Mineralogie

Věda, která studuje vlastnosti minerálů: barvu, tvrdost, lesk, vryp, štěpnost, lom, hustotu, magnetické a elektrické vlastnosti
Studuje také způsob vzniku a výskyt minerálů
Minerál=nerost
Minerály jsou látky pevné povahy, jedinou vyjímkou je rtuť, která je kapalinou
Minerály tvoří krystaly, jednotlivé minerály se od sebe odlišují uspořádáním krystalů - krystalovou strukturou. Každý krystal je tvořen částicemi (atomy, molekuly, ionty), mezi částicemi krystalu se nacházejí chemické vazby
mineralogický systém - do něj se krystaly uspořádají; mineralogický systém má 9 tříd:

• prvky - síra (S), tuha (C), stříbro (Ag)
• sulfidy
• halogenidy - chloridy, bromidy, jodidy - např. sůl kamenná - NaCl
• oxidy
• uhličitany - soli odvozené od kyseliny uhličité
• sírany - soli odvozené od kyseliny sírové
• fosforečnany
• křemičitany
• organické minerály - např. jantar

Mineralogické disciplíny

• Všeobecná mineralogie
  Skládá se z dílčích podoborů:
  • Strukturní krystalografie - studuje vnitřní strukturu krystalů
  • Krystalofyzika - studuje fyzikální vlastnosti minerálů
• Systematická mineralogie - studuje zařazení minerálů do mineralogického systému
• Genetická mineralogie - zabývá se genezí (=vznikem) minerálů
• Topografická mineralogie - studuje výskyt minerálů v přírodě
• Technická mineralogie - zabývá se praktickým využitím minerálů - zejména v průmyslu

Vznik minerálů

• Krystalizací magmatu - velikost krystalů je závislá na rychlosti krystalizace
• Krystalizací z roztoků - je ovlivněna teplotou a tlakem
• Metamorfózou - přeměna, ať už chemická nebo fyzikální
• Zvětrávání - ve zvětrávání se uplatňuje zejména působení rostlin a živočichů, bakterií.
  Vyjímku tvoří křemen, který zvětrávání nepodléhá

Fyzikální vlastnosti minerálů

Hustota

• Těžké minerály = Minerály, jejichž hustota je větší než 3g/cm³
• Lehké minerály - Mají hustotu menší než 3g/cm³

Tvrdost

Tvrdost určuje tzv. Mohsova stupnice tvrdosti - 1-10

1. mastek
2. sůl kamenná
3. kalcit
4. fluorit
5. apatit
6. živec
7. křemen
8. topaz
9. korund
10. diamant

1-2.: rýpneme nehtem
3-5.: rýpneme nožem
6-10.: rýpají do skla

Štěpnost

Provádí se klepnutí kladívkem, pozorují se úlomky

1. dokonalá štěpnost - např. slída
2. velmi dobrá štěpnost - např. sůl kamenná
3. dobrá štěpnost
4. špatná štěpnost
5. neštěpné minerály - např. křemen

Vryp

určuje se barva
= stopa, kterou minerál ponechá na porcelánové destičce

• Bezbarvé minerály → bílý vryp
• Barevné minerály → barevný vryp

Barva

• Barevné minerály – jejich barva se nemění (síra)
• Zbarvené minerály – nemají stálou barvu, působením vnějších vlivů mohou svou barvu změnit (např. přídavkem příměsí); Zástupce – křemen (růženín – růžový, ametyst – fialový, ...)
• Bezbarvé minerály – neboli čiré; typickým příkladem je odrůda křemene zvaná křišťál

Lesk

• kovový lesk – lesk, který mají kovy
• nekovový lesk – lesk, který mají nekovy

Existuje další typ dělení:

• lesk diamantový – diamant
• perleťový lesk – perleť
• skelný lesk – např. křišťál
• mastný lesk – např. mastek

Lom

Lom pozorujeme pouze u neštěpných minerálů
Typickým příkladem lomu je lom lasturnatý – minerál chalcedon

Elektrická vodivost

Zjišťuje, jestli je minerál vodivý
Minerály kovového charakteru (=kovy) vedou elektrický proud

Magnetické vlastnosti

Minerál je/není přitahován magnetem
Pokud je minerál přitahován, je nazýván feromagnetický

Propustnost světla

• Průhledné – skrz průhledné minerály lze přečíst text v knize; např. křišťál
• Průsvitné – skrz průsvitné minerály lze text přečíst pouze částečně (je viděn matně); např. sůl kamenná
• Neprůhledné – nepropouští světlo vůbec

