gibi fiziksel ve kimyasal özelliklerinin farklı olmasına neden olur. Örn; SiO 2 bileşimine sahip, farklı kristal yapısı gösteren Kuvars, Tridimit, Kristobalit gibi Elmas-grafit gibi. İzomorfi: Aynı kristal sınıfında kristalleşen, benzer kimyasal bileşimleri olan ve değişik oranlarda karışarak tepkime serileri oluşturan kristallere izomorf kristaller denir. Bu olaya da izomorfi denir. Örneğin, Mg 2 (SiO 4 )-Fe 2 (SiO 4 ) kimyasal bileşimli olivinler gibi. Feldspatlar arasında da izomorf seriler gözlenmektedir. Şekil-12. Plajiyoklaslar

14 KRİSTAL FİZİK Kristalografinin kristal fiziği bölümü, kristallerin kafes yapıları ile ilgili fiziksel özelliklerini inceler. Fiziksel özellikler, skaler (her doğrultuda aynı) ve vektörel (doğrultularına göre farklı) özellikler olmak üzere iki kısma ayrılırlar. Bunlardan skaler Minerallerin Fiziksel Özellikleri Skaler özellikler Vektörel Özellikler Yoğunluk Özgül Isınma Kohezyon Özellikleri Manyetik Özellikler Elektriksel Özellikler Sertlik Dilinimlenme Sıkıştırılabilme Kırılma Kendileri manyetik olan mineraller Manyetik olarak etkilenebilen minareller Piroelektrisite Piezoelektrisite Diamanyetik Mineraller Paramanyetik Mineraller Ferromanyetik Mineraller özellikler, yönlere bağlı olmaksızın ortaya çıkan özellikler iken, diğer bir deyişle tüm yönlerde aynı olan özellikler iken, vektörel özellikler ise yönlere bağlı olan, yani farklı yönlerde farklı olan özelliklerdir. Örneğin yoğunluk ve özgül ısı tüm yönlerde aynı özellikte iken, sertlik, dilinimlenme, elektriksel iletkenlik, manyetik alınganlık (suseptibilite) ve buna benzer özellikler ise farklı yönlerde farklılıklar göstermektedir. Şekil-13 de görüldüğü gibi 1 ve 2 nolu düzlemlerde sırasıyla B ve A atomları tek başlarına bulunduğundan vektörel özelliklerde farklılıklar ortaya çıkmaktadır. 3 ve 4 nolu düzlemde ise yine A ve B atomları birlikte yer almalarına rağmen bu düzlemlerdeki atom yoğunlukları faklı olduğundan vektörel özelliklerde farklılıklar ortaya çıkmaktadır. 1- Skalar Özellikler: Şekil-13. Kristal kafeste atom yoğunluklarının farklı olduğu düzlemler a-) Yoğunluk: Kristallerin en önemli skaler özelliklerinden biri olan yoğunluk, homojen bir maddenin 1cm 3 nün +4 ºC de ve 760 mm Hg basıncındaki gr cinsinden ağırlığının, aynı hacimdeki saf suyun +4 ºC de ve 760 mm Hg basıncındaki gr cinsinden ağırlığına oranıdır. Bilindiği gibi saf suyun 1cm 3 ün +4 ºC ve 760 mm Hg basıncındaki ağırlığı 1 gramdır. b-) Özgül Isınma: Her hangi bir maddenin özgül ısınması bu maddenin 1 gramının sıcaklığını 1ºC artırmak için gerekli ısı miktarıdır şeklinde tanımlanabilir (Birimi; kal/gr/ºc).

15 14 2- Vektörel özellikler: Vektörel özellikler kendi aralarında üç alt gruba ayrılırlar. Bunlar: a-) Kohezyon özellikleri b-) Manyetik özellikler c-) Elektriksel özellikler a-) Kohezyon özellikleri Kendi arasında sertlik, dilinimlenme, kompresibilite (sıkıştırılabilme) ve kırılma gibi bazı alt bölümlere ayrılabilmektedir. i-) Sertlik; Mineralojide sertlik denildiğinde, minerallerin çizilmeye karşı gösterdikleri direnç anlaşılmaktadır. Mohs adlı araştırmacı tarafından ileri sürülen sertlik cetveli şöyledir. Mineral Sertlik Derecesi ROSIWAL a göre Talk 1 1,10 Tırnakla çizilir Jips 2 2,42 Kalsit 3 4,49 Çakı veya toplu iğne Fluorit 4 4,66 ile çizilir Apatit 5 7,15 Feldspat 6 32,00 Kuvars 7 117,00 Topaz 8 Camı çizer 139,00 Korund ,00 Elmas 10 - Tablo-1. Mohs Sertlik Eşeli Bu sertlik cetvelinde, çizelgenin üst kesimlerindeki örneğin 3 ile 4 sertlik dereceleri arasındaki fark son derece küçük iken, çizelgenin alt kesimlerine doğru bu fark son derece büyür. Örn; 9 ile 10 arasındaki bağıl fark sertlik bakımından son derece yüksektir. El örneklerinde minerallerin sertlikleri saptanırken, çizilen mineralin sertliğinin çizen mineralin sertliğinden az olduğu göz önüne alınmalıdır. Örneğin feldspat tarafından çizilemeyen (feldspatı çizen) bir mineral kuvars tarafından çiziliyorsa, bu mineralin sertliğinin 6-7 arasında bir değerde olduğu anlaşılır. Tablodan da anlaşılacağı gibi feldspatın Mohs sertliği 6, kuvarsın ise 7'dir. Bazı mineraller çizilme sertliği açısından önemli farklılıklar gösterdiklerinden kolayca tanınabilirler; örn; Disten (Kyanit) minerali C ekseni yönünde çakı ile çizilebilmesine rağmen C eksenine dik yönde çakı ile çizilememektedir. Bunun nedeni, yukarıda belirtildiği gibi farklı yönlerde farklı atom düzlemlerinin bulunmasıdır.

