В. Сарафанников – Коллекционирование камней. Электрик в доме. Инструмент... ("Сделай сам" №4∙2008) (страница 10)

Для определения радиоактивности в настоящее время имеются дозиметры, в том числе и карманные для индивидуального пользования. Никто не отменял и дедовские способы определения радиоактивности с помощью фотобумаги или заряженного электроскопа. Стоит, правда, признать, что фотобумага поможет определить такие малые излучения, на которые дозиметр даже не среагирует. Метод прост. На фотобумагу, завернутую в черный бумажный пакет, в каком она продается, кладут испытываемый образец и оставляют суток на 15. После проявки почернелые места укажут на присутствие радиоактивности.

Диэлектрическая проницаемость — тот, кто знаком с основами радиоэлектроники, знает, что это такое. Проще всего она объясняется действием диэлектрика из данного минерала на увеличение емкости конденсатора по отношению к емкости с воздушным диэлектриком, проницаемость которого принята за единицу. Если вместо воздушного диэлектрика конденсатора ёмкостью 100 пф мы вставим диэлектрик из испытываемого минерала, при котором емкость становится равной 500 пф, то диэлектрическая проницаемость минерала равна 5, при условии, что геометрические размеры конденсатора постоянны.

Пьезоэлектрический эффект — способность некоторых кристаллов преобразовывать механическую энергию в электрическую и наоборот. Наиболее ярко этот эффект проявляется в кристаллах кварца. Значение применения для практических нужд радиоэлектроники прямого и обратного пьезоэлектрических эффектов переоценить невозможно.

На первых порах развития радиоэлектроники применялись природные кристаллы кварца, но потребность в них росла столь стремительно, что вся горнодобывающая промышленность, направленная на поиск и добычу кристаллов кварца, никак не могла удовлетворить все запросы. Кроме этого, большая часть добытых природных кристаллов имела всевозможные дефекты, препятствующие их применению. Поэтому было разработано и налажено производство искусственного выращивания кристаллов с заранее задаваемыми необходимыми параметрами.

Пироэлектрический эффект — появление электрических зарядов на кристаллах некоторых минералов при их нагревании. Пример — турмалин. Этот эффект столь широкого практического применения, как пьезоэффект, не имеет. Пока…

Современные методы анализа минеральных веществ позволяют с абсолютной точностью определять их качественный и количественный состав, внутреннее структурное строение и название, если оно имеется в сводном реестре. Однако сложнейшая стационарная аппаратура не исключает простые методы полевых испытаний для предварительной диагностики минералов. Эти методы разрабатывались вместе с бурным развитием минералогии и сопредельных ей наук. Некоторыми приемами простых химических испытаний может воспользоваться и коллекционер-любитель для определения примерного состава и названия найденного минерала.

Метод паяльной трубки

Этот метод называется еще сухим анализом, когда маленький кусочек минерала нагревают в открытом пламени и по происходящим процессам судят о присутствии тех или иных химических элементов. В качестве источника пламени служит обыкновенная парафиновая свеча, желательно с фитилем потолще. Простым пламенем свечи можно нагреть образец до температуры 700–800 °C, что для многих случаев анализа недостаточно. Поэтому для повышения температуры пламени стали применять паяльную трубку, до сих пор применяемую некоторыми мастерами (старой закалки) для пайки ювелирных изделий. Такое устройство называют еще «фефкой». Это металлическая изогнутая (для удобства работы) трубка диаметром 4–5 миллиметров с зауженным кончиком, имеющим ровный выходной канал, сопло, диаметром 0,4–0,6 мм. Направляя струю воздуха из паяльной трубки на пламя свечи, получаем направленный вбок тонкий факел с температурой до 1500 °C.

По применяемому инструменту этот вид сухого анализа получил свое название «метод паяльной трубки».

Если нет настоящей «фефки», изготавливать ее не стоит. Надо взять иглу от медицинского шприца с диаметром канала 0,4–0,6 мм, надеть подходящую гибкую трубку (резиновую, хлорвиниловую) и паяльная трубка готова к работе. В качестве источника сжатого воздуха и ресивера используют собственные надутые щеки, зажав конец трубки в губах. Только дуть надо не из легких, а именно из надутых щек, постоянно возобновляя запас воздуха. Нос при этом остается свободным для дыхания. (Если только нет насморка.)

При желании можно приспособить какой-либо микрокомпрессор, аквариумный, к примеру, снабдив его мягким резиновым ресивером для сглаживания пульсаций воздуха.

Чтобы вполне осознанно проводить исследования минералов в пламени паяльной трубки, надо знать его строение и свойства. На рис. 13 схематически изображено пламя простой свечи.

