Madde ve Mineraller Bölüm 2
Mineral in Tanımı Mineraller (4000 ün üzerinde) Kayaçların Ana Yapıtaşı Doğal olarak oluşur Inorganik Katı Düzenli moleküler iç yapı (kristalin) Belirli (fakat fiks olmayan)bir kimyasal bileşim Kayaç Tanımı Katı mineral topluluğu
Minerallerin Bileşimi Elementler Minerallerin ana yapıtaşı 100 ün üzerinde bilinen (92 si doğal olarak Atomlar bulunur) Maddenin en küçük bileşeni Element in tüm özelliklerini muhafaza eder
Periyodik Tablo
Minerallerin Bileşimi Atomik Yapı Merkezi bölge çekirdek olarak adlandırılır Pozitif yüklü proton ve yüksüz nötron lardan oluşur Elektronlar Çekirdeği çevreleyen negatif yüklü parçacıklar Yörünge adı verilen ayrık enerji seviyelerinde bulunur
İdealize Edilmiş Atom Yapısı
Şekil 2.6 Temsil edici bazı elementler için Nokta Diyagramları. Her nokta en dıştaki ana yörüngede bulunan elektron yükünü temsil ederi.
Minerallerin Bileşimi Kimyasal Bağ 2 yada daha fazla elementin birleşmesiyle bir bileşiğin oluşumu İyonik Bağ Atomlar iyonlar oluşturmak için en dış yörüngelerindeki elektronları kaybeder yada kazanır (Elektriksel Yük) İyonik bileşikler düzenli tertiplenmiş zıt yüklü iyonlardan oluşur
Tuz(NaCl) İyonik Bağ a Bir Örnek
Minerallerin Bileşimi Kovalent Bağ Atomlar elektronları paylaşarak elektriksel nötralite (yüksüzlük) kazanmakta Kovalent bileşikler genellikle iyonik bağlı bileşiklerden daha dayanıklıdır Hem iyonik hem de kovalent bağlar tipik olarak aynı bileşik içinde bulunurlar (bağlar asla ne yüzde yüz iyonik nede kovalenet karakterlidir.
Kovalent Bağ Valans elektronlarının Paylaşımı Figure 2.8
Minerallerin Bileşimi Diğer tür Bağlar Metalik Bağ Valans elektronları atomlar arasında göç etmekte özgür İyonik yada kovalent bağlardan daha zayıf ve az yaygın
Minerallerin Bileşimi İzotoplar ve Radyoaktif bozuşma Kütle numarası bir atomdaki proton ve nötronların toplamıdır. İzotop kütle numarasında(c12, C13: duraylı, C14: Radyoaktif) değişkenlik gösteren bir atomdur. Bazı izotoplar radyoaktif bozuşma olarak bilinen bir süreçteki parçacıkları ve enerjiyi yayan duraysız çekirdeği sahiptir.
Minerallerin Yapısı Mineraller belirli bir kristalen yapı oluşturmak için kimyasal olarak bağlanmış atomların düzenli bir dizinimi kapsarlar. İyonik bileşikler için içsel atomik düzenlemesi ana olarak iyonların büyüklüğü tarafından esas olarak belirlenir.
Polimorflar Minerallerin Yapısı Aynı kimyasal bileşimli fakat farklı kristalen yapılı iki yada daha fazla mineraller Elmas ve grafit polimorf a güzel bir örnek Bir polimorf dan diğerine dönüşümü faz değişimidir.
Minerallerin Fiziksel Özellikleri Kristal Formu Atomların düzenli içsel dizinimin dışa yansıması Kristal büyümeleri sıklıkla yer için yarışma ve hızlı ısı kaybı yüzünden sekteye uğrar.
Kuvars Kristalleri
Minerallerin Fiziksel Özellikleri Parlaklık Yansıyan ışıkta bir mineralin görünümü 2 ana kategoriye ayrılır Metalik Metalik Olmayan Parlaklığı daha ayrıntılı tanımlamak için kullanılan diğer terimler (çamsı, ipeksi, toprağımsı)
Galen (PbS) Metalik Parlaklık gösteri Yarı metalik metalik
Minerallerin Fiziksel Özellikleri Renk Mineral ayırt etmede kullanılan genellikle güvenilir olmayan bir tanı özelliği Mineral kimyasındaki küçük değişimler nedeniyle belirli bir mineral için çok değişken Bazı minerallerin egzotik renklenmesi değerli taşları oluşturur.
