Википедија

Mineralogija

Mineralogija je jedna od nauka o Zemlji koja se bavi izučavanjem minerala, njihovog hemijskog sastava, kristalne strukture i fizičkih svojstava.[1][2] Posebne discipline u mineralogiji izučavaju procese nastanka minerala i pojavne oblike, bave se klasifikacijom minerala, njihovom geografskom distribucijom (rasprostranjenjem) kao i mogućnostima upotrebe. Mineralogijom se bave mineralozi.

Mineralogija je mešavina hemije, nauke o materijalima, fizike i geologije

Istorijski razvoj uredi

 
Stranica iz Traktata o mineralogiji Fridriha Mosa (1825)
 
Mesečev minerološki maper, spektrometar koji je mapirao površinu Meseca[3]

O najranijim poznatim izučavanjima, pretpostavkama i teoriji mineralogije pronađeni su zapisi iz antičke Vavilonije, potom antičkog grčko-rimskog perioda, antičkog i doba srednjeg veka Kine, i zapisi prana na sanskritu iz drevne Indije,[4] kao i u delima drevnog islamskog sveta.[5] Ipak, prve sistematske naučne studije minerala i stena javile su se tek u Evropi u periodu nakon renesanse.[6] Opravdanost i potvrde izučavanja mineralogije uspostavljeni su na osnovama kristalografije i mikroskopskih izučavanja stena (preparata) sa pojavom mikroskopa u 17. veku.[6]

Nikolas Steno je prvi put primetio zakon konstantnosti međufaznih uglova (takođe poznat kao prvi zakon kristalografije) u kristalima kvarca 1669. godine.[7]‍:4 Ovo je kasnije generalizovao i eksperimentalno ustanovio Žan-Baptist L. Rome de Lilj 1783. godine.[8] Rene Žist Aij, „otac moderne kristalografije“, pokazao je da su kristali periodični i ustanovio da se orijentacije kristalnih površina mogu izraziti u terminima racionalnih brojeva, kao što je kasnije kodirano u Milerovim indeksima.[7]‍:4 Godine 1814, Jens Jakob Berzelijus je uveo klasifikaciju minerala zasnovanu na njihovoj hemiji, a ne na njihovoj kristalnoj strukturi.[9] Vilijam Nikol je razvio Nikolovu prizmu, koja polarizuje svetlost, 1827–1828 dok je proučavao fosilizovano drvo; Henri Klifton Korbi je pokazao da se tanki delovi minerala mogu identifikovati po njihovim optičkim svojstvima pomoću polarizacionog mikroskopa.[7]‍:4[9]‍:15 Džejms D. Dejna je 1837. objavio svoje prvo izdanje Sistema mineralogije i u kasnijem izdanju uvedena je hemijska klasifikacija koja je i dalje standard.[7]‍:4[9]‍:15 Difrakciju rendgenskih zraka demonstrirao je Maks fon Laue 1912. godine, a razvio ju je u alat za analizu kristalne strukture kristala tima otac/sin Vilijama Henrija Braga i Vilijama Lorenca Braga.[7]‍:4

Fizička mineralogija uredi

 
Kalcit je karbonatni mineral (CaCO3) sa romboedarskom kristalnom strukturom.
 
Aragonit je ortorombni polimorf kalcita.

Fizička mineralogija izučava fizičke osobine minerala. Opisom fizičkih karakteristika najlakše se identifikuju, klasifikuju i kategorišu minerali. Pri tom se između ostalog uzimaju u obzir: kristalni sistem, oblik kristala, bližnjenje, cepljivost i prelom, sjajnost, boja, ogreb, tvrdoća, gustina minerala, magnetna i električna svojstva; radioaktivnost i rastvorljivost u hlorovodoniku (HCl).[7]‍:97–113[10]‍:39–53

Tvrdoća se određuje upoređivanjem sa drugim mineralima. Na Mosovoj skali, standardni set minerala je numerisan po rastućoj tvrdoći od 1 (talk) do 10 (dijamant). Tvrđi mineral će zagrebati mekši, pa se u ovu skalu može staviti nepoznati mineral, po tome koji ga mineral grebe i koji ga grebe. Nekoliko minerala kao što su kalcit i kijanit imaju tvrdoću koja značajno zavisi od pravca.[11]‍:254–255 Tvrdoća se takođe može meriti na apsolutnoj skali pomoću sklerometra; u poređenju sa apsolutnom skalom, Mosova skala je nelinearna.[10]‍:52

Izdržljivost se odnosi na način na koji se mineral ponaša, kada je slomljen, zgnječen, savijen ili iskidan. Mineral može biti krt, savitljiv, sektilan, duktilan, fleksibilan ili elastičan. Važan uticaj na otpornost ima vrsta hemijske veze (npr. jonska ili metalna).[11]‍:255–256

Od ostalih mera mehaničke kohezije, cepanje je tendencija lomljenja duž određenih kristalografskih ravni. Opisuje se kvalitetom (npr. savršen ili dobar) i orijentacijom ravni u kristalografskoj nomenklaturi.

