ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2021
Просмотров: 10848
Скачиваний: 9
Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения
161
ки обладают большей пластичностью по сравнению с металлами с гекса
гональной структурой.
Благородные металлы, характеризующиеся лантаноидным сжатием
атомных объемов, более устойчивы в химическом отношении. Вследствие
этого золото и минералы платиновой группы широко распространены
в россыпях речных долин.
Физические свойства группы
полуметаллов
(мышьяка, сурьмы и вис
мута), характеризующихся существенной долей участия ковалентных
связей и как бы частично искаженными до ромбоэдрической симметрии
примитивно упакованными кубическими структурами, несколько отли
чаются от свойств типичных металлов. Проводимость этих веществ с ро
стом температуры повышается, в отличие от металлов. Наименьшие ис
кажения в кристаллической структуре от кубического прототипа
(искусственного
α
Po) наблюдаются у висмута, который обладает наи
большим в данной группе блеском, наименьшей хрупкостью, наимень
шей твердостью и др. Общими для всех трех металлов являются морфо
логические особенности кристаллов и направления спайности, что строго
согласуется с особенностями их кристаллического строения.
Твердые при нормальных условиях
неметаллы
по кристаллическим
структурам и связанным с ними свойствам совершенно не похожи на ти
пичные металлы. На характеристике их подробно остановимся при опи
сании минералов.
1. Группа золота
В эту группу входят типичные самородные металлы: медь, серебро,
золото и их разновидности по химическому составу.
Из указанных элементов золото в природе наблюдается главным об
разом в самородном виде, изредка в виде теллуридов. Серебро нередко
встречается также в виде сернистых и галоидных соединений. Медь в са
мородном виде распространена значительно реже, чем сернистые, кисло
родные и другие ее соединения.
Все эти металлы кристаллизуются в кубической сингонии, образуя
однотипные плотноупакованные кристаллические структуры. Золото и
серебро, имеющие почти одинаковые размеры элементарных ячеек, об
разуют твердые растворы, тогда как медь, обладающая меньшими разме
рами ячейки, только при высокой температуре дает с золотом твердые
растворы, распадающиеся при охлаждении. Для системы «серебро — медь»
наблюдаются крайне узкие пределы растворимости друг в друге.
МЕДЬ
— Сu.
Химический состав
. Обычно бывает химически чистой.
В качестве примесей иногда содержатся Fe (до 2,5 %), Ag (нередко в виде
включений самородного серебра), изредка Аu в виде твердого раствора
до 2–3 % (золотистая медь).
Сингония
кубическая; гексаоктаэдрический в. с. 3
L
4
L
3
6
L
2
9
PC
. Пр. гр.
Fm
3
m
(
О
5
h
) .
a
0
= 3,6077.
Кристаллическая структура
— простейшая
Описательная часть
162
Рис. 64.
Кратный двойник
(пятерник) октаэдрических
кристаллов по (111)
Рис. 65.
Кристаллический дендрит
самородной меди, состоящий из ряда
вытянутых двойников. Турьянские
рудники (Урал)
и представлена гранецентрированным
кубом: атомы Сu располагаются в верши
нах куба и в центре каждой грани элемен
тарной ячейки, что отвечает кубической
плотнейшей упаковке.
Облик кристаллов.
Правильно обра
зованные кристаллы редки (рис. 62).
Главные формы: {100}, {111}, {110}.
Встречаются двойники срастания по
(111) (рис. 63) и кратные двойники (рис.
64), иногда в виде кристаллических ден
дритов (рис. 65).
Агрегаты.
Часто на
Рис. 62.
Кристалл самородной меди.
Окрестности Екатеринбурга (Урал)
Рис. 63.
Двойники кристаллов самородной меди по (111):
p
{100},
a
{111},
b
1
{101},
b
2
{201}
Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения
163
блюдаются неправильные пластинчатые дендриты или реже целые плас
тины, образовавшиеся в трещинах пород при экзогенных процессах.
В верхних частях месторождений (в зонах окисления) находили даже
сплошные массы в несколько тонн весом.
