pierwiastki

GROMADA I
PIERWIASTKI RODZIME, STOPY I ZWIĄZKI MIĘDZYMETALICZNE
Procentowy udział pierwiastków rodzimych w skorupie ziemskiej nie przekracza
0,1 %wag. Najczęstsze z nich, wyłączając składniki atmosfery, to: C (grafit, diament), S, Au,
Pt (platynowce), Cu i metale kruche (As, Sb, Bi).
W obrębie pierwiastków rodzimych wyróżnia się trzy klasy:
Klasa 1. Metale, ich stopy i związki międzymetaliczne
Klasa 2. Metale kruche, ich stopy i związki międzymetaliczne
Klasa 3. Metaloidy
KLASA 1. METALE, ICH STOPY I ZWIĄZKI MIĘDZYMETALICZNE
Metale ciężkie charakteryzują się najgęstszym upakowaniem atomów w strukturze.
W metalach obecne są często podstawienia izomorficzne innych metali. Mogą one tworzyć
pomiędzy sobą stopy oraz związki międzymetaliczne. Stopy są to izomorficzne roztwory stałe
(w strukturze metalu tworzą się podstawienia innych metali nie powodujące zmian jego
struktury). Związek międzymetaliczny jest to faza krystaliczna o innej strukturze niż struktury
metali wchodzących w jej skład.
W obrębie tej klasy wyróżnia się grupy: miedzi rodzimej, żelaza rodzimego, platyny
rodzimej i rutenu rodzimego.
Ciężkie metale rodzime charakteryzują się kowalnością, połyskiem metalicznym oraz
dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym.
Miedź rodzima
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Cu
Kryształy (klasa 48-ścianu), skupienia ziarniste, dendryty, druty,
wpryśnięcia.
Barwa miedzianoczerwona, częste ciemniejsze naloty produktów
utleniania.
Rysa miedzianoczerwona, błyszcząca.
Połysk metaliczny.
Łupliwości nie okazuje.
Przełam haczykowaty.
Dobra kowalność i ciągliwość.
Zbliźniaczenia wg (111), polisyntetyczne.
Twardość wg skali Mohsa 2,5 - 3, VHN 48 - 143.
G 8,93 g/cm3.
Minerały współwystępujące: kupryt, tenoryt, malachit, azuryt,
chalkozyn.
Występowanie w pęcherzach pogazowych skał wylewnych
(pochodzenie hydrotermalne), w strefach utleniania oraz cementacji
złóż kruszców Cu, w skałach osadowych (łupki margliste, piaskowce).
W Polsce stwierdzona w Górach Świętokrzyskich (Miedzianka,
Miedziana Góra), w Karpatach (Monasterzec), w Górach Kaczawskich
(Stara Góra), w Rudawach Janowickich (Miedzianka, Wieściszowice),
w złożach monokliny przedsudeckiej.
regularny
Srebro rodzime
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
regularny
Kryształy (klasa 48-ścianu) z przeważającymi postaciami: (100),
(111) i (110), dendryty, druty, skupienia pierzaste, siatkowe,
wpryśnięcia, pseudomorfozy po argentycie Ag2S i siarkosolach.
Izostrukturalne z miedzią rodzimą.
Barwa srebrzystobiała, żółtawa, częste ciemniejsze naloty produktów
utleniania.
Rysa srebrzysta, błyszcząca.
Połysk metaliczny.
Łupliwości nie okazuje.
Przełam haczykowaty.
Dobra kowalność i ciągliwość.
Zbliźniaczenia wg (111), polisyntetyczne.
Twardość wg skali Mohsa 2,5 - 3, VHN 46 - 118.
G 9,6 - 12,0 g/cm3.
Minerały współwystępujące: argentyt, akantyt, pirargyryt, proustyt,
kruszce Co, Ni, Bi, tetraedryt, galena, cerusyt, kalcyt, kwarc. Z rtęcią
tworzy amalgamaty.
Występowanie w hydrotermalnych żyłach kruszcowych, w strefach
utleniania oraz cementacji, w skałach osadowych (łupki mansfeldzkie –
cechsztyn Niemiec i Dolnego Śląska). W Polsce stwierdzone na
Dolnym Śląsku w Miedziance, Kowarach, Kletnie, pegmatytach Białej
Doliny koło Szklarskiej Poręby, w rudzie malachitowej w Miedziance
(Góry Świętokrzyskie), w Tatrach (Krywań, Mnich),.
Złoto rodzime
•
Ag
Au
Kryształy (klasa 48-ścianu) z przeważającymi postaciami: (100),
(111) i (110), grudki (samorodki), blaszki, dendryty, druty,
wpryśnięcia.
