건물을 개조하거나 건설하는 동안 논란의 여지가 있는 많은 문제를 다루어야 합니다. 주요한 것 중 하나는 건축 자재를 선택하는 것입니다. 선호하는 것의 장단점을 평가하고 이를 유사 제품과 비교하여 합당한 결정을 내려야 합니다. 미네랄 울은 단열재 및 방음재로 건축업자들 사이에서 엄청난 인기를 얻었습니다.

벽 단열은 경제적 인 난방, 곰팡이 없음, 곰팡이 및 습기로부터의 구원을 의미합니다. 여름철에는 단열이 잘 되어 벽이 과열되는 것을 방지하고 쾌적한 실내 온도를 유지합니다.

미네랄울이란?

미네랄울은 천연 불연성 재료로 만든 경제적인 단열재입니다. 현무암 섬유와 야금 슬래그를 고온에 노출시켜 생산됩니다. 그것은 난로 난방 장치가있는 주택 건설 및 위험한 산업에서 특히 중요한 우수한 소방 특성을 가지고 있습니다.

적용 범위

정면과 다락방의 단열;

내부 벽 단열;

생산 중 뜨거운 구조물의 단열;

난방 시스템, 파이프라인 건설 중, 평평한 지붕 건설 중.

이러한 폭넓은 활용은 미네랄울의 다양한 기술적 특성으로 인해 가능합니다. 섬유 구조가 다른 여러 종류가 있습니다. 각 유형은 열 전도성과 내습성으로 구별됩니다.

미네랄울의 종류

유리 양털

깨진 유리와 작은 결정질 물질에서 얻습니다. 유리섬유는 0.030-0.052 W/m·K의 우수한 열전도 계수를 가지고 있습니다. 섬유의 길이는 15~55mm, 두께는 5~15미크론입니다. 유리솜을 사용하여 작업하려면 극도의 주의가 필요합니다. 성질상 가시가 있어 부러진 실이 눈에 침투하여 피부를 손상시킬 수 있습니다. 따라서 재료를 작업하려면 장갑, 고글 및 호흡기가 필요합니다. 유리솜을 450도까지 가열하는 것이 가장 좋으며 60도 이하로 냉각하지 마십시오. 유리솜의 긍정적인 특성은 우수한 강도와 탄력성, 쉬운 설치, 다듬기 능력입니다.

광재

고로 슬래그에서 나온 이 제품의 섬유 길이는 약 16mm입니다. 이 원료의 높은 흡습성은 외관 및 난방 본관의 단열에 슬래그 울을 사용하는 것을 허용하지 않습니다. 대부분 비주거용 구조물의 단열에 사용됩니다. 가열 온도 250-300도. 이러한 특성과 기타 특성은 다른 유형의 미네랄 울보다 열등합니다. 가장 큰 장점은 저렴한 가격, 쉬운 설치, 안정적인 방음입니다.

스톤 울

이것은 최고 품질의 미네랄 울입니다. 시트의 크기는 슬래그 섬유보다 열등하지 않습니다. 하지만 끈적이지 않고 사용하기 매우 쉽습니다. 열전도율이 상당히 높으며 이 섬유는 1000-1500도까지 가열할 수 있습니다. 허용 온도 이상으로 가열하면 타지 않고 녹습니다. 주택 단열을 위한 현대 재료에 대해 이야기할 때 우리는 정확히 이러한 유형의 양모를 의미하며 현무암이라고도 합니다.

내부 벽 단열

현무암의 생산과 특성

약간의 역사:

처음으로 얇은 화산암 실이 하와이에서 발견되었습니다. 화산 폭발 이후 과학자들은 흥미로운 발견을 발견했습니다. 뜨거운 용암이 솟아 오르고 바람이 바위를 얇은 실로 끌어 당겨 굳어 현대 미네랄 울과 유사한 덩어리로 변했습니다.

현무암 단열재 생산

상당히 높은 온도에서의 열처리 덕분에 암석 물질은 섬유질 물질로 변형됩니다. 그 후 바인딩 구성 요소가 추가되고 압력이 가해집니다. 다음으로, 섬유는 중합실로 들어가고 그곳에서 고체 제품으로 변합니다.

현무암 단열재는 밀도가 높기 때문에 제품에 추가적인 강성과 우수한 부하 저항성을 제공합니다. 다공성 구조는 충격 소음을 흡수하는 데 도움이 됩니다. 생산 과정에서 다양한 구조의 탈지면을 얻을 수 있습니다. 더 유연한 것은 파이프라인에 사용되고, 반강체는 주택을 단열하는 데 사용되며, 견고한 구조는 생산에 없어서는 안 될 요소입니다.

현무암 미네랄울의 특성:

방음;

높은 단열;

안전;

내습성;

내구성;

절대 불연성.

현무암 섬유는 롤과 슬래브로 생산됩니다. 매우 가볍고 자르기 쉽습니다.

메모!

최근에는 호일 형태의 제품이 건축업자들 사이에서 큰 인기를 얻고 있습니다. 호일 덕분에 열 보존 수준이 높아졌습니다. 모든 표면을 단열하는 데 적합하며 환기 및 냉동 시스템에 사용되는 재료입니다.

우표

공장 조건에서는 다양한 밀도의 제품을 얻을 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 여러 브랜드의 미네랄울이 구별될 수 있습니다.

브랜드 P-75

밀도는 입방미터당 75kg입니다. 무거운 하중을 견딜 필요가 없는 곳에는 저밀도 제품이 사용됩니다. 예를 들어 일부 지붕과 다락 공간을 단열하는 데 사용됩니다. 이 브랜드의 양모는 난방 파이프에도 사용됩니다.

다락방 단열 계획

브랜드 P-125

입방미터당 밀도가 125kg으로 바닥 및 내부 벽 단열에 적합합니다. 이 소재는 소음 방지 기능이 뛰어나 방음에 이상적인 미네랄 울입니다.

브랜드 PZh-175

밀도가 높고 강성이 좋은 소재. 철근 콘크리트나 금속으로 만든 바닥을 단열해야 하는 경우 필수입니다.

브랜드 PPZh – 200

표시된 약어로 표시된 것처럼 강성이 가장 높습니다. PZh-175와 마찬가지로 판금 벽의 단열에 사용됩니다. 그러나 이 외에도 화재 위험이 높은 곳에서는 이 브랜드를 사용해야 합니다.

외관 미네랄 울

대부분의 경우 미네랄 울은 외관을 단열하는 데 사용됩니다. 현무암 섬유의 위의 모든 특성은 동일한 폴리스티렌 폼보다 훨씬 우수합니다. 열을 쉽게 유지하지 못하지만 공기가 벽에 침투하도록 돕는 것은 바로 이 소재입니다. 제품 선택 및 구조물 설치에 특별한주의를 기울여야합니다.

외관 단열

중요: 슬래브 형태로 제품을 구입하는 것이 더 낫습니다. 그러면 설치가 크게 단순화됩니다. 재료의 밀도는 140kg/m3 이상이어야 합니다. 접시 자체의 너비는 10cm입니다.

미네랄 울과 건강에 해로움

미네랄울의 사용이 건강에 심각한 해를 끼친다는 비관적 정서는 과거 세대의 미네랄울의 기술적 특성에 기초하고 있습니다. 실제로 유리솜을 사용한 지속적인 작업은 폐에 매우 위험했습니다. 오늘날 이러한 제품은 거의 사용되지 않습니다. 현대 현무암 섬유는 고품질 원료를 사용하여 생산되며 기술 공정에 큰 관심을 기울입니다. 모든 위생 기준에 따라 유해 물질을 결합합니다 - 페놀과 포름알데히드는 실제로 부정적인 특성을 잃습니다. 환경.

재료의 안전성을 확인하려면 제조업체 선택에주의를 기울여야합니다. GOST 및 필요한 기술 조건을 준수하지 않고 지하 조직에서 암면을 채굴하는 경우 페놀의 효과가 다른 사람의 건강에 영향을 미치지 않는다는 보장이 없습니다.

탄산칼슘, 활석, 실리카와 같은 미네랄 충전제는 폴리머 산업에서 매우 일반적입니다. 종종 6-15센트/파운드의 비용으로 훨씬 더 비싼 폴리머를 대체하고 충전된 제품의 강성을 높이며 폴리머에 더 큰 내화성을 부여합니다. 세계 플라스틱 충전재 시장은 카본블랙(카본블랙)과 탄산칼슘이 주도하고 있다. 미국과 유럽의 약 150억 파운드에 달하는 필러 중 약 절반이 엘라스토머이고, 1/3은 열가소성 수지이고, 나머지는 열경화성 수지입니다. 생산되는 모든 플라스틱의 약 15%에는 필러가 포함되어 있습니다.

비용과는 별도로, 복합 재료의 충전재로 사용될 때 광물 충전재의 다음 특성은 일반적으로 고려되거나 고려되어야 합니다(특성은 특별한 순서 없이 제공됩니다).

