Дәріс1.
Геологиялық пәндердің жалпы сипаттамасы
Мақсат: Геологиялық пәндермен танысу
1.Кристалл және аморфты заттар туралы түсінік. Минералдың химиялық құрамы
2. Минералдардың морфологиясы және физикалық қасиеттері.Минералдардың түзілу үрдістері
3.Минералдарды классификациялау. Минералдардың парагенезисі. Минералдар зерттеу әдістері.
4.Петрография.Тау кен орындарының негізгі теориялық генезисі,өнеркәсіп тау кен орындары
Кілт сөздер: монокристалл,аморфты және кристалды дене,көпжақ,петрография, метаморфизм, магматизм.
Кристалл – грек сөзі «салқындатқанда қатқан» деген мағынаны береді. Кристалл (К) –қатты дене, формасы көпбұрыш болып келеді де, атомдары, молекулалары иондары – белгілі бір заңдылықпен орналасқан. Оларға табиғи минералдық кристалл, синтетикалық кристалдар жатады. Қатты заттар термодинамикалық тепе-теңдікте тұрса – кристалдық жағдайда болады. Кристалдық жағдайдың негізгі қасиеті кеңістікте материалды түйіршіктерінің симметриялық дұрыс формада болуы. Атомдардың молекулаларының заңды және симметриялы орналасуы,табиғаты және араларындағы байланыс кристал заттың физикалық қасиеттерін анықтайды.Әрбір кристалды затт әртүрлі химиялық құрамды белгілі кристаллдық құрылысқа ие болады. Кристаллдың құрылысы деп- нақтылы материалды ұсақ бөлшектердің кеңістіктегі заңымен орналасуын, симметриясын айтады.
Табиғатта қатты заттар екі күйде кездеседі: аморфты және кристалл. Оларды бір-бірінен қасиеттері жағынан және сырт көрінісінен айыруға болады.
Шыны сияқты, қыздырған кезде жұмсарып, бірте-бірте сұйыққа айналатын заттарды аморфты дейміз.
сурет. Аморфты(а) және кристалды(б) заттардың қызу сызығы
Суретте көрсетілгендей қыздыру сызығында балқу температурасын анықтауы қиын. (а)
Кристалды денелерді қыздырғанда олардың температурасының сызығы басқаша. Мысалы металды қыздырғанда температура балқығанға дейін ұлғая береді, балқи бастаған кезден бастап балқу процессі түрақталған температурада жүреді (б). Осыған қарап аморфты және кристалды денелердің ішкі құрылысының әртүрлі екендігіне көз жеткізуге болады.
Аморфты дегеніміз – грек тілінен аударғанда формасыз (қалыпсыз) деген ұғымды береді.
Аморфты зат дегеніміз материалды бөлшектері өте төмен қозғалыста болатын аса суытылған сүйіқті айтамыз.Кристалдардың және аморфты денелердің іш құрлысының әртүрлі болуы, олардың қасиеттерінің де өзгеше болуына әкеп соғады. Кристалдарды денелердің қасиетері де анизатропты, ал аморфты денелерің барлық бағытта физикалық қасиеттері бірдей.Сонымен кристалды денелер анизатропты,олар өз бетімен кристалданады, аморфты дене де изотропты және де ол дұрыс геометриялық түрді өз бетімен қабылдай алмайды.
Аморфты денелер бір қалыпта болмайды,уақыт өткен сайын біртіндеп кристалдана бастайды.Мысалға шыны ұсақ кристалдарға айнала бастайды.Қант (леденцы(біраз уақыт өткен соң сынғыш қабатпен жабылады, бұл қант кристалдары.Аморфты қалыптан, кристалды қалыпқа өту уақыты денелердің табиғи қасиеттеріне байланысты.Егер бір жағдайда оған жүздеген жылдар керек болса,екінші жағдайда бірнеше күн жеткілікті болады.
2-сурет. Материалды бөлшектердің екі өлшем схемасында орналасуы:а)кристалдаб) полимерде в)сұйық кристалда г) аморфты денеде
Кристалдарда бөлшектер белгілі бір тәртіппен орналасқан (сурет 2-а)
Қатты денелердің кристалды жағдайында болуы, аморфты денелерге қарағанда әлде қайда тұрақты, өйткені бөлшектердің заңды түрде (ретті) орналасуына ішкі минимальды энергия қажет етеді.
Бір қатты затты кристалды немесе аморфты күйде алуға болады. Осы екі қалыпты қатты зат алу, олардың тұтқырлығына, қату жылдамдығына т.б. физикалық қасиеттеріне байланысты. Аморфты қалыпта жеңіл алынады, егер қатқан кезде дененің тұтқарлығы үлкен болса (мысалы шыны),ал аз тұтқырлығы бар денелер (мысалы металдар) салқындағанда кристалданады.
Соңғы кездерге дейін аморфты қатты металл алынбайды деп келді,бірақ қазір аморфты металдар балқыламалар алу техналогиясы табылды.Металдарды аморфты қалыпты жағдайында алу үшін оларды сұйық қалыптан өте жоғары жылдамдықпен суыту арқылы алады >10 к/с.Осылай суытқанда кейбір металдар кристалданбай, қатты аморфты күйге айналады (шыны сияқты).Бұл жағдайда өте жұқа лента алуға болады (қалыңдығы ~10мкм, жалпақтығы ~1.0см) және сым (диамтрі 10мкм). Металдар аморфты жағдайда ерекше қасиеттері болады (магниттер жасауға, лезвилер алуда қолданылады).
Кристалды шыныны өте аз жылдамдықпен суытқанда алады. Олар с и т а л деп аталады,оның қаттылығы жай шыныдан әлде қайда жоғары.
Өзінің құрылысы жағынан кристалды және аморфты денелердің ортасында болатын заттар болады. Бұлар полимерлер деп аталатын заттар үзын тізбекті молекулардан құралған және сұйық кристалдардан.
Полимерлер шұбатылған молекулалар тізбегінен тұрады. Полимерлер заттардың молекулалары тұрақты атом топтарынан құралған – мономерлі звенолардан, кавалентті байланыс арқылы бір-бірімен тығыз байланысқан(сурет 2-б).Полимерлі заттардағы молекулалар бір-біріне параллельді болып орналасады. Молекулалардың ұзындығынан олар бір-бірімен жанасуынан, бұралуынан кристалдануы қиынданады. Сондықтан олардың реттелу қабілеті кристалдардан төмен де, аморфты заттардан жоғары.
Сұйық кристалдар фаза деп аталатын атауға жауап беріп, кристалды және сұйық болып келетін заттардың қалпының арасында болады. (сурет 2-в).
Сұйық кристалдар,жай сұйықтар сияқты аққыштық қасиеттері бар, бірақ ол анизатропты болып келеді. Олар белгілі бір температура арасында өз қалпында болып,температура жоғарласа балқып,изотропты сұйыққа айналып, салқындатса кристалданады.Сұйық кристадардың құрылысы мен қасиеттері молекулалардың ұзынша болып келуіне байланысты болады.