Krystalové soustavy

Osové kříže mají buď 3 nebo 4 směry
V případě 3 os: x (vodorovná – pravolevá), y (svislá – vertikální), z (předozadní)
4. osa (z') je také předozadní, ale leží v jiném úhlu
Soustavy se třemi osami:

• Krychlová
• Čtverečná
• Jednoklonná
• Trojklonná
• Kosočtverečná

Soustavy se čtyřmi osami:

• Šesterečná
• Klencová

Se třemi osami

Osy se značí x,y,z; pokud jsou ale osy stejně dlouhé, nazývají se stejnými písmeny (pokud jsou všechny 3 stejně dlouhé, nazývají se x₁, x₂, x₃)

Krychlová

osy x₁, x₂, x₃
Osy jsou na sebe kolmé

Tvary

krychle (s "usekanými" rohy → vzniká 14-stěn, protože krychle má 6 hran + 8 hran vzniklých při usekání rohů): 14-stěn (všechny usekané rohy), 12-stěn, 8-stěn (pouze některé rohy jsou usekané)

Příkladem krychlové soustavy je měď, stříbro, zlato, diamant, sůl kamenná

Čtverečná

Všechny jsou kolmé, značí se x₁, x₂, z (2 osy stejně dlouhé, jedna jinak)

Tvary

čtyřplochý hranol (na průřezu čtverec)
čtyřplochá dipyramida

Příklady: chalkopyrit

Jednoklonná

3 osy, které se od sebe liší délkou (x, y, z)
Osa x a y jsou na sebe kolmé, předozadní osa z "upadá"

Tvary

Všechny tvary mají šikmé plochy, hrany upadají v jednom směru
čtyřplochý hranol – tentokrát je na průřezu kosočtverec

Příklad: ortoklas

Trojklonná

Všechny tři osy se liší délkou (x, y, z), žádné dvě osy nejsou v pravém úhlu (do osového kříže zafouká vítr)
Dvě plochy naproti sobě jsou vzájemně rovnoběžné

Kosočtverečná

3 různě dlouhé osy (x,y,z), které jsou navzájem kolmé

Tvary

čtyřplochý hranol
čtyřplochá dipyramida
na průřezu kosočtverec

Příklad: síra

Se čtyřmi osami

Šesterečná

4 osy: 3 z nich, x₁, x₂, x₃, leží ve stejné rovině a jsou stejně dlouhé, svírají vzájemně úhel 60°, čtvrtá, svislá, se nazývá y a je na ně kolmá

Tvary

šestiboký hranol
šestiplochá dipyramida

Příklady: Grafit, kalcit

Klencová

osní kříž je úplně stejný, do klencové soustavy se řadí minerály, které vytvoří specifický tvar – klenec
Ve starších knihách je napsáno, že existuje pouze šesterečná soustava
Příkladem je křemen

Mineralogický systém

Prvky

stříbro, zlato, síra, tuha, diamant

Stříbro

Soustava: krychlová
Tvrdost: 2
Těžký minerál

Výborná tepelná a elektrická vodivost, je kujné (dá se tvarovat)

Využití: v elektrotechnice, šperkařství, mincovnictví, fotografie (ustalovač)
Výskyt: v ČR: Kutná hora, Jáchymov, Příbram
Vzhled (jak vypadá v okolní hornině, když se těží): drátkovitý/plíškovitý

Zlato

Soustava: krychlová
Tvrdost: 2,5
Těžký minerál

Tepelná a elektrická vodivost, je kujné

Využití: šperkařství, mincovnictví
Výskyt: v ČR: Kašperské hory, Jílové u Prahy; ve světě: Afrika – Jihoafrická republika; v Rusku; Kanada
Vzhled: žlutá barva; plíšky/valounky (valounek = kamínek)

Uhlík

Má 2 modifikace → různé krystalové soustavy a fyzikální vlastnosti

Grafit

=tuha
Soustava: šesterečná
Tvrdost: 1
Lehký minerál

vodič elektřiny

Využití: moderátor v jaderném reaktoru, žáruvzdorná, výroba tužek
Výskyt: ČR: Český Krumlov, Netolice
Vzhled: černá až černošedá barva; kovový lesk

Diamant

Soustava: krychlová
Tvrdost: 10
Těžký minerál

nejtvrdší ze všech minerálů

Využití: řezný a brusný materiál, šperkařství
Výskyt: Jihoafrická republika, Rusko, Kolumbie, Brazílie
Vzhled: diamantový lesk; průhledný, ale může mít příměsi → zbarvení do žluta, hněda, zelena, modra