화학적 구성 요소;

폼 팩터;

밀도(비중);

입자 크기;

입자형태;

입자 크기 분포;

입자 표면적;

기름을 흡수하는 능력;

내화성;

복합재료의 기계적 성질에 대한 영향

용융 점도에 대한 영향;

용융수축에 대한 영향

열적 특성;

색상, 광학적 특성;

폴리머 및 복합재의 퇴색 및 내구성에 대한 영향;

건강과 안전에 미치는 영향.

미네랄(및 혼합) 충전제의 구체적인 예를 사용하여 아래에서 자세히 설명할 몇 가지 예비적인 일반 설명을 제공하겠습니다.

미네랄 필러의 일반적인 특성

화학적 구성 요소

부형제는 무기, 유기 또는 혼합일 수 있으며, 예를 들어 위에서 설명한 Biodac과 같습니다. Biodac은 셀룰로오스 섬유, 탄산칼슘, 카올린(점토)의 과립형 혼합물입니다. 일반적인 무기 충진제는 정확한 화학 구조를 지닌 탄산칼슘(CaCO 3 )이나 규회석(CaSiO 3 )과 같은 단순한 염일 수 있습니다. 탈크[수화규산마그네슘, Mg3Si4O10(OH)2], 카올린(수화규산알루미늄, Al2O3-2SiO2-2H2O) 등의 복합 무기재료; 또는 운모, 점토, 비산회와 같이 불확실하거나 다양한 구성의 화합물일 수도 있습니다. 후자는 다른 원소가 포함된 규산알루미늄으로 간주될 수 있습니다.

형상 인자

이것은 입자의 길이와 직경의 비율입니다. 구형 또는 입방체 입자의 경우 형상 계수는 1과 같습니다. 탄산칼슘 입자의 경우 형상 계수는 일반적으로 1-3입니다. 활석의 경우 폼 팩터는 일반적으로 5-20 범위입니다. 분쇄 유리 섬유의 경우 범위는 3 ~ 25입니다. 운모의 경우 - 10-70입니다. 규회석의 경우 그 값은 4에서 70 사이입니다. 절단된 유리 섬유의 경우 250에서 800 사이입니다. 셀룰로오스와 같은 천연 섬유의 경우 형상 계수는 20-80에서 수천까지입니다. 낮은 폼 팩터는 10 미만입니다. 그러나 나열된 값은 혼합기 및/또는 압출기에서 처리되지 않은 필러에 대한 것입니다. 가공 후 형상 계수는 수십, 수백에서 3-10으로 감소할 수 있습니다.

밀도(비중)

미네랄 충전재의 비중은 넓은 범위에 걸쳐 다양할 수 있지만 WPC에 사용되는(또는 아마도 사용해야 하는) 충전재의 비중은 모두 약 2.1~2.2(비산회) 및 2.6~3.0g으로 높습니다. /cm 3 (탄산칼슘, 활석, 카올린, 운모, 점토). 탄산칼슘과 카올린 및 셀룰로오스 섬유의 과립형 혼합물인 Biodac은 비중이 1.58g/cm 3 입니다.

표 1은 목재 섬유와 비교하여 미네랄 필러가 충전 폴리머의 밀도에 어떤 영향을 미치는지 보여줍니다.

표 1. 충전된 폴리머의 밀도에 대한 충전재의 비중의 영향. 셀룰로오스 섬유(목분, 왕겨)는 일반적으로 비중이 1.3g/cm 3 입니다. 탄산칼슘과 활석의 밀도는 일반적으로 2.8g/cm3입니다.

* 충전 폴리프로필렌에 대한 해당 실험 데이터는 다음과 같습니다: 20% 셀룰로오스 섬유 사용 시, 0.98-1.00 g/cm3; 40% 셀룰로오스 섬유 함유, 1.08-1.10 g/cm3; 탄산칼슘 또는 활석 40% 함유, 1.23-1.24 g/cm3.

20~40% 미네랄 충전재의 존재는 셀룰로오스 섬유로 충전된 폴리머에 비해 충전된 HDPE 및 폴리프로필렌의 밀도를 크게 증가시키는 것을 볼 수 있습니다.

메모.이러한 계산은 다음 예와 같이 수행할 수 있습니다. 20% 탄산칼슘으로 충전된 HDPE의 경우 충전 폴리머 100g에는 CaCO 3 20g과 폴리머 80g이 포함되어 있습니다. 해당 부피 분율은 CaCO3의 경우 20 g/2.8 g/cm 3 = 7.1429 cm 3 이고 HDPE의 경우 80 g/0.96 g/cm 3 = 83.3333 cm 3 입니다. 충전된 폴리머의 총 부피는 7.1429 cm 3 + 83.3333 cm 3 = 90.4762 cm 3 입니다. 이 샘플의 질량이 100g이므로 충전된 폴리머의 비중은 100g/90.4762cm 3 = 1.105g/cm 3 입니다.

메모.복합재료의 비중을 계산하지 않는 방법. 일반적인 실수는 계산에서 부피와 질량 분율을 혼동하는 것입니다. 예를 들어 위의 경우 탄산칼슘이 20% 충전된 HDPE의 경우 결과 비중은 0.2 x 2.8 g/cm 3 + 0.8 x 0.96 g/cm 3 = 1.328 g/cm 3 로 정확하지 않습니다. 우리가 알고 있듯이 정답은 1.105 g/cm 3 입니다(위 참조). 생성된 조성물의 질량 분율로 0.2와 0.8의 부피 분율을 취하는 것은 실수였습니다.

입자 크기

이 논의의 목적에 따라 필러는 거친 입자(0.1~0.3mm 초과, 20~150메시), 대형 입자(약 0.1mm 또는 100μm, 150~200메쉬), 중간 크기 입자로 나눌 수 있습니다. (약 10 µm, 250 메쉬), 작은 입자 (약 1 µm), 미세 입자 (약 0.1 µm) 및 나노 입자 (층형 – 1 nm 또는 0.001 µm 두께, 200 nm 또는 0.2 µm 길이, 삽입 – 두께 30 nm) , 길이 200 nm). 나노입자는 충전재로 간주되지 않고 오히려 첨가제로 간주됩니다. 위의 입자 크기의 예로는 Biodac(큰 입자), 중질 탄산칼슘(큰 입자 크기), 점토(중간 입자 크기), 침전 CaCO 3(작은 입자 크기), 일부 특수 유형의 실리카(미세 입자 크기), 박리물 등이 있습니다. 다층 입자 유기점토. 이러한 필러의 비용은 크고 큰 입자에서 작고 미세한 입자로 이동할 때, 특히 나노입자의 경우 매우 크게 증가합니다. 그러므로, 필러가 증가된 비용을 정당화할 만큼 복합 재료에 실제로 유익한 특성을 부여하지 않는 한, 거칠고 더 큰 필러 입자만이 수지 교체 시 비용을 절감할 수 있습니다.

입자 모양

이 특성은 부분적으로는 아니지만 입자 종횡비와 관련이 있습니다. 1.0의 동일한 종횡비로 입자는 구형 또는 입방체일 수 있으며 구형 입자(카본 블랙, 이산화티타늄, 산화아연 등)는 유동성을 향상시키고 폴리머의 용융 점도를 감소시키며 경화된 프로파일에서 균일한 응력 분포를 보장합니다. , 입방체 입자(수산화칼슘)는 우수한 프로파일 강화를 제공합니다. 플레이크(카올린, 운모, 활석)는 폴리머의 배향을 촉진합니다. 규회석, 유리섬유 및 셀룰로오스 섬유, 목분(섬유)과 같은 확장된 입자는 수축 및 열팽창-수축을 줄이고 특히 모놀리식 재료를 강화합니다.

입자 크기 분포

입자는 단분산이거나 특정 크기 분포(넓음, 좁음, 이중 모드 등)를 가질 수 있습니다. 분포는 균질하지 않을 수 있으며 일반적으로 크기가 다른 입자가 혼합되어 있습니다. 입자 혼합물의 이러한 특성은 입자의 분쇄 및 분류(체질) 기술에 크게 좌우됩니다. 광물 충전제 입자의 넓은 분포 또는 이중 모드 분포는 매트릭스 내 입자의 더 나은 충전 밀도를 제공할 수 있으므로 유익할 수 있습니다. 입자 크기 분포는 용융 점도에 영향을 미칠 수 있습니다.

