7. elıadásAZ ÁSVÁNYOK RENDSZEREZÉSE

OXIDOK, HIDROXIDOK, KARBONÁTOK

Oxidok

Fémeknek oxigénnel alkotott vegyületei.

Szerkezetükben fıleg ionos kötés érvényesül. A koordinációt tekintve a nagy koordinációs számú ionrácsok az uralkodók, míg a közepes koordinációs számú, kovalens kötéseket tartalmazó, illetve kis koordinációs számú molekularácsú oxidok ritkábbak.

Az összetett oxidokban két vagy több kation található. Ezekben a kationok koordinációs száma lehet azonos, de lehet különbözı is.

Az oxidok a szulfidokhoz képest jobbára tömöttebb rácsszerkezetet építenek föl, ami a kémiai és fizikai tulajdonságokban kifejezésre jut: nagyobb keménység, magasabb olvadáspont, kisebb oldhatóság.

Oxidok

Az oxidok csoportosítása a fém/kation : oxigén arányt követi.

Jelenleg kb. 450 oxid és rokon vegyületet ismerünk a természetben. Egyesek igen gyakoriak, mint a kvarc. Legnagyobb mennyiségben a földkéregben találhatók, átlagos mennyiségüket 17 %-ra becsülik (ebbıl azonban kb. 13% esik a kvarcra).

Gazdasági és történeti szempontból fontos ásványok tartoznak az oxidok közé. A vas, mangán, króm, ón, titán, alumínium és az urán döntırészét oxidokból nyerik ki.

Sok oxid ismert a drágakövek világában is. De gondoljunk a jégre, hiszen az szintén ásvány és az oxidok közé tartozik.

Néhány fontos oxid

Spinell – MgAl2O4; köbös

fontos kızetalkotó

(magmás, üledékes)

megbecsült drágakı

Magnetit – Fe2+Fe3+2O4; köbös

gyakori kızetalkotó

(magmás, metamorf

üledékes), fontos érce a vasnak,

ferromágneses sajátságú

Néhány fontos oxid

Korund - Al2O3; trigonális

fontos kızetalkotó

(metamorf, üledékes)

nagy keménység és kémiai

stabilitás, drágakıváltozatok:

(rubin, zafir)

Néhány fontos oxid

Hematit - Fe2O3; trigonális

fontos kızetalkotó

(magmás, metamorf, üledékes)

a vas fontos ércásványa,

pora korábban fontos

festékföld volt

Ilmenit - FeTiO3; trigonális

fontos kızetalkotó (magmás,

üledékes), a titán ércásványa

Néhány fontos oxid

Rutil - TiO2, tetragonális

gyakori kızetalkotó

(magmás, metamorf,

üledékes),

nagy keménység, kémiai

stabilitás,

a titán fontos ércásványa,

fehér festék alapanyaga

Piroluzit - MnO2, tetragonális

a mangán legfontosabb

ércásványa, leginkább

üledékes eredető, pora

kedvelt festékföld volt

A földkéreg legfontosabb oxidja: kvarc

Kvarc - SiO2; trigonális, hexagonális

Tridimit - SiO2; monoklin, rombos

Cristobalit - SiO2; tetragonális, köbös

az egyik leggyakoribb kızetalkotó

(magmás, metamorf, üledékes),

7-es keménység, nagy kémiai stabilitás,

nem hasad

sokféle szín- és alakváltozat

(drágakövek),

változatos felhasználás: üvegipar,

építıipar, kohászat, elektronikai és

optikai ipar, tőzállóanyagipar,

korábban eszközkészítés

(kıkorszakok)

SiO2 módosulatok stabilitási tartományai

A földkéreg legfontosabb oxidja: kvarcformák, ikrek, jól kristályos változatok

rózsakvarc

ametiszt

füstkvarc

Mikrokristályos kvarcváltozatokkalcedon- és jáspisfélék

Egy rövid távon rendezett szerkezető és amorf ásvány: opál

Opál - SiO2 . nH2O

amorf vagy rövid távon

rendezett szerkezető

kagylós törés, változó

víztartalom, felszínközeli

képzıdés (magmás,

üledékes eredet)

Hidroxidok, oxid-hidroxidok

A hidroxidokban a hidroxil-csoport egyedül vagy az oxigénnel együtt

tölti be az anionhelyeket.

Szerkezetük jelentısen különbözik az oxidokétól. Az OH-ionok

koordinációs száma leginkább 3-as vagy 6-os és zömmel rétegrácsos

felépítést eredményez.

A hidroxidok sokkal kevéssé stabil vegyületek, mint az oxidok. A

rétegrácsokban a rétegek között gyenge van der Waals kötés vagy

hidrogénkötés van.

Jellemzı a hidroxidokra: kristályok táblás, lemezes termete, a rétegekkel

párhuzamos kiváló hasadás és kis keménység.

