3.5: Physikalische Eigenschaften von Mineralien II: Polymineralische Analyse

Vorbereitung

Um zu beobachten und analysieren die physikalischen Eigenschaften der Mineralien, wie in diesem Video gemacht wird, sind einige vorbereitende Schritte unternommen werden sollten. Sammeln Sie zunächst eine Gruppe von mineralischen Proben. Empfohlene Beispiele Hämatit, Magnetit, Calcit, Dolomit und Galenit. Eine Oberfläche für die Prüfung der Proben zu etablieren. Eine saubere Tischplatte eignet sich vielleicht mit ein weißes Blatt Papier auf der Tischfläche. Erhalten Sie ein Porzellanteller Streifen, eine Härte Kit, Magnet und Kompass und verdünnen Sie HCl (2-5 %) zu.

1. beobachten und analysieren von Farbe

1. Eine Auswahl an mineralischen Proben zu untersuchen und offensichtliche Farbe beobachten.
2. Beachten Sie, ob gibt es Farbvariationen innerhalb der Probe selbst.
3. Beachten Sie, ob gibt es Farbvariationen in verschiedenen Proben des gleichen Minerals.

2. beobachten Sie und analysieren Sie Streak

1. Nehmen Sie eine mineralische Probe und ziehen Sie ihn über die Streifen-Platte.
2. Vergleichen Sie die Masse Farbe der mineralischen Probe mit der Strichfarbe, was auf dem Teller übrig bleibt.
3. In den meisten Fällen werden kaum einen Unterschied zwischen der Masse und die Strichfarbe, aber ein paar Mineralien vor allem unterscheiden, z.B. Bleiglanz, Hämatit.
   Streifen, d. h. die Farbe des pulverförmigen mikroskopisch kleine Körner, unterscheidet sich gelegentlich von lose Farbe wegen Reflektivität Effekte oder die begrenzte Kontrolle von Verunreinigungen Farbe an der klein-Korn-Skala.
4. 2.1-2.3 mit anderen mineralischen Proben wiederholen

(3) beobachten Sie und analysieren Sie Härte

1. Als einen ersten Schritt übernimmt jede mineralische Probe und versucht, die Glasplatte mit es zu kratzen.
2. Diese Exemplare in diejenigen, die Glas zerkratzen und diejenigen, die nicht zu trennen.
   1. Glasplatte ist nahe der Mitte der Mohs-Härteskala (Härte 5,5). Dies teilt die Gruppe in was Geologen beziehen sich auf allgemein schwer, im Vergleich zu in der Regel weiche Mineralien.
3. Innerhalb jeder Gruppe (harte Mineralien, weiche Mineralien) Test zu sehen, wer härter oder weicher. Dies geschieht indem Sie sehen, welche Mineral anderen verkratzen kann.

4. beobachten Sie und analysieren Sie Magnetismus

1. Leicht messbar und identifizierbaren Magnetismus beschränkt sich auf die magnetische Gruppe bekannt als Ferromagnetismus (im Gegensatz zu Paramagnetismus oder Diagmagnetism, sind sehr schwach und schwer zu messen).
2. Die Mineralien, mit denen wir, Magnetismus beurteilen können, sind Magnetit, sowie einige Maße Hämatit und Bornit.
3. Verwenden einen Mauerwerk Nagel, Flocke ein paar Körner von Magnetit aus der Probe.
4. Sehen, ob die Bar Magnet (starke Ferromagneten) werden die Körner von den Mineralien in 4.2 genannten abholen.
5. Sehen Sie, ob eines der Mineralien oben erwähnt (4.2) eine Kompassnadel beeinflussen wird.
   1. Legen Sie die mineralischen Probe und der Kompass nebeneinander mit etwa 6 Zoll Raum zwischen ihnen.
   2. Langsam verringert den Abstand, die Trennung der Probe und Kompass durch jeweils in die andere Richtung bewegen.
   3. Die Nadel des Kompasses sollten beginnen, um so den Raum trennt den Kompass zunehmend in Richtung der Probe zeigen und die Probe wird verringert.