입자 표면적

이는 표면의 "지형" 및 필러의 다공성과 직접적인 관련이 있습니다. 이는 필러 1g당 평방미터로 측정되며 m 2 /g의 분수에서 수백 m 2 /g까지 다양할 수 있습니다. 예를 들어, 규회석의 비표면적은 0.4에서 5m 2 /g, 실리카 - 0.8에서 3.5m 2 /g, 셀룰로오스 섬유 - 약 1m 2 /g, 활석 - 2.6에서 35m 2까지 다양합니다. /g, 탄산 칼슘 - 5 ~ 24m 2 /g, 카올린 - 8 ~ 65m 2 /g, 점토 - 18 ~ 30m 2 /g, 이산화 티타늄 - 7 ~ 162m 2 /g, 침전 이산화 규소 - 12 ~ 800m 2 /g. 입자의 비표면적은 면적을 측정하는 데 사용되는 방법에 따라 크게 달라집니다. 측정에 사용되는 분자가 작을수록 물질 그램당 얻어지는 비표면적이 커집니다. 그러나 폴리머 용융물과 혼합하면 미네랄 필러의 작은 분자 기공 크기가 부적합합니다. 반면, 큰 개방형 기공은 용융된 폴리머의 접착 영역을 제공할 뿐만 아니라, 폴리머가 응고된 후 필러와 폴리머 사이의 추가적인 물리적 상호 작용도 제공할 수 있습니다.

이 두 가지 특성은 서로 밀접하게 연관되어 있으며 어느 정도 필러의 "흡습성"과 연관되어 있습니다. 그러나 수분 함량은 일반적으로 주어진 상황(예: 건조 후 또는 건조 중)에서 충전제 단위 질량당 물의 질량(백분율)을 반영하는 반면, 수분 흡수 용량은 종종 달성 가능한 최대 수분 함량 또는 겉보기 평형이 유지된 후의 수분 함량을 나타냅니다. 주변 조건에서 도달했습니다. 여름철 왕겨의 수분 함량은 중량 기준 약 9.5%입니다. 건조 왕겨의 수분 함량은 0.2~0.5%입니다. 필러의 수분 함량이 높으면 배합 및 압출 공정 중에 증기가 생성되어 최종 압출 프로파일의 다공성이 높아지고 밀도가 낮아질 수 있습니다. 이는 결과적으로 강도와 강성을 감소시키고 사용 수명 동안 산화 속도를 증가시켜 내구성을 저하시킵니다.

충전제의 낮은 수분 함량은 일반적으로 탄산칼슘과 규회석(0.01~0.5%), 활석 및 알루미늄 삼수화물, 운모(0.1~0.6%)에서 관찰됩니다. 수산화티타늄(최대 1.5%), 점토(최대 3%), 카올린(1~2%) 및 Biodac(2~3%)에서 적당한 수분 함량이 관찰됩니다. 높은 수분 함량은 셀룰로오스 섬유(5-10%), 목재 가루(최대 12%) 및 비산회(최대 20%)에서 흔히 발견됩니다. Biodac은 과도한 물과 직접 접촉할 때 최대 120%의 물을 흡수합니다.

오일 흡수 능력

소수성 충전제는 매트릭스와 좋은 상호작용을 나타낼 수 있기 때문에 이러한 특성은 폴리올레핀과 같은 소수성 중합체에 유용할 수 있습니다. 또한, 소수성 필러는 매트릭스의 점도, 즉 유변성과 유동성에 매우 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. 필러는 일반적으로 물에 비해 훨씬 더 많은 양의 오일을 흡수합니다. 탄산칼슘은 오일 13~21%, 알루미늄 삼수화물은 오일 12~41%, 이산화티타늄 10~45%, 규회석 19~47%, 카올린 27~48%, 활석 22~51%, 운모 65~72% 및 목재를 흡수합니다. 밀가루 55-60%. Biodac은 중량 기준으로 150%의 오일을 흡수합니다.

일반적으로 오일 흡수율이 낮으면 필러는 용융 점도를 크게 변화시키지 않습니다. 이 때문에 오일 흡수 테스트는 충전된 폴리머의 유변학적 특성에 대한 충전재의 영향을 특성화하는 데 종종 사용됩니다.

내연성

알루미늄 삼수화물 또는 수산화마그네슘과 같은 "활성" 난연제는 특정 온도 이상에서 물을 방출하여 연소 영역을 냉각시킵니다. 탄산칼슘, 활석, 점토, 유리섬유 등과 같은 많은 불활성 충전재는 화염 전파를 위한 "연료를 제거"하거나 열 방출을 늦추는 방식으로만 화염 전파를 지연시킬 수 있습니다. 그러나 점화 온도는 크게 변하지 않습니다. 오히려 연료를 고체(폴리머) 상태로 용해시키는 역할을 합니다. 탄산칼슘은 약 825°C의 온도에서 불활성 가스(이산화탄소)를 방출하는데, 이는 이 온도보다 훨씬 낮은 온도에서 발화하는 가연성 가스상을 용해시키기에는 너무 높은 온도입니다.

복합재료의 기계적 성질에 대한 영향

미네랄 필러는 일반적으로 충전 플라스틱과 WPC의 굴곡 강도와 굴곡 탄성률을 모두 향상시키지만(표 2), 강도와 굴곡 탄성률에 따라 개선 정도가 다릅니다. 굽힘 강도에 대한 효과는 종종 10-20%를 넘지 않습니다. 굴곡 탄성률에 대한 효과는 200~400%까지 높을 수 있으며 이는 필러의 입자 크기와 종횡비에 따라 달라지는 경우가 많습니다. 충전재 함량과 종횡비가 높을수록 굴곡 탄성률에 대한 충전재의 영향이 커집니다(특히 충전재 함량에 항상 적용되는 것은 아니지만).

충전재가 충전된 폴리머의 강도에 미치는 영향에 따라 충전재는 충전재와 강화 충전재로 나눌 수 있습니다.

표 2. 폴리프로필렌(단독중합체)의 굴곡 강도 및 굴곡 탄성률에 대한 무기 충전제 및 목분의 영향

목분, 탄산칼슘과 같은 충전제는 대개 충전되지 않은 폴리머의 ±10% 이내에서 거의 변하지 않고 강도를 유지합니다. 고종횡비 목재 섬유 및 유리 섬유와 같은 강화 충전재를 사용하면 충전된 폴리머의 강도가 항상 증가합니다.

따라서 일부 미네랄 충전재는 폴리프로필렌의 굴곡 강도를 30~45% 증가시키는 반면, 목재 가루는 동일한 폴리머의 굴곡 강도를 7~10%만 증가시킵니다. 플라스틱의 강성에 대한 필러의 효과는 훨씬 더 뚜렷하며, 미네랄 필러는 폴리프로필렌의 굴곡 탄성률을 최대 300%까지 증가시키고, 목재 가루는 동일한 폴리머의 굴곡 탄성률을 150-250%까지 증가시킵니다.

순수 폴리프로필렌과 충전 폴리프로필렌의 인장 강도는 거의 동일하거나, 폴리머에 목재 가루를 충전할 때 약간 감소합니다(표 3).

표 3. 폴리프로필렌(단독중합체)의 강도 및 인장 탄성률에 대한 무기 충전제 및 목재 섬유의 영향

유리섬유는 폴리프로필렌의 인장 강도를 최대 15% 증가시킵니다. 활석은 거의 변화를 주지 않습니다. 탄산칼슘과 나무가루는 동일한 폴리머의 인장강도를 15~30% 감소시킵니다. 인장탄성률은 최대 3.6배(활석, 유리섬유), 최대 1.6~2.6배(목분, 탄산칼슘) 증가했다.

윤활제의 특성과 양이 방해할 수 있기 때문에 굴곡 강도와 WPC 모듈러스가 미네랄 필러 도입에 의해 어떻게 영향을 받을지 정량적으로 예측하기는 어렵습니다(표 4).

테이블에 4. 목분과 동일한 특성에 비해 활석 함량이 증가함에 따라 강도와 굴곡 탄성률이 증가하지만 윤활은 효과를 감소시키는 것을 보여줍니다.

표 4. 존재 하에서 목분-폴리프로필렌 복합재료의 강도 및 굴곡 탄성률에 대한 활석의 영향 다양한 수량윤활유(Luzenac America에서 제공한 데이터)

용융 점도에 미치는 영향

이는 입자 크기, 입자 모양, 종횡비, 필러의 비중 및 필러의 기타 특성에 따라 달라집니다. 다음 예는 필러의 "일반적인" 특성을 보여줍니다. 용융유량 16.5g/10분의 폴리프로필렌에 소량의 미네랄 및 셀룰로오스 충진재를 충전했을 때의 MFI(g/10분)는 다음과 같았다.

40% CaCO315.1;

40% 탈크 12.2;

40% 유리섬유 9.6;

20% 목재(소나무) 가루 8.6;

목분 40% 1.9.

분명히 목분은 무기 충전재에 비해 용융 점도에 훨씬 더 큰 영향을 미칩니다.

기술적 축소에 미치는 영향

이는 분명히 충전재의 함량(따라서 폴리머 함량)과 폴리머의 결정화를 방지하는 필러의 능력에 따라 달라집니다. 충전된 폴리머의 결정이 작을수록 수축이 줄어듭니다. 충전된 복합재에 폴리머가 적을수록 수축이 줄어듭니다. 동일한 함량으로 핵형성 효과가 있는 필러는 기술적인 수축을 덜 유발합니다. 예를 들어 가공수축률이 1.91%인 폴리프로필렌에 소량의 미네랄 충진재와 셀룰로오스 섬유를 충전하면 가공수축률은 다음과 같다.

