Proprietatile fizice ale mineralelor

Proprietati morfologice

Proprietati legate de coeziune

Proprietati electrice

Proprietati magnetice

Recunoasterea unui mineralCu precizie?

Analize instrumentale

Proprietatile fizice macroscopice ale mineralelor

•Morfologia cristalelor individuale (habitus, tracht) si a agregatelor cristaline

•Clivaj si spartura (proprietati legate de coeziune)•Duritate•Greutate specifica•Culoare, transparenta, luciu

Proprietatile comune dupa care se identifica mineralele

Cristale izolate - Habitus

Dezvoltare egala in cele trei directii - Izometric (sistemul cubic)Dezvoltare preferentiala pe o directie – columnar, prismatic, acicular, fibrosDezvoltare preferentiala pe doua directii – lamelar, tabular, foios.

Agregate cristaline

Concresteri de cristale

Apartinand aceleiasi specii minerale•Concresteri regulate•Concresteri simetrice•Concresteri neregulate

Apartinand unor specii minerale diferite

Epitaxia

Concresteri regulate

Concresterile paralele (aceleasi specii minerale)agregate de cristale identice cu fetele si axele cristalografice paraleleconstituie un monocristal – structura atomica interna ramane

neschimbataenergie libera totala a cristalului mai mica decat daca ar fi crescut neregulat

Epitaxia asocierea unor specii minerale diferite conditionata de dispunerea paralela a unor elemente de simetrie ale unui mineral fata de elementele de simetrie ale altui mineral

Conditie: structura planelor reticulare ce se suprapun sa fie asemanatoare ca si constantele reticulare

Concresteri simetrice

(Twinning)

• Concresteri simetrice de doua sau mai multe cristale apartinand aceluiasi mineral, orientate unul fata de altul prin legi bine determinate

• Crestrea este controlata cristalografic – indivizii cristalini maclati formeaza o configuratie cu simetrie absenta intr-un cristal individual.

un nou element de simetrie• Operatiile de simetrie care pun in evidenta macla (elementele cristalografice ale maclelor) sunt:

– Reflexia dupa un plan(care poate fi o fata existenta sau posibila in cristal) plan de macla – Rotatia axa de simetrie a maclei (de obicei de ordinul 2) – dupa o directie comuna ambilor

indivizi cristalini cu unghi de invarianta de 180°– Inversia – fata de un punct centrul de simetrie al maclei– nu coincid cu elementele de simetrie ale cristalului unic.

• Legea de maclare defineste operatia de simetrie si directia (planele de macla sunt indicate cu indici Miller (hkl), axa maclei este indicata printr-un simbol de zona [hkl]).

Plan potential de maclare(111)

Plan de oglindire

Plan de alipire Macle de contactMacle de contactPlanele de alipire corespund planelor de macla (oglindire)

Macle penetrativeMacle penetrativePlanele de alipire sunt neregulate

Tipuri de macle

Axa maclei

Macle multiple

Formate din 3 sau mai multe cristale maclate

- Macle polisintetice Macle polisintetice planele de alipire sunt paralele

- Macle ciclice Macle ciclice planele de alipire nu sunt paralele

Rutil (TiO2)

Macle ciclice

Crisoberil (BeAl2O4 )

CalcitAlbit

Macle polisintetice

Legi de maclare in sistemul triclinic

Macla dupa legea albitului{010} – plan de macla

Macla in gratar a microclinului (macla dupa legea albit-periclin)[010] axa maclei

http://www.jeffreycreid.com/petrography/pet_igneous.html#Plagioclase

Legi de maclare in sistemul monoclinicPlanul maclei este paralel cu o fata posibila a cristalului dar niciodata paralel cu un plan de simetrie al cristalului

Axa maclei este un ax de zona sau o directie perpendiculara pe o fata dar niciodata o axa de simetrie in cristal

Macle ciclice si de contact

Legi de maclare in sistemul rombic

Legi de maclare in sistemul tetragonal

{0112} macle de contact simple sau polisintetice

exceptie: Axul de macla || c

Legi de maclare in sistemul hexagonal

Macle Macle penetrative cu penetrative cu axul maclei II axul maclei II ax de rotatieax de rotatie