Kuvars (SiO 2 ) Farklı renkler sergilerler Kuvars Sitrin Ametist Dumanlı Kuvars
Minerallerin Fiziksel Özellikleri Çizgi Rengi Mineralin toz haline getirilmiş durumdaki rengi Aynı mineralin farklı formlarının ayırt edilmesine yardımcı olur Mineralin rengi örnekten örneğe değişkenlik gösterebilmesine rağmen çizgi rengi genellikle tutarlıdır Metalik mineraller genellikle yoğun, koyu çizgi rengine sahipken metalik olmayan mineraller daha açık çizgi renklerine sahiptir.
Minerallerin Fiziksel Özellikleri Sertlik Minerallerin aşınmaya veya kazınmaya karşı direnci Tüm mineraller Mohs sertlik cetveli adı verilen standart bir ölçeğe göre karşılaştırılırlar.
Minerallerin Fiziksel Özellikleri Dilinim (Klivaj) Minerallerin kristal yapısındaki bazı atomik bağlar diğerlerine göre zayıftır. Bu zayıflık seviyeleri boyunca mineraller basınca uğratıldığında kırılmaya yatkınlık gözlenir. Zayıf bağlarla bağlı düzlemler boyunca kırılma eğilimi Düz ve parlak yüzeyler oluşturur Oluşan geometrik şekillerle tarif edilirler Dilinim sayısı birbirini kestikleri açı 2012 Pearson Education, I nc.
Yaygın Dilinim Yönleri Bazı mineraller bir, iki, üç hatta daha fazla yönde mükemmel dilinim gösterirken, bir kısmında ya çok az gözlenir veya hiç gözlenmez. Mineraller tam olarak birden fazla yönde kırıldıklarında dilinim yön sayıları birbirini kestikleri açı değerleriyle tanınabilirler.
Minerallerin Fiziksel Özellikleri Çatlak Mineraller tüm yönlerde eşit yada eşite yakın derecede kuvvetli kimyasal bağlara sahip olduklarında sergiledikleri özelliğe çatlak denir. Mineral kırıldığında dilinimin yokluğu Mineraller kırıldıklarında sıkça düzensiz denilebilen çatlaklar ortaya çıkar.
Konkoyidal Kırılma Mineraller kırıldığında cama benzer şekilde düzgün kavisli yüzeyler oluşur Kuvars
Minerallerin Fiziksel Özellikleri Özgül Ağırlık Mineralin ağırlığının eşit bir su hacim ağırlığına oranı Çoğu kayaç yapıcı minerallerin özgül ağırlığı 2-3 arasındadır Ortalama değer yaklaşık 2,7 Bazı örnekler: Kuvars (SiO 2 ): 2.65 Galen (PbS): 7.5 Altın (24-Karat): 20
Minerallerin Fiziksel Özellikleri Diğer Özellikler Mıknatısla çekilebilir HCl ile reaksiyon Dövülebilme Çift Kırılma Tat Koku Elastisite
Minerallerin Sınıflaması Yer kürede 4000 e yakın mineral tanımlanmış Kayaç Yapıcı Mineraller Yer Kabuğunun bileşimini oluşturan çoğu kayacın bünyesindeki yaygın mineraller Sadece birkaç düzüne üyeden oluşmakta Kıtasal kabuğunun ağırlığının %98 inden fazlasını temsil eden 8 ana elementten oluşur Ekonomik Mineraller Az bulunmalarına karşın üretimde yaygın olarak kullanılan diğer minerallerin çoğu ekonomik mineraller olarak adlandırılır. Kalsit (Kireçtaşı adı verilen sedimanter kayacın ana bileşeni) Çimento üretimi dahil bir çok alanda kullanılır.
Kıtasal Kabuktaki Elementlerin Bollukları
Minerallerin Sınıflaması Silikatlar En önemli mineral grubu( Yer kabuğunun % 90 ını oluşturur) Kayaç yapıcı minerallerin çoğunu kapsar (>800) Yer kabuğunda Silisyum ve oksijenin fazla miktarda bulunmasında ötürü çok boldurlar Silkat minerallerin ana yapı taşı silisyum-oksijen tetrahedron molekülüdür 4 oksijen iyonu daha küçük çaptaki silikon iyonu tarafından cevrilir
Si O Tetrahedronu nun iki farklı gösterimi Bu tetrahedralar kimyasal bileşiklerden ziyada -4 negatif net yük değerine ait kompleks iyonlardır (SiO 4 4- ) tetrahedron dört özdeş yüzeye sahip piramit şekline verilen ad
Minerallerin Sınıflaması Silikat Yapıları Tek bir tetrahedra birbirleriyle bağlanarak değişik yapılar oluşturabilir Bağımsız tetrahedra Halka yapıları Tek ve Çift Zincir Yapıları Tabaka yapısı Kompleks 3 boyutlu yapılar
5 Farklı Silikat Yapısı SiO 4 tetrahedrerlerin bir diğeriyle bağ oluşturabilme özelliği ki buna polimerleşme denir, silikat minerallerin çok fazla çeşitli olmasının bir nedenidir. Bir, iki, üç yada tüm 4 oksijen atomunun komşu tetrahedreler ile paylaşılması ile oluşur.