16 15 ii-) Dilinimlenme; Minerallerdeki atom yoğunluğu farklı olan düzlemlerin bir yansıması olarak ortaya çıkan süreksizlik düzlemleri olarak tanımlanabilir. Dilinimlenmenin belirgin şekilde gözlenebilme özelliğine bağlı olarak, mükemmel (çok iyi) dilinimlenme, iyi dilinimlenme ve zayıf dilinimlenme şeklinde tanımlama yapılabilir. Çok iyi (mükemmel) iyi Zayıf Dilinimsiz Dilinimlenme Dilinimlenme Dilinimlenme Şekil-14. Minerallerdeki dilinimlerin tanımlanması. Dilinimlenme tek yönde (Mika grubu mineraller), çift yönde (amfibol grubu mineraller, Piroksen grubu mineraller, Feldspat grubu mineraller), üç yönde (Kalsit), dört yönde (Flüorit), altı yönde (Sodalit) şeklinde izlenebilmektedir. Mineraller dilinim düzlemleri herhangi bir fiziksel darbeye karşı en kolay kopma-kırılmaya uğrayacağından, düzgün kırılma yüzeyleri olan minerallerin bu yüzeyleri aynı zamanda dilinimlenme düzlemleri olarak ta değerlendirilebilmektedir. Bazı mineraller belirgin dilinimlenme özellikleri ile çabucak tanınabilmektedir. Örn; Mika mineralleri c eksenine dik yönde mükemmel dilinimlenme gösterdiklerinden levhamsı-pulsu şekilde kırılma, kopma ve levhalara ayrılabilme özelliği gösterir. Amfibol minerallerinin c eksenine dik kesitleri tipik olarak altıgen biçimli ve aralarındaki geniş açı 124º olan çift yönde dilinim içerirken, piroksen mineralinin c eksenine dik kesiti ise tipik olarak sekizgen biçimde ve aralarındaki açı 90º olan çift yönde dilinimlenme göstermektedir. Şekil-15. Amfibol ve Piroksen minerallerindeki dilinimler. Benzer şekilde Ortoklas ve plajiyoklas minerallerinde çift yönde dilinimlenme göstermekle birlikte dilinimler arası açı ortoklas ta 90º, plajiyoklas da ise hafif eğiktir (87º). Diğer taraftan Latincede Ortoklas dik dilinimli, plajiyoklas ise eğik dilinimli anlamına gelmektedir.

17 16 b-) Manyetik Özellikler Minerallerin manyetik özelliklerinde önemli bir parametre olan Manyetik alınganlık (suseptibilite), H şiddetindeki bir manyetik alanın mineralde meydana getirdiği manyetik momentin (m) tanımı ile ilgili olup şu şekilde formüle edilir. Manyetik Alınganlık x= (Suseptibilite) m (Manyetik Moment) H (Manyetik Alanın Şiddeti) Mineraller manyetik özellikleri açısından iki alt gruba ayrılırlar. Bunlar: a-) Kendileri manyetik olan mineraller, b-) Manyetik olarak etkilenebilen mineraller. a-) Kendileri manyetik olan mineraller: Bunlar başlıca doğal olarak oluşmuş Manyetit (Fe 3 O 4 ) minerali ile bazen de bir miktar manyetik özellik gösterebilen pirotin ve bazı platin minerallerini içermektedir. b-) Manyetik olarak etkilenebilen mineraller: Bu mineraller kendi arasında üç alt gruba ayrılır. Bunlar Diamanyetik, Paramanyetik ve Ferromayetik tir. i-) Diamanyetik Mineraller: Mıknatıs kutupları tarafından itilirler. Örneğin bu özelliğe sahip mineraller toz haline getirilerek ince çeperli bir cam boruya konulduğunda eğer bu cam boruya mıknatıs kutupları dokundurulursa tozlar bir cam boru içerisinde ekvatoral bir şekilde dizilim gösterirler. ii-) Paramanyetik Mineraller: Bu mineraller ise mıknatısın kutupları tarafından çekilirler. Örneğin yukarıdaki deney uygulandığında tozlar cam boru içerisinde uzun eksenlere paralel şekilde dizilirler. iii-) Ferromanyetik Mineraller: Bunlar Fe, Co, Ni elementlerinin birbirleriyle oluşturdukları alaşımların bazılarını kapsamaktadır. Bunlar çok zayıf bir manyetik alan içerisinde çok şiddetli bir manyetik duyarlılık gösterirler. Manyetik alan daha sonra uzaklaştırılırsa bile mineraldeki manyetik özellik kendini korur. c-) Elektriksel özellikler c-) Elektriksel Özellikler: Bazı mineraller kendilerine uygulanabilen termik ve mekanik gibi etkilerle elektriklenme özelliği gösterirler. Böylece termik etkiyle elektriklenme özelliği gösteren minerallere piroelektrisite özelliğine sahip mineraller (örneğin turmalin minerali) basınç gibi mekanik bir etkiyle elektriklenme özelliği gösteren minerallere piezoelektrisite özelliği gösteren mineraller (örn; Kuvars minerali) denilmektedir. Kuvars bu özelliği nedeniyle elektronik endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır (Chip, saat, manyetolu çakmak vs.).