5. beobachten Sie und analysieren Sie die Reaktion mit Säure

1. Mineralien, die mit verdünnter Salzsäure reagieren sind Karbonate. Beispiele hierfür sind Calcit-CaCO₃; Dolomit-CaMg (CO₃)₂. Dies sind die primären Inhaltsstoffe der wichtigsten und verbreitetsten Karbonat Felsen, Kalkstein und Dolomit.
2. Nehmen Sie die Tropfflasche verdünnte HCl und legen Sie vorsichtig ein bis zwei Tropfen auf der Oberfläche der Probe.
   Hinweis: Verdünnte HCl ist, zwar nicht besonders gefährlich es empfiehlt sich nicht, um die Säure auf der Haut (Ausschlag möglich), oder auf die Kleidung (mögliche Färbung), und nach der Prüfung, es ist eine gute Idee, waschen Sie die Probe.
3. Beachten Sie, wie Calcit mit verdünnter HCl kräftig sprudelt.
4. Nehmen Sie Dolomit-Probe, und ziehen sie entlang der Porzellanteller oder kratzen sie mit dem Mauerwerk Nagel, erstellen Sie einige Pulver/Flocken.
5. Wiederholen Sie Schritt 5.2 aber dieses Mal legen Sie die Dolomit-Probe (nicht das Pulver/Flocken) in der HCL aufgeführt.
6. Beachten Sie, wie Dolomit kaum mit verdünnter HCl reagiert.
7. Jetzt legen Sie einige der Dolomit Pulver/Flocken in der HCl, und beachten Sie die erhöhte Reaktivität bei gepudert.

Zu den physikalischen Eigenschaften von Mineralien gehören verschiedene messbare und erkennbare Attribute, die einzigartig und mineralspezifisch sind.

Gesteine sind Aggregate aus Mineralkörnern. Die meisten Gesteine sind polymineralisch, was bedeutet, dass sie aus mehreren Arten von Mineralkörnern bestehen. Einige Gesteine sind monomineralisch und bestehen effektiv aus einem einzigen Mineral. Die Analyse der Kristallform und der Kristallspaltung wird typischerweise zur Klassifizierung monomineralischer Verbindungen verwendet. Geologen klassifizieren polymineralische Gesteine jedoch häufig nach anderen physikalischen Eigenschaften wie Farbe, Härte, Magnetismus und Reaktion mit Säure. In diesem Video werden die physikalischen Eigenschaften von Mineralien vorgestellt und die Klassifizierung von Mineralien anhand einfacher Standardtests demonstriert.

Ein einzelnes Mineral weist eine Reihe einzigartiger physikalischer Eigenschaften auf, die bei der Identifizierung und Klassifizierung verwendet werden. Erstens weisen Mineralien eine breite Palette von Farben auf, die oft aus Spuren von Übergangsmetallen resultieren. Mineralische Farbe bezieht sich einfach auf die scheinbare Farbe des Minerals, die sich aus den Wellenlängen des Lichts ergibt, die bevorzugt von einer mineralischen Oberfläche reflektiert werden.

Streak bezieht sich auf die Farbe der pulverförmigen Probe des Minerals. Ein Schlieren wird beobachtet, indem eine Mineralprobe über eine raue Porzellanplatte gezogen wird, um eine Linie aus pulverförmigem Material zu erzeugen. Die scheinbare Farbe eines Minerals kann aufgrund von Verunreinigungen, die Licht absorbieren oder reflektieren, variieren. Die Schlierenfarbe ist jedoch reproduzierbarer, da die feinen Körner zufällig orientiert sind und weniger von der Kristallstruktur und Verunreinigungen beeinflusst werden.

Als nächstes kann der mineralische Glanz untersucht werden. Glanz ist ein subjektives Maß dafür, wie ein Mineral Licht reflektiert. Es ist in zwei allgemeine Kategorien unterteilt; metallische Materialien, die glänzend und reflektierend sind, und nichtmetallische Mineralien, die stumpf erscheinen.

Die Härte oder die Beständigkeit eines Minerals gegen Disaggregation ist eine weitere Eigenschaft, die für die Klassifizierung verwendet wird. Die Härte wird nach der Mohs-Härteskala gemessen, bei der es sich um einen Satz von zehn Referenzmineralien handelt, die nach ihrer Härte eingestuft werden. Mineralien werden auf dieser Skala nach ihrer Fähigkeit eingestuft, ein anderes Material zu zerkratzen oder von einem anderen Material zerkratzt zu werden. Die Fähigkeit eines Minerals, ein Referenzmaterial zu zerkratzen, impliziert, dass es härter ist als die Referenz und umgekehrt.

Einige Mineralien weisen Magnetismus auf, der es ihm ermöglicht, einen Magneten oder Kompass zu beeinflussen. Im Allgemeinen ist diese Eigenschaft nur dem Mineral Magnetit vorbehalten, einige andere Mineralien können jedoch nach dem Erhitzen einen schwachen Magnetismus aufweisen. Schließlich wird die Reaktivität eines Minerals mit verdünnter Säure gemessen, um auf das Vorhandensein von Karbonatverbindungen zu testen. Es gibt zahlreiche Karbonatmineralien, wobei Calcit das häufigste ist.