Izostrukturalne z miedzią i srebrem rodzimym.
Barwa złocista w różnych odcieniach w zależności od domieszek
innych metali (Ag, Cu, Pd, Bi).
Rysa złocista, połyskująca.
Połysk metaliczny.
Łupliwości nie okazuje.
Przełam haczykowaty.
Dobra kowalność i ciągliwość.
Zbliźniaczenia wg (111).
Twardość wg skali Mohsa 2,5 - 3, VHN 41 - 94.
G 15,5 – 19,3 g/cm3.
Minerały współwystępujące: piryt, arsenopiryt, chalkopiryt, galena,
antymonit, tellurki Ag i Cu, kwarc. Z rtęcią tworzy amalgamaty. Ze
srebrem tworzy naturalny stop – elektrum (Au, Ag).
Występowanie w żyłach hydrotermalnych związanych z kwaśnym
magmatyzmem,
jako
submikroskopowej
wielkości
wrostki
w minerałach kruszcowych (krystalozole), odporne na działanie
czynników atmosferycznych, w strefach wietrzenia przechodzi do
utworów okruchowych (piaski złotonośne). W Polsce stwierdzone na
Dolnym Śląsku w Złotym Stoku (w czapie żelaznej złoża arsenu oraz
w arsenopirycie), w Czarnowie, Starej Górze, Radomicach k. Wlenia
(w kruszcach arsenu), Kletnie, w Kleczy i Pilichowicach
(G. Kaczawskie), w rudzie malachitowej w Miedziance
(G. Świętokrzyskie), w Tatrach (żyły kwarcowe Krywania). W złożach
okruchowych (piaskach złotonośnych) przedpola Sudetów (okolice
Złotoryi, Lwówka, Legnicy, Bolesławca), Głuchołaz (G. Opawskie).
W cechsztyńskich łupkach miedzionośnych (średnio 100 kg złota
rocznie jako produkt uboczny produkcji Cu).
regularny
Rtęć rodzima
•
•
•
•
•
•
•
α-Fe
Rodzimki (samorodki).
Barwa stalowoszara lub żelazistoczarna.
Rysa szara, połyskująca.
Połysk metaliczny.
Łupliwość wg (100).
Przełam haczykowaty.
Kowalne.
Zbliźniaczenia - brak.
Twardość wg skali Mohsa 4 - 5, VHN 116 - 288.
G 7,88 g/cm3.
Magnetyczne.
Żelazo rodzime pochodzenia ziemskiego występuje jako składnik
zasadowych skał magmowych, np. bazaltów. Na wyspie Disko
(Grenlandia) eksploatowano samorodki o ciężarze sięgającym 20 t.
Znane ze skał osadowych (USA, Kanada). Żelazo meteorytowe
występuje w większości meteorytów (poza chondrytami węglistymi
i niektórymi achondrytami). Jest głównym składnikiem meteorytów
żelaznych, w których występuje jako kamacyt (do 7,5% Ni) i taenit (8
– 55% Ni). Regularne zrosty kamacytu i taenitu ujawniające się na
wytrawionej, polerowanej powierzchni meteorytów żelaznych noszą
nazwę struktur Widmanstättena.
Platyna rodzima
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
trygonalny
Krystalizuje w temperaturze poniżej –38,9oC, występuje w postaci
płynnej, dzielącej się na krople.
Barwa cynowobiała.
Rysa - brak.
Połysk metaliczny.
G 13,5 g/cm3.
Minerały współwystępujące: cynober, tetraedryt. Tworzy amalgamaty
wraz z Au i Ag (moschellandsbergit, kongsbergit, eugenit – Ag11Hg2).
Występowanie w złożach hydrotermalnych niskich temperatur,
w osadach gejzerów, w strefach utleniania złóż cynobru oraz innych
kruszców Hg, w skałach osadowych (impregnacje). W Polsce
stwierdzona w żyłach kruszcowych w obrębie andezytów pienińskich,
w skałach ilastych,w obrębie żyłek cynobru w Sobięcinie
k. Wałbrzycha.
Żelazo rodzime
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Hg
Pt
Naskorupienia, promieniste konkrecje.
Barwa biała.
Rysa srebrzysta, połyskująca.
Połysk metaliczny.
Łupliwości nie okazuje.
Przełam nierówny.
Dobra kowalność i ciągliwość.
Zbliźniaczenia - brak.
Twardość wg skali Mohsa 4 - 4,5, VHN 125 - 127.
G 14 - 19 g/cm3.