40% CaCO 3 1.34%;

20% 목재 - 섬유 0.94%;

40% 활석 - 0.89%;

40% 목재 섬유 - 0.50%;

40% 유리섬유 -0.41%.

모든 충전재는 공정 수축을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 목재 가루는 탄산칼슘 및 활석에 비해 더 나은 결과를 나타내지만 유리 섬유에 비해 수축이 더 높습니다.

열적 특성

무기 필러의 열팽창-수축은 폴리머에 비해 현저히 낮습니다. 따라서 필러 함량이 높을수록 복합재료의 팽창-압축 계수는 낮아집니다. 많은 무기, 비금속 필러는 복합 재료의 열전도도를 감소시킵니다. 예를 들어 알루미늄의 열전도율(204W/deg-K-m)과 비교하면 활석은 0.02, 이산화티탄은 0.065, 유리섬유는 1, 탄산칼슘은 2~3이다. 따라서 비금속 미네랄 필러는 열전도체가 아닌 단열재입니다. 필러의 이러한 특성은 압출 중 충전된 폴리머 및 폴리머 기반 복합 재료의 유동성에 영향을 미칩니다.

색상: 광학적 특성

필러의 함량이 높을 경우, 특히 밝은 색상의 프로파일을 생성해야 하는 경우 필러의 색상을 고려해야 합니다. 그러나 복합 재료에는 일반적으로 카본 블랙과 같이 매우 어두운 재료를 제외하고 충전재에 의한 착색을 방지할 만큼 충분한 염료가 포함되어 있습니다. 필러는 제품에 불투명성을 부여하는데, 이는 유색 복합 재료에서는 중요하지 않은 요소입니다.

폴리머 및 복합재의 퇴색 및 내구성에 미치는 영향

미네랄 필러에는 충전된 폴리머의 열 및/또는 광산화를 위한 촉매제인 불순물(예: 유리 금속)이 포함되어 있는 경우가 많습니다. 이 주제는 15장에서 더 자세히 논의할 것입니다. 여기서는 CaCO3 충전 HDPE와 폴리프로필렌 중량이 76%와 80%인 두 가지 변색 사례를 제시하겠습니다. 필러. 매트릭스의 용융 유속은 1g/10분이었습니다. (HDPE) 및 8g/10분. (폴리프로필렌). 525°C에서 충전된 두 폴리머의 회분은 76.0 ± 0.1%(HDPE-CaCO 3) 및 79.9 ± 0.1%(PP-CaCO 3)의 회분 함량을 나타냈습니다. 대기 챔버에서 250시간 후(Q-SUN 3000, UV 필터: 일광, UV 센서: 340, 0.35 W/m2, 흑판 63 °C, ASTM G155-97, 사이클 1: 빛 1:42, 빛 + 스프레이 0:18) 페이딩 계수는 83.7에서 84.3(ΔL = +0.6)[HDPE-CaCO 3 76%]으로, 85.6에서 88.8(ΔL = +3.2)[PP-CaCO 3 80%]로 증가했습니다. 이 실험에서 탄산칼슘은 동일한 기원을 가지고 있기 때문에 변색이 증가한 것은 표면층의 열 및/또는 광산화에 대한 폴리프로필렌의 민감도가 더 높았기 때문임이 분명합니다.

WPC 산화(OI, 즉 산화 유도 시간 기준)에 대한 미네랄 필러의 효과를 보여주는 또 다른 예는 기존 구성에 활석과 운모를 추가하여 만든 실험용 GeoDeck 데크 보드의 내구성입니다. 항산화제가 첨가되지 않은 GeoDeck의 VOI는 0.50분이었습니다. 3%와 10% 활석 존재 시 VOI 값은 각각 0.51분과 0.46분이었습니다. 운모 12.5%와 28.5% 존재 시 VOI 값은 각각 0.17분과 0.15분이었습니다. 이는 마지막 두 가지 예에서 운모가 실제로 복합 재료의 내산화성(매우 낮음에도 불구하고)을 제거했음을 의미합니다.

건강과 안전

일부 필러는 위험 물질이므로 특별한 취급 및 재활용이 필요합니다. 아래에는 복합재료에 사용되거나 쉽게 사용할 수 있는 일부 필러가 업계에서 허용되는 주요 매개변수에 따라 분류되어 나열되어 있습니다. 지수의 의미: 위험 없음, 0; 약간의 위험, 1; 보통, 2; 심각하다, 3; 극도의 위험, 4. 저장 코드: 일반, 주황색; 특별, 파란색; 위험해, 빨간색.

건강:분류되지 않은 비산회 및 나무 가루; 탄산칼슘, 카올린, 0; 수산화알루미늄, 점토, 유리섬유, 수산화마그네슘, 운모, 석영, 활석, 규회석, 1.

가연성:

반동:분류되지 않은 비산회 및 나무 가루; 위에 나열된 다른 모든 항목은 0입니다.

저장 색상 코드:분류되지 않은 목분; 위에 나열된 다른 모든 항목은 주황색입니다.

독성(mg/kg):위의 항목은 모두 분류되지 않았습니다. 예외 - 수산화알루미늄, 150.

발암성:위의 모든 것은 그렇지 않습니다(활석 제외 - 석면이 포함된 경우).

규폐증:탄산칼슘, 점토, 운모, 예; 위의 모든 것, 아니요.

가중 평균 시간(TEL, 8시간 교대 근무 시 평균 노출), mg/m 단위 3 : 활석, 2; 운모, 3; 비산회, 탄산칼슘, 유리섬유, 카올린, 실리카, 목분, 10; 수산화알루미늄, 점토, 수산화마그네슘, 규회석, 분류되지 않음.

보시다시피, 나열된 필러는 특별히 명시되지 않는 한 일반적으로 상당히 안전한 것으로 간주됩니다.

미네랄은 지각에서 발견되는 천연 화학 화합물 또는 천연 원소입니다. 미네랄은 우리 발 바로 아래에 있는 암석(토양)과 토양을 구성합니다. 미네랄의 분포는 매우 고르지 않습니다. 약 3000여종의 광물이 알려져 있는데, 그 중 널리 분포하는 광물은 약 50여종에 불과하며, 이러한 광물을 암석광물이라고 합니다. 예를 들어 러시아 평야의 중앙 부분과 같은 개별 지질 지역을 고려하면 지구 표면에 암석을 형성하는 광물이 훨씬 적어 약 20개입니다.

일반적으로 광물보다 화학성분이 훨씬 많지만, 대부분 인공적으로 얻은 물질이다. 최근에는 두 가지 추가 유형의 물질이 미네랄이라고 불리기 시작했습니다.

• 미네랄이라고 불리는 것은 식품, 의약품, 화장품에 존재하는 무기 화합물입니다.
• 벽돌, 콘크리트, 도자기 등 건축 자재 생산 중에 형성된 구성 요소.

미네랄은 대부분 고체이며, 액체(지하수)와 기체(라돈, 메탄)는 훨씬 적습니다. 고체 광물 중에는 결정질, 무정형 및 콜로이드 광물이 우세합니다(덜 일반적임). 미네랄은 외관이 매우 다양하며 많은 특징을 가지고 있습니다. 동일한 화학 원소의 조합이 다른 구조로 결정화되고 다른 광물을 형성할 수 있습니다. 이러한 현상을 다형성이라고 합니다. 예를 들어, 탄소(C)를 변형하면 흑연과 다이아몬드가 생성됩니다. 황화철(FS 2)은 황철석과 백철석, 탄산칼슘 CaCO 3 - 방해석과 아라고나이트라는 두 가지 광물을 형성합니다.

미네랄은 등방성 또는 이방성일 수 있습니다. 등방성 미네랄은 모든 방향에서 동일한 특성을 갖는 반면, 이방성 미네랄은 비평행 방향에서 다른 특성을 갖습니다.

광물은 기원에 따라 일반적으로 내인성(심부) 광물과 외인성(표면에 형성됨, 여기에는 해저에서 형성된 광물도 포함)으로 구분됩니다. 많은 미네랄은 내생적이거나 외생적일 수 있습니다. 암석에 광물이 존재한다는 요인은 기원 요인과 결합되어서는 안 됩니다. 많은 내인성 광물은 퇴적암(외인성)을 추가로 구성하거나 그 안에 존재합니다(예: 화성 또는 변성 기원을 갖는 석영, 모래 또는 모래 및 먼지가 많은 암석을 형성합니다. 좌파 분획이며 퇴적 점토암의 필수 구성 요소입니다.

미네랄 진단

미네랄은 다양한 특성을 가지고 있으며 그 중 일부는 시각적으로 확인할 수 있고 다른 일부는 특수 장비를 사용하여 확인할 수 있습니다. 시각적으로 또는 가장 간단한 장치(염산, 돋보기, 칼, 경도 척도)를 사용하여 결정된 속성을 외부라고 하며 해당 진단을 거시적이라고 합니다. 일반적으로 암석을 형성하는 광물과 이들로 구성된 암석의 이름을 결정하고 예비 평가 형식으로 지질 환경의 특성을 판단하는 것으로 충분합니다.

