Электронная структура и размеры атомов в кристаллах: ионные, атомные и ковалентные радиусы. Типы химической связи и координация атомов

Синтаксические вростки образуются при одновременном росте кристаллов различных минералов. Примером синтаксических вростков является “письменный гранит”. 
Топотаксические вростки образуются при распаде твердых растворов. Некоторые минералы способны при высоких температурах образовывать изоморфные смеси – твердые растворы, нестабильные при более низких температурах. При понижении температуры в твердом состоянии происходит распад изоморфной смеси с образованием внутри одного минерала вростков другого минерала. Так как оба вещества изоструктурны и составляли единое целое, их взаимная ориентировка также будет закономерной. (пертиты)


7. Морфология кристаллических агрегатов минералов. Сферолиты.
Морфология – внешний вид кристалла (Общий внешний вид кристалла того или иного минерала, зависит от того, какая элементарная форма, присущая определенному химическому веществу, преобладает в его составе  и от условий их образования). Разнообразие существующих форм кристаллов можно подразделить на три типа: изометричные, вытянутые в одном направлении (призматические) и вытянутые в двух направлениях (уплощенные). Изометричные — имеющие близкие размеры во всех направлениях: кубы (галенит, пирит), тетраэдры (сфалерит), октаэдры (магнетит, пирохлор), бипирамиды (циркон, касситерит), ромбододекаэдры (гранат), ромбоэдры (кальцит) и др. Вытянутые в одном направлении — призматические, столбчатые, шестоватые, игольчатые, волокнистые кристаллы (турмалин, берилл, пироксен, амфибол, рутил и др.). Вытянутые в двух направлениях (уплощенные) — таблитчатые, пластинчатые, листоватые, чешуйчатые кристаллы (слюды, хлориты, молибденит, графит и т.д.).
Минеральные агрегаты — это срастания минеральных индивидов одного и того же или разных минералов. Агрегаты бывают, зернистые, землистые, шестоватые, волокнистые. пластинчатые, чешуйчатые.
Зернистые агрегаты различаются по величине зерна: крупнозернистые (размер зерна более 5 мм в поперечнике), среднезернистые (зерна от 1 до 5 мм), мелкозернистые (с зернами менее 1 мм). По характеру распределения составляющих их зерен разделяются на: равномернозернистые и неравномерозернистые. Землистые агрегаты в основном характерны для рыхлых, порошковатых минералов. К таким относятся и часть осадочных горных пород - глины (каолин), бокситы. Друзы (щетки) - незакономерные сростки правильных, хорошо образованных кристаллов, выросших в полостях (пустотах) горных пород. Конкреции — шарообразные или неправильной формы стяжения и желваки, образующиеся в рыхлых осадочных породах (илах, глинах, песках и др). Конкреции разрастаются от какого-либо центра (обломочного зерна, органического остатка и т.д.), вокруг которого образуется сгусток коллоидального вещества, впоследствии раскристаллизованного. Секреции (жеоды, миндалины) - форма отложения минералов в полостях горных пород. Здесь рост минералов направлен от краев к центру. Жеодами называют секреции, размер которых более 2 см. в диаметре, все, что меньше, называют миндалинами. Такая форма выделения, как правило, имеет плотно заросшие края и пустой центр.  Дендриты - форма минералов, имеющая ветвистое, древовидное строение. Зачастую такая конструкция напоминает отпечаток растения. Дендриты образуются благодаря отложению частиц питающих растворов по тонким трещинкам вмещающей породы. Дендриты очень частая форма выделения самородной меди и окислов марганца. Последние могут создавать причудливые, пейзажные рисунки на кремнистых известняках. Оолиты – агрегат, состоящий из мелких шариков, размер которых может достигать 2 см. В разрезе, такие шарики имеют концентрическое или радиальнолучистое строение. Оолиты образуются в водной среде, когда раствор вещества группируется вокруг песчинок, пузырьков воздуха. К оолитам, так же относят все минералы, имеющие оолитовое строение, независимо от условий образования. Почковидные агрегаты или натеки – распространены среди поверхностных образований. Могут иметь вид сосулек растущих сверху (сталактиты) или растущих снизу (сталагмиты). Натечная форма выделения встречается у малахита, гематита, халцедона. Налеты и примазки - тонкие пленки различных вторичных минералов, покрывающие поверхность кристаллов или пород. Таковы, например, пленки лимонита на кристаллах горного хрусталя. Выцветы - переодически появляющиеся в сухую погоду и исчезающие в дожди рыхлые корочки, пленки, часто пушистые или моховидные. Эти образования сложены чаще всего легкорастворимыми водными хлоридами, сульфатами разных металлов или другими воднорастворимыми солями. Землистые массы - рыхлые, мягкие, мучнистые агрегаты аморфного или скрытокристаллического строения. Чаще всего образуются при химическом выветривании горных пород или в зоне окисления руд (напр. руд марганца).