Síra

Soustava: kosočtverečná
Tvrdost: 2
Lehký minerál

Chemický prvek S
Spalováním síry vzniká oxid siřičitý = štiplavý plyn, který zapáchá po vejcích:
S + O₂ --> SO₂

Využití: potravinářský průmysl – dezinfekce (např. vína); textilní průmysl – bělení; chemický průmysl – vulkanizace kaučuku ("zesíťování" kaučukových řetězců pomocí síry – zlepšování nevýhodných vlastností)
Výskyt: Polsko, Itálie, USA
Vzhled: Kanárkově žlutá barva

Sulfidy

Mají ve vzorci S^-II

Pyrit

=disulfid železa (FeS₂)
"kočičí zlato"
Soustava: krychlová
Tvrdost: 6
Těžký minerál

Je neštěpný
Rozpoznání od zlata – vryp zlata je bílý, vryp pyritu je černý; pyrit má podélné rýhování

Využití: výroba kyseliny sírové
Výskyt: u nalezišť hnědého uhlí – ČR: Sokolovsko
Vzhled: Vytváří tvar krychle, která má podélné rýhování

Chalkopyrit

CuFeS₂
Soustava: čtverečná
Tvrdost: 4
Těžký minerál

Neštěpný

Využití: výroba mědi
Výskyt: ČR: Příbram
Vzhled: zlatožutá barva

Halogenidy

Sůl kamenná

(neboli halit)
Soustava: krychlová
Tvrdost: 2
Lehký minerál

Způsob vzniku – nejčastěji odpařování mořské vody

Využití: potravinářský průmysl, chemický průmysl
Výskyt: přímořské země, Slovensko – Solnohrad, Rakousko – Salzburg, Německo, Polsko
Vzhled: malé krychličky
Průměrná spotřeba za rok – 7.5kg

Fluorit

(minerál – fluorit, chemická látka – fluorid vápenatý)
lidově – kazivec
Soustava: krychlová
Tvrdost: 4
Těžký minerál

Dokonalá štěpnost
Vznik: krystalizace z horkých pramenů – hydrotermální prameny

Využití: výroba sloučenin fluoru a vápníku – výroba zubních past; přídavek při tavení rud
Výskyt: Šumava
Vzhled: mnoho barev – fialová, žlutá, zelená, bezbarvá

Oxidy

oxidační číslo ^-II

Křemen

SIO₂
Soustava: klencová
Tvrdost: 7
Lehký minerál

Neštěpný minerál, ale dá se lámat – lasturnatý lom
Odrůdy křemene: růžový – růženín, fialový – ametyst, hnědý – záhněda, žlutý — citrín, bezbarvý – křišťál
Další odrůdy křemene – tyto odrůdy jsou beztvaré, tudíž nekrystalizují v žádné krystalové soustavě: pazourek, opál, achát, chalcedon

Využití: výroba skla, dekorativní účely
Výskyt: Písek (růženín), Podkrkonoší (ametyst)
Vzhled: bezbarvý minerál

Hematit

=krevel
Oxid železitý
Soustava: šesterečná
Tvrdost: 6
Těžký minerál

Neštěpný
* půdy, které obsahují hematit, mají červenou barvu

Využití: výroba železa; obkladový materiál
Výskyt: hydrotermální prameny; Krušné hory
Vzhled: tvoří malé krystalky; červeno-černá barva

Korund

Oxid hlinitý (Al₂O₃)
Soustava: šesterečná
Tvrdost: 9
Těžký minerál

Neštěpný

Využití: šperkařství, výroba hodinek (ozdoba), výroba laserů (nevyužívají se však přírodní, nýbrž syntetické safíry), bruska
Výskyt: Jizerská louka; Cejlon a Indie
Vzhled: bez příměsí – šedý; barevné odrůdy – safír (modrá), rubín (červená)

Hnědel

=limonit
Také oxid železitý, ale má v sobě vodu (Fe₂O₃ × xH₂O)
Soustava: Je amorfní (tzn. beztvarý – nedá se zařadit do žádné krystalové soustavy)
Tvrdost: 5
Lehký minerál

Neštěpný minerál
Vzniká zvětráváním minerálů obsahujících železo (např. hematit)

Využití: není
Výskyt: ČR – Kokořínské pokličky
Vzhled: hnědá–černá barva

Magnetovec

=magnetit
oxid železa
Soustava: krychlová
Tvrdost: 6
Těžký minerál

Může přitahovat kovové předměty
Neštěpný

Využití: výroba železa
Výskyt: Měděnec v Krušných horách; Švédsko, Rusko, USA
Vzhled: černá barva