거시적으로 결정되는 광물의 외부 특성에는 분리 형태, 색상, 분말 색상(선), 광택, 균열, 벽개, 경도, 비중 및 일부 특수 특성이 포함됩니다.

선택 양식

가장 일반적인 형태는 결정질, 흙질 및 무정형 덩어리입니다. 결정이 세 방향 모두에서 대략 동일하게 전개되는 경우 결정을 등각 투영이라고 합니다. 한 방향으로 길쭉한 결정을 원주형, 각기둥형, 바늘형이라고 하며, 두 방향으로 길쭉한 결정을 판형, 라멜라형, 잎 모양 결정이라고 합니다. 다른 형태로는 솔(지오드), 응결 및 분비물, 유사형(화석), 오올라이트 등이 있습니다.

하나의 광물은 다른 특성을 변경하지 않고 유지하면서 다양한 형태의 방출을 가질 수 있습니다.

착색

색상 - 광물의 색상입니다. 자연에는 한 가지 색 또는 다른 색을 갖는 광물이 있습니다. 흑연은 항상 짙은 회색이며 장석의 색상은 흰색에서 검정색(분홍색, 빨간색, 회색, 녹색, 갈색)까지 다양합니다.

파우더 컬러(특성)

일반적으로 광물의 색상은 분말 광물의 색상보다 어둡습니다. 많은 유색 광물에는 흰색 분말이 있습니다. 분말은 도자기 접시에 샘플을 그려서 얻습니다. 따라서 속성의 이름은 특성입니다. 도자기에 그림을 그리면 흰색 바탕에 얇은 층으로 놓여 있는 이상적인 가루가 탄생합니다. 도자기의 경도(> 6.5)보다 경도가 높은 광물은 특성이 없다고 합니다. 일부 광물은 특성을 사용하여 잘 진단됩니다(예를 들어 검은색 각섬석에는 짙은 녹색 줄무늬가 있고 검은색 래브라도라이트(장석)에는 흰색 또는 밝은 회색 줄무늬가 있으며 짙은 회색 적철광에는 체리색 줄무늬가 있음).

광물 방출 형태 (계획)

a - 길쭉한 결정; b - 평면; c - 아이소메트릭; g - 결정질 덩어리(암석); d - 화석 (가상 형태); e - 수상돌기; g - 신장 모양의 소결 형태; h - 종유석; 및 - 석순; k - 결석; 내가 - 분비; m,n - 올라이트; o - 붓(드루즈, 정동석); p - 장미 (로제트)

빛나는

광택은 모든 물체와 마찬가지로 빛의 광선을 반사, 굴절, 흡수하고 반사된 빛을 인식하는 미네랄의 특성입니다. 광물의 광택은 가장 밝게 빛나는 장소, 즉 신선한 칩의 표면에 의해 결정되어야 합니다(필요한 경우 칩을 얻어야 함). 하나의 광물은 다른 광택을 가질 수 있습니다(예를 들어 층상 석고의 경우 유리질 및 진주광택, 석영의 경우 칩에는 기름기가 있고 자란 가장자리는 유리질). 반사광의 강도가 감소함에 따라 빛의 유형을 목록에 배열하여 이름을 지정해 보겠습니다.

• 금속. 미네랄은 금속 물체와 같습니다.
• 반금속, 다이아몬드 수지. 이것은 밝은 유형의 글리터입니다. 이를 함유한 광물은 자연에서 매우 드물고 많은 광물이 귀중한 광물이지만 환경 관리 분야에서 작업하는 동안 접할 가능성은 거의 없습니다.
• 지방. 광물의 표면은 얇은 기름층으로 덮여 있는 듯한 느낌을 줍니다. 석영이나 오팔과 같이 표면이 고르지 않은 광물에서 더 자주 관찰됩니다.
• 진주. 평평하고 매끄러운 표면에서 관찰하면 약간의 색상 색조가 나타납니다(예: 활석, 소량의 석고, 운모).
• 유리. 이는 많은 광물의 매끄러운 가장자리에서 관찰됩니다. 전체 표면이 동시에 빛납니다(예: 방해석, 경석고, 장석).
• 부드러운. 칩의 표면이 빛나는 나일론 직물의 긴 실과 유사할 때 바늘 모양의 균열이 있는 광물에서 관찰됩니다(예: 석면, 각섬석, 섬유질 석고).
• . 무광택 (약함, 둔함). 표면은 갓 부서진 경우에도 약하게 빛납니다(예: 부싯돌, 칼세도니, 결절의 인산염).
• 광택이 없는 광물(예: 흙 덩어리의 인산염, 몬모릴로나이트, 카올리나이트).

꼬임

파손은 샘플이 파손되어 발생하는 광물 표면의 모양입니다. 하나의 동일한 샘플의 파손은 여러 단어로 설명할 수 있으며 이는 모순 없이 서로 보완됩니다. 예를 들어, 갈철석의 균열은 흙 같고 동시에 고르지 않은 반면, 설탕 같은 석고의 균열은 결정을 자세히 보면 표본 전체에 걸쳐 입상이고 고르지 않으며 계단식입니다. 개략적으로 묘사할 수 있는 일부 유형의 파손이 아래에 제시되어 있습니다.

일부 유형의 골절(계획)

a - 크리스탈을 밟았습니다. b - 결정질 덩어리에 들어갔습니다. c - 결정질 덩어리의 바늘 모양; g - 거친 입자; d - 콘코이드성

골절 유형:

• 밟았습니다. 예를 들어 방해석과 운모와 같이 파괴면이 있는 단결정에서 쉽게 결정됩니다. 결정질 덩어리 내부의 결정이 단계적으로 파괴되는 것을 보는 것은 더 어렵습니다. 이러한 경우 결정을 찾아 그 안의 작은 평면에 주의를 기울여야 하며, 전체 샘플은 래브라도라이트나 백운석과 같이 고르지 않거나 세분화된 느낌을 줄 것입니다.
• 바늘 모양(조각, 섬유질). 나무나 섬유질 물질이 파손된 것 같습니다. 각섬석, 석면에서 관찰됨;
• 과립형(설탕과 같은). 미세한 결정 형태의 침전이 있는 광물에서 관찰됩니다. 결정은 여전히 ​​보이지만 파손은 이미 잘 보이지 않습니다(예: 무수석고, 미세 결정질 인회석).
• 거친. 표면이 매끄럽지 않은 광물에서 관찰되며 크기가 작아 결정이 보이지 않습니다. 샘플은 건조한 흙처럼 보이고 빛이 나지 않으며 종종 손에 얼룩이 집니다(예: 갈철석, 인산염, 점토 광물).
• 콘코이드성. 무정형 광물에서 더 자주 관찰됩니다. 골절 표면은 빛나고, 볼록하거나 오목하고, 매끄러우며,
  고대인들이 도구와 무기 제조에 사용했던 날카로운 모서리(예: 부싯돌, 칼세도니, 흑요석, 석영)
• 고르지 않은. 광물은 분할되면 불규칙하고 불규칙한 표면을 형성합니다(예: 미세 결정질 석영, 인산염).

분열

벽개(cleavage)는 결정질 광물이 결정 격자의 특정 방향을 따라 분할되는 능력입니다. 이 속성은 일상 생활에서 우리를 둘러싼 사물에서는 관찰되지 않습니다. 분열로 인해 광물이 쪼개지면 평면, 바늘 또는 섬유가 형성될 수 있습니다. 대부분의 결정질 광물에는 벽개(cleavage)가 있지만 비정질 광물에는 벽개(cleavage)가 없습니다. 벽개 표면을 결정 성장 중에 형성된 면과 혼동해서는 안 됩니다. 큰 결정(예: 운모 또는 장석)에서는 분열이 명확하게 보입니다. 거친 결정질 덩어리의 부서진 샘플에서는 결정 자체가 보이기 때문에 이미 분열이 결정됩니다. 각 결정은 인접한 결정과 다른 자체 평면을 제공합니다.

분열 계획

a - 큰 결정은 가장자리에 평행한 균열을 따라서만 분할됩니다. b - 벽개면을 따라 움직이는 칩이 결정 덩어리에서 명확하게 보입니다.

절단은 다양합니다. 운모처럼 아주 잘 나타날 수도 있고, 석영 결정처럼 없을 수도 있습니다. 완벽함의 정도에 따라 벽개에는 매우 완벽함, 완벽함, 보통, 불완전함, 매우 불완전함(실제로 벽개는 없음)의 다섯 가지 유형이 있습니다. 분열이 없으면 결정 하나가 어디에서 끝나고 다음 결정이 시작되었는지 이해하는 것이 종종 불가능합니다. 흙 덩어리로 대표되는 광물에서는 분열이 전혀 보이지 않습니다. 이 경우 현미경으로 측정하여 데이터를 공개합니다. 결정의 이방성으로 인해 동일한 광물 내에서도 벽개는 서로 다른 방식으로 나타날 수 있습니다. 예를 들어 장석은 두 방향에서는 완벽한 벽개를 갖고 세 번째 방향에서는 평균 벽개를 나타냅니다. 운모는 한 방향으로 매우 완벽한 벽개를 갖고 있지만 다른 두 방향으로는 절단이 없습니다.