18 KRİSTAL OLUŞUMU 1-) Ergimiş haldeki yüksek sıcaklığa sahip bir sistem (Magma) zaman içerisinde soğumaya bırakıldığında kristallenme meydana gelir. Sıcaklık (T) o C Sıvı T 1 A Sıvı+Katı B Katı C 0 t1 t2 Zaman (t) Şekil-16. Magmanın zaman/sıcaklık diyagramı Örneğin yukarıdaki şekilde ergimiş herhangi bir sistem zaman içerisinde soğumaya bırakıldığında, ilk kristaller A noktasında meydana gelmektedir. AB noktaları arasında sistemde kristal oluşumu devam etmesine rağmen sıcaklığın değişmediği görülür. Bu durumun sebebi şöyledir: Eriyik haldeki sistemin içerisinde bulunan atomik yapı taşları (atom, iyon, molekül) serbest halde bulunmalarından dolayı bir potansiyel enerjiye ve ayrıca birde kinetik enerjiye sahiptir. A ve B noktaları arasında kristal oluşumu sırasında yarıçap ve elektriksel yük değerleri gereği diğer yapı taşlarıyla (atom, iyon, molekül) karşılıklı olarak etkilenip, nokta dizisi yüzeysel ağ ve hacim kafesi oluşturan atomik yapı taşları sadece potansiyel enerjilerini kaybederler. Oysa kinetik enerjileri değişmez. Bu yüzden A-B noktaları arasında meydana gelen kristalleşmede sistemin sıcaklığında bir değişme olmaz. BC arasındaki kristalleşmede ise atomik yapıtaşlarını kristal kafese bağlanması sonucu hem potansiyel, hem de kinetik enerjilerini kaybederler. Bu nedenle katılaşma sırasında sistem sıcaklık kaybeder. 2-) Herhangi bir çözücü içerisinde çözünmüş madde miktarının gittikçe artması sonucu, belli bir doygunluktan sonra kristal oluşumu gerçekleşir. Örneğin Tuz gölündeki tuz kristali oluşumu bu şekilde gerçekleşir. 3-) Doymamış herhangi bir çözeltiye (Örn. Kalsiyum Klorür çözeltisi, CaCl ), doymamış başka bir çözeltinin (Örn Mg-Sülfat çözeltisi, MgSO 4 ) karışması sonucu kristallenme oluşur. Örneğin Jips (CaSO 4. 2H 2 ) kristalleri meydana gelmektedir.

19 KRİSTAL BÜYÜMESİ Kristal oluşumu sırasında, belli sayıda atomik yapıtaşlarının (Atom, İyon, Molekül) bir araya gelerek meydana getirdikleri kristal çekirdeği (kristal zerreciği veya tohumcuğu) denilen zerrecik atomdaki diğer yapıtaşlarını kendisine doğru daha kuvvetli bir biçimde çekmeye başlar. Bu sırada bu çekirdekçiğe doğru polarize olan (yönlenen, kutuplanan) atomik yapıtaşları çeşitli yönlerde hızla yol alırlar. Ve hacim kafes prensibine göre çekirdekçik üzerine belirli geometrik kurallara göre eklenerek, kristal büyümesine sebep olurlar. İşte burada çekirdekçiğe doğru yavaş bir hızla hareket eden atomik yapıtaşlarının bulunduğu yönde kısmen büyük yüzeyler, yapıtaşlarının daha hızlı hareket ettiği yönlerde ise küçük yüzeyler ve hızın maksimum olduğu yönlerde ise herhangi bir yüzey oluşmaksızın köşeler meydana gelir. Çekirdekçik Hız vektörü a 2 a 1 > a 2 hız açısından a 1 < a 2 yüzey açısından a 1 Şekil-17. Kristal büyümesinde hız vektörü ile yüzey oluşumu arasındaki ilişkisi.

20 19 3. ÖZEL MİNERALOJİ (Sistematik Mineraloji) Şimdiye kadar görülen kristal geometri, kristal kimya, kristal fizik ve kristal büyümesi konularıyla minerallerin çeşitli özellikler gösterdikleri ortaya çıkmıştır. Bu bölümde, ortaya çıkan bu çeşitli özelliklerin incelenmesiyle, minerallerin tanımlamaları yapılacaktır. Minerallerin ayrı ayrı isimlendirilmesinde Strunz (1966) tarafından önerilen mineral sistematiği kullanılacaktır. Bu mineraller sistematiği şöyledir. 1) Elementler 2) Sülfürler 3) Halojen tuzları 4) Oksitler ve hidroksitler 5) Nitratlar, Karbonatlar, Boratlar. 6) Sülfatlar, Kromatlar, Molibdatlar, Volframitler. 7) Fosfatlar, Arsenatlar, Vanadatlar. 8) Silikatlar. 9) Organik bileşikler 3.1. ELMENTLER Doğada elementer halde bulunan mineraller başlıca iki gruba ayrılırlar. Bunlar; a) Metaller, b) Yarı metaller ve metal olmayanlar. a) METALLER Bakır (Cu): Kübik sistemde kristalleşir. Genel olarak doğada düzensiz levhalar veya dantritler (dallı budaklı yapı) şeklinde bulunur. Ender olarak levha halinde bulunur. Çoğunlukla bakır yataklarının üst kısımlarında bazen birkaç tonluk masif (kompakt, sıkı) kütleler halinde bulunabilir. Şekil-18. Dantrit (dal şekilli) yapısı. Rengi: Bakır kırmızısıdır. Ancak dış kısımları genellikle oksidasyon renkleri gösterir. Çizgi rengi: (Özellikle cevher minerallerinin bir porselen parçasının sırsız yüzeyine çizilmesi sonucu, minerallerden kopan çok ince toz zerreciklerinin ince bir çizgi halinde

