Cac tinh cht vt ly ca cac khoang vt

BL: T/c Mỗi tính chất vật lý Các yếu tố ảnh hưởng Giải thích Tính chất vật lý nguyê Tỷ trọng Thành phần Trọng lượng của nguyên tử sẽ gây ảnh hưởng tới tỷ trọng của khoáng vật Bán kín

Họ và tên : Vũ Thị Thùy Linh

Lớp : K58 Kỹ thuật địa chất

MSV: 13000719

Bài tập về : Tính chất vật lý của khoáng vật

Câu 1 Tìm các yếu tố ảnh hưởng đến mỗi tính chất vật lý của khoáng vật Giải thích vì sao?

BL:

T/c Mỗi tính chất

vật lý

Các yếu tố ảnh hưởng

Giải thích

Tính

chất

vật lý

nguyê

Tỷ trọng Thành phần Trọng lượng của nguyên tử sẽ gây

ảnh hưởng tới tỷ trọng của khoáng vật

Bán kính ion -Xác định khoáng vật sẽ thuộc hệ

nào; -Trong các dãy thay thế đồng hình, sự tăng hoặc giảm tỷ trọng , tỷ

lệ với thay đổi thành phần hóa học Cấu trúc -Biểu hiện rõ qua các biến thể đa

hình và sự sắp xếp các ion

- Khoáng vật có sự sắp xếp chặt xít

có tỷ trọng lớn hơn so với khoáng vật có cấu trúc mạch, dải, lớp và khung

1

n sinh Số phối trí Số phối trí tăng -> thể tích giảm ->

tỷ trọng tăng

Hóa trị cation, anion

Hóa trị cation giảm, Hóa trị anion tăng

->Tỷ trọng tăng

Cát khai Cấu trúc tinh thể Cấu trúc quyết định khoảng cách

các ion trong không gian , nếu dễ bị tách ra theo những mặt tinh thể sẽ quy định hướng cát khai

Độ cứng Kiểu liên kết hóa

học

Liên kết công hóa học trị (vd: kim cương độ cứng 10) > liên kết ion > liên kết kim loại > liên kết hóa học học > liên kết hydro

Mối liên kết giữa các nguyên tử là lực hút tĩnh điện

Sự sắp xếp các nguyên tử trong cấu trúc

Sự sắp xếp chặt xít có độ cứng tương đối cao

Khoáng vật với cấu trúc phối trí, cấu trúc khung có độ cứng cao

Khoáng vật với cấu trúc lớp có độ cứng thấp

Liên quan đến mật độ sắp xếp các nguyên tử; khả năng cát khai yếu sẽ

có độ cứng cao hơn

Hóa trị cation Các cation có hóa trị khác nhau sẽ

có độ cứng khác nhau,

Thay thế đồng hình

Kích thước ion giảm -> tăng mật độ -> tăng số phổi trí -> độ cứng tăng Sai hỏng điểm ảnh hưởng

Độ trong suốt Tốc độ ánh sáng Dựa trên cơ sở khái niệm bản chất

điện từ của ánh sáng để ánh sáng truyền qua

Màu khoáng vật Các thành phần

khoáng vật

Do 1 số nguyên tố mang màu trong khoáng vật

Sự có mặt của các nguyên tố tạp chất, do khuyết tật

Cấu trúc Sự có mặt của các nguyên tố tạp

chất, do khuyết tật

Sự có mặt của 1 số ion hoặc nhóm ion những khoang trống của cấu trúc

Trung hòa điện tích

Trung hòa điện tích một số ion, làm thay đổi kiến trúc đông nhất tinh thể

Ánh của khoáng

vật

Chiết suất Có nghĩa là phụ thuộc vào 1 loạt

yếu tố như thành phần hóa học, sự khúc xạ của các ion, cấu trúc tinh thể , tỷ trọng kháng vật… tạo nên chiết suất, để phản xạ ánh sáng từ

bề mặt khoáng mặt của tinh thể khoáng vật

Bán kính ion ảnh hưởng đến hệ số phản xạ, vì

tăng bán kình ion -> giảm tỷ trọng -> giảm chiết suất

Bề mặt khoáng vật

Giảm khả năng sai số phản xạ

Tính phát quang Do tồn tại các cấu

tử thừa, nhóm nguyên tố gây

Khoáng vật phát sáng do khích thích, phát quang cho các màu khác nhau, do tính chất của khoáng vật

