Mit nevezünk ásványnak?
-
szilárd halmazállapotú (az ember által megszokott viszonyok között)
-
a Föld (és a Föld-típusú bolygók) anyagának természetes eredetű építőeleme
-
meghatározott kémiai összetételű, többnyire kristályos állapotú anyag
Az ásvány többnyire szilárd halmazállapotú, egynemű, határozott vegyi képlettel jellemezhető, természetes eredetű anyag.
Mi a kristály?
-
szilárd halmazállapotú anyag
-
az atomok, ionok, molekulák meghatározott rendben helyezkednek el a szerkezetében
A meghatározott rendű szerkezet neve: kristályrács.
A rendezett belső szerkezet megnyilvánulása külalakban (ha a külső körülmények azt lehetővé teszik): sík lapokkal határolt mértani test
A kristályszerkezeteket leíró koordináta rendszert kristálytani tengelykeresztnek hívjuk (36. ábra). A koordinátarendszer segítségével különböző kristályrendszerek különíthetők el (7. Táblázat)
 |
36. ábra. A kristálytani tengelykereszt
3.1. táblázat - 7. táblázat. A kristályrendszerek tengelyhossz- és tengelyszögarányai
|
Kristályrendszer |
Tengelyhossz |
Tengelyszög |
|
Triklin |
a ≠ b ≠ c |
α ≠ β ≠ γ |
|
Monoklin |
a ≠ b ≠ c |
α = γ = 90°; β > 90° |
|
Rombos |
a ≠ b ≠ c |
α = β = γ = 90° |
|
Tetragonális |
a = b ≠ c |
α = β = γ = 90° |
|
Trigonális/Hexagonális |
a = b ≠ c |
α = β = 90°; γ = 120° |
|
Szabályos |
a = b = c |
α = β = γ = 90° |
Ennek segítségével 7 kristályrendszert különíthetünk el (37. ábra).
1. szabályos
2. tetragonális
3-4. trigonális, hexagonális
5. rombos
6. monoklin
7. triklin
 |
37. ábra. Kristályrendszerek példákkal
Kristálymorfológia – szimmetria
A kristály külalakja szerkezetének rendezettségét tükrözi!
A kristály belső szerkezetének rendezettsége a kristály külalakjában is megnyilvánul. A kristály külalakjának törvényszerűségeit a szimmetria alapján jellemezhetjük. A szimmetria jelenlétét fedési műveletek segítségével észlelhetjük.
Az alapvető fedési műveletek – szimmetriaelemek – a következőek:
-
Tükrözés – tükörsík
-
Inverzió – inverziós centrum
-
Forgatás – szimmetriatengely (gír: digír – 180°; tetragír – 90°; trigír – 120°; hexagír – 60°)
Összetett szimmetriaelemek: inverziós és tükrözéses tengelyek – giroidok
A kristályosztályok szimmetriaelemei a kristályosztályokra jellemző maximális szimmetria esetén:
-
Triklin: inverziós centrum
-
Monoklin: digír + tükörsík + inverzíós centrum
-
Rombos: 3 db digír + 3 db tükörsík + inverziós centrum
-
Trigonális: 1db trigír hexagiroid + 3db tükörsík
-
Tetragonális: 1db tetragír + 4 db digír + 5 db tükörsík + inverziós centrum
-
Hexagonális: 1 db hexagír + 6db digír + 7 db tükörsík + inverziós centrum
-
Szabályos: 4 db trigír hexagiroid + 3 db tetragír + 6 db digír + 9 db tükörsík
Kristályhalmazok, aggregátumok.
Monomineralikus kristályhalmazok megjelenési típusait lásd: 38. ábra.
 |
38. ábra. Monomineralikus kristályhalmazok megjelenési típusai
Polimineralikus kristályhalmazok: kőzetek
Polimorfia
Egy bizonyos szilárd anyag a külső körülmények függvényében különböző belső szerkezettel rendelkezhet.
Polimorf kristályok: azonos kémiai összetételű, de eltérő szerkezetű kristályok. Például a kalcit CaCO3 (trigonális) és aragonit CaCO3 (rombos), amelyek egymás mellett metastabilisan létezhetnek. Az ά-kvarc (hexagonális) és β-kvarc (trigonális) SiO2 változatok, amelyek egymás mellett nem létezhetnek, reverzibilisen egymásba alakulnak.
Izomorfia: különböző kémiai összetétel, azonos kristályszerkezet. Az izomorfiának elegykristályok képződésénél van kiemelt jelentősége.
Plasztikus deformáció
- transzláció: maradandó alakváltozás a kristályrács felbomlása nélkül.
Földtani jelentőség: sódiapirizmus
A plasztikus deformáció egy sajátos esete: deformáció egy mechanikai ikerképződés: a kristály egyes részei nyomás hatására ikerhelyzetbe kerülnek.