Razdvajanje je tendencija da se lome duž ravni slabosti usled pritiska, bratimljenja ili raskidanja. Tamo gde se ove dve vrste loma ne dešavaju, prelom je manje uredan oblik koji može biti konhoidan (imati glatke krivine koje podsećaju na unutrašnjost školjke), vlaknast, iveran, iscepkan (nazubljen sa oštrim ivicama) ili neravnomeran.[11]‍:253–254

Ako je mineral dobro kristalizovan, on će takođe imati karakterističan kristalni habitus (na primer, heksagonalni, stubasti, botrioidalni) koji odražava kristalnu strukturu ili unutrašnji raspored atoma.[10]‍:40–41 Na njega takođe utiču kristalni defekti i bližnjenje. Mnogi kristali su polimorfni, imaju više od jedne moguće kristalne strukture u zavisnosti od faktora kao što su pritisak i temperatura.[7]‍:66–68[10]‍:126

Kristalna struktura uredi

 
Kristalna struktura perovskita. Najzastupljeniji mineral na Zemlji, bridžmanit, ima ovu strukturu.[12] Njegova hemijska formula je (Mg,Fe)SiO3; crvene sfere su kiseonik, plave sfere silicijum i zelene sfere magnezijum ili gvožđe.
Glavni članak: Kristalna struktura
Vidi još: Kristalografija

Kristalna struktura je raspored atoma u kristalu. Predstavljena je rešetkom tačaka koja ponavlja osnovni obrazac, nazvan jedinična ćelija, u tri dimenzije. Rešetka se može okarakterisati po svojoj simetriji i po dimenzijama jedinične ćelije. Ove dimenzije su predstavljene sa tri Milerova indeksa.[13]‍:91–92 Rešetka ostaje nepromenjena određenim operacijama simetrije oko bilo koje tačke u rešetki: refleksija, rotacija, inverzija i rotirajuća inverzija, kombinacija rotacije i refleksije. Zajedno, oni čine matematički objekat koji se naziva grupa kristalografskih tačaka ili kristalna klasa. Postoje 32 moguće klase kristala. Pored toga, postoje operacije koje pomeraju sve tačke: vrše translaciju, zavrću osovinu i klize po ravni. U kombinaciji sa simetrijama tačaka, oni formiraju 230 mogućih prostornih grupa.[13]‍:125–126

Većina departmana za geologiju ima opremu za difrakciju rendgenskih zraka na prahu za analizu kristalnih struktura minerala.[10]‍:54–55 Rendgenski zraci imaju talasne dužine istog reda veličine kao i rastojanja između atoma. Difrakcija, konstruktivna i destruktivna interferencija između talasa rasutih na različitim atomima, dovodi do karakterističnih obrazaca visokog i niskog intenziteta koji zavise od geometrije kristala. U uzorku koji je samleven u prah, rendgenski zraci uzorkuju slučajnu distribuciju svih orijentacija kristala.[14] Difrakcija praha može razlikovati minerale koji mogu izgledati isto u ručnom uzorku, na primer kvarc i njegove polimorfe tridimit i kristobalit.[10]‍:54

Izomorfni minerali različitog sastava imaju slične uzorke difrakcije praha, a glavna razlika je u razmaku i intenzitetu linija. Na primer, kristalna struktura NaCl (halita) je prostorna grupa Fm3m; ovu strukturu dele silvit (KCl), periklaz (MgO), bunsenit (NiO), galena (PbS), alabandit (MnS), hlorargirit (AgCl) i osbornit (TiN).[11]‍:150–151

Hemijski elementi uredi

Vidi još: Analitička hemija
 
Prenosna mikro-rendgenska fluorescentna mašina

Nekoliko minerala su hemijski elementi, uključujući sumpor, bakar, srebro i zlato, ali velika većina su jedinjenja. Klasična metoda za identifikaciju sastava je vlažna hemijska analiza, koja uključuje rastvaranje minerala u kiselini kao što je hlorovodonična kiselina (HCl). Elementi u rastvoru se zatim identifikuju kolorimetrijom, volumetrijskom analizom ili gravimetrijskom analizom.[11]‍:224–225

Od 1960. godine, većina hemijskih analiza se radi pomoću instrumenata. Jedna od njih, atomska apsorpciona spektroskopija, slična je vlažnoj hemiji po tome što uzorak još uvek mora biti rastvoren, ali je mnogo brža i jeftinija. Rastvor se ispari i njegov apsorpcioni spektar se meri u vidljivom i ultraljubičastom opsegu.[11]‍:225–226 Druge tehnike su fluorescencija rendgenskih zraka, tomografija atomskom sondom za analizu pomoću elektronske mikrosonde i optička emisiona spektrografija.[11]‍:227–232

