В. Сарафанников – Коллекционирование камней. Электрик в доме. Инструмент... ("Сделай сам" №4∙2008) (страница 11)

6. Минералы, содержащие кристаллизационную воду, при нагревании мутнеют, увеличиваются в объеме или вспучиваются в зависимости от содержания воды. Таковы минералы группы цеолитов: натролит, десмин, мезолит и др.

Плавкость минералов

Некоторые минералы при нагреве, не разлагаясь, то есть не изменяя свой химический состав, начинают плавиться. Температура плавления в минералогии сравнивается с некоторыми минералами, выбранными в качестве эталонов. Составлена условная шкала плавкости из семи номеров:

1. Плавится на свече. Натролит. 500 °C.

2. Легко плавится в шарик ППТ. Галит. 800 °C. Здесь аббревиатура ППТ означает: перед паяльной трубкой.

3. Плавится в шарик на угле ППТ. Флюорит. 1100 °C.

4. В шарик плавится с трудом, но легко закругляется на краях. Нефелин. 1200–1250 °C.

5. В тонких осколках и в остриях сплавляется. Ортоклаз. 1300–1350 °C.

6. В самых тонких остриях закругляется. Берилл. 1410 °C.

7. Не плавится даже в самых тонких остриях. Кварц. 1700 °C.

При определении плавкости различают еще, как выглядит сплавленный шарик: прозрачный, бесцветный, окрашенный, мутный или фарфоровидный.

Получение цветных стекол

Это тоже один из методов исследования минералов для обнаружения некоторых металлов в их составе. Метод основан на сплавлении минералов с бурой. Расплавленная бура, растворяя многие соединения металлов-хромофоров, приобретает характерную окраску. Остывшее вещество и есть цветное стекло. Для сплавления применяют безводную форму буры. Если в распоряжении имеется водная (на упаковке всегда указывается химическая формула и марка химреактива), то сначала ее надо прокалить, освободить от кристаллизационной воды. Применение водной буры неудобно потому, что при нагреве она начинает вспучиваться и разлетаться во все стороны под напором факела паяльной трубки.

Для получения стекла некоторое небольшое количество буры положим на осколок фарфоровой тарелки и расплавим. В расплав бросим крупинку исследуемого минерала. На белом фоне фарфора будет очень хорошо виден цвет получившегося стекла. Минерала надо брать раз в пять меньше буры, чтобы цвет получился не очень густым и темным. Во многих случаях цвет зависит от того, каким пламенем обрабатывалась проба, окислительным или восстановительным. Приведем получающиеся цвета стекол в разных зонах факела для некоторых металлов.

Железо в окислительном пламени дает желтое стекло, в восстановительном — бутылочно-зеленое.

Марганец — в окислительном — красновато-фиолетовое, в восстановительном — бесцветное.

Хром — в окислительном желтовато-зеленое, в восстановительном — зеленое.

Кобальт — в окислительном — синее, в восстановительном — синее.

Никель — в окислительном красновато-бурое, в восстановительном — серое непрозрачное.

Медь — горячее стекло — зеленое, холодное — голубое в окислительном, красное непрозрачное в восстановительном пламени.

Выплавление корольков металлов

Королёк — это выплавленный из минерала маленький шарик металла. Корольки образуются из минералов, содержащих золото, серебро, медь, свинец, олово.

Для выплавления металлов надо приготовить смесь из трех частей соды, одной части размолотого минерала и одной части порошка древесного угля. Смесь смачивают, скатывают в шарик и помещают в углубление на куске угля. Корольки выплавляют в восстановительном пламени.

Сода при нагреве переводит металл в углекислое соединение, распадающееся далее на окисел и углекислый газ. Из примешанного порошка угля при его сгорании образуется окись углерода СО, которая энергично отнимает кислород от окисла металла, восстанавливая его в виде капелек корольков. Как видим, в этом несложном опыте происходит целый ряд химических преобразований.

Поэтому, если вы предполагаете не просто бездумно собирать красивые камешки, а заняться настоящим коллекционированием минералов, то будет совсем не лишним иметь в своей библиотеке учебники химии из школьной программы и периодически освежать свои познания в этой области, особенно если все это было «пройдено» довольно давно.

Четко поставленная задача и ясное осмысленное видение путей к ее решению — это уже наполовину решенная задача. Блуждание в дремучих потемках с надеждой на «авось» остудит ваш первоначальный пыл, заставит махнуть рукой на все затеи и усомниться в своих возможностях.

Характерные признаки некоторых элементов при простых химических испытаниях

Имея небольшой набор химических реактивов, можно проводить аналитические испытания минералов на присутствие тех или иных элементов в заинтересовавшем камне.

При растворении минералов в соляной кислоте можно наблюдать:

1. Кальцит шипит в холодном состоянии, выделяя углекислый газ, не имеющий запаха.

2. Магнезит растворяется при нагревании, выделяя тот же газ.

3. Некоторые сульфиды растворяются с выделением сероводорода, сопровождаемый запахом тухлых яиц — сфалерит, пирротин.