Цвет
меди меднокрасный, в свежем изломе — розовый, часто с побе
жалостью.
Черта
розовая, металлически блестящая.
Блеск
типичный ме
таллический.
Твердость
2,5–3. Обладает ковкостью. Излом крючковатый.
Спайj
ность
отсутствует.
Уд. вес.
8,5–8,9.
Прочие свойства.
Прекрасный про
водник электричества. Электропроводность 99,95 (для серебра 100).
Диагностические признаки.
Легко узнается по цвету, зеленоватым на
летам малахита или красным пленкам куприта, ковкости и удельному весу.
П. п. тр. плавится (температура плавления 1080 °С). В разбавленной HNO
3
легко растворяется. В НCl растворяется с трудом, образуя хлорид меди.
Водный раствор в аммиаке обладает характерным синим цветом.
Происхождение и месторождения.
Самородная медь образуется
в восстановительных условиях при различных геологических процессах.
Типичные
гидротермальные
месторождения, имеющие самостоятельное
значение, очень редки, они тяготеют к основным породам. Примером могут
служить крупные месторождения самородной меди, нередко серебросодержа
щей (
мохавкит
), в районе
Верхнего Озера
(в штате Мичиган, США), где вкрап
ления ее в габбродолеритах ассоциируют с цеолитами, пренитом, датолитом,
кальцитом и другими минералами. Крупные самородки аналогичного генези
са наблюдались в России в диабазах на берегу бухты
Пропащая Губа
(остров
Новая Земля) и в
Тайметском
месторождении (Кемеровская обл.).
В виде микроскопических выделений медь нередко наблюдается в гид
ротермально измененных основных изверженных породах, где она могла
образоваться в результате разложения медьсодержащих сульфидов.
Наиболее обычно нахождение меди в нижних частях зон окисления
медносульфидных месторождений в ассоциации с купритом (Сu
2
О), ма
лахитом, иногда халькозином (Cu
2
S) и другими медными минералами.
В виде пластинок и неправильной формы пластинчатых ветвистых обра
зований она может быть встречена в трещинах боковых пород по сосед
ству с месторождением. В центральном Казахстане обильные находки
меди делались на верхних горизонтах
Джезказганского
месторождения
медистых песчаников. В музее СанктПетербургского горного института
и в музее Московского геологоразведочного института сохранились об
разцы плитообразных больших глыб самородной меди, доставленные в
свое время из старых рудников в
Дегеленских горах
(Восточный Казах
стан), где отдельные глыбы достигали нескольких тонн весом.
Известны месторождения меди в
осадочных
породах, преимущественно
в песчаниках в виде цемента между песчинками или в виде неправильной
формы конкреций, иногда в ассоциации с купритом, малахитом, азуритом
Описательная часть
164
и другими без видимой связи с первичными медными месторождениями.
Условия образования этого типа месторождений еще недостаточно изуче
ны. Несомненный интерес представляют скопления меди в виде неправиль
ной формы конкреций в песчаниках
Наукатского
месторождения в Ферган
ской долине (Таджикистан).
Замечательные кристаллические двойниковые сростки и дендриты из
верхних горизонтов известных
Турьинских
месторождений (Северный
Урал) были описаны Г. Розе в 1837 г.
Наконец, необходимо упомянуть о так называемой цементной меди,
которая выделяется на железных предметах (скобах, болтах, рельсах
и т. д.) в заброшенных горных выработках, залитых рудничными вода
ми, содержащими в растворе сульфаты меди. Свойство металлического
железа высаживать из растворов медь используется для целей получе
ния этого металла в промышленных масштабах (с помощью железных
опилок в специальных бетонированных водоемах, куда периодически
вливаются рудничные медьсодержащие воды).
Поведение самородной меди в кислородной обстановке характеризу
ется образованием окислов меди на ее поверхности, а в водновоздушной
среде — основных карбонатов меди (малахита и азурита) в виде корок.
Псевдоморфозы самородной меди известны по куприту, халькозину,
изредка по органическим остаткам (чаще по обломкам древесины).