3

chất

vật lý

thứ

sinh

phát quang

Do tồn tại trong thành phần nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử

có khả năng kích thích sự phát quang hoặc kìm hãm khoáng vật không phát quang

Khoáng vật phát quang do khích thích của khoáng vật khác, phát sáng cho các màu khác nhau, do tính chất của khoáng vật hoặc tinh thể

Tính chất điện Đại lượng dẫn

điện, kiểu cấu tạo điện tử

Đây là bản chất của khoáng vật và cấu tạo điện tử, là những kim loại

tự sinh với mỗi liên kết kim loại

Hàm lượng tạp chất, cấu trúc khuyết tật, nhiệt

độ, chất kích thích

Sự xuất hiện tĩnh áp điện và hỏa điện trong tinh thể có hướng phân cực

Có thể xuất hiệu điện thế giữa 2 đầu khoáng vật (khoáng vật bán dẫn)

Tính chất từ Mối liên kết Mối liên kết kim loại : những loại

sắt từ Mối liên kết ion: khoáng vật thuận

từ hoặc phản từ

Do lực hút tĩnh điện dựa vào định luật Coulomb giữa các hạt tích điện trong tinh thể

Tính phóng xạ Sự biến đổi bên

trong hạt nhân

Do nguyên tố bên trong tinh thể luôn muốn đi đến cấu hình bền vững nhất bằng cách phân hủy hạt nhân tạo thành các tia phóng xạ Tính chất nhiệt Xác định các yếu Áp dụng phương pháp phân tích

tố : hàm lượng và dạng tồn tại của nước, hóa trị của ion, nhiết độ chuyển pha, phân

ly mất nước và nóng chảy

Xác định điều kiện tạo thành , cách

xử lý ứng dụng các nguyên liệu khoáng

nhiệt để xác định các yếu tố có trong khoáng vật

Tính hòa tan Ảnh hưởng của

tính bền vững hóa học của khoáng vật , sự sai hỏng

và tạp chất

Tính phân đới, cấu trúc bên trong

Xác định theo mối quan hệ với nước hoặc là dung dịch nước của axit, của kiềm và các muối khác nhau

Do sự ăn mòn bề mặt khoáng vật

Tính chất bề

mặt của khoáng

vật

Tính không đồng nhất, sai hỏng trong cấu trúc, mổi liên kết hóa học

Do các quá trình sinh hóa lý bên ngoài thường bắt đầu từ bề mặt của hạt khoáng vật làm thay đổi Làm khoáng vật hấp phụ , …

Câu 2 Một trong các tính chất góp phần vào giá trị của đá quý là sự phản xạ của ánh sáng Giải thích vì sao ánh sáng có thể phản xạ trên bề mặt khoáng vật?

Bl:

Ánh của khoáng vật là cách ánh sáng tương tác và phản xạ với bề mặt của một tinh thể, hoặc khoáng vật

5

Đối với 1 số loại đá quý ánh sẽ cho biết giá trị của khoáng vật đó.

