Лекция №2 Тема: Внутренние строение, плотности, температуры и радиоактивности земли. Химический и минеральный состав земли. Общие сведения о минералах. Физические и механические свойства минералов

Магнитность.
Существует очень немного минералов, которые обладают явно выра-женными магнитными свойствами. Минералы со слабыми парамагнитными свойствами легко притягиваются магнитом (бедные серой разности пирротина). Но имеются и такие минералы, которые сами представляют собой магнит, т. е. являются ферромагнитными и притягивают к себе железные опилки, булавки, гвозди. Таким свойством обладают магнетит, никелистое железо, некоторые разности ферроплатины. Наконец, известны диамагнитные минералы, отталкивающиеся магнитом (самородный висмут).
Так как число минералов, обладающих магнитными свойствами, невелико, то этот признак имеет важное диагностическое значение. Испытание на магнит-ность производится c помощью свободно вращающейся магнитной стрелки, к концам которой подносится испытуемый образец. Допускается и употребление магнита, при этом предпочтительно использовать мелкие зерна минерала, а магнит прикрывать бумагой. Слабыми магнитными свойствами, не устанавливаемыми с помощью магнитной стрелки, обладает довольно большое количество минералов.
На различии этих слабо выраженных магнитных свойств основано разделение минералов на фракции с помощью электромагнита при исследовании так называемых шлихов, т. е. тяжелой фракции минералов, получающейся при промывании.
Радиоактивность
В самом конце периодической системы Менделеева располагаетсягруппа радиоактивных элементов урана — радия, представляющих совершенно особый интерес. Явления радиоактивности были открыты А. Беккерелем еще в 1896 г. Дальнейшее изучение их привело к открытию общих законов строения атома и к развитию так называемой ядерной физики.
Как известно, образование ионов, химических соединений и вообще все химические процессы обусловлены почти исключительно строением наружных электронных оболочек атомов и той энергией, которая выделяется при перегруппировках электронов; ядра атомов при этом не претерпевают никаких изменений. Явления же радиоактивных превращений, наоборот, связаны с превращениями, происходящими в самих ядрах.
В связи с этим необходимо напомнить о строении атомных ядер. Установлено, что в строении атома принимают участие три основных вида частиц: протон и нейтрон — в ядре, электрон — в окружении ядра. Число протонов равно атомному номеру, а число нейтронов — разности между массовым числом (близким к атомному весу) и атомным номером.
Рассматривая Периодическую систему элементов легко видеть, что в первых рядах элементов числа протонов и нейтронов ядра атома обычно равны друг другу. По мере перехода к более тяжелым элементам мы замечаем, что число нейтронов по сравнению с протонами постепенно возрастает (так полагается для достижения минимума энергии, а следовательно, и устойчивости ядра). В последнем ряду устанавливается уже весьма значительный избыток нейтронов по отношению к протонам. Например,ядро тяжелого урана U238 содержит 92 протона и 146 нейтронов (238 – 92),а ядро изотопа U235 — на три нейтрона меньше (при том же числе протонов).
Эти последние элементы периодической системы обладают не вполне устойчивыми ядрами атомов. Для таких элементов весьма характерны явления так называемого радиоактивного распада, выражающиеся в не прерывном испускании:
1) частиц, т. е. ядер атомов гелия, обладающих атомным номером 2 и массовым числом 4; они выбрасываются с громадной скоростью и ионизируют воздух, т. е. делают его проводником электричества; испускание этих частиц приводит к тому, что атом данного элемента последовательно превращается в атомы более легких элементов, причем атомный номер при вылете каждой частицы уменьшается на две, а масса — на четыре единицы;
2) частиц, равнозначных электронам; испускание одной такой частицы, естественно, приводит к увеличению заряда ядра на единицу (при сохранении массового числа); следовательно и атомный номер продукта превращения увеличивается на единицу;
3) лучей, представляющих собой электромагнитное излучение, подобное рентгеновским лучам.
Установлены три ряда последоательных радиоактивных превращений:
1) ряд урана, начинающий ся с изотопа урана U238,где в числе промежу-точных продуктов распада образуется и радий с периодом полураспада 1600 лет;
2) ряд актиния, начинающийся с другого изотопа урана — U235 и включающий в числе промежуточных продуктов превращений актиний;
3) ряд тория, начинающийся с изотопа Th232.
Радиоактивность минералов определяется по производимой ими ионизации воздуха с помощью электроскопов, ионизационных камер и различных систем счетчиков. Урансодержащие минералы, способные излучать химически активные лучи, оказывают сильное воздействие также на фотографическую пластинку. Этим пользуются для получения так называемых радиографий. С этой целью отполированный образец руды в темной комнате или в ящике для проявления кладут на фотопластинку на определенное время. Активные лучи в светочувствительном слое производят обычное химическое действие. После проявления места сильного почернения будут указывать на наличие урано содержащих минералов.