Uhličitany

Všechny uhličitany se rozpouští v kyselinách

Kalcit

= uhličitan vápenatý (CaCO₃)
Soustava: klencová
Tvrdost: 3
Lehký minerál

Je obsažen v lasturách bezobratlých živočichů
Má 3 plochy štěpnosti → dokonalá štěpnost
Je rozpuštěn kyselinou sírovou

Vznik: ze schránek mořských živočichů; vysrážením hydrotermálních pramenů (což je princip vzniku krápníků) Využití: výroba stavebních hmot (vápno,mramor), sochařství, potravinářský průmysl
Výskyt: Český a Moravský kras, České středohoří
Vzhled: může tvořit např. krápníky

Siderit

(ocelek)
= uhličitan železnatý (FeCO₃)
Soustava: klencová
Tvrdost: 4
Těžký minerál

Dokonalá štěpnost, rozpouští se v kyselinách

Vznik: vysrážení z hydrotermálních pramenů nebo mořské vody Využití: je to železná ruda pro výrobu železa a oceli
Výskyt: Příbram
Vzhled: pokud je obsažen v pramenech, ty mají červenohnědé zabarvení

Malachit a azurit

dva odlišné minerály s podobnými vlastnostmi
obsahují větší množství vody a mědi
Soustava: jednoklonná
Tvrdost: 4
Těžké minerály

Vznik: zvětrávání měděných rud
Využití: šperkařství
Výskyt: Příbram
Vzhled: azurit – modrý; malachit – zelený

Sírany

Sádrovec

=dihydrát síranu vápenatého (CaSO₄ * 2H₂O)
Soustava: jednoklonná
Tvrdost: 1,5
Lehký minerál

dokonale štěpný

Vznik: odpařování mořské vody, zvětrávání pyritu
Využití: výroba sádry – lékařství (obvazy), stavebnictví (stavební sádra, cement)
Výskyt: Polsko, Rakousko, Itálie
Vzhled: čirý, bílý

Baryt

=síran barnatý (BaSO₄)
Soustava: kosočtverečná
Tvrdost: 3
Těžký minerál

Dokonalá štěpnost

Vznik: vysrážené hydrotermálních pramenů/mořské vody
Využití: barvivo (keramika), plnidlo při výrobě papíru, získávání sloučenin baria, pyrotechnika
Výskyt: Příbram, Harrachov
Vzhled: původní barva – bílá; s příměsemi růžová, žlutá

Fosforečnany

Apatit

=fosforečnan vápenatý ((Ca₃PO₄)₂) a voda, chlór, flór
Soustava: šesterečná
Tvrdost: 5
Lehký minerál

Vznik: nahromaděná těla živočichů (je v zubech a kostech)
Využití: výroba fosforečnanových hnojiv, výroba kyseliny fosforečné
Výskyt: Písek, Horní Slavkov
Vzhled: zelenná, hnědá, fialová

*Tyrkys

Výskyt: Turecko, Persie
Vzhled: modro-zelená barva
* kámen štěstí

Křemičitany

Granát

Nemá přesný vzorec, je v něm křemičitan, dále tam pak může být hořčík, hliník, vápník, železo.
Český granát obsahuje pouze hořčík a hliník
Dále se pak vyskytuje např. železnatý granát (neboli almandin) – obsahuje železo a hliník
Soustava: krychlová
Tvrdost: 7
Těžký minerál

něštěpný

Vznik: Z přeměněných a metamorfovaných hornin
Využití: brusné kotouče, šperkařství
Výskyt: okolo Čáslavi, v Jeseníkách; v Jihoafrické republice, v Srí Lance
Vzhled: krvavě rudá barva

Topaz

Také nemá přesný vzorec, obsahuje křemičitan, hliník a chlór
Soustava: kosočtverečný
Tvrdost: 8
Lehký minerál

štěpný

Využití: šperkažství
Výskyt: všude tam, kde je žula s velkým obsahem křemíku; Krušné hory, Horní Slavkov
Vzhled: namodralá–nažloutlá barva

Muskovit

=světlá slída
křemičitan s draslíkem, hliníkem a vodou
Soustava: jednoklonná
Tvrdost: 2
Lehký minerál

vynikající štěpnost ve formě tabulek
pružný

Využití: žáruvzdorná okénka, optika
Výskyt: Křiženec u Mariánských Lázní
Vzhled: bílý až nažloutlý; perleťový lesk