Практическое значение.
Применение меди как металла общеизвест
но (в электротехнике, машиностроении, для изготовления различных
приборов, посуды и т. д.). Процесс извлечения самородной меди из со
держащих ее руд довольно прост (применяются гравитационные методы
обогащения). Поэтому промышленное содержание этого металла в рудах
значительно ниже по сравнению с сульфидными и окисленными рудами
(до 0,5 % для крупных месторождений).
СЕРЕБРО
— Ag. Самородное серебро в природе распространено реже,
чем медь, и несравненно реже, чем золото.
Химический состав.
Кроме химически чистого серебра встречаются раз
новидности: кюстелит с изоморфной примесью золота до 10 % и выше, вис
мутистое серебро
(чиленит)
,
медистое серебро, сурьмянистое серебро и др.
Сингония
кубическая, гексаоктаэдрический в. с. 3
L
4
4
L
3
6
L
2
9
PC
. Пр. гр.
Fm
3
m
(
О
5
h
).
a
0
= 4,0772. Обнаружены также два гексагональных политипа:
серебро 2H
и
серебро 4H
.
Кристаллическая структура.
Атомы располо
жены в узлах гранецентрированной кубической решетки, т. е. относится к
структурному типу Cu.
Облик кристаллов.
Правильно образованные кри
сталлы очень редки. Встречающиеся формы: {100}, {111}. Двойники по (111).
Агрегаты.
Встречается иногда в виде типичных «вязаных» перистых денд
ритов (рис. 66), тонких неправильных пластин и листочков. Характерны
также моховидные, волосовидные и проволочные формы (рис. 67), иног
да антолиты. Наиболее распространены зерна неправильной формы и бо
Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения
165
лее крупные сплошные скопления —
самородки.
Цвет
серебра в свежем изломе
серебрянобелый, иногда с кремо
вым оттенком. С поверхности часто
бывает покрыто черным налетом.
Черта
металлически блестящая.
Блеск
типичный металлический.
Твердость
2,5. Весьма ковко.
Расплющивается в тончайшие ли
сточки. Излом крючковатый.
Спайj
ность
отсутствует.
Уд. вес
10,1–
11,1.
Прочие
свойства
. Наилучший
проводник тепла и электричества.
Диагностические признаки.
Уз
нается по цвету, сильному блеску,
характерному крючковатому, зано
зистому излому, ковкости (острие
ножа легко оставляет след) и удель
ному весу. От платины отличается
меньшей твердостью и меньшим
удельным весом. Аргентит и акан
тит Ag
2
S, которые часто сопровож
дают самородное серебро, обладают
более темным свинцовосерым или
черным цветом.
П. п. тр. плавится. Раствор в HNO
3
с НСl дает характерный белый тво
рожистый осадок AgCl. От H
2
S чернеет.
Происхождение и месторождения.
Образование самородного сереб
ра в природе во многом аналогично образованию меди. Оно вместе с дру
гими серебросодержащими минералами встречается в гидротермальных
жильных месторождениях в ассоциации с
аргентитом
(Ag
2
S) и кальци
том (месторождение
Конгсберг
в Норвегии), иногда в ассоциации со слож
ными сернистыми, мышьяковистыми, сурьмянистыми соединениями раз
ных металлов, в том числе никеля и кобальта. К гидротермальному типу
относится крупнейшее в России месторождение серебра
Дукат
в Мага
данской области; в его рудах совместно с акантитом присутствует и само
родное серебро. Многочисленные гидротермальные месторождения се
ребра находятся в Мексике и в Чили, откуда известны и самородки.
В экзогенных условиях самородное серебро, так же как и самород
ная медь, встречается в зонах окисления месторождений сернистых и
мышьяковосурьмянистых руд, являясь продуктом их разложения и вос
становления из поверхностных растворов различными органическими
Рис. 66.
Перистые дендриты серебра
Рис. 67.
Нитевидные кристаллы
(антолиты) серебра на корочке
самородного мышьяка (Казахстан)