Nguyên lý : 1 chùm tia sáng chiếu vào khoáng vật:

+1 phần chùm tia sáng khúc xạ và bị hấp thụ bới khoáng vật

+1 phần tia sáng bị phản xạ lại từ bề mặt khoáng vật ( do chiết suất trung bình của khoáng vật chênh lệch so với không khí, tạo thành chùm tia sáng phản xạ làm cho khoáng vật có ánh Hệ số phản xạ phụ thuộc vào chiết suất)

Ánh càng mạnh -> tốc độ truyền ánh sáng vào môi trường khoáng vật : càng thay đổi -> chiết suất của vật càng lớn

Và tác dụng ánh xạ ngay tại bề mặt khoáng vật vì đây là mặt phẳng phân cách giữa 2 môi trường với 2 chiết suất khác nhau

Câu 3. Phân biệt các cặp khoáng vật sau (nêu rõ tính chất vật lý hoặc quang học

để phân biệt chúng)

− Graphit và molybdenit

Tên khoáng

vật

(giống như than chì)

Công thức

hóa học

Độ cứng

Mohs

Tính chất

khác

-Hòa tan : Molten Ni -Bất đẳng hướng, dẫn điện, cảm giác nhờn, dễ dàng đánh dấu

-Không thể nấu chảy (phân hủy ở

1185 ° C) -có một cảm giác nhờn và lá dấu vết trên ngón tay

Nguồn bài http://en.wikipedia.org/wiki/

Graphite

http://en.wikipedia.org/wiki/ Molybdenite

Nguồn ảnh http://de.wikipedia.org/wiki/

Graphit

Nguồn ảnh: http://www4.uwm.edu/

– Barit và feldspar và calcit và thạch anh

7

Baryt and Dolomit

Frizington, West

Cumberland Iron Field,

North and Western

Region ,Cumbria, Englan

d,

Feldspar crystal (18×21×8.5 cm) from Jequitinhonha valley , Minas Gerais , Southeastern Brazil.

Can xít khúc xạ đúp

từ Dixon, New Mexico.

Tinh đám thạch anh

thức

hóa

học

O8 –CaAl2Si2O8

Màu Không màu, trắng,

ánh sáng đổ bóng

màu xanh nước

biển, vàng, xám,

nâu

Màu hồng, trắng, xám, nâu

Không màu hoặc trắng, xám, vàng, xanh lá

Trong suốt

Cát

khai

Cát khai hoàn hảo

song song với mặt

cơ sở và mặt lăng

trụ:

{001} hoàn hảo,

{210} hoàn hảo,

{010} không hoàn

hảo

hai hoặc ba ? Hoàn hảo ở mặt

[1011] 3 hướng với góc 74° 55'

Không

Vết

vỡ Không đều/Không bằng phẳng cùng mặt phẳng thớ Vỏ sò (concoit) Vỏ sò

Độ

cứng

Mohs

Ánh Thủy tinh, ngọc trai Thủy tinh Ánh thủy tinh

đến ánh ngọc trai ở các mặt cát khai

Thủy tinh

Màu

vết

vạch

Tính

trong

mờ

Trong mờ đến

trong suốt

trong suốt

trong suốt đến mờ

Tỷ

trọng

riêng

Tính

chất

khác

loãng

-Có thể phát quang đỏ, xanh, vàng và các màu khác dưới tia sóng ngắn, dài, tia tử ngoại; lân quang

Áp điện

Nguồn http://

vi.wikipedia.org/

wiki/Barit

http://

en.wikipedia.org/

wiki/Feldspar

http://

vi.wikipedia.org/

wiki/Canxit

http://

vi.wikipedia.org/ wiki/Th%E1%BA

%A1ch_anh

− Pyrit và chalcopyrit và vàng

Chalcopyrite on Quartz- St Agnes

District, Cornwall, England, UK

Pyrite (fool's gold), Huanzala, Peru

Tinh thể vàng với độ tinh khiết hơn 99,99%

9

Công

thức

hóa

học

Màu Màu vàng thau, có thể

óng ánh màu tía mờ

vàng đồng nhạt, vàng kim xỉn

Ánh kim vàng

Dạng

thườn

g tinh

thể

bốn mặt và giống hệ

bốn phương, thường là

khối, đôi khi có dạng

chùm

lập phương, các mặt có thể có sọc, cũng hay ở dạng bát diện và thập nhị diện (diện pyrit)