Псевдоморфозы. Псевдоморфозами называют минералы, которые, образуясь, имеют не свойственные им формы. Классическим примером является псевдоморфоза лимонита по пириту. Рождение такой формы, происходит так: пирит (FeS2) попав в зону окисления, разрушается и переходит в гидроокисел железа (Fe2O3 x nH2O), лимонит, который и заполняет оставшуюся от выщелачивания форму пирита. Параморфоза – та же псевдоморфоза, только минерал, который замещает исходный, имеет идентичный с исходным минералом химический состав.
Сфероли́т — сложный минеральный агрегат округлой формы, состоящий из тонких игольчатых кристаллов и встречающийся в природе в виде шариков радиально-лучистого строения. Сферолиты встречаются в магматических и осадочных горных породах. Под термином «сферолит» принято объединять ряд близких к сферическим сложных минеральных форм, сложенных волокнистыми, игольчатыми, столбчатыми или пластинчатыми составными элементами, расположенными по радиусам вокруг общего центра (типичный и хорошо знакомый всем пример — шарообразные почковидные выделения малахита). Сферолиты могут быть плотными с видимой гладкой или мозаичной поверхностью ("закрытые сферолиты"), а могут иметь вид пушистых шариков или игольчатых пучков, если состоят из отделившихся друг от друга тонких субиндивидов ("открытые сферолиты"),- в зависимости от соотношения скорости роста концов волокон и скорости их разрастания в стороны. Встречаются как наросшими на стенках открытых полостей (поодиночно либо в виде сферолитовых корок), так и включенными в массемагматических или метаморфических пород, где могут быть продуктом как кристаллизации из расплава, так и метасоматического роста.
8. Химический состав минералов. Изоморфизм, твердые растворы, явление упорядочения и распад твердых растворов.
В состав минералов входит большинство химических элементов периодической системы. Различают видообразующие элементы – Si, O, H, Al, Ca, Na, Mg, Cu, Pb, S, и др. Минералы представлены следующими основными типами химических соединений:
●простыми веществами или самородными элементами – самородная сера, графит, самородная медь, золото, платина и др.;
●оксидами и гидрооксидами: корунд Al₂O₃, рутил TiO₂, куприт Cu₂O и др.;
●солями различных кислородсодержащих и бескислородных кислот: галит NaCl, пирит FeS₂, кальцит CaCO₃, барит BaSO₄ и др.
Для многих солей характерны комплексные анионы (радикалы): в силикатах [SiO₄]⁴⁺, в карбонатах [СО₃]^2-, в фосфатах [РО₄]^3- и др.
Изоморфизм - способность атомов, ионов или молекул замещать друг друга в кристаллических структурах минералов без нарушения их строения. В результате изоморфизма образуются твёрдые растворы замещения. Вещества, которым присущ изоморфизм, называют изоморфными. . Изоморфизм обусловлен близостью свойств атомов и ионов, а также воздействием температуры, давления, концентрацией компонентов.
 Изоморфные вещества могут кристаллизоваться совместно, давая смешанные кристаллы - изоморфные смеси (изоморфные смеси = твердые растворы). Эти смеси образуются лишь тогда, когда замещающие друг друга частицы (атомы, ионы, молекулы) близки по своим эффективным размерам. Согласно правилу Гольдшмидта, образование изоморфных смесей с широким диапазоном концентраций возможно при тождестве знака заряда и близкой поляризуемости замещающих друг друга атомов или ионов, если их ионные радиусы различаются не более чем на 15%. Если два вещества дают изоморфные смеси любых концентраций (непрерывный ряд твердых растворов), то изоморфизм называют совершенным. В противном случае говорят о несовершенном (или ограниченном) изоморфизме. Совершенный изоморфизм характерен только для изоструктурных веществ, имеющих сходное пространственное расположение атомов или ионов и поэтому сходные по внешней форме кристаллы. Для ограниченного изоморфизма условие изоструктурности необязательно.