21 20 porselenin sırsız yüzeyinde bıraktığı kalıntının rengidir) Metalik parlaklıkta bakır kırmızısıdır. Metalik parlaklığa sahiptir. Sertliği: 2,5-3 arasında olup kolaylıkla dövülebilir. Yoğunluğu: 8,5-9 gr /cm 3 arasındadır. İletkenliği: Elektriği iletme kapasitesi çok yüksektir. Dilinimi: Son derece zayıf ve kırılma yüzeyleri çengelimsidir. Dilimsiz olduğundan, çengelimsi kırılma yüzeyi gösterir. Gümüş (Ag): Kübik sistemde kristalleşir. Elementer gümüş genellikle, demet ve tüy şeklindeki dentritler, düzensiz levha yaprakçıklar şeklinde bulunur. Rengi: Taze yüzeylerindeki rengi gümüş beyazıdır. Çizgi rengi: Metalik parlaklığa sahip gümüş beyazıdır. Kuvvetli metalik parlaklığa sahiptir. Dilinimi: Dilinimsiz olup kırılma yüzeyleri düzensizdir. Sertliği: 2,5-3 arasındadır. Çekiçle dövülüp levha haline getirilebilir. Yoğunluğu: 9,5-12 gr/cm 3 arasındadır. İletkenliği: ısı ve elektriği en iyi ileten elementer mineraldir. Elementer gümüş minerallerinin en belirgin (ayırt edici) özellikleri: gümüş beyazı rengi, düzensiz kırılma yüzeyleri, düşük sertliği (çakı ile çizilebilir), çekiçle dövülmesi ve yüksek yoğunluğudur. Altın (Au): Kübik sistemde kristalleşir. Genellikle kuvars ve cevher kütlesinin içerisinde büyümüş düzensiz tanesel agregatlar* halinde (Nabit altın) bulunur. Tane büyüklükleri, çok değişken olmakla birlikte, genellikle mikroskobik küçük taneler halindedir. Bazen akarsu yataklarındaki kumların yıkanması ve elenmesi ile elde edilen altın tanelerinin dış yüzeyleri aşınma ve taşınmadan dolayı yuvarlağımsı biçimdedir. *Agregat: Küçük taneciklerin üst üste yığılmasıyla oluşan madde özelliği Rengi: Altın sarısıdır. Sertliği: Saf olduğunda 2,5-3. Çakı ile rahatlıkla çizilebilir. Yoğunluğu: Saflığına göre değişir ve yüksektir. Saf olduğunda 19,3 gr/cm 3 tür. Havada oksitlenmez. Pirit, kalkopirit ve millerit gibi benzer minerallerden kuvvetli parlaklığı, altın sarısı rengi ve düşük sertliği ile ayrılır. Civa (Hg): Trigonal sistemde kristalleşir. Oda sıcaklığında sıvı olup -30 ºC de donar. Rengi: Kalay beyazıdır. Parlak ve metaliktir. Yoğunluğu: 13,6 gr/cm 3 tür. Zinober (HgS) minerallerinin iç ve dış etkenlerle bozunması sonucu oluşur.

22 21 b-) YARI METALLER VE METAL OLMAYANLAR Arsen (As): Arsenin doğada birkaç modifikasyonu (türü) bulunmaktadır. Ancak en kararlı olanı trigonal sistemde kristalleşenidir. Doğada en fazla rastlanan agregatları kabuğumsu ve böbreğimsidir. Rengi: Taze kırılma yüzeylerindeki rengi, kalay beyazıdır. Oksitlenmeyle hemencecik sarımsı kahverengi veya siyaha dönüşür. Çizgi rengi: Kalay beyazı ve grimsi siyahtır. Taze yüzeylerinde metalik parlaklık gösterir. Sertliği: 3,5 tir. Yoğunluğu: 5,5-6 g/cm 3 'tür. Dilinimi: Tek yönde iyi (güzel?) dilinimi vardır. Pratik olarak tanımlanabilmesi için bir cam boru içersinde (üfleçte) 350 ºC dolayında ergimeden buharlaşır. (Sübliminasyon özelliği) ve bu sırada ortamda sarımsak kokusuna benzer bir koku yayar. Grafit (Alfa-C): Grafitin biri hegzagonal (α-c), diğeri trigonal (α'- C) olmak üzere iki modifikasyonu vardır. Bunlardan doğada en bol bulunan hegzagonal sistemde kristalleşen α'-c dur. Öz şekilli grafit şekillerine doğada ender olarak rastlanır. Bunlar altı köşeli pullar ve levhalar halindedir. En sık karşılaşan agregat durumu pul ve kepekçikler şeklinde olup, ender olarak ta sütunumsu ve lifsi biçimde bulunurlar. Rengi: demir siyahında çelik grisine kadar değişir. Çizgi rengi: pırıltı siyahtır ve metalik parlaklıktadır. Sertliği: c eksenine dik yönde 1, buna karşılık c eksenine paralel ise elmasın sertliğine yakındır. Grafitin en ayırt edici özellikleri, rengi, parlaklığı, çok düşük sertliği, dokunulduğunda eli boyaması ve yağımsı his vermesi gibi özellikleridir. Elmas (β-c): Kübik sistemde kristalleşir. Doğada genellikle prizma, piramit ve pinakoid yüzeylere sahip kristaller halinde bulunur, Tane büyüklükleri birkaç karattan binlerce karata kadar değişebilir (1 karat = 0,2 gr dır). Rengi: Genellikle renksiz, su berraklığında (duruluğunda) şeffaf, bazen de çeşitli renklerdedir. Kuvvetli elmas parlaklığı gösterir. Sertliği: 10 olup kırılgandır*. Gerçek sertliği kuvarsın sertliğinden 1000, korundun sertliğinden 150 defa büyüktür. Noktasal darbelere ve sıcaklık değişimlerine karşı hassastır (Genelleştirilememekle birlikte sertlik arttıkça kırılganlıkta artar).

23 22 Dilinimi: Tek yönde iyi dilinimlenme gösterir. Yoğunluğu: 3,5 g/cm 3 dolaylarındandır. Bulunuş şekli: Peridot ve kimberlit vb. gibi ultrabazik kayaçlarla ilişkili volkanik bacalarda olivin, pirop, flogopit ile beraber bulunur. Ayrıca plaserlerde de yer alır. Kükürt (α-s): Kükürt ün modifikasyonlarından oda sıcaklığında kararlı olanı ortorombik kükürt (α-s) tür. Doğada daha çok kompakt (sıkı-masif) kütleler ve toprağımsı agregatlar halinde bulunur. Rengi: Genellikle çeşitli tonlarda sarı olmakla beraber bazen yabancı mekanik karışımlardan dolayı, kahverengimsi, siyahımsı renklerde bulunabilmektedirler. Çizgi rengi: Görülmez ancak öğütülmüş tozu açık sarı renktedir. Parlaklığı: Kristal yüzeylerinde elmas parlaklığına, kırılma yüzeylerinde ise yağımsı parlaklığa sahiptir. Sertliği: 1,5-2,5 arasında olup kırılgandır. Dilinimi: İki yönde belirsiz dilinimlenme içerir. Yoğunluğu: 2 gr/cm 3 dolayındadır. Bulunuş şekli a-) Volkanik faaliyetlerde krater kenarlarında ve kayaç çatlaklarında (süblimate) süblimleşme şeklinde çökelebilir. b-) Cevher yataklarının oksidasyon kuşaklarının alt kısımlarında kükürtlü metal bileşiklerinin özellikle piritin parçalanmasıyla oluşur. c-) Jips (CaSO 4. 2H 2 O) içeren tortulların parçalanmasıyla oluşabilir. d-) Jips, katı veya sıvı bitüm (Asfalt, petrol) içeren killi, marnlı sedimanter (tortul) kayaçlardaki biyokimyasal aktivite (etkinlik) ile kükürt oluşabilir.