Thường tự mọc lẫn vào nhau, thành khối, tỏa tia, hột, viên và dạng vú chuông

Dạng khối hoặc dạng bột vàng nguyên chất 100%

có màu đen, hồng ngọc hay tía khi được cắt nhuyễn

Cát

khai

không đều

Không đều, đôi khi có dạng vỏ sò

Vỏ sò

Độ

cứng

Mohs

Màu

vết

vạch

Đen xanh lá nhạt đen ánh lục tới đen ánh

nâu; mùi lưu huỳnh

Tính

trong

mờ

Tỷ

trọng

riêng

Tính

chất

khác

-Tan trong HNO3

-Có từ tính khi bị nung

nóng

- Không hòa tan trong nước

-Thuận từ

-Tính dẫn nhiệt và điện tốt

-Không bị tác động bởi phần lớn các chất ăn mòn

- Nghịch từ -Chiếu sáng

- Là kim loại quý hiếm, được sử dụng và ứng dụng làm tiền tệ

Nguồn http://vi.wikipedia.org/

wiki/Chalcopyrit

http://vi.wikipedia.org/

wiki/Pyrit

http://vi.wikipedia.org/ wiki/V%C3%A0ng

− Hematit và magnetit

Khoáng

vật

Hematit bang Michigan, Hoa Kỳ Magnetit ở bán đảo Kola, Nga

CT hóa

học

Dạng

thường

tinh

thể

11

Màu Xám kim loại đến đỏ đất Đen xám

Cát

khai

Vết vỡ Không phẳng đến gần như vỏ sò Không phẳng

Độ

cứng

Mohs

Màu

vết

vạch

Chiết

suất

Tỷ

trọng

riêng

Tính

chất

khác

khoáng vật ( làm nam châm)

Nguồn http://vi.wikipedia.org/wiki/Hematit http://vi.wikipedia.org/wiki/Magnetit

− Galenit và sphalerit

Krystaly galenitu Sphalerit - S.t Andreas Früh ( Andel)

CT hóa

Màu Xám chì, b cạc Nâu, vàng, đ , xanh, đenỏ, xanh, đen

D ng ạc

thườnn

g tinh

thể

Tinh th kh i l p phể ối lập phương, bát ập phương, bát ương, bát ng, bát

di n, t m và đôi khi khung xện, tấm và đôi khi khung xương ấm và đôi khi khung xương ương, bát ng Tinh th t hình D ng h t thể ự hình Dạng hạt thường ạc ạc ườnng

d ng bán t hình đ n tha hình

ở dạng bán tự hình đến tha hình ạc ự hình Dạng hạt thường ến tha hình

Colloform

Cát

khai Hoàn toàn theo kh i l p phối lập phương, bát ập phương, bát ương, bát ng Hoàn toàn theo [110]

V t vến tha hình ỡ N a d ng v sòửa dạng vỏ sò ạc ỏ, xanh, đen không phân đ n v sòến tha hình ỏ, xanh, đen

Đ ộ

c ng ứng

Mohs

Màu

v t ến tha hình

v chạc

Xám chì tr ng nâu, vàng nh tắng nâu, vàng nhạt ạc

13

Tính

trong

mờn

Đ cục trong su t đ n m , đ c khi có ối lập phương, bát ến tha hình ờn ục

nhi u s tều sắt ắng nâu, vàng nhạt

T ỷ

tr ng ọc

riêng

Tính

ch t ấm và đôi khi khung xương

khác

ch t bán d nấm và đôi khi khung xương ẫn không phóng x , không có t tính, ạc ừ tính,

huỳnh quang và ba màu

Ngu nồn http://vi.wikipedia.org/wiki/

Galena

t/kh o : ảo :