4. Окислы магния выделяют хлор — псиломелан.

5. Минералы-силикаты растворяются с образованием студенистого кремнезема — оливин, нефелин, скаполиты, ортит, натролит.

6. Тонкий порошок или черта на бисквите вскипает, выделяя углекислый газ — сидерит, смитсонит.

7. Минерал растворяется спокойно — апатит.

8. Минералы не растворяются. В этом случае порошок минерала смешивается с содой и сплавляется ППТ на древесном угле (см. выше).

Приведенные примеры далеко не исчерпывают все методы и особенности диагностики минералов. Они только дают общие понятия и направления в разных способах определения минералов.

Для получения первоначальных практических навыков лучше всего провести пробные испытания нескольких заведомо известных минералов, применяя разные способы, приемы и методы анализа. Полученные результаты, совпадающие с таблицами по определению минералов, придадут уверенность в дальнейших испытаниях неизвестных минералов.

• Кальцит. Минерал класса карбонатов. Химическая формула СаСO₃. Породообразующий минерал известняка и мрамора. Для тренировочных исследований возьмем мрамор, состоящий практически из чистого кальцита.

Медная чертилка оставляет белую черту. Значит, его твердость равна 3. Плотность 2,72 г/см³. Капля 10 % раствора соляной кислоты (НСl) вызывает бурное вскипание на поверхности минерала с выделением углекислого газа без запаха (СO₂). Пламя окрашивается в желтый цвет (Na). Прокаленный в окислительном факеле минерал переходит в оксид кальция СаО. Это не что иное, как всем известная негашеная известь, широко применяемая в самых разных отраслях хозяйства. При соединении оксида кальция с водой получается щелочь Са(ОН)₂, что подтверждается лакмусовой бумагой. Она синеет. В производстве процесс соединения оксида кальция с водой называется гашением извести. Процесс сопровождается выделением большого количества тепла и увеличением объема получаемого продукта, называемого гашеной известью.

• Галит. Всем известная поваренная соль. Хотя этот минерал не требует особой диагностики, ради приобретения начальных навыков можно провести комплекс испытаний. Это минерал класса галогенидов. Химическая формула NaCl. Образует красивые прозрачные кристаллы в форме куба кубической сингонии. Цвет — белый, желтый, синий, бесцветный. Цвет черты — белый. Спайность совершенная. Обладает отдельностью. Твердость 2–2,5. Плотность 2,17 г/см³. Окрашивает пламя в ярко-желтый цвет (Na). Легко плавится ППТ. Плавкость 2.

• Кварц. Минерал класса оксидов. Химическая формула SiO₂. Кварцевую гальку можно найти в куче строительного гравия. Для исследования разобьем образец на мелкие кусочки. (Осторожно! Берегите глаза. Лучше надеть защитные очки.) Обратим внимание на характер излома. Он неровный со стеклянным блеском. Спайность отсутствует. Прозрачность найденного образца может быть от совершенно прозрачного (осколок или окатанная галька горного хрусталя не очень большая редкость в куче гравия), до просвечивающего. Возможна различная окраска, но порошок всегда белый. Острая кромка легко царапает стекло. Твердость по шкале Мооса — 7. Плотность 2,65 г/см³. ППТ не плавится даже в самых тонких местах. В кислоте не растворяется даже при нагреве. Растворяется во фтористо-водородной (плавиковой) кислоте. Это для дополнительного сведения.

Если какая-либо характеристика не совпадает с должными, например твердость меньше, плотность больше или меньше и др., значит это не кварц. Исследования продолжаем до установления названия.

• Гипс. Минерал класса сульфатов. Химическая формула CaSO₄∙2H₂O. Минерал осадочных пород. Можно найти в глинах, слоях известняка. Не путать со строительным или медицинским гипсом! Разные вещи.

Мягкий минерал. По шкале имеет твердость 2. Плотность 2,32 г/см³. Образует совершенные досковидные прозрачные кристаллы моноклинной сингонии. Может быть белого, серого, бурого и красного цвета. Черта белая. Спайность совершенная. Блеск стеклянный или перламутровый. Иногда волокнистые агрегаты у разновидности гипса — селенита. В соляной кислоте растворяется. ППТ плавится в белую эмаль, сначала теряя воду. Пламя окрашивает в оранжевый цвет. Сплав с содой на угле темного цвета. Смочив его и положив на фотобумагу, получим темное пятно. Это характерная реакция на «серную печень».

• Пирит. Минерал класса сульфидов. Химическая формула FeS₂. Образует кристаллы в виде куба или пентагон-додекаэдров кубической сингонии. Часто сплошные массы со скрытокристаллической структурой. Излом раковистый, спайность весьма несовершенная, блеск металлический, цвет желто-латунный, часто с побежалостью. Цвет черты — черный с зеленью. Минерал тяжелый, плотность 4.9–5,2 г/см³. Твердость 6–6,5. Плавкость 3. ППТ сначала выгорает часть серы, затем плавится в черный магнитный шарик. Это указывает на железо.