Nachdem Sie nun die Prinzipien hinter diesen Eigenschaften kennengelernt haben, schauen wir uns an, wie einige von ihnen im Labor getestet werden.

Um die Mineralfarbe zu analysieren, legen Sie zunächst alle Mineralproben auf eine saubere, mit weißem Papier bedeckte Tischplatte. Untersuche jedes Mineral und beobachte seine scheinbare Farbe. Achten Sie darauf, ob es Farbabweichungen innerhalb der Probe selbst gibt. Beobachten Sie verschiedene Proben desselben Minerals und achten Sie darauf, ob es Farbabweichungen zwischen den Proben gibt. Schwankungen können auf Verunreinigungen im Mineral hinweisen. Beobachten Sie als Nächstes den Mineralstreifen, indem Sie eine Mineralprobe über eine Porzellanstreifenplatte ziehen. Vergleiche die Streifenfarbe mit der mineralischen Farbe. In den meisten Fällen ähnelt die Streifenfarbe der mineralischen Farbe. Einige Mineralien weisen jedoch Unterschiede zwischen der Streifenfarbe und der Gesamtfarbe auf. Wiederholen Sie diese Schritte mit den anderen Mineralproben.

Um die Mineralhärte zu analysieren, versuchen Sie zunächst, eine Glasplatte mit den Mineralproben zu zerkratzen. Glas liegt in der Mitte der Mohs-Härteskala. Mineralien, die in der Lage sind, Glas zu zerkratzen, werden im Allgemeinen als harte Materialien eingestuft. Trennen Sie die Proben nach der Fähigkeit, Glas zu zerkratzen. Testen Sie Materialien innerhalb der harten und weichen Gruppen, indem Sie die Mineralien gegeneinander kratzen. Diejenigen, die in der Lage sind, ein Mineral zu zerkratzen, sind härter als diejenigen, die zerkratzt werden. Ordnen Sie die Mineralien nach ihrer Härte.

Als nächstes kann der Ferromagnetismus gemessen werden, indem zunächst einige Körner des Minerals, in diesem Beispiel Magnetit, mit einem Mauernagel abplatzen. Beobachten Sie mit einem Stabmagneten das Verhalten der Mineralflocken mit dem Magneten. Nimmt der Magnet die Flocken auf, weist das Mineral Ferromagnetismus auf. Überprüfen Sie als Nächstes, ob eine Kompassnadel interagiert. Platzieren Sie die Mineralprobe nebeneinander mit einem Abstand von etwa sechs Zentimetern zwischen ihnen. Verkleinern Sie langsam den Abstand zwischen dem Mineral und dem Kompass. Wenn die Probe magnetisch ist, zeigt die Nadel des Kompasses auf die Probe und nimmt mit zunehmender Verkleinerung des Raums zu. Wiederholen Sie diese Schritte für die anderen Mineralproben.

Die Identifizierung der physikalischen Eigenschaften von Gesteinen und Mineralien ist ein wichtiger erster Schritt bei der Identifizierung von Mineralien. Während diese Tests der physikalischen Eigenschaften wertvolle Werkzeuge für die Identifizierung von Mineralien im Feld sind, stehen jetzt Labortechniken zur Verfügung, die eine detaillierte Charakterisierung von Materialien ermöglichen. So kann beispielsweise die detaillierte Charakterisierung von Materialien für den Einsatz in Anwendungen wie Lithium-Ionen-Batterien mit Hilfe der Röntgenbeugung (XRD) erfolgen. Die XRD nutzt das regelmäßige Beugungsmuster von Röntgenstrahlen, um die Kristallstruktur eines Materials zu bestimmen und eine detaillierte strukturelle Charakterisierung zu ermöglichen.

Diamantstempelzellen sind Geräte, die aufgrund der extremen Härte von Diamanten einen extrem hohen Druck erreichen können. In diesem Beispiel wurde eine Diamantstempelzelle verwendet, um neue Phasen der Materie bei extrem hohem Druck zu synthetisieren und zu analysieren. Die Probe wurde in eine Diamantstempelzelle geladen und in eine wassergekühlte Kupferkammer eingebaut. Das Gerät wurde dann auf einem Tisch in einer Linie mit einer Synchrotron-Röntgenquelle montiert.

Die Materialsynthese bei 15 GPa und 1.700 Kelvin wurde mittels Röntgenbeugung gemessen.

Sie haben gerade das zweite Video von JoVE über die physikalischen Eigenschaften von Mineralien gesehen. Sie sollten jetzt die grundlegenden Feldtests verstehen, bei denen Farbe, Schlieren, Härte, Magnetismus und Reaktivität mit Säure verwendet werden, um eine Mineralprobe zu identifizieren und zu charakterisieren.

Danke fürs Zuschauen!