Néhány hasonló tulajdonsággal rendelkező ásvány: dolomit, hematit, anhidrit, galenit
Földtani jelentőség: kőzettesteket ért deformáció felismerése
Hasadás és törés
Hasadás: mechanikai behatásra a kristály meghatározott síkok mentén részekre esik szét. A hasadási síkok helyzete a kristályon a kristályszerkezet függvénye. Minden hasadással rendelkező szilárd anyag kristályos szerkezetű, de nem minden kristály hasad! A hasadási síkok a kristály egyszerű formáin megfigyelhető lapoknak felelnek meg.
A hasadás minőségének jellemzése:
-
tökéletes: a hasadási lapok simák, jól tükrözők
-
jó: a hasadási lapok simák, de csak gyengén tükrözők
-
rossz: a hasadási lapok nem teljesen simák, és nem, vagy alig tükrözők.
Az ásványok keménysége: a keménység az az ellenállás, amelyet a kristály felülete a mechanikai behatásokkal szemben tanúsít.
Az empirikus (Mohs-féle) keménységi skála (39. ábra):
-
Körömmel könnyen karcolható. (talk)
-
Körömmel nehezen karcolható (gipsz)
-
Körömmel nem, tűvel könnyen karcolható (kalcit)
-
Tűvel nehezen, késsel könnyen karcolható (fluorit)
-
Késsel nehezen karcolható (apatit)
-
Késsel nem karcolható (földpát)
-
Üveget karcolja (kvarc)
-
Üveget karcolja (topáz)
-
Üveget karcolja (korund)
-
Üveget vágja (gyémánt)
 |
39. ábra. Az empirikus (Mohs-féle) keménységi skála
Az ásványok színe: az ásványok saját színe attól függ, hogy anyaguk a fehér fény komponenseit milyen arányban abszorbeálja, mind a fény áthaladásakor, mind a fény felületen való visszaverődésekor. A sajátszínű ásványokat idiokrómás ásványoknak nevezzük. A saját szín a kristályrácsban előforduló elemszennyezés, vagy a kristályba beépülő, finom eloszlású zárványok miatt módosulhat. Az ilyen módosult színű ásványokat allokrómás ásványoknak nevezzük. Az ásványok valódi színét leginkább poruk színe alapján tudjuk megítélni. A fény elnyelődése az ásványon való áthaladáskor és a felületről történő visszaverődéskor.
Példák allokrómás színhatásokra:
-
-A kvarc ametiszt-színét a szerkezetbe beépülő Ti- és Fe-szennyezés okozza
-
-A „macskaszem” a kvarccal együtt kristályosodó finom amfibolszálaktól nyerte színét.
-
-A földpátok allokrómás megjelenését általában a fény hullámhossztartományába eső ikerlemezrendszer okozza.
Pleokroizmus és kettőstörés
Az idiokrómás szín nagymértékben függ a kristályrács tulajdonságaitól. A kristályrácsban a különböző irányok nem egyenértékűek, ezért előfordulhat, hogy az ásványon különböző irányban áthaladó, vagy visszavert fény komponensei egymáshoz képest különböző mértékben abszorbeálódnak. Ez az ásvány színének irányfüggő változását okozza, mely jelenséget pleokroizmusnak nevezzük. Híresen pleokroos ásvány a turmalin.
 |
39a. ábra. Kőzetvékonycsiszolat polarizációs mikroszkóp alatt, egy nikollal. A tárgyasztal forgatásakor a pleokroós ásványokat ismerhetjük fel színük illetve árnylatuk alapján.
Kettőstörők: A szabályos rendszerben kristályosodó és amorf szerkezetű ásványokon kívül az összes ásványban a fény törésmutatója függ attól, hogy mely irányban milyen hullámhosszúságú fény halad, illetve hogy a fény polarizációja hogyan irányul a kristály szimmetriaelemeihez képest. A legtöbb esetben az ásványon áthaladó fény kettőstörést szenved. Erősen kettőstörő a kalcit.
 |
39b. ábra. Kőzetvékonycsiszolat polarizációs mikroszkóp alatt, váltogatva egy nikollal és keresztezett nikolok között. Utóbbi esetben az ásványra jellemző interferenciaszínt látjuk.
 |
39c. ábra. Kőzetvékonycsiszolat polarizációs mikroszkóp alatt, keresztezett nikolok között. Ha a tárgyasztalt elfordítjuk, az ásványra jellemző kioltást látjuk.
Lumineszcencia
A lumineszkáló ásványok kristályrácsából a felvett, gerjesztő energia fény formájában távozik. A gerjesztő energia lehet fény, röntgensugárzás, elektromosság, hő, mechanikai behatás stb. Lumineszcenciát mutat pl. a fluorit, szfalerit, számos uránásvány, egyes kalcit-félék. A lumineszcencia jelensége a kristályrácsban fellépő hibákra és elemhelyettesítésekre vezethető vissza.
Piezoelektromosság
A legközismertebb piezoelektromos tulajdonságú ásvány a kvarc. Ezen kívül a turmalin és a szfalerit is hasonló tulajdonságú.
Mágnesesség
Közismerten mágneses a magnetit. Ferromágneses tulajdonságú, azaz mágnesessége nem a felépítő részecskék sajátosságaiból áll, hanem a kristályszerkezet sajátsága.