Silikat Yapıların Katılımı Kuvars (SiO 2 ) dışındaki çoğu silikat minerallerinin temel yapısı zincir, tabaka veya üç boyutlu yapılar dahil olmak üzere negatif bir yüke sahiptir. Dolayısıyla genel elektriksel yükü dengeye getirmek ve bu yapıları bir harç gibi tutmaya hizmet edecek metal iyonları gereklidir. Silikat yapıları bağlayan pozitif iyonlar çok sıklıkla demir, magnezyum, potasyum, sodyum, alüminyum ve kalsiyumdur. Pozitif yüklü iyonlar silikat tetrahedre rin köşesinde yer alan paylaşılmamış oksijen iyonu ile bağ oluşturur
Minerallerde yaygın olarak bulunan iyon yüklerinin göreceli boyut ve yükleri İyonik yarıçap genellikle angstrom birimiyle ifade edilir (1 angstrom = 10-8 cm).
Yaygın Silikat Mineralleri Her silikat minerali oluştuğu koşulları gösteren bir kristal yapısına ve kimyasal bileşime sahiptir. Çoğu silikat mineral ergimiş kayanın (magma) soğuduğunda ve kristalleştiğinde oluşur. Kristalleşme sırasındaki ortam ve magma nın kimyasal bileşimi büyük derecede hangi mineralin oluşacağını belirler Silikat yapılarının kompleksitelerinin yukarıdan aşağıya doğruarttığını dikkat
Yer kabuğundaki en yaygın minerallerin hacimsel olarak yaklaşık yüzdeleri
Minerallerin Sınıflaması Kimyasal Oluşumları temel alarak 2 ana silikat mineral grubu Açık Renkli Mineraller (Ferromagnezyen olmayan silikatlar) Koyu Renkli Mineraller (Ferromagnezyen silikatlar) Yaygın Koyu Silikat Mineraller Olivin: (Mg, Fe) 2 SiO 4 Yüksek sıcaklık Fe-Mg silikat Tek bir tetrahedra Fe ve Mg iyonları vasıtasıyla birbirine bağlanır Dilinim göstermeyen küçük ve tanesel kristalli görünümde - Yer in üst mantosunun %50 lik kısmını oluşturduğu düşünülmekte
Minerallerin Sınıflaması Yaygın koyu renkli mineraller Piroksen grubu:(mg,fe)sio 3 Fe ve Mg içeren tek zincirli silikat yapısı Yaklaşık 90º acıyla kesişen iki dilinim düzlemine sahip Ojit piroksen grubundaki en yaygın mineral Koyu renkli magmatik kayaçlarda önemli bileşenlerden biri
Minerallerin Sınıflaması Yaygın Koyu Renkli Silikat Mineralleri Amfibol grubu:ca 2 (Fe,Mg) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Değişik iyonlar içeren çift zincirli silikat 124º ve 56 º açılar sergileyen iki mükemmel dilinim Hornblend amfibol grubundaki en yaygın mineral Hornblend açık renkli kayaçların koyu renkli bölümlerini oluşturan bir mineral
Minerallerin Sınıflaması Yaygın Silikat Mineralleri Mika Grubu 1 yönlü mükemmel dilinim gösteren tabaka yapısı Biyotit koyu renkli yaygın mika minerali Mineral: K(Mg,Fe) 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 Muskovit açık renkli yaygın mika minerali mineral: KAl 2 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2
Minerallerin Sınıflaması Açık renkli yaygın silikat mineralleri Feldispat grubu En yaygın mineral grubu (yer kabuğunun yaklaşık %52 sini oluşturmakta) Göreceli sertliği 6 90º açı oluşturacak şekilde iki ayrı dilinim düzlemi sergileyen 3 boyutlu tetrahedre çatısı Ortoklas (potasyum feldispat): KAlSi 3 O 8 Plajiyoklas (Sodyum ve Kalsiyum Plajiyoklas) iki en yaygın üye:(ca,na)alsi 3 O 8
Minerallerin Sınıflaması Açık renkli yaygın silikat mineralleri Kuvars: (SiO 2 ) Yanlızca silisyum ve oksijen içeren tek yaygın silikat minerali Yapısındaki oksijeni komşu silisyum atomları ile tamamen paylaşmasıyla gelişen üç boyutlu yapı Sert ve ayrışmaya karşı dirençli Dilinimi yok Göreceli sertliği 7 Kırıldığı zaman genellikle konkoidal çatlak sergiler of
