Mineraalidest ja nende omadustest

Mis on mineraal?

I. Definitsioon: Mineraal on looduslikult esinev tahke aine, milles aatomid paiknevad regulaarselt ja korrapäraselt ning millel on enam-vähem kindel keemiline koostis. Mineraalideks ei loeta organismide elutegevuse käigus tekkinud aineid ja inimese poolt laboratoorselt sünteesitud tehismineraale.

II. Mineraalide kristallstruktuur on mineraali koostisosade – aatomite, ioonide ja molekulide korrapärane ruumis paiknemise viis.

Mineraalide kristallstruktuuri tähtsust saab seletada grafiidi ja teemanti näitel. Mõlema mineraali füüsikalised omadused on üksteisest äärmiselt erinevad, kuid mõlemad koosnevad täielikult süsiniku aatomitest. Teemant on oma omadustelt kõige kõvem, läbipaistev ja iseloomuliku kõrge läikega looduslikult esinev mineraal. Grafiit aga on läbipaistmatu ja väga  pehme mineraal, mis katsudes jätab rasvase tunde. Grafiidi segamisel saviga saadakse pliiatsitele süsi. Teemant ja grafiit on polümorfsed – s.t ühesuguse keemilise koostisega, kuid erineva struktuuriga mineraalid.

Kõik kristallstruktuuriga ained ja mineraalid kasvavad aatomite või teiste osakeste süstemaatilisel ja korrastunud lisandumisel, sarnanedes tellistest müüri ladumisele. Kui kristallidel on ruumi kasvada, siis nad moodustavad tasaste siledate pindadega kindla nurga all korrapäraseid hulktahukaid ehk tahuvorme (kuup, prisma jt.).

III. Keemiline koostis: Mineraalide koostist väljendab keemilise koostise valem. Näiteks kvartsi keemilise koostise valem on alati SiO2, tähendades et mineraalis on iga räni aatomi kohta kaks hapniku aatomit. Enamike mineraalide keemiline koostis aga muutub kindlates piirides, kuna elementidel on omadus üksteist kristallstruktuuris asendada. Seda nähtust nimetatakse isomorfismiks. Nii näiteks on oliviini [(Fe, Mg)2SiO2] keemiline koostis varieeruv raua ja magneesiumi koguste poolest. 

 

Mineraalide määramisel kasutatavad füüsikalised omadused

I. Kõvadus on mineraali vastupanuvõime kriimustamisele. Kui üks mineraal kriimustab teist siis on ta teisest mineraalist kõvem. Kui mõlemad mineraalid on sama kõvadusega siis nad kulutavad üksteist.
Taolist kõvadust teiste mineraalide suhtes nimetatakse suhteliseks kõvaduseks. Samal põhimõttel koostas Fr. Mohs juba 1822. aastal etalonmineraalide skaala, kus kümme erineva kõvadusega mineraali on järjestatud nende pinna kriimustamise järgi kõige pehmemast kuni kõige kõvemani. See on kõige lihtsam ja kiirem viis mineraalide kõvaduste määramiseks.

 

II. Värvus on mineraalide määramise puhul kõige silmatorkavavam aga samas ka kõige väiksema usaldusväärsusega omadus. Iga pisemgi variatsioon kristalli suuruses või kemilises koostises võib tingida mineraali tavapärase värvuse muutumise. Võib juhtuda, et mitu erinevat mineraali on ühesuguse värvusega ning, et ühel ainsal mineraalil on mitu erinevat värvust.

Lisaks visuaalselt nähtavale värvile hinnatakse määramisel veel ka mineraali kriipsu värvust. See on mineraali pulbri värvus, mis saadakse mineraali hõõrumisel vastu mati pinnaga portselantahvlit. Kriipsuvärvus võib ühtida mineraali värvusega aga võib ka viimasest täielikult erineda. See meetod sobib vaid portselanplaadist pehmemate mineraalide puhul, kuna portselanplaadist kõvemad mineraalid endast kriipsu järgi ei jäta.

Praegu tuntavatest 3600 erinevast mineraalist esineb umbes 500 veel üks värviga seonduv eriline omadus – luminestsents ehk helendumine. Luminestseeruvad mineraalid hakkavad pimedas mitmesugustes toonides helendama, kui neid ergastada lühilainelise UV kiirgusega. Helendumine lõppeb enamasti kohe pärast kiiritamise lõpetamist (nimetatakse fluorestsentsiks), mõnikord aga kestab veel teatava aja jooksul (nimetatakse fosforestsentsiks).

 

III. Läige on omadus, mis kirjeldab mineraali siledatelt pindadelt peegeldunud valguse intensiivsust. Peamiselt eristatakse metalse ja mittemetalse läikega mineraale.

Metalne– Läige on metalne ainult siis kui see on äravahetamiseni sarnane mõne päris metalliga (raud, pronks, hõbe, kuld, plii). Metalsed mineraalid on opaaksed ehk läbipaistmatud, s.t et valgus ei suuda mineraalist läbi tungida.