Minerały współwystępujące: spinele chromowe, oliwiny, pirotyn,
pentlandyt, chalkopiryt.
• Występowanie w ultrazasadowych skałach olwinowych i oliwinowochromitowych (np. dunitach) oraz w gabrach w towarzystwie
siarczków (Ural, Kolumbia Brytyjska, Nowa Zelandia, Kanada, RPA).
W strefie utleniania stopów Pt-Fe przekrystalizowywuje tworząc
naskorupienia i konkrecje promieniste. W strefie wietrzenia przechodzi
do utworów okruchowych (piaski platynonośne) (Ural, Syberia,
Brazylia, Kalifornia, Borneo).
regularny
meteoryt żelazny
regularny
KLASA 2. METALE KRUCHE, ICH STOPY I ZWIĄZKI MIĘDZYMETALICZNE
Do klasy tej należą pierwiastki o charakterze półmetalicznym: arsen rodzimy, antymon
rodzimy i bizmut rodzimy, krystalizujące w układzie trygonalnym w klasie skalenoedru
dytrygonalnego.
Arsen rodzimy
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Sb
trygonalny
Kryształy pseudoregularne lub o pokroju tabliczkowym, skupienia ziarniste, zbite, naskorupienia.
Barwa cynowobiała z ciemnymi nalotami.
Rysa ołowianoszara ze słabym połyskiem metalicznym.
Połysk metaliczny (na świeżym przełamie), matowy.
Łupliwość doskonała (0001).
Przełam ziarnisty, zadziorowaty.
Kruchy.
Zbliźniaczenia polisyntetyczne.
Twardość wg skali Mohsa 3 - 3,5, VHN 45 - 101.
G 6,7 g/cm3.
Minerały współwystępujące: antymonit i inne kruszce Sb.
Występowanie w utworach hydrotermalnych. W Polsce stwierdzony w żyle kwarcowej z antymonitem
w Czarnowie (Rudawy Janowickie).
Bizmut rodzimy
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
trygonalny
Rzadkie kryształy o pokroju igiełkowym lub romboedrycznym, naskorupienia, skupienia gruzełkowe.
Barwa cynowobiała (na świeżym przełamie), pokryty brunatnym lub czarnym nalotem.
Rysa szara lub czarna.
Połysk metaliczny (na świeżym przełamie), matowy.
Łupliwość doskonała (0001), wyraźna (0114).
Przełam ziarnisty, zadziorowaty.
Kruchy.
Zbliźniaczenia lamelkowe.
Twardość wg skali Mohsa 3 - 4, VHN 57 - 167.
G 5,4 - 5,9 g/cm3.
Minerały współwystępujące: srebro rodzime, As-siarkosole Ag, Co i Ni, galena, baryt.
Występowanie w utworach hydrotermalnych. W Polsce stwierdzony w Ciechanowiach (Rudawy
Janowickie), w kop. „Wolność” w Kowarach.
Antymon rodzimy
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
As
Bi
trygonalny
Jako wrostki w innych minerałach, skupienia ziarniste, dendryty.
Barwa srebrzystobiała z odcieniem różowym (na świeżym przełamie), pokryty ciemnymi nalotami.
Rysa szara.
Połysk metaliczny.
Łupliwość doskonała (0001), wyraźna (0121).
Przełam zadziorowaty.
Kruchy ale kowalny.
Zbliźniaczenia polisyntetyczne, „parkietowe” lub „gałązkowe”.
Twardość wg skali Mohsa 2 - 2,5, VHN 10 - 19.
G 9,7 – 9,8 g/cm3.
Minerały współwystępujące: bizmutynit, kasyteryt, piryt, arsenopiryt, tetraedryt.
Występowanie w utworach hydrotermalnych, w złożach kruszców Sn i W oraz Co i U. W Polsce
stwierdzony w Rędzinach, Ciechanowiach, Miedziance i Czarnowie (Rudawy Janowickie), w Kowarach,
w pegmatytach Szklarskiej Poręby (Zbójeckie Skały, Jóźwin), w Kletnie, w okolicach Chełmca k. Jawora,
w Przecznicy (Pogórze Izerskie), w łomach granitu w Granicznej i Borowie k. Strzegomia, w łupkach
miedzionośnych monokliny przedsudeckiej, w wierceniach w rejonie Myszkowa.
KLASA 3. METALOIDY
W skład metaloidów wchodzą polimorfy C (grafit i diament), siarka rodzima oraz selen
i tellur rodzimy.
