Hydraty (sole uwodnione) Skały i minerały Skały wapienne Skały gipsowe Hydraty (sole uwodnione) Krzemionka Zjawisko krasu

Minerały a skały Skorupa ziemska – zewnętrzna skalna warstwa Ziemi Minerały – to pierwiastki w stanie wolnym oraz związki chemiczne, które powstały w przyrodzie bez ingerencji człowieka Skały – naturalne skupiska minerałów, które powstały w wyniku procesów geologicznych Surowce mineralne – skały i minerały wydobywane i stosowane przez człowieka w różnych dziedzinach życia

Ważniejsze minerały pierwiastkowe i formie związków chemicznych Minerały – związki chemiczne Złoto (Au) Srebro (Ag) Platyna (Pt) Siarka (S) Odmiany alotropowe węgla (C); diament grafit Kwarc / krzemionka: SiO2 Korund: Al2O3 Kalcyt: CaCO3 (wchodzi w skład skał wapiennych, kredowych, marmuru, alabastru) Gips: (CaSO4) ∙ 2H2O Apatyt: Ca3(PO4)2 Halit: NaCl Kainit: KCl Saletra chilijska: NaNO3 Saletra indyjska: KNO3 Saletra norweska: Ca(NO3)2 Magnezyt: MgCO3 Dolomit: CaCO3∙MgCO3

Rodzaje surowców mineralnych Surowce mineralne Rodzaje surowców mineralnych Budowlane Chemiczne Energetyczne Metalurgiczne Zdobnicze Skały: wapienne, gipsowe, Krzemionka Gliny, kaoliny Asfalty Nawozy minerale: saletry, wapniowe, magnezowe, apatyty i fosforyty, halit Sól kamienna, Rudy metali Węgle kopalne, Ropa naftowa, Gaz ziemny Rudy metali: żelaza, miedzi, cynku, ołowiu Metale: Au, Pt, Ag Kamienie szlachetne i półszlache-tne (diamenty, rubiny, szafiry, topazy)

Skały wapienne – kalcyt Węglan wapnia – CaCO3 (kalcyt) - wchodzi w skład skał: kreda, marmur, wapień Wykrywanie kalcytu – kwas węglowy jest kwasem słabym i nietrwałym, wypierany jest z soli przez kwasy mocniejsze: CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + H2O + CO2↑ CaCO3 + 2H+ + 2Cl-  Ca2+ + 2Cl- + H2O + CO2↑ : wydziela się bezbarwny, bezwonny gaz i rozpuszczalny w wodzie chlorek wapnia CaCO3 + H2SO4  CaSO4+ H2O + CO2↑ CaCO3 + 2H+ + SO42-  CaSO4 + H2O + CO2↑ : wydziela się bezbarwny, bezwonny gaz i trudno rozpuszczalny w wodzie siarczan(VI) wapnia 3CaCO3 + 2H3PO4  Ca3(PO4)2 + 3H2O + 3CO2↑ 3CaCO3 + 6H+ + 2PO43-  Ca3(PO4)2 + 3H2O + 3CO2↑ : wydziela się bezbarwny, bezwonny gaz i trudno rozpuszczalny w wodzie ortofosforan(V) wapnia CaCO3 + 2HNO3  Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑ CaCO3 + 2H+ + NO3-  Ca2+ + 2NO3- + H2O + CO2↑ : wydziela się bezbarwny, bezwonny gaz i rozpuszczalny w wodzie azotan(V) wapnia

Skały wapienne – kalcyt Identyfikacja CO2: Ca(OH)2 + CO2  CaCO3↓ + H2O; Ca2+ + 2OH- + CO2  CaCO3↓ + H2O Minerały krzemionka, gips (anhydryt), skały (granit) nie reagują z kwasem chlorowodorowym co umożliwia wykrywanie minerałów, skał i soli węglanowych (CaCO3, MgCO3) Anhydryt reaguje z kwasem siarkowym(VI), powstaje wodorosiarczan(VI) wapnia rozpuszczalny w wodzie , lecz nie wydziela się gaz CaSO4 + H2SO4  Ca2+ + HSO4- ; CaSO4 + HCl  r. nie zachodzi Krzemionka nie reaguje z kwasami (wyjątek HF(aq)), natomiast reaguje z wodnymi roztworami mocnych zasad, powstają rozpuszczalne w wodzie sole kwasu krzemowego(IV) SiO2 + HCl  r. nie zachodzi SiO2 + 4HF  SiF4↑ + 2H2O SiO2 + 2NaOH  Na2SiO3 + H2O SiO2 + 2Na+ + 2OH-  2Na+ + SiO32- + H2O