http://vi.wikipedia.org/wiki/ Sphalerit

− Spinel và ruby

Spinel 4.13ct và 1.83ct Natural ruby crystals from Winza, Tanzania

Công

thức hóa

học

Màu nhiều màu sắc; đỏ và hồng đến lam,

lục đậm, nâu, đen

Gần với màu hồng, pha trộn giữa màu đỏ với màu đỏ thẫm

Vết vỡ vỏ sò, không phẳng Vỏ sò , có mảnh vụn

Độ cứng

Mohs

Màu vết

trắng

Tính

trong mờ

Tỷ trọng

riêng

Tính chất

khác

không từ, không phóng xạ, đôi khi huỳnh quang (đỏ)

phát huỳnh quang màu đỏ dưới sóng dài

Nguồn http://vi.wikipedia.org/wiki/Spinel http://en.wikipedia.org/wiki/Ruby

Câu 4 Với mỗi tính chất vật lý liệt kê dưới đây, tìm khoáng vật có tính chất vật

lý đó (số trong ngoặc mỗi tính chất chỉ số khoáng vật cần tìm)

BL :

− Tập hợp dạng đất (1) : Kaolinit

15

− Tập hợp dạng sợi (1) : Tremolit

− Không trong suốt (3) : Pirit, manhetit, graphit

− Trong suốt (3): Pha lê tự nhiên, spat băng đảo, topa

− Ánh kim loại (4) : Galena, Pyrit, Magnetit, graphit

− Ánh thuỷ tinh (4) Fluorit, thạch anh, Coridon, Granat

− Màu tự sắc đỏ (2) : Pirop, Rubi

− Màu ngoại sắc lục (2) : Actionlit, clorit

− Màu giả sắc (1) : Opan

− Vết vạch nâu đỏ (1): Hematit

− Vết vạch trắng (4) Barit , feldspar , calcit và thạch anh

− Cát khai hoàn toàn trên mặt lập phương (1)Halit

− Cát khai trung bình (1) Fenspart

− Không cát khai (1) Apatit

− Vết vỡ dạng vỏ sò (1) Calcit

− Độ cứng > 5.5 (3) Thạch anh, Topa, Kim cương

− Độ cứng < 4 (2) : Tan, Calcit

− Có từ tính (1): Manhetit

− Khoáng vật nặng (tỷ trọng >4) (3) :Barit, Bạc, Vàng, Kinova

Câu 5 Xác định chỉ số phản ánh tính chất ánh của khoáng? Đối với từng loại ánh, xác định các khoảng giá trị?

Bl:

Ánh được xác định bằng tỷ số :

R=I1

I0 100 = (N −1)

2

+N2K2

(N +1)2+N2K2

R: Hệ số phản xạ (%)

I0 : Cường độ của ánh sáng tới

I1 : Cường độ của ánh sáng phản xạ

N: chiết suất trung bình của khoáng vật so với không khí

K: hệ số hấp thụ của môi trường (K=0 nếu khoáng vật trong suốt)

 Phân loại ánh của khoáng vật

1.4 1.9 2.6 3.0 N

4 10 19 25 100

Câu 6. Giải thích nguyên nhân gây màu của: ruby, sapphir, spessatin, almandin, emeral, aquamarin, morganit, cordierit, kyanit, rubellit, turquois

Bl:

Nguyên nhân gây màu của :

 Ruby: (Al2O3:Cr )do có nguyên tố Cr3+ ¿ ¿ mang màu đỏ có trong thành phần khoáng vật

17

Kim cương

 Sapphir (Al2O3) : Mọi màu, ngoại trừ đỏ (hồng ngọc) và cam hồng (padparadscha), nguyên nhân do màu của nhôm

 Almandin: (Fe2+

3Al2Si3O12): sắt nhôm garnet , màu đỏ đậm, nghiêng sang màu tím.Fe2 + 3Al2Si3O12, màu là màu của sắt

 { Ba biến thể của beryl: morganit,aquamarin và heliodor}

 Emeral:( Be3Al2(SiO3)6::Cr ) Màu xanh của ngọc lục bảo xuất pht từ hàm lượng nhỏ Cr và đôi khi cả vanađi