Grafit – 2H
Grafit – 3R
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
heksagonalny
trygonalny
Grafit 2-H występuje w przewadze, jest stabilny w dużym zakresie
ciśnień i temperatur. Grafit 3-R jest rzadszy, nie występuje
w przyrodzie samodzielnie.
W strukturze grafitu istnieją dwie możliwości przestrzennego
usytuowania warstw zbudowanych z heksagonalnych pierścieni
atomów węgla. Sekwencja ABAB... jest charakterystyczna dla
heksagonalnej struktury grafitu 2-H, a ABCABC... dla trygonalnego
grafitu 3-R.
Kryształy o pokroju płytek heksagonalnych są często zrostami wg
(0001) płytkowych osobników dwóch odmian strukturalnych grafitu:
2-H i 3-R, skupienia ziarniste, łuseczkowe, ziemiste.
Barwa czarna z odcieniem srebrzystym.
Rysa czarna, połyskliwa.
Połysk półmetaliczny lub matowy.
Łupliwość doskonała (0001).
Cienkie blaszki elastyczne.
Zbliźniaczenia - brak.
Twardość wg skali Mohsa 1, VHN 7 - 12.
G 2,1 - 2,3 g/cm3.
Minerały współwystępujące: kwarc, kalcyt, wollastonit.
Występowanie w łupkach metamorficznych (ł. grafitowe), kontaktowo
zmienionych wapieniach, żyłach pegmatytowych oraz licznych skałach
magmowych. Stosunkowo odporny na wietrzenie przechodzi do skał
okruchowych. Składnik meteorytów (Morasko). W Polsce występuje
w ł. grafitowych w okolicach Stronia Śląśkiego, w Żelowicach
k. Strzelina, w marmurach Sławniowickich k. Nysy i w Przewornie
k. Strzelina, w mułowcach i piaskowcach GZW.
Diament
•
C
C
Kryształy idiomorficzne z wygiętymi ścianami (klasa 48-ścianu,
rzadziej czworościan poszóstny), skupienia ziarniste niekiedy
o budowie promienistej lub zbitej.
Największe znalezione diamenty to Cullinan – 3025 karatów (1 karat
= 0,2 grama), Excelsior – 969,5 karata, Victoria – 457 karatów, Orłow
– 199 karatów.
Bezbarwny, często zabarwiony na różne odcienie.
Połysk diamentowy.
Łupliwość dobra (111).
Przełam muszlowy.
Kruchy.
Zbliźniaczenia wg (111).
Twardość wg skali Mohsa 10.
G 3,52 g/cm3.
Minerały współwystępujące: moissanit (SiC), pirop, spinel chromowy,
pirokseny rombowe, oliwin, flogopit.
Występowanie. Złoża pierwotne diamentów związane są
z magmowymi skałami ultrazasadowymi – kimberlitami (Kimberly RPA, Jakucja, rejon Archangielska - Rosja). Tworzy okruchowe złoża
wtórne (Indie, Brazylia, Australia, Rosja, Ghana, Kongo, Angola,
Sierra Leone).
regularny
Siarka rodzima
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
α-S
rombowy
α-S w temperaturze 95,3oC ulega przemianie w β-S topiącą się w 119,3oC.
Z roztworu krystalizuje rombowo, a ze stopu jednoskośnie.
Kryształy o pokroju bipiramidalnym, grubotabliczkowym, skupienia ziarniste, wpryśnięcia, naskorupienia
i nacieki.
Barwa żółta, biaława, pomarańczowa, czerwona, brunatna, zielonawa, czarna.
Rysa słomianożółta, biała.
Połysk na ścianach kryształów - diamentowy, na przełamie - tłusty.
Łupliwości nie okazuje.
Przełam muszlowy lub nierówny.
Krucha.
Pali się krótkim, niebieskim płomieniem.
Zbliźniaczenia wg (011).
Twardość wg skali Mohsa 1,5 - 2.
G 2,0 g/cm3.
Minerały współwystępujące: celestyn, baryt, kalcyt, aragonit, gips, haueryt.
Występowanie jako produkt ekshalacji wulkanicznych. Najważniejsze złoża siarki powstały wskutek
redukcji siarczanów, głównie gipsu (CaSO4 · 2H2O), przy udziale bakterii oraz węglowodorów np. złoża
USA, Meksyk, Ukraina, Włochy (Sycylia) oraz Polska (Machów, Jeziórko k. Tarnobrzega, Piaseczno,
Grzybów k. Staszowa, Szydłów, Swoszowice (Kraków), Górny Śląsk
GROMADA II
WĘGLIKI, AZOTKI, FOSFORKI I KRZEMKI