Minerallerin Sınıflaması Yaygın Silikat Mineralleri Kil Mineralleri Kil farklı kompleks mineralleri tanımlamak için kullanılan genel terim Sulu alüminyum fillosilikatlar, bazen değişken miktarlarda demir, magnezyum, alkali metalleri alkali toprak elementleri ve diğer katyonları içerir Kil minerallerin tümü tabaka yapısı gösteri Çoğu, diğer silikat minerallerin kimyasal ayrışma ürünü olarak meydana gelir Toprağın önemli bir bileşeni
Kil Mineralleri Kil mineralleri genellikle çok ince tanelidir (<2 mikrometre) ve özel analitik teknikler yardımıyla ayırt yada tayin edilir. Kil Mineral Grubu Kaolinit: en yaygın kil minerali (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ) İllit (Ca, Na, H)(Al, Mg, Fe, Zn) 2 (Si, Al) 4 O 10 (OH) 2 - xh 2 O Smektit Klorit Bazı kil mineralleri normal hacminin birkaç kat suyu bünyesine alabilir, ve bu durum mineralin şişmesine neden olur: Montmorillonit
Elektron Mikroskobu altında Kil Mineralleri Clay Minerals (at high magnification)
Minerallerin Sınıflaması Silikat Olmayan Önemli Mineraller Birkaç ana Grup'tan oluşmakta Oksitler Sülfitler Sülfatlar Doğal Elementler Karbonatlar Halit (Tuz) Fosfatlar
Yaygın Silikat Olmayan Mineraller Mineral Grupları [anahtar iyon(lar) yada element(ler)] Mineral Adı Kimyasal Formülü Ekonomik Kullanımı Karbonatlar (CO 3-2 ) Kalsit CaC03 Portland cimento, kire.ç Dolomit CaMg(COJ)2 Portland cimento, kireç Halit (CI -, F -, Br - ) - - Halit NaCI Tuz Florit CaF2 Çelik yapımında kullanılır Sylivit KCI Gübre Oksitler (0 2- ) Hematit Fe203 Demir cevheri, pigment Magnetit Fe304 Demir cevheri Korundum AI203 Değerli mineral, aşındırıcı Buz H20 Suyun katı hali Sülfitler (S 2 -) Galen PbS Kurşun çevheri Sfalerit ZnS Çinko çevheri Pirit FeS2 Sülfirik asit üretimi Kalkopirit CuFeS2 Bakır cevheri Zinober HgS Civa cevheri Sülfatlar(SO 4- ) Jips CaS04 2H20 Alçı Anhidrit CaS04 Alçı Barit BaS04 Sondaj çamuru Doğal Elementler Altın Au Trade, kuyumculuk (Tek elementler) Bakır Cu Elektriksel kondüktör Elmas Sülfür Grafit c s c Değerli taşlar, aşındırıcı Sulfa ilaçları, kimyasal Kalem ucu, kuru yağlayıcı Gümüş Ag Kuyumculuk, fotoğrafcılık Platinyum Pt Katalist
Minerallerin Sınıflaması Silikat Olmayan Önemli Mineraller Karbonatlar Kireçtaşı ve dolomit taşlarının ana bileşeni Kalsit (Kalsiyum Karbonat) ve dolomit (Kalsiyum Magnezyun Karbonat) en önemli iki karbonat minerali
Minerallerin Sınıflaması Silikat Olmayan Önemli Mineraller Çoğu ekonomik değere sahip Örneğin Hematit (Demir cevheri için çıkartılan oksit) Halit (Tuz için çıkarılan halit) Sfalerit (Zn cevheri içeren sülfit) Doğal Bakır (Bakır için çıkartılan doğal element
Mineral Kaynakları Mineral kaynakları Rezerv önceden belirlemiş yataklar Ekonomik olmayan yada teknolojik açıdan geri kazanımı henüz yeterli düzeyde olmayan bilinen yataklar
Mineral Kaynakları Cevher Kar edecek şekilde çıkartılan faydalı metalik mineral Ortalama kabuk bolluk oranının üzerinde konsantre olmalıdır Karlılığı ekonomik değişkenliklerden ötürü değişebilir
Havadan Görünüm, Bingham Kanyon Bakır Madeni, Salt Lake City, Utah. Kayalardaki bakır miktarı %1 den olmasına karşın, yaklaşık günde 200000 ton malzemenin uzaklaştırılması ve işlenmesi kar edilebilir düzeyde
Doğal Bakır
Altın
Değerli Taşlar Safir EMERALD İnci Kristaller AMAZONIT l \.: I, I EPIDOT Sülfür RUTIL HALIT
2. Bölüm Sonu