운모 크리스탈

한 방향으로는 벽개(cleavage)가 있고, 다른 두 방향으로는 벽개(cleavage)가 없으며, 운모는 종이처럼 찢어진다. 자란 얼굴은 고려되지 않습니다.

위에서 알 수 있듯이 벽개는 골절과 매우 밀접한 관련이 있습니다. 이는 단계적, 침상 및 조립질 골절이 있는 광물에 존재하며, 콘코이드 골절이 있는 광물에는 없습니다. 참고서에서 세밀하고 흙 같고 고르지 않은 균열이 있는 광물의 분열에 대해 읽어야 합니다.

밀도(비중)

눈으로 판단됩니다. 대부분의 미네랄의 밀도는 2.5~3.5g/cm 3 입니다. 밀도는 밀도가 2.0g/cm 3 미만인 반면, 중광물은 밀도가 4g/cm 3 이상이므로 트리폴리, 오포카, 규조토, 건조 점토 등 가벼운 암석을 인식하는 데 도움이 됩니다.

경도

경도는 긁힘, 절단, 압입 및 마모에 대한 재료 표면의 저항입니다. 이는 광물의 간단한 진단에 매우 편리한 특성입니다. 미네랄은 일정한 경도를 가지고 있습니다. 언제든지 손톱으로 샘플을 긁어보실 수 있으며,

칼, 유리 조각. 샘플의 날카로운 모서리로 다른 재료에 흠집을 낼 수도 있습니다.

지질학적 실습에서는 가장 간단한 진단에서 문제의 샘플을 표준 광물과 서로 긁어서 비교하는 것이 일반적입니다. 독일의 지질학자인 프리드리히 모스(Friedrich Mohs)의 척도가 표준으로 사용됩니다. 기존 단위의 척도 범위는 1부터 10까지입니다.

미네랄 경도

모스 규모			경도	모스 척도의 대체품
경도		광물		재료	경도 바꾸다 송아지
말하다- 몸	kg/cm 2
		활석	부드러운	부드러운 연필
		석고		못	2,0-2,5
		방해석		청동주화	2,5-4,0
		형석		철 못	4,0-4,5
		인회석		유리
		장석 (소사면, 정형화, 알비테, 항문염)	단단한	일반 강철, 면도날	5,0-6,0
	1120	석영		공구강	7,0-7,5
	1427	황옥	매우 딱딱한
	2060	커런덤
	10 060	다이아몬드

모스 척도를 사용하면 0.5 또는 1의 정확도로 광물의 경도를 측정할 수 있습니다. 얻은 결과는 예를 들어 다음과 같이 발표됩니다. 백운석의 경도는 3.5입니다.

특수 속성.여기에는 특정 광물에서만 발견되는 특이한 특성이 포함됩니다.

1. 산과의 반응. 방해석, 백운석 및 기타 탄산염이 들어갑니다 : CaC0 3 (방해석) + 2HC1 (염산) -> CaC1 2 + H 2 0 + C0 2.
2. 문지르면 냄새가 납니다. 인산염이 있을 수 있습니다.
3. 짠맛은 암염(NaCl), 쓴맛은 실빈(KS1)입니다.
4. 접촉에 의한 인식. 활석과 카올리나이트는 기름기가 많고 미끄러울 수 있습니다.
5. 무지개빛은 래브라도라이트의 분열 칩에 아름다운 파란색 반사가 나타나는 현상입니다.
6. 자성. 나침반 바늘의 반응으로 확인합니다. 철, 코발트, 니켈을 함유한 일부 미네랄이 있습니다.
7. 복굴절. 일부 투명한 광물이 이미지를 분할합니다. 그러한 샘플을 텍스트 위에 놓고 자세히 보면 명확하게 보입니다.

미네랄은 화학적 화합물입니다(기본 원소 제외). 그러나 이러한 광물의 무색, 광학적으로 투명한 샘플에도 거의 항상 소량의 불순물이 포함되어 있습니다.

광물이 결정화되는 천연 용액이나 용융물은 일반적으로 많은 원소로 구성됩니다. 화합물이 형성되는 동안 덜 일반적인 원소의 원자 몇 개가 주요 원소의 원자를 대체할 수 있습니다. 이러한 대체는 매우 일반적이어서 많은 광물의 화학적 조성이 순수한 화합물의 화학적 조성에 거의 근접하지 않습니다.

예를 들어, 암석을 형성하는 일반적인 광물 감람석의 구성은 소위 두 가지 구성 내에서 다양합니다. 시리즈의 최종 구성원: 포스테라이트(forsterite), 마그네슘 규산염 Mg2SiO4부터 파얄라이트(fayalite), 철 규산염 Fe2SiO4까지. 첫 번째 광물의 Mg:Si:O와 두 번째 광물의 Fe:Si:O 비율은 2:1:4입니다.

중간 구성의 감람석에서는 비율이 동일합니다. (Mg + Fe):Si:O는 2:1:4와 동일하며 공식은 (Mg,Fe)2SiO4로 작성됩니다. 마그네슘과 철의 상대적인 양을 알면 이는 (Mg0.80Fe0.20)2SiO4 공식에 반영될 수 있으며, 이로부터 금속 원자의 80%는 마그네슘으로, 20%는 철.

구조.물(얼음과 달리 일반적으로 미네랄로 분류되지 않음)과 수은을 제외한 모든 미네랄은 상온에서 고체입니다. 그러나 물과 수은을 크게 냉각하면 물은 0°C, 수은은 -39°C에서 응고됩니다. 이 온도에서 물 분자와 수은 원자는 특징적인 규칙적인 3차원 결정 구조를 형성합니다("결정질"이라는 용어). " 및 "solid") "는 이 경우 거의 동일합니다.)

따라서 광물은 구성 원자의 기하학적 배열과 원자 사이의 화학적 결합 유형에 따라 특성이 결정되는 결정질 물질입니다. 단위 셀(결정의 가장 작은 부분)은 전자 결합으로 함께 결합된 규칙적으로 배열된 원자로 구성됩니다.

3차원 공간에서 끝없이 반복되는 이 작은 세포는 결정을 형성합니다. 다양한 광물의 단위 셀 크기는 다르며 셀 내 원자의 크기, 수 및 상대적 배열에 따라 달라집니다. 셀 매개변수는 옹스트롬 또는 나노미터(1 = 10 -8 cm = 0.1 nm)로 표시됩니다.

결정의 기본 세포들은 간격 없이 촘촘하게 모여서 부피를 채우고 결정 격자를 형성합니다. 결정은 모서리와 모서리 사이의 관계로 특징지어지는 단위 셀의 대칭성을 기준으로 나누어집니다.

일반적으로 7가지 시스템(대칭이 증가하는 순서대로)이 있습니다: 삼사정계, 단사정계, 마름모꼴, 정방정계, 삼각계, 육각형 및 입방체(등각 투영). 때때로 삼각계와 육각형 시스템은 분리되지 않고 육각형 시스템이라는 이름으로 함께 설명됩니다.

Syngonies는 230개의 공간 그룹을 포함하여 32개의 결정 클래스(대칭 유형)로 나뉩니다. 이 그룹은 1890년 러시아 과학자 E.S. 페도로프(E.S. Fedorov)에 의해 처음 확인되었습니다. X선 회절 분석을 사용하여 광물의 단위 셀 크기, 결합성, 대칭 등급 및 공간군을 결정하고 결정 구조를 해독합니다. 단위 세포를 구성하는 원자의 3차원 공간에서의 상대적 위치.

기하학적(형태학적) 결정학

평평하고 매끄러우며 반짝이는 가장자리를 가진 수정은 오랫동안 인간의 관심을 끌었습니다. 광물학이 과학으로 등장한 이후, 결정학은 광물의 형태와 구조 연구의 기초가 되었습니다. 결정의 면은 대칭 배열을 갖고 있어 결정을 특정 시스템에 할당할 수 있으며 때로는 클래스(대칭) 중 하나에 할당할 수 있는 것으로 나타났습니다(위 참조).

X선 연구에 따르면 결정의 외부 대칭은 원자의 내부 규칙적인 배열과 일치합니다. 광물 결정의 크기는 무게가 5톤(브라질에서 잘 형성된 석영 결정의 질량)에 달하는 거대한 것부터 전자 현미경으로만 얼굴을 구별할 수 있을 만큼 작은 것까지 매우 광범위합니다.