Vidi još uredi

Reference uredi

  1. ^ „Mineralogy”. American Heritage Dictionary. Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. 2017. Pristupljeno 19. 10. 2017. 
  2. ^ „Mineralogy”. Collins English Dictionary. HarperCollins Publishers. Pristupljeno 19. 10. 2017. 
  3. ^ „NASA Instrument Inaugurates 3-D Moon Imaging”. JPL. Pristupljeno 19. 12. 2008. 
  4. ^ Needham, Volume 3, 637.
  5. ^ Needham, Joseph (1959). Science and civilisation in China . Cambridge: Cambridge University Press. str. 637–638. ISBN 978-0521058018. 
  6. ^ a b Needham, Volume 3, 636.
  7. ^ a b v g d đ e Nesse, William D. (2012). Introduction to mineralogy (2nd izd.). New York: Oxford University Press. ISBN 978-0199827381. 
  8. ^ „Law of the constancy of interfacial angles”. Online dictionary of crystallography. International Union of Crystallography. 24. 8. 2014. Pristupljeno 22. 9. 2015. 
  9. ^ a b v Rafferty, John P. (2012). Geological sciences (1st izd.). New York: Britannica Educational Pub. in association with Rosen Educational Services. str. 14—15. ISBN 9781615304950. 
  10. ^ a b v g d đ Klein, Cornelis; Philpotts, Anthony R. (2013). Earth materials : introduction to mineralogy and petrology. New York: Cambridge University Press. ISBN 9780521145213. 
  11. ^ a b v g d đ e Klein, Cornelis; Hurlbut, Jr., Cornelius S. (1993). Manual of mineralogy : (after James D. Dana) (21st izd.). New York: Wiley. ISBN 047157452X. 
  12. ^ Sharp, T. (27. 11. 2014). „Bridgmanite – named at last”. Science. 346 (6213): 1057—1058. PMID 25430755. S2CID 206563252. doi:10.1126/science.1261887. 
  13. ^ a b Ashcroft, Neil W.; Mermin, N. David (1977). Solid state physics  (27. repr. izd.). New York: Holt, Rinehart and Winston. ISBN 9780030839931. 
  14. ^ Dinnebier, Robert E.; Billinge, Simon J.L. (2008). „1. Principles of powder diffraction”. Ur.: Dinnebier, Robert E.; Billinge, Simon J.L. Powder diffraction : theory and practice  (Repr. izd.). Cambridge: Royal Society of Chemistry. str. 1–19. ISBN 9780854042319. 

Literatura uredi

  • Gribble, C.D.; Hall, A.J. (1993). Optical Mineralogy: Principles And Practice. London: CRC Press. ISBN 9780203498705. 
  • Harrell, James A. (2012). „Mineralogy”. Ur.: Bagnall, Roger S.; Brodersen, Kai; Champion, Craige B.; Erskine, Andrew. The encyclopedia of ancient history. Malden, MA: Wiley-Blackwell. ISBN 9781444338386. doi:10.1002/9781444338386.wbeah21217. 
  • Hazen, Robert M. (1984). „Mineralogy: A historical review” (PDF). Journal of Geological Education. 32 (5): 288—298. doi:10.5408/0022-1368-32.5.288. Pristupljeno 27. 9. 2017. 
  • Laudan, Rachel (1993). From mineralogy to geology : the foundations of a science, 1650-1830 (Pbk. izd.). Chicago: University of Chicago Press. ISBN 9780226469478. 
  • Oldroyd, David (1998). Sciences of the earth : studies in the history of mineralogy and geology. Aldershot: Ashgate. ISBN 9780860787709. 
  • Perkins, Dexter (2014). Mineralogy. Pearson Higher Ed. ISBN 9780321986573. 
  • Rapp, George R. (2002). Archaeomineralogy. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. ISBN 9783662050057. 
  • Tisljar, S.K. Haldar, Josip (2013). Introduction to mineralogy and petrology. Burlington: Elsevier Science. ISBN 9780124167100. 
  • Wenk, Hans-Rudolf; Bulakh, Andrey (2016). Minerals: Their Constitution and Origin. Cambridge University Press. ISBN 9781316425282. 
  • Whewell, William (2010). „Book XV. History of Mineralogy”. History of the Inductive Sciences: From the Earliest to the Present Times. Cambridge University Press. str. 187—252. ISBN 9781108019262. 
  • Bandy, Mark Chance and Jean A. Bandy (1955). De Natura Fossilium. New York: George Banta Publishing Company.
  • Chan, Alan Kam-leung and Gregory K. Clancey, Hui-Chieh Loy (2002). Historical Perspectives on East Asian Science, Technology and Medicine. Singapore: Singapore University Press ISBN 9971-69-259-7
  • Hazen, Robert M. (1984). "Mineralogy: A historical review". Journal of Geological Education, 32, 288–298.
  • Needham, Joseph (1986). Science and Civilization in China: Volume 3. Taipei: Caves Books, Ltd.
  • Povarennykh A.S. (1972) "A Short History of Mineralogy and the Classification of Minerals". Crystal Chemical Classification of Minerals, 3–26. Springer, Boston, MA. ISBN 978-1-4684-1743-2
  • Ramsdell, Lewis S. (1963). Encyclopedia Americana: International Edition: Volume 19. New York: Americana Corporation.
  • Sivin, Nathan (1995). Science in Ancient China. Brookfield, Vermont: VARIORUM, Ashgate Publishing.

Spoljašnje veze uredi

 
Mineralogija na Vikimedijinoj ostavi.

Asocijacije uredi

Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Минералогија&oldid=27553335”