Skały wapienne i ich zastosowanie Wapień – CaCO3 Kreda – do 70% CaCO3 Marmur i alabaster CaCO3 Skała osadowa Barwa biała lub beżowa, z domieszkami barwy czerwonawej, zielonkawej lub brunatnej Produkcja wapna palonego, odkwaszający nawóz, produkcja szkła Barwa biała lub szara Biały pigment farb, Wyrób kredy do pisania, past do zębów, kitów, nawóz odkwaszający Skała metamorficzna, utworzona z wapieni pod wpływem wysokich temp. i ciśnienia Budowa krystaliczna Barwa białej, różowej, zielonkawej Materiał budowlany, rzeźbiarski

Skały gipsowe Anhydryt CaSO4 Gips CaSO4 ∙ 2H2O Budowa krystaliczna, barwy niebieskoszarej, rzadko białej lub kremowej, łatwo chłonie wodę zwiększając objętość do 60% z jednoczesnym pękaniem i rozwarstwieniem Stosowany w budownictwie, przemyśle cementowym, jubilerstwie Budowa drobnokrystaliczna, półprzezroczysta, plastyczna i miękka, słabo rozpuszczalna w wodzie zimnej, lepiej w ciepłej Stosowany w budownictwie, medycynie, w rzeźbiarstwie

Hydraty – sole uwodnione Hydraty – sole, które w stanie stałym mają wbudowane w sieć krystaliczną cząsteczki wody – tzw. wodę krystaliczną: CuSO4 – siarczan(VI) miedzi(II); bezbarwny CuSO4 ∙ 5H2O – siarczan(VI) miedzi(II) – woda (1/5) (odczyt woda 1 do 5); barwa niebieska CaSO4 – siarczan(VI) wapnia / anhydryt CaSO4 ∙ 2H2O – siarczan(VI) wapnia – woda (1/2) / gips (CaSO4)2 ∙ H2O – siarczan(VI) wapnia – woda (2/1) / gips palony CaSO4 ∙ H2O siarczan(VI) wapnia – woda (1/1) CoCl2 – chlorek kobaltu(II); barwa niebieska CoCl2 ∙ 2H2O – chlorek kobaltu(II) – woda (1/2); barwa różowa, CoCl2 ∙ 6H2O – chlorek kobaltu(II) woda (1/6): barwa intensywnie różowa Wodę krystaliczną można usunąć przez prażenie hydratów

Skala twardości Mohsa Skala Przykłady minerałów 1 talk, 2 (paznokieć 2,5) / gips, grafit, sól kamienna 3 kalcyt 4 fluoryt 5 (stal noża – 5,5) / apatytyt 6 szkło okienne / ortoklaz 7 kwarc 8 topaz 9 korund 10 diament

Właściwości chemiczne Krzemionka / kwarc Kwarc – minerał wchodzący w skład skał (piasek, żwir, piaskowce, granit, gnejs) – jest tlenkiem krzemu(IV) SiO2 Właściwości fizyczne Właściwości chemiczne Budowa krystaliczna Bez domieszek jest bezbarwny Twardy ale kruchy Gęstość 2,65g/cm3 Mało reaktywny chemicznie Reaguje z kwasem HF i wodnymi roztworami mocnych zasad Tp = 1723oC, Tw = 2230oC SiO2 + HCl/H2SO4/HNO3  r. nie zachodzi SiO2 + 4HF  SiF4↑ + 2H2O SiO2 + 2NaOH  Na2SiO3 + H2O SiO2 + 2Na+ + 2OH-  2Na2+ + SiO32- + H2O SiO2 + 4KOH  K4SiO4 + 2H2O SiO2 + 4K+ + 4OH-  4K+ + SiO44- + 2H2O

Krzemionka / kwarc Odmiany kwarcu Kryształ górski – bezbarwny, o silnym połysku Ametyst – fioletowa barwa jest efektem domieszek tlenków żelaza Agat – mikrokrystaliczna struktura, bardzo twardy Tygrysie oczko – nieprzezroczysta odm. , barwy żółtej lub brunatnej

Zjawisko krasu Kras – procesy chemicznej erozji skał i minerałów pod wpływem czynników środowiska: wody, tlenków kwasowych (CO2, SO2, NO2) kwaśnych opadów Węglany – sole kwasu węglowego przechodzą w wodorowęglany (wapnia, magnezu) rozpuszczalne w wodzie, w wyniku rozpuszczania powstają jaskinie krasowe z stalaktytami i stalagmitami CaCO3 + CO2 + H2O ↔Ca2+ + 2HCO3- MgCO3 + CO2 + H2O ↔ Mg2+ + 2HCO3- Przechodzące do roztworu kationy wapnia i magnezu nadają wodzie twardość węglanową (przemijającą)