24 SÜLFÜRLER Pirit (FeS 2 ): Teorik kristal bileşiminde % 47 Fe, % 53 S bulunur. Kübik sistemde kristalleşir. Öz şekilli kristallerine oldukça fazla rastlanır. Kayaçlar ve cevher yatakları içinde dağınık kristal veya yuvarlak taneler halinde bulunur. Genellikle kompakt (masif, sıkı) ve tanesel agregatlar şeklinde görünürler. Rengi: Genellikle açık pirinç sarısı rengindedir. Bazen sarımsı kahverengi veya renkli oksidasyon renkleri gösterir. Parlaklığı: Kuvvetli metalik parlaklığa sahiptir. Sertliği: 6-6,5 olup kırılgandır. Dilinimi: Üç yönde dilinimlenme gösterir. Buna rağmen kırılma yüzeyleri midye kabuğu (konkoidal) şeklindedir. Yoğunluğu: 5 gr/cm 3 dolayındadır. Daha soluk renkli ve daha sert olması ile kalkopiritten, kırılganlığı ve sertliği ile de altından kolaylıkla ayırt edilir. Kalkopirit (CuFeS 2 ): Teorik kimyasal bileşimine göre % 35 Cu, % 30 Fe, % 35 S içerir. Tetragonal sistemde kristalleşir. Kalkopirit genel olarak düzensiz taneler, Kompakt agregatlar, böbreğimsi ve üzümsü oluşuklar halinde görülür. Rengi: Yeşilimsi-koyu sarıdan pirinç sarısına kadar değişir. Çizgi rengi: Yeşilimsi-siyahtır. Parlaklığı: Metaliktir. Sertliği: 3,5-4 Yoğunluğu: 4,2 gr/cm 3 tür. Dilinimi: Tek yönde iyi dilinimi olup kırılgan bir mineraldir. Galenit (PbS): Kimyasal bileşiminde % 87 Pb ve % 13 S bulunur. Kübik sistemde kristalleşir. Kristal yuvalarında, çatlak ve boşluklarda öz şekilli ve ideal büyümüş galenit kristallerine rastlamak mümkündür. En genel şekilde rastlanan galenit kristalleri ise taneli kütleler ve düzgün olmayan agregatlardır. Rengi: Kurşun grisidir. Çizgi Rengi: Gri-Siyahtır. Parlaklığı: Metalik parlaklığa sahiptir. Sertliği:2,5 olup kırılgan ve hatta dövülebilen bir özelliğe sahiptir. Dilinimi: Üç yönde ve dik açılı mükemmel dilinim gösterir. Yoğunluğu:7,6 gr/cm 3 tür. Kurşunun en belli başlı mineralidir. Rengi, parlaklığı, belirgin dilinimi, düşük sertliği ve yüksek yoğunluğu ile kolayca tanınır.

25 24 Bulunuşu: Galenit, Hidrotermal Kurşun-Çinko yatakları ile damar tipi ile kurşun-çinko yatakları ve kireçtaşları, magmatik kayaç kontağından gelişmiş olan kontakt metazomatik skarn tipi kurşun-çinko yataklarında görülür. Zinober (HgS): Teorik kimyasal bileşiminde % 86 Hg, % 14 S bulunur. Trigonal sistemde kristalleşir. Doğada daha çok tıkız küçük taneler toprağımsı, pudramsı kütleler halinde bulunur. Rengi: Karakteristik olarak ciğer kırmızısı (Bu yüzden bazen ciğer cevheri de denir) pembe ve hatta bazen de kurşun grisi oksidasyon renkleri gösterir. Çizgi Rengi: Kırmızıdır. Parlaklığı: Elmas parlaklığındadır. Sertliği: 2-2,5 dır. Dilinimi: Tek yönde iyi dilinim gösterir. Yoğunluğu: 8,1 gr/cm 3 dolayındadır. Civanın tek ekonomik mineralidir. İnce çeperli bir cam borusu içerisine zinober konulduğunda ve ısıtılmaya başladığında, cam borunun çeperlerinde metalik cıva çökeltisi meydana gelir. Bulunuşu: Genellikle düşük sıcaklıkta oluşmuş hidrotermal maden yataklarında bulunur. Birlikte bulunduğu mineraller, Antimuanit, pirit, arsenoprit, galenit, realger, sfalerit vb. gibi minerallerdir. Kalkozin (Cu 2 S): Teorik (Kuramsal) kimyasal bileşiminde % 80 Cu, % 20 S içerir. Ortorombik sistemde kristalleşir. Doğada kristallerine ender rastlanır. Daha çok kompakt, ince taneli kütleler halinde bulunur. Ender olarak görülen kristalleri ise daha çok kalın levhamsı ve kısa sütunumsu biçimdedir. Rengi: Koyu kurşun grisidir. Çizgi rengi: Koyu gridir. Parlaklığı: Metaliktir. Sertliği: 2,5-3 tür. Dilinimi: Belirsizdir. Yoğunluğu: 5,5-6 gr/cm 3 dolayındadır. İletkenliği: İyi elektriği iletir. Kurşun grisi rengi, düşük sertliği, dövülebilmesi, çakı ile çizildiğinde parlak bir iz meydana getirmesi ile karakteristiktir. Bulunuşu: Bakırca zengin, kükürtçe fakir hidrotermal, sülfürlü yataklarda sıkça rastlanır. Özellikle porfiri bakır yataklarının ikincil süreçlerle (olaylarla) zenginleşmiş kesimlerinde görülebilir.