Рис. 13

При горении расплавленный парафин поднимается вверх и испаряется. Темный конус 1 внутри пламени, начинающийся от фитиля, представляет собой зону паров парафина с температурой около 400 °C. Ярко светящийся венчик 2, который и дает основной свет, является зоной разложившихся горящих газов, но не сгорающих полностью. Здесь температура уже выше и достигает 600 °C. Самая высокая температура пламени, до 800 °C, находится в зоне 3 окончательного сгорания газов, в 1–2 мм от венчика 2. Эта часть пламени свечи почти не видна. Чтобы увидеть его, надо медную проволоку, смоченную азотной или соляной кислотой, ввести в пламя около самого фитиля в зону 1. Бесцветный наружный венчик 3 окрасится в ярко-зеленый или синий цвет.

Подавать воздух в пламя свечи можно двояко: введя кончик иглы в пламя, как на рис. 14, или не вводя, как на рис. 15.

Свойства факела при этом будут несколько разниться.

В первом случае (рис. 14) пламя называется окислительным, в некоторых минералогических таблицах-определителях помечается буквами ОП. Здесь тоже факел состоит из нескольких зон: 1 — зона испарения парафина, в это место помещают образец для окрашивания факела; 2 — зона активного горения паров парафина; 3 — зона наивысшей температуры; 4 — зона энергичного окисления, сюда вводят образец для испытания окислением. В этой зоне разогретый образец энергично соединяется с кислородом воздуха, если к лому он способен.

Рис. 14

Во втором случае (рис. 15) пламя называется восстановительным (ВП). Здесь имеются такие же зоны: 1 — зона паров, 2 — зона горения, 3 — зона максимальной температуры.

Рис. 15

Разница в том, что зона горения в этом факеле получается немного больших размеров, поэтому сюда удобнее помешать образец для испытаний на восстановление. В этой зоне горящие пары парафина активно поглощают кислород, в том числе и из испытываемого образца, происходит реакция восстановления. При помощи паяльной трубки можно выполнить несколько испытаний свойств минералов, в пакете с другими признаками позволяющими определить примерный состав и, в ряде случаев, точное название минерала.

Для удержания образца применяется пинцет с достаточно тонкими губками, удобнее самозажимной. Кусочек исследуемого камня должен быть маленьким, не более 2 мм в поперечнике, так как мощность факела паяльной трубки невелика для достаточного прогрева. Результат обычно наблюдают через 10-кратную лупу. Очень часто нагрев и плавление проводят на куске древесного угля в выдолбленной лунке.

Нагревая кусочек минерала, мы можем наблюдать одно из трех явлений: а) образец разлагается, то есть теряет первоначальный облик; б) не разлагаясь, минерал более или менее легко плавится; в) минерал остается без изменений.

Характерные признаки некоторых элементов при разложении минералов

1. Исследуемый образец загорается от факела и горит коптящим пламенем. Это, в основном, органогенные породы и минералы: гагат, янтарь, каменные угли. Горит самородная сера, выделяя едкий дым с запахом сернистого газа.

2. Щелочная реакция. Характерна для карбонатов, содержащих щелочные и щелочноземельные металлы. Минерал сильно прокаливается окислительным пламенем. Происходит разложение с образованием окислов металлов. Прокаленный образец кладется на мокрую лакмусовую бумагу. Образующаяся щелочь окрашивает бумагу в синий цвет, показывающий, что минерал содержит один (или несколько) из металлов: К, Na, Са, Mg, Ва и другие.

3. Образец разлагается, выделяет дым и образует налет на угле. Содержащийся мышьяк дает легкий белый дымок с запахом чеснока и образует небольшой налет далеко от образца. Сурьма выделяет густой белый дым и сильный белый налет рядом с образцом. Присутствие свинца характеризуется желтым налетом у пробы.

4. Минерал окрашивает пламя. Для получения более яркой окраски тугоплавкие минералы смачиваются разбавленной соляной кислотой. Натрий окрашивает факел в ярко-желтый цвет, калий — в фиолетовый, барий — в зеленый, литий — в красный, стронций — в малиново-красный, кальций — в оранжевый, свинец — в синий, медь — зеленый, смоченная кислотой — в синий. При пробе на окрашивание факела смачивают только образец, но не пинцет.

5. При прокаливании минерал изменяет цвет. Соединения железа, никеля, кобальта при разложении чернеют. Остатки притягиваются магнитом. Минералы марганца и урана тоже чернеют, но магнитом не притягиваются. Флюориты при нагревании становятся белыми. Окиси и силикаты цинка от нагревания желтеют, а по остывании снова белеют.