Legtöbbször a felszín közelben vagy a felszínen képzıdnek, mállási

folyamatok során. Az alumínium, vas, mangán fontos ércásványai

tartoznak közéjük.

A leggyakoribb vas-oxid-hidroxid: goethit

Goethit - αααα-FeO(OH); rombos

roppant elterjedt kızetalkotó, a felszínen minden vastartalmúásvány döntıen goethitté (vagy rosszul kristályos vas-oxiddá) mállik el,

a vas évezredek óta felhasznált ércásványa,

porát festékföldként hasznosítják.

Gyakori alumínium-hidroxidok

Gibbsit - γγγγ-Al(OH)3; monoklin

a felszínen más Al-tartalmú

ásványokból gyakran

képzıdik; kristályai mindig

szubmikroszkopikus

méretőek,

a bauxit fontos ércásványa

Böhmit - γγγγ-AlO(OH); rombos

a bauxit legfontosabb

ércásványa, kristályai

mikroszkopikus méretőek

Környezetünkben képzıdı

oxidok, hidroxidok• Sokszor rövid távon rendezett szerkezetőek vagy amorfak; nagy

fajlagos felülettel, nagy adszorpciós képességgel rendelkeznek

Fe-oxidokAl-oxidok

Fe-Mn-oxidok Fe-oxidok

Karbonátok

A karbonátokra a CO3 összetett anion jelenléte jellemzı. A karbonát anionban lévı kötések sokkal erısebbek, mint a szerkezetben lévıtöbbi kötéstípus.

A karbonát anion legtöbbször közepes vagy nagy ionrádiuszú, két vegyértékő kationokkal (Ca, Mg, Fe, Mn, Pb, Ba, Sr) kapcsolódik össze. A kisebb ionmérető fémek karbonátokban ritkábbak, és általában más fémekkel együtt épülnek be a szerkezetbe.

kalcit rácsa és hasadása

Karbonátok

A vízmentes, vízben nem oldódó karbonátok 3–5 közötti keménységőek. A vízben fıként az OH-csoportot tartalmazó, vagy a víztartalmúkarbonátok oldódnak.

Hidrogén-ion jelenlétében a karbonátok instabilakká válnak és elbomlanak (pl. sósavban pezsgéssel oldódnak).

A karbonátok a földkéreg felsı zónáiban, illetve a Föld felszínén elterjedt ásványok. Karbonátokból áll számos igen elterjedt üledékes (pl. mészkı, márga, dolomit) és metamorf (márvány) kızet.

Jelenleg kb. 200 karbonátásványt ismerünk. Gyakoriságuk és gazdasági jelentıségük miatt a kalcit-, az aragonit- és a dolomit-csoport ásványai a legfontosabbak.

A karbonátokat a víztartalom, illetve a pótanionok hiánya vagy jelenléte alapján csoportosítjuk.

A leggyakoribb karbonát: kalcit

Kalcit - CaCO3; trigonális

a leggyakoribb kızetalkotó

karbonát (magmás,

üledékes, metamorf),

romboéder szerinti kitőnı

hasadás, közepes

keménység, savakkal

szembeni instabilitás,

változatos felhasználás:

építıipar, mész- és

cementgyártás, kohászat,

cukoripar, talajjavítás,

festékipar, díszítıkıipar

A kalcit formai változatossága

Néhány fontos karbonát

Sziderit - FeCO3; trigonális

gyakori kızetalkotó (magmás,

üledékes);

a vas egyik ércásványa,

barna szín, romboéder szerint

kitőnı hasadás

Magnezit - MgCO3; trigonális

a magnézium legfontosabb

ércásványa, tőzállóipar,

építıanyagipar (speciális

cementek)

Néhány fontos karbonát

Dolomit - CaMg(CO3)2; trigonális

gyakori üledékes kızetalkotó,

közepes keménység, savakkal

szemben instabilitás,

romboéder szerinti kitőnı hasadás,

Kohászati adalék, tőzállóanyag-ipar,

talajjavítás, vegyipar

Néhány fontos karbonát

Aragonit - CaCO3; rombos

üledékes, ritkábban magmás,

metamorf kızetalkotó,

közepes keménység, savakkal

szemben instabilitás,

nem jó a hasadása (ellentétben a

kalcittal)

Néhány fontos karbonát

Malachit - Cu2(CO3)(OH)2; monoklin

rézérctelepek oxidációs zónája,

zöld, közepes keménység,

a réz ércásványa, pora korábban

fontos festékföld volt, díszítıkı

Azurit - Cu3(CO3)2(OH)2; monoklin

rézérctelepek oxidációs zónája,

kék, közepes keménység,

a réz ércásványa, pora korábban

fontos festékföld volt

Környezetünkben képzıdı karbonátok