26 25 Bornit (Cu 5 FeS 4 ): Teorik kimyasal bileşiminde % 63 Cu, % 11 Fe, ve % 26 S mevcuttur. Yaklaşık olarak 200 ºC üzerinde kararlı olan β-bornit kübik sistemde kristalleşir. Ortorombik sistemde kristalleşen bornit ise daha küçük sıcaklıklarda kararlı olup α-bornit olarak ta bilinmektedir. Doğada kristallerine çok ender rastlanır. Genelde kompakt kütleler ve agregat toplulukları halinde görülür. Rengi: Taze yüzeylerinde pembemsi bir renk gösteren bornit oksidasyon sonucu kısa sürede mavimsi, eflatunumsu renkler kazanır. Çizgi rengi: Gri-Siyahtır. Parlaklığı: Metalik parlaklığa sahiptir. Sertliği: 3 tür. Gevrek ve kırılgandır. Yoğunluğu 5 gr/cm 3 dolayındadır. Dilinimi: Dilinimsizdir. İletkenliği: Elektriği iyi iletir. Taze yüzeylerinin pembemsi rengi, hızla kazandığı oksidasyon renkleri ve düşük sertliği ile kolayca tanınır. Ancak açık mavi oksidasyon renkleri nedeniyle kovellin minerali ile karıştırılma olasılığı bulunmaktadır. Fakat bornit bir çakı yardımıyla çizildiğinde oksidasyon renginin altından pembemsi taze renkler çıkmaktadır. Bulunuşu: Pegmatitik, pnömatolitik, hidrotermal maden yataklarında görülür. Kovellin (CuS): Teorik kimyasal bileşiminde % 67 Cu ve % 33 S bulunur. Hegzagonal sistemde kristalleşir. Kovellin genel olarak açık mavi renkte ince zar ve kabuklar halinde veya mavimsi siyah pudra ve is görünümünde kitleler halinde bulunur. Rengi: Genel olarak görünür rengi çivit mavisi (idingo mavisi) şeklinde olur. Çizgi rengi: Mavimsi siyahtır. Parlaklığı: Taze yüzeyleri metaliktir. Taze kırılmış yüzeylerinde bakır kırmızısı şeklinde görülür. Açıkta kalan yüzeyler zamanla güvercinboynu olarak nitelendirilen kırmızımsı ve mavimsi bir renk karışımı haline dönüşür. Sertliği: 1,5-2 arasındadır. Yoğunluğu: 4,5 gr/cm 3 tür. Dilinimi: Çok iyi dilinimlenme gösterir. Kovellin yumuşak ve elastik bir mineraldir. Bulunuşu: Bakır sülfür yataklarındaki ikincil sülfür zenginleşmiş kuşaklarında dış etkenlerle oluşan karakteristik bir mineraldir. Sfalerit (ZnS): Çinkoblend olarak da adlandırılır. Sfaleritin kuramsal kimyasal bileşiminde % 67 Zn ve % 33 S bulunur. Kübik sistemde kristalleşir. Öz şekli (idiyomorf) kristallerine özellikle kristal yuvalarında ve çatlaklarda sık sık rastlanır. Genel olarak kompakt kitleler ve belirgin taneli yapılar halinde bulunur. Rengi: Sfalerit genellikle grimsi kahverengi ve tarçın renginde (veya bal renginde) olup, bazen siyah ve bazen de çok ender olarak sarı ve yeşil olarak bulunur.

27 26 Çizgi rengi: Değişik olup, beyaz, açık sarı veya açık kahverengi olabilmektedir. Parlaklığı: Elmas parlaklığı gösterir. Sertliği: 3,5-4 civarındadır. Kırılgan özellik gösterir. Yoğunluğu: 4 gr/cm 3 dolaylarındadır. Dilinimi: İyi dilinimlenme gösterir. İletkenliği: Elektriği iletmez. Piezoelektrisite özelliğine sahiptir. Bulunuşu: En yaygın olarak, hidrotermal maden yataklarında galenit ile birlikte bulunur. Ayrıca pegmatitik ve pnömatolitik maden yataklarındada bulunabilir. Antimonit (Sb 2 S 3 ): Stibnit olarak ta adlandırılmaktadır. Teorik kimyasal bileşiminde % 71 Sb, % 29 S bulunmaktadır. Ortorombik sistemde kristalleşir. Antimonit doğada en çok prizmatik sütun ve iğneler şeklinde bulunur. Rengi ve çizgi rengi: Kurşun grisidir. Parlaklığı: Opak metalik parlaklık gösterir. Sertliği: 2 olup gevrek ve kırılgandır. Yoğunluğu: 4,5 gr/cm 3 tür. Dilinimi: Mükemmel dilinimlenme ve ikizlenme gösterir. İletkenliği: Elektriği iletmez. Mükemmel dilinimi, düşük sertliği, kurşun grisi rengi, kibrit veya mum alevinde ergiyebilmesi ayırıcı özellikleridir. Bulunuşu: Antimonit, çoğunlukla düşük sıcaklıklı hidrotermal maden yataklarında bulunur. Ayrıca az oranda da volkanik püskürmeler ile ilişkili yataklarda bulunur. Molibdenit (MoS 2 ): Kuramsal Kimyasal birleşimini, % 68 Mo, % 32 S oluşturur. Hegzagonal sistemde kristalleşir. Ender olarak görülen kristalleri hegzagonal levhalar veya prizmalar halindedir. Genellikle yaprağımsı ve kepeğimsi agregatlar halinde görülür. Rengi: Kurşun grisidir. Çizgi rengi: Gridir. Çok ince toz haline getirildiğinde yeşil görülür. Parlaklığı: Metaliktir. Sertliği: 1-1,5 arasındadır. Yoğunluğu: 5 gr/cm 3 tür. Dilinimi: Mükemmel dilinmlenme gösterir. Grafit gibi kağıdı siyaha boyar. El ile dokunulduğunda elde yağımsı bir iz bırakır. Bulunuşu: Genellikle granit ve granodiyoritik kayaçlara bağlı hidrotermal pinomatolitik maden yataklarında bulunur.