동일한 광물이라도 결정 모양은 샘플마다 조금씩 다를 수 있습니다. 예를 들어, 석영 결정은 거의 등각적이거나 침상이거나 편평합니다. 그러나 크고 작은 것, 뾰족한 것과 평평한 것 등 모든 수정은 동일한 단위셀의 반복으로 형성된다.

이 세포가 특정 방향으로 향하면 결정은 길쭉한 모양을 가지며, 세 번째 방향을 손상시키는 두 방향이면 결정의 모양은 표 모양입니다. 동일한 결정의 대응면 사이의 각도는 일정한 값을 가지며 각 광물 유형에 따라 다르므로 이러한 특징은 필연적으로 광물의 특성에 포함됩니다.

개별적으로 잘 절단된 결정으로 대표되는 미네랄은 매우 드뭅니다. 훨씬 더 자주 불규칙한 알갱이 또는 결정질 집합체의 형태로 발생합니다. 종종 광물은 특정 유형의 집합체를 특징으로 하며 이는 진단 기능으로 사용될 수 있습니다. 여러 유형의 단위가 있습니다.

수지상 분지 집합체고사리 잎이나 이끼와 유사하고, 예를 들어 피로루사이트(pyrolusite)의 특징을 가지고 있습니다. 조밀하게 포장된 평행 섬유로 구성된 섬유 집합체는 백석면과 각섬석 석면의 전형입니다.

동형 응집체부드럽고 둥근 표면을 갖는 는 공통 중심에서 방사상으로 연장되는 섬유로 구성됩니다. 크고 둥근 종괴는 유양돌기(공작석)이고, 작은 종괴는 신장 모양(적철석) 또는 포도 모양(psilomelane)입니다.

비늘 모양의 집합체작은 판 모양의 결정으로 구성된 는 운모와 중정석의 특징입니다.

종유석- 카르스트 동굴에 고드름, 관, 원뿔 또는 "커튼" 형태로 매달려 있는 물방울 형성. 이는 석회암 균열을 통해 스며드는 광천수의 증발로 인해 발생하며 종종 방해석(탄산칼슘) 또는 아라고나이트로 구성됩니다.

오올리테스- 작은 공으로 구성되고 어란과 유사한 집합체는 일부 방해석(어란석 석회암), 침철석(어란석 철광석) 및 기타 유사한 구조물에서 발견됩니다.

방사선 촬영 데이터를 축적하고 결과와 비교한 후 화학 분석광물의 결정 구조의 특징은 화학적 조성에 따라 달라진다는 것이 분명해졌습니다. 이로써 새로운 과학, 즉 결정화학의 기초가 마련되었습니다.

겉보기에 관련이 없어 보이는 광물의 많은 특성은 광물의 결정 구조와 화학적 조성을 고려하여 설명할 수 있습니다. 일부 화학 원소(금, 은, 구리)는 천연에서 발견됩니다. 순수, 형태. 그들은 전기적으로 중성인 원자(원자가 전하를 띠고 이온이라고 불리는 대부분의 광물과 달리)로 구성됩니다. 전자가 부족한 원자는 양전하를 띠고 있으며 이를 양이온이라고 합니다. 과량의 전자를 가진 원자는 음전하를 가지며 음이온이라고 불립니다.

반대로 전하를 띤 이온 사이의 인력을 이온 결합이라고 하며 미네랄의 주요 결합력으로 작용합니다. 다른 유형의 결합을 사용하면 외부 전자가 공통 궤도에서 핵 주위를 회전하여 원자를 서로 연결합니다. 공유 결합은 가장 강한 유형의 결합입니다.

공유 결합이 있는 광물은 일반적으로 경도와 융점이 높습니다(예: 다이아몬드). 광물에서 훨씬 작은 역할은 전기적으로 중성인 구조 단위 사이에서 발생하는 약한 반 데르 발스 결합에 의해 수행됩니다.

이러한 구조 단위(원자 층 또는 원자 그룹)의 결합 에너지는 고르지 않게 분포됩니다. 반 데르 발스 결합은 더 큰 구조 단위에서 반대 전하를 띤 영역 사이에 인력을 제공합니다. 이러한 유형의 결합은 탄소 원자의 강한 공유 결합으로 인해 형성된 흑연(자연 형태의 탄소 중 하나) 층 사이에서 관찰됩니다. 층 사이의 약한 결합으로 인해 흑연은 경도가 낮고 층에 평행하게 매우 완벽한 벽개를 갖습니다. 따라서 흑연이 윤활제로 사용됩니다.

반대로 하전된 이온은 척력과 인력이 균형을 이루는 거리까지 서로 접근합니다. 특정 양이온-음이온 쌍의 경우 이 임계 거리는 두 이온의 "반경"의 합과 같습니다. 서로 다른 이온 사이의 임계 거리를 결정함으로써 대부분의 이온의 반경 크기(나노미터, nm)를 결정하는 것이 가능했습니다. 대부분의 광물은 이온 결합을 특징으로 하기 때문에 그 구조는 공이 닿는 형태로 시각화될 수 있습니다.

이온 결정의 구조는 주로 전하의 크기와 부호, 이온의 상대적 크기에 따라 달라집니다. 결정 전체가 전기적으로 중성이므로 이온의 양전하의 합은 음의 전하의 합과 같아야 합니다. 염화나트륨(NaCl, 광물 암염)에서 각 나트륨 이온은 +1의 전하를 갖고 각 염화물 이온은 -1의 전하를 갖습니다(그림 1). 각 나트륨 이온은 하나의 염화물 이온에 해당합니다. 그러나 형석(불화칼슘, CaF2)에서는 각 칼슘 이온이 +2의 전하를 가지며, 각 불화물 이온은 -1의 전하를 갖습니다. 따라서 불소 이온의 전체적인 전기적 중성을 유지하려면 칼슘 이온의 2배가 되어야 한다(그림 2).

주어진 결정 구조에 포함될 가능성은 이온의 크기에 따라 달라집니다. 이온의 크기가 같고 각 이온이 다른 이온 12개와 접촉하는 방식으로 포장되어 있으면 적절하게 배위된 것입니다.

동일한 크기의 구를 채우는 방법에는 두 가지가 있습니다(그림 3). 일반적으로 등각 결정을 형성하는 입방형 밀착 패킹과 육각형 결정을 형성하는 육각형 밀착 패킹입니다. 일반적으로 양이온은 음이온보다 크기가 작으며 크기는 음이온 반경의 분수로 표시됩니다.

일반적으로 양이온의 반경을 음이온의 반경으로 나눈 비율을 사용합니다. 양이온이 결합하는 음이온보다 약간만 작다면, 양이온은 그것을 둘러싸고 있는 8개의 음이온과 접촉할 수 있습니다. 또는 흔히 말하는 것처럼 다음과 같은 위치에 있는 음이온에 대해 8중 배위로 접촉할 수 있습니다. 그것은 주변의 정육면체 꼭지점에 있었습니다. 이 배위(입방체라고도 함)는 1에서 0.732까지의 이온 반경 비율에서 안정적입니다(그림 4a).

이온 반경 비율이 더 작으면 8개의 음이온을 쌓아서 양이온과 접촉할 수 없습니다. 이러한 경우 패킹 형상은 팔면체의 6개 꼭지점에 위치한 음이온과 양이온의 6중 배위를 허용하며(그림 4b), 이는 0.732에서 0.416까지의 반경 비율에서 안정적입니다.

양이온의 상대적 크기가 더 감소하면 0.414에서 0.225까지의 반경 비율에서 안정적인 4중 또는 4면체 배위로 전이가 발생하고(그림 4c), 0.225에서 0.155까지의 반경 비율 내에서 삼중 배위로 전환됩니다(그림 4c). .4c).d) 및 이중 - 반경 비율이 0.155 미만입니다(그림 4e).

다른 요인들도 배위 다면체의 유형을 결정하지만 대부분의 광물에 대한 이온 반경 비율 원리는 다음 중 하나입니다. 효과적인 수단결정 구조 예측.

쌀. 4. 배위다면체는 양이온 주위에 음이온이 위치할 때 형성됩니다. 가능한 배열 유형은 음이온과 양이온의 상대적인 크기에 따라 달라집니다. 다음과 같은 유형의 조정이 구별됩니다. a - 입방체 또는 8중 조정; b - 팔면체 또는 육면체; c - 사면체 또는 사중체; g - 삼각형 또는 삼중 조정; d - 이중 조정.

완전히 다른 화학적 조성을 가진 광물은 동일한 배위 다면체를 사용하여 설명할 수 있는 유사한 구조를 가질 수 있습니다. 예를 들어, 염화나트륨(NaCl)에서 나트륨 이온의 반지름과 염소 이온의 반지름의 비율은 0.535로 팔면체, 즉 6배위를 나타냅니다.

각 양이온 주위에 6개의 음이온이 모여 있는 경우 1:1의 양이온 대 음이온 비율을 유지하려면 각 음이온 주위에 6개의 양이온이 있어야 합니다. 이는 염화나트륨 유형 구조로 알려진 입방체 구조를 생성합니다.