Mittemetalne– Mittemetalse läikega on kõik ülejäänud mineraalid, mis ei sarnane metallidega. Nende läike kirjeldamiseks kasutatakse järgnevaid mõisteid:

Teemandi läige– kõrge läikivus, valgus peegeldub mineraali pinnalt väga intensiivselt nagu teemandil.
Klaasläige– peegeldab valgust nagu klaas, kuigi ise võib olla opaakne.
Pärlmutter – sarnane pärlite läikega.
Vaigu läige – sarnane kuivanud pigi või vaiguga.
Vaha läige – sarnane küünlavaha läikega.
Õline läige – sarnane õli läikega.
Siidjas läige – sarnane siidist või satiinist kanga läikega.
Matt

 

IV. Läbipaistvus Mineraalidel on väga erinev valguse läbilaskmisvõime. Olenevalt mineraal läbimisel neelduvast valguse hulgast jaotatakse need järgnevalt:

Läbipaistvad on need mineraalid, millest valgus suudab läbi tungida ning läbi mille on võimalik näha esemete kontuure. Enamasti on need klaasiläikega, värvitud või nõrgalt värvunud puhtad mineraalid.
Poolläbipaistvad on mineraalid, läbi mille on nähtavad küll esemete üldised kontuurid, kui mitte detailid.
Läbikumavad on mineraalid, läbi mille ei näe esemete kontuure, kuid mis valgusallika ees muutuvad siiski heledamaks. Mõned nendest lasevad valgust läbi ainult õhukestest servadest.
Läbipaistmatud (opaaksed) mineraalid ei lase valgust läbi isegi õhukestest servadest.

Mõnel mineraalil on omadus väga tugevalt valguskiiri kaheks jagada. Kiired on teineteisest niivõrd eemaldunud, et näiteks paberile kirjutatud sümbol (& % #) näib läbi kristalli vaadatuna kahekordsena. Seda nähtust nimetatakse kaksikmurdumiseks.

 

V. Lõhenevus on mineraali omadus laguneda mingi välimõju toimel tasaste pindadega kildudeks. Kuna mineraalid lõhenevad erineva intensiivsusega, siis on võimalik eristada:

Ülitäiuslik lõhenevus on mineraalil siis kui lõhenemisel ei teki ühtegi konarlikku pinda ning kristalli murdumiskoht on täiuslikult tasane ja sile.
Täiuslik lõhenevus – pind on enamjaolt sile, kuid on  märgata ka üksikuid konarlikke pindasid.
Selge lõhenevus – siledaid kristalli servasid on näha, kuid suures osas on pind siiski konarlik
Ebaselge lõhenevus – lõhenevus nii kehv, et see on vaevu märgatav.
Puuduv lõhenevus ehk karpjas murre – mitteühtegi siledat pinda ei ilmne, pinnad on pigem murdunud ja konarlikud.

Kristall lõheneb alati mööda neid kristallstruktuuri pindu, mis on seotud väiksema arvu keemiliste sidemetega pinnaühiku kohta või on seotud nõrgemate sidemetega.

 

IV. Murre on mineraali omadus laguneda mingi välismõju toimel ebatasaste pindadega kildudeks. Kristall murdub kui keemilised sidemed mõjuvad igas suunas võrdse tugevusega.

Ebatasaste murdepindade puhul on võimalik eristada iseloomulikku morfoloogiat:

Karpjas murre – meenutab järvekarbi sisemist nõgusat pinda
Astmeline murre – tekib selge ja täiusliku lõhenevusega mineraalide erisuunaliste lõhenevuspindade lõikumisefektina.
Pinnuline murdepind – tekib nõeljate kristallide murdumisel.
Haakjas murdepind – tekib puuoksa-laadsete kristallide kildudel.
Muldjad murdepinnad – tekivad alla 0,1 mm terasuurusega nõrgalt tsementeerunud mineraalides.
Teralised murdepinnad  – tekivad teralistes agregaatides.

 

VII. Mineraali kristallide haabitus ehk esinemisvorm –  Mineraale saab nende kristallide haabituse poolest liigitada järgnevatesse klassidesse või alamklassidesse:

Monokristall  – Üks terve kristall või piisav tükk sellest võib mineraali määramise puhul olla väga oluliseks tunnuseks.
Kuna kristallidel saab eristada nii servi, tahke kui tippe sobivad nende kirjeldamiseks geomeetriast tuntud hulktahukate nimetused – kuup, oktaeeder, trapetsoeeder, romboeeder jne.
Kuigi iga lihtvorm võib moodustada kombinatoorseid vorme on nad siiski kõik võmalik rühmitada kõigest seitsmesse klassi ehk süngooniasse. Kui tegemist on raskesti äratuntava kombinatoorse kristallvormiga siis võib seda nimetada keeruliseks haabituseks.

Agregaadid – Looduses esinevad mineraalid tavaliselt üksteisega korrapäratult kokkukasvanud kristalidena- agregaatidena, neid jaotatakse järgmiselt:

Teralised– koosneb piisavalt suurtest mineraliteradest, mille puhul on võimalik ära tunda mõningaid nende omadusi.
Massiivsed– mineraliterad ehk kristallid on nii väikesed, et kristallide individuaalseid omadused pole äratuntavad.
Peitkristalne– kristallid pole käsiluubiga vaadates eristatavad, näivad ühtse massina. Esineb sageli karpja murdega ning vahaläikeliste mineraalide puhul.
Druus – ühiselt aluselt kasvanud tulpjate kristallide agregaat.
Konkretsioon – ühest keskmest väljapoole kasvanud peitkristalne agregaat.
Dendriit – skeletjas, puuoksa-laadne kristallide agregaat.
Nõrg – mineraalse lahuse tilkudes või mingile alusele valgudes tekkinud agregaat.

 

VIII. Muud omadused
Alati tasub uurida muid omadusi, sest teatud juhtudel võivad just need olla mineraalile iseloomulikuks määramist hõlbustavaks tunnuseks:

Tugev magnetilisus – määratav kompassiga
Radioaktiivsus – määratav dosimeetriga
Maitse  – tuleb maitsta, näiteks haliit on soolane.
Lõhn
Põleb
Määrib katsumisel näppe
Struktuursed erinevused – painduv, elastne, habras
Reageerib happega