28 27 Pirotin (Fe 1-x S) (Manyetik Pirit): Pirotinin formülünde x=0-0,2 arasında değişir. Fe içeriği S ye göre azdır. Hegzagonal sistemde kristalleşen pirotinin kristallerine doğada oldukça ender rastlanır ve bunlar da genellikle çok ufaktır. Kristalleri çoğunlukla tabular, bazen piramidaldir (yüksek sıcaklığı belirtir). Sertliği 4, yoğunluk 4,58-4,68 gr/cm 3 tür. Opak, taze yüzeylerinde metalik parlaklık, renk kahverengimsi bronz-sarısı, çizgi rengi siyahtır. Dilinimi belirgin, oldukça gevrek ve kırılgandır. Manyetik olup demir içeriğinin artmasıyla özelliği azalır. Rengi ve manyetik özelliği karakteristiktir. Pirotin çoğunlukla bazik magmatik kayaçlar özellikle de norit ve gabro-diyabazların içinde oldukça yaygındır. Bunlardan protin esas cevher minerali olup beraberinde ayrıca pentlandit ve kalkoprite de rastlanır. Pirotin ayrıca kontakt metamorfik kayaçlarda, özellikle kireçtaşı dokunaklarında parajenetik olarak kalkopirit, pirit, manyetit, sfalerit, arsenopirit bazen de kassiterit, şeelit, granat, kalsit ve kuvars gibi minerallerle beraber bulunur. Bunların hepsi skarn oluşumunun son safhalarında oluşan minerallerdir. Pirotin, pegmatit damarlarında da bulunur. Pirotin, endüstriyel önemi olmayan bir mineraldir. Fe içeriği yüksek olmasına rağmen kükürtlü olduğundan bu mineralden demir eldesi güçtür. Yalnız Ni ve Co içeriği fazla olan pirotinler bu elementler için değerlendirilebilir. Realgar (AsS): Monoklinik sistemde kristalleşir. Kısa ve boyuna çizgili prizmatik kristaller halinde. Bazen ufak, iri taneli, kabuk veya toprağımsıdır. Oldukça iyi dilinimli, sertlik 1,5-2, yoğunluk 3,48-3,60 gr/cm 3 tür. Yarı saydam olan Realgerin parlaklığı, kristal yüzeylerde elmas, kırılma yüzeylerinde ise yağımsı parlaklıktadır. Rengi açık şafak kırmızısı, ender olarak koyu kırmızı, çizgi rengi açık turuncudur. Realgar için turuncu renk, düşük sertlik yüzeylerin düşey eksene paralel çizgili olması ve orpiment ile birlikte bulunmasıdır. Kimyasal bileşimi, % 70,1 As, % 29,9 S dir. Realgar, zinober, orpiment ve diğer arsenitik mineraller ile birlikte Ag, Pb ve Au damarlarında bulunur. Önemli ve realgar oluşumları Romanya, İsviçre, Korsika, ABD'dedir. Işıklı oyunlarda parlak ışık elde edilmesinde ve renklendirici olarak kullanılmaktaydı. Günümüzde sentetik arsenik süfür doğal alanın yerine kullanılır. Orpiment (As 2 S 3 ): Monoklinik sistemde kristalleşir. Kristalleri kısa prizmatik veya tabulerdir. Genellikle sütunsal veya toprağımsı olup dilinimi mükemmel, belirgindir. Dilinim levhacıkları bükülebilir fakat elastik değildir. Sertlik 1,5-2, yoğunluk 3,49 gr/cm 3 tür. Renk limon sarısı olup çoğunlukla kahverengimsi veya kırmızımsı tonlara sahiptir. Çizgi rengi açık sarı, yarı saydamdır. Orpiment açık limon sarısı rengi, düşük sertliği, çok güzel dilinimi ve kırılma yüzeylerinde elmas ve yarı metal parlaklığı ile kolaylıkla tanınır. Orpiment, hidrotermal cevher yataklarında realgar, antimonit, markazit, pirit, kuvars, kalsit ve jips gibi düşük sıcaklık mineralleri ile beraber bulunur. Bazı volkanların krater duvarlarında orpimente kükürt ile birlikte rastlanılmaktadır.