 Aquamarin: (Be3Al2(SiO3)6 ) Beryl tinh khiết không màu, nhưng nó thường

có lẫn tạp chất : Màu lam nhạt của aquamarine là do Fe2+

 Morganit (Be3Al2(SiO3)6 ) Beryl tinh khiết không màu, nhưng nó thường có lẫn tạp chất ; Màu hồng của morganit là do các ion Mn2+

 Cordierit: ((Mg,Fe)2Al4Si5O18) : là một khoáng vậtsilicat vòng,

của magie,sắt, nhôm, mang màu pha trộn của khoáng vật

 Kyanit (Al2SiO5): khoáng vật silicat màu xanh đặc trưng xuất hiện phổ biến trong các pecmatit hoặc đá trầm tích bị biến chất giàu nhôm Có thể bị thay thế bằng các nhôm silicat như muscovit, pyrophyllit hay

kaolinit

hơn hoặc ít hơn (Fe + Mg); Màu sắc có thể được cải thiện bằng cách chiếu xạ Ví dụ :"Hot" hồng đến hồng đỏ (thường thấy) là kết quả của chiếu xạ không màu, giống màu xanh lá cây và màu hồng nhạt (không

Na(L

i 1.5Al1.5)Al6(Si6O18)(BO3)3(OH)3

(OH )

 Turquoise :( CuAl6(PO4)4(OH)8·4H2O) là một khoáng chất phốt

phát ngậm nước của nhôm và đồng, màu từ xanh nước biển ngả sang xanh lá cây

( nguồn tham khảo : http://(vi.)(en.)(de.)wikipedia.org/wiki/ , http:// www.gemdat.org/ , http://www.mindat.org/

) Câu 7. Phân biệt cát khai và vết nứt?

Bl:

Trên khoáng vật có thể quan sát thấy vết nứt rất giống cát khai

Tuy nhiên nó vẫn có rất nhiều điểm khác:

+ M t tinh th h c nh t đ nh.ặt tinh thể học nhất định ể ọc ấm và đôi khi khung xương ịnh

+ Hướng : xuất hiện theo 1,2,3,4,6 ng : xu t hi n theo 1,2,3,4,6 ấm và đôi khi khung xương ện, tấm và đôi khi khung xương

hướng : xuất hiện theo 1,2,3,4,6 ng tt h c.ọc

+M t cát khai đi qua nh ng m t song ặt tinh thể học nhất định ững mặt song ặt tinh thể học nhất định

song v i nhau trong không gian và ơng, bát

cách xa nhau nh t.ấm và đôi khi khung xương

+ Ch có t ng đi m riêng.ỉ có ở từng điểm riêng ở dạng bán tự hình đến tha hình ừ tính, ể + Hướng : xuất hiện theo 1,2,3,4,6 ng trùng v i m t ph ng song ớng : xuất hiện theo 1,2,3,4,6 ặt tinh thể học nhất định ẳng song tinh, m c ghép epitaxi ho c trùng v i ọc ặt tinh thể học nhất định ớng : xuất hiện theo 1,2,3,4,6

hướng : xuất hiện theo 1,2,3,4,6 ng phân b các bao th (bao th : ối lập phương, bát ể ể s/p c a s phân h y dung d ch c ng ủa sự phân hủy dung dịch cứng ự hình Dạng hạt thường ủa sự phân hủy dung dịch cứng ịnh ứng

or theo đ i phát tri n c a tt ).ớng : xuất hiện theo 1,2,3,4,6 ể ủa sự phân hủy dung dịch cứng + do tác d ng c a áp su t đ nh hục ủa sự phân hủy dung dịch cứng ấm và đôi khi khung xương ịnh ướng : xuất hiện theo 1,2,3,4,6 ng

Tài liệu tham khảo chung toàn bài : Khoáng vật học – Đỗ Thị Vân Thanh.

19