Legi de maclare in sistemul cubic

Coada de randunicaGips Macla de

penetretieFluorina

Macla in grnunchiGips

Macla de penetratieOrtroza

Macla de penetratieCassiterit

Staurolit

Clivaj si spartura – raspunsul unui cristal la aplicarea unui forte exterioareClivajul –tendinta unui mineral de a se desface dupa plane atomice paralele, perpendicular pe directia de minima coeziune (notate ca indici Miller)Clivajul este intotdeuna in relatie cu simetria cristalului

Duritatea unui cristal depinde de tipurile de legaturi din retea si de prezenta sau absenta defectelor de reteaScara lui Mohs

Greutate specifica (G) – (densitatea relativa) – este un numar care exprima raportul dintre masa unei substante si masa unui volum egal de apa la temp. 4°C (temperatura densitatii maxime a apei)

Spartura: modul in care se sparg mineralele, independent de directia de clivaj;concoidala, fibroasa, aschioasa, neregulata…

Proprietatile fizice macroscopice ale mineralelor

Culoarea mineralelor

λ absorbit versus culoare observata400 nm violet absorbit → verde-galben observat (λ 560 nm)450 nm albastru absorbit → galben observat (λ 600 nm)490 nm albastru-verde absorbit → rosu observat (λ 620 nm)570 nm galben-verde absorbit → violet observat (λ 410 nm)580 nm galben absorbit → albastru observat (λ 430 nm)600 nm portocaliu absorbit → albastru observat (λ 450 nm)650 nm rosu absorbit → verde observat (λ 520 nm)

Lungimea de unda

Scurta Lunga

Energie

Ridicata Scazuta

Culoarea mineralelorMecanisme

Absorbtia are loc datorita interactiunilor dintre fotoni si electroni.

Regula lui Hund – é disponibili pentru mai mult de un orbital, vor fi distribuiti pe orbitalii disponibili cu spinul in aceeasi directie

Culoarea mineralelor

1

24

3≥5

Procese responsabile de aparitia culorii in minerale

-Tranzitii orbitale – CFT (crystal field tranzitions) – tranzitii orbitale ale electronilor datorate absorbtiei unor energii corespunzatoare unor anumite lungimi de unda din domeniul vizibil, egale cu hiatusul energetic dintre doua nivele orbitale

- Tranzitii moleculare MOT (molecular orbital transitions) tranzitii moleculare ale electronilor de valenta intre ionii moleculari – energia de tranzitie este de acelas ordin de marime cu energia unei anumite lungimi de unda din domeniul vizibil

- “Centre de culoare” – (color centers) – datorate unui electron in plus sau in minus care se comporta ca un defect de retea

ex. halit

Teoria campului cristalin (crystal field tranzitions)

•In atom é se gasesc pe nivele energetice discrete numite cuante;•Fiecare é este definit de 4 numere cuantice, care desemneaza sarcina, tipul de orbital, directia de spin si momentul magnetic;•-salturile energetice pe orbitalii de energie superioara se realizeza cu absorbtie de energie;•-la interactiunea cu lumina alba, sunt absorbite acele lungimi de unda a caror energie furnizeaza exact necesatul saltului energetic – absorbtia unei anumite λ→aparitia unei culori complementare

Metale - opace incoloreMinerale colorate

Tipuri de culori

Pseudocromatice – labrador

-Idiocromatice – mineral constituit din compusi ai elementelor din grupele tranzitionale – olivina, piroxeni, amfiboli, halit

Allocromatice – culoare datorata unor substante straine – ioni (substitutii izomorfe), faze solide micronice, incluziuni

-Ex. Cuartul, berilul (Cr, Mn)

Jocuri de culori

Iridiscenta – filme depuse pe suprafata cristalelor - hematit, bornit, limonit, sphalerit

Difractia luminii – opalul

Labradorescenta - exolutii