29 28 Arsen oluşumları dünyada Rusya, ABD ve İtalya' da belirlenmiştir. Türkiye'de ise Keban (Elazığ) ve Balya (Balıkesir) da gözlenmiştir. Kimyasal bileşimi, % 61 As % 39 S dür. Orpiment nadir bulunan bir mineral olup hemen her zaman realgerle birlikte oluşur. Fazla miktarda bulunduğundan muhtelif endüstri kollarında özellikle boya ve As 2 O 3 üretiminde değerlendirilir. Deriden kılları ayırmak için dericilikte kullanılır. Markazit (FeS 2 ): Ortorombik sistemde kristalleşen markazitin kristalleri çoğunlukla tabuler, nadiren prizmatik. Genellikle ikizli, ışınsal halde, tarak şeklinde, merkezi kesimleri ışınsal, böbreğimsi, sarkıt veya yumru şekillidir. Sertliği 6-6,5 yoğunluğu 4,8-4,9 gr/cm 3 tür. Parlaklık metalik, renk soluk bronz sarısı taze yüzeyleri beyaz çizgi rengi grimsi-siyah, opaktır. Elektriği zayıf iletir. Markazit kristalleri levhamsı görünümleri ile karakteristik olup piritten kolaylıkla ayrılır. Konkresyonlar veya kütleler halinde olduğunda piritten ayırt edilmesi güçtür. Taze yüzeylerinin yeşilimsi renkte olması piritten ayırt edilmesine yarar. Ayrıca, pirite göre yoğunluğu daha düşük ve rengi daha soluktur. Doğada pirite oranla daha az yaygın olup, dayanımı daha azdır. Hem endojen hem de eksojen mineral oluşumlarında rastlanır. Metalik mineral taşıyan damarlarda kurşun ve çinko mineralleri ile birlikte bulunur. Büyük kütleler halinde olduğunda pirite benzer amaçlarla işletilir, özellikle de sülfürik asit üretiminde ve az olarak da kükürt için işletilir. Arsenopirit (Fe AsS): Monoklinik sistemde kristalleşir. Kısa sütün, çubuk veya iğne şeklinde görünen kristallerine çok sık rastlanılır. Sertlik 5,5-6, yoğunluk 6 gr/cm 3 tür. Dilinim zayıf, parlaklık metalik, renk gümüş beyazı, çizgi rengi siyah ve opak olup elektriği iletir. Kimyasal bileşimi, % 34,3 Fe, % 46 As ve % 19,7 S tür. Yabancı karışımlar halinde çoğunlukla Co ve ender olarak Sb ve Ni elementleri bulunur. Birçok cevher yatağında arsenopiritin altın içeriği önemlidir. Arsenopirit kimyasal yüzeylerindeki kalay beyazı rengi, yüksek sertliği ile tanınır. Çekiçle vurulduğunda sarımsak kokusu çıkarır. Arsenopirit As içeren çok yaygın bir mineraldir. Pegmatitler, kontakt metamorfik kireçtaşlarında dissemine (saçınımlı) halde bulunur. Dünyadaki önemli arsenopirit oluşumları İsveç, Almanya, İngiltere, Norveç, Kanada'dadır. Arseniğin belli başlı kaynağıdır. Üretilen arseniğin çoğu oksit haline getirilir. Metalik arsenik çeşitli alaşım yapımında kullanılır. Arsenik oksit, tıpta, cam yapımında, konserve yapımında, böcek ilacı yapımında ve boya sanayide kullanılır. Kobaltit ((Co, Fe)AsS): Kübik sistemde kristalleşir. Kristal yapısı pirite benzer. Doğada kristal halde çok sık rastlanır. Tane şeklinde de olabilir. Dilinim mükemmel

30 29 kırılgan, kırılma yüzeyleri düzgün. Sertliği 5,5, yoğunluğu 6,33 gr/cm 3 tür. Kuvvetli metalik parlaklık gösterir. Rengi pembe tona yakın gümüş beyazı veya çelik grisi, çizgi rengi gri-siyah. Elektriği zayıf iletir. Kobalt hafif pembe renk tonuna yakın, yüksek sertliği ile tanınabilir. Kobaltit genellikle yüksek sıcaklıklarda oluşmuş yataklarda, metamorfik kayaçlar arasında saçılmış halde, diğer kobalt ve nikel mineralleri ile birlikte cevherli damarlarda bulunur. Kobalt cevheri olarak işletilir. En önemli kobalt cevheri olan kobaltit özellikle İsveç, Kanada, Norveç, Almanya, Rusya da bulunmuştur. Türkiye'de ise pek önemli kobaltit oluşumları bilinmemekle birlikte, Divriği (Sivas) de kobaltite rastlanılmıştır HALOJEN TUZLARI Fluorit (CaF 2 ): Teorik kimyasal bileşiminde % 51 Ca, % 49 F bulunur. Kübik sistemde kristalleşir. Kristal yuvalarında oluşmuştur. Kristalleri genel olarak küp, bazen de oktaeder (8 yüzlü) kristaller halindedir. Nadir olarak cm büyüklüğe sahip flüorit kristalleri bulunabilmektedir. Genel olarak kompakt taneler veya bazen de toprağımsı agregatlar halinde bulunur. Rengi: Fluorit ender olarak renksiz ve şeffaf olup çoğunlukla sarı, yeşil, mavi, mor ve hatta bazen koyu mor-siyah renklerdedir. Fluoritin ısıtıldığında renginin kaybolması ve X ışınları (röntgen) ile tekrar renklenmesi karakteristik bir özelliğidir. Parlaklığı: Camsı bir parlaklığa sahiptir. Sertliği: 4 olup kırılgan bir mineraldir. Yoğunluğu: 3,2 gr/cm 3 tür. Dilinimi: Güzel dilinimlenme gösterir. Bulunuşu: Genel olarak hidrotermal süreçlerle oluşur. Bazen de tuz yataklarında ender olarak görülebilir. Halit (Kaya Tuzu) (NaCl): Teorik kimyasal bileşiminde % 39 Na, % 61 Cl bulunur. Kübik sistemde kristalleşir. En çok rastlanan kristal şekli küptür. Sedimanter süreçlerle oluşan halit genellikle gevşek veya sert taneli agregatlar halinde bulunur. Rengi: Saf olduğunda şeffaf, renksiz veya sarı renktedir. Ancak genellikle renk veren pigmentler nedeniyle gri (kil kapanımlarından dolayı), sarı (demir hidroksitli kapanımlarından dolayı), kırmızı (demir oksitlerinden dolayı) kahverengi ve siyah (organik maddelerin kapanımlarından dolayı) gibi renklerde görülmektedir. Parlaklığı: Camsı parlaklık gösterir. Sertliği: Halitin sertliği 2 dir. Yoğunluğu: 2-2,2 gr/cm 3 arasındadır. Kırılgan, suda çözülür ve tuzludur. Bulunuşu: Evaporasyon sonucu oluşur. Çözülmüş halde tuz içeren çeşitli iç göllerdeki tuz, buharlaşma ile su kaybı sonucunda derişimi artarak belli bir doygunluktan sonra kristalleşmeye başlar. Bu şekilde oluşan kristallere evaporitik mineraller denir.