납과 황의 이온 반경은 나트륨과 염소의 이온 반경과 크게 다르지만 그 비율도 6중 배위를 결정하므로 PbS 방연광은 염화나트륨 유형 구조를 갖습니다. 즉, 암염과 방연광은 등구조입니다.

미네랄의 불순물은 일반적으로 호스트 미네랄을 대체하는 이온 형태로 존재합니다. 이러한 치환은 이온의 크기에 큰 영향을 미칩니다. 두 이온의 반지름이 같거나 15% 미만이면 쉽게 대체됩니다. 이 차이가 15~30%이면 대체가 제한됩니다. 30% 이상의 차이로 대체가 사실상 불가능하다.

이온 치환이 일어나는 유사한 화학적 조성을 가진 등구조 광물 쌍의 예가 많이 있습니다. 따라서 탄산철석(FeCO3)과 로도크로사이트(MnCO3)는 유사한 구조를 가지며 철과 망간은 어떤 비율로든 서로 대체하여 소위를 형성할 수 있습니다. 견고한 솔루션. 이 두 광물 사이에는 연속적인 일련의 고용체가 있습니다. 다른 광물 쌍에서는 이온의 상호 대체 가능성이 제한되어 있습니다.

광물은 전기적으로 중성이므로 이온의 전하는 상호 치환에도 영향을 미칩니다. 반대로 하전된 이온으로 치환이 발생하면 이 구조의 일부 부분에서 두 번째 치환이 일어나야 하며, 여기서 치환 이온의 전하는 첫 번째 치환으로 인한 전기적 중성 위반을 보상합니다. 이러한 접합 치환은 칼슘(Ca2+)이 나트륨(Na+)을 대체하여 연속적인 일련의 고용체를 형성할 때 장석-사장석에서 관찰됩니다.

Na+ 이온이 Ca2+ 이온으로 대체되어 발생하는 과도한 양전하는 구조의 인접한 영역에서 실리콘(Si4+)이 알루미늄(Al3+)으로 동시에 대체되어 보상됩니다.

광물의 물리적 특성

광물의 주요 특성(화학적 조성 및 내부 결정 구조)은 화학적 분석과 X-선 회절을 기반으로 확립되지만, 이는 쉽게 관찰하거나 측정할 수 있는 특성에 간접적으로 반영됩니다. 대부분의 광물을 진단하려면 광물의 광택, 색상, 분열, 경도 및 밀도를 결정하는 것으로 충분합니다.

빛나는- 광물에 의해 반사되는 빛의 질적 특성. 일부 불투명 광물은 빛을 강하게 반사하고 금속 광택을 냅니다. 이는 갈레나(납 광물), 황동광 및 보나이트(구리 광물), 아젠타이트 및 아칸타이트(은 광물)와 같은 광석 광물에서 흔히 나타납니다.

대부분의 광물은 그 위에 떨어지는 빛의 상당 부분을 흡수하거나 전달하며 비금속 광택을 냅니다. 일부 광물은 금속에서 비금속으로 전환되는 광택을 갖고 있는데, 이를 반금속이라고 합니다.

비금속 광택을 지닌 광물은 일반적으로 밝은 색상을 띠고 일부는 투명합니다. 석영, 석고 및 가벼운 운모는 종종 투명합니다. 빛을 투과하지만 물체를 명확하게 구별할 수 없는 기타 광물(예: 유백색 석영)을 반투명이라고 합니다. 금속을 함유한 미네랄은 빛 투과율이 다른 미네랄과 다릅니다.

빛이 광물, 적어도 입자의 가장 얇은 가장자리를 통과하면 일반적으로 비금속입니다. 빛이 통과하지 못하면 광석입니다. 그러나 예외도 있습니다. 예를 들어 밝은 색상의 섬아연석(아연 광물) 또는 진사(수은 광물)는 종종 투명하거나 반투명합니다.

미네랄은 비금속 광택의 질적 특성이 다릅니다. 점토는 칙칙하고 흙빛 광택이 있습니다. 결정의 가장자리나 파단면에 있는 석영은 유리질이고 벽개면을 따라 얇은 잎으로 갈라진 활석은 자개이다. 다이아몬드처럼 밝고 반짝이는 빛을 다이아몬드라고 합니다.

빛이 비금속 광택을 지닌 광물에 떨어지면 광물 표면에서 부분적으로 반사되고 이 경계에서 부분적으로 굴절됩니다. 각 물질은 특정 굴절률을 특징으로 합니다. 높은 정밀도로 측정할 수 있기 때문에 매우 유용한 광물 진단 기능입니다.

광택의 성질은 굴절률에 따라 달라지며, 둘 다 광물의 화학적 조성과 결정 구조에 따라 달라집니다. 일반적으로 중금속 원자를 함유한 투명한 광물은 광택이 높고 굴절률이 높은 것이 특징이다. 이 그룹에는 앵글사이트(황산납), 석석(산화주석), 티타나이트 또는 스펜(규산티탄칼슘)과 같은 일반적인 광물이 포함됩니다.

상대적으로 가벼운 원소로 구성된 광물은 원자가 단단히 포장되어 강한 화학 결합으로 결합되어 있으면 높은 광택과 높은 굴절률을 가질 수 있습니다. 눈에 띄는 예는 단 하나의 가벼운 원소인 탄소로 구성된 다이아몬드입니다.

어느 정도는 루비와 사파이어와 같은 투명한 색상의 품종이 보석인 광물 커런덤(Al2O3)의 경우에도 마찬가지입니다. 커런덤은 알루미늄과 산소의 가벼운 원자로 구성되어 있지만 서로 밀접하게 결합되어 있어 광물의 광택이 상당히 강하고 굴절률이 상대적으로 높습니다.

일부 광택(유성, 왁스성, 무광택, 실키 등)은 광물 표면 상태나 광물 집합체의 구조에 따라 달라집니다. 수지 광택은 많은 비정질 물질(방사성 원소인 우라늄이나 토륨을 함유한 광물 포함)의 특징입니다.

색상- 간단하고 편리한 진단 표시. 예로는 황철석(FeS2), 납회색 방연석(PbS) 및 은백색 비소철석(FeAsS2)이 있습니다. 금속성 또는 반금속 광택을 지닌 다른 광석 광물에서는 특징적인 색상이 얇은 표면 필름(변색)에서 빛의 작용으로 가려질 수 있습니다. 이는 대부분의 구리 광물, 특히 갓 깨졌을 때 빠르게 발전하는 무지개 빛깔의 청록색 변색 때문에 "공작 광석"이라고 불리는 반철광에 일반적입니다. 그러나 다른 구리 광물은 공작석-녹색, 남동석-파란색과 같은 친숙한 색상으로 칠해집니다.

일부 비금속 광물은 주요 화학 원소(노란색 - 황 및 검정색 - 어두운 회색 - 흑연 등)에 의해 결정된 색상으로 틀림없이 인식됩니다. 많은 비금속 광물은 특정 색상을 제공하지 않는 원소로 구성되어 있지만 유색 품종이 있으며, 그 색상은 강도와 ​​비교할 수 없는 소량의 화학 원소 불순물이 존재하기 때문에 발생합니다. 그들이 일으키는 색. 이러한 요소를 발색단이라고 합니다. 그들의 이온은 빛을 선택적으로 흡수하는 것이 특징입니다. 예를 들어, 진한 보라색 자수정의 색상은 석영에 포함된 미량의 철로 인해 발생하는 반면, 에메랄드의 진한 녹색 색상은 녹주석에 포함된 소량의 크롬으로 인해 발생합니다.

일반적으로 무색 광물의 색상은 결정 구조의 결함(격자의 채워지지 않은 원자 위치 또는 외부 이온의 결합으로 인해 발생)으로 인해 발생할 수 있으며, 이는 백색광 스펙트럼에서 특정 파장의 선택적 흡수를 유발할 수 있습니다. 그런 다음 미네랄이 추가 색상으로 칠해집니다. 루비, 사파이어, 알렉산드라이트의 색상은 바로 이러한 조명 효과 덕분입니다.

무색 광물은 기계적 내포물에 의해 착색될 수 있습니다. 따라서 적철광이 얇고 분산되어 석영에 붉은 색, 녹니석-녹색이 부여됩니다. 유백색 석영은 기액 함유물로 흐려져 있습니다. 광물 색상은 광물 진단에서 가장 쉽게 결정되는 특성 중 하나이지만 여러 요인에 따라 달라지므로 주의해서 사용해야 합니다.

많은 광물의 색상은 다양함에도 불구하고 광물 분말의 색상은 매우 일정하므로 중요한 진단 특징입니다. 일반적으로 광물 분말의 색상은 광물이 유약을 바르지 않은 도자기 접시(비스킷) 위를 통과할 때 남는 선(소위 "선 색상")에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 광물성 형석은 색상이 다양하지만 줄무늬는 항상 흰색입니다.

분열.미네랄의 특징적인 특성은 쪼개질 때의 행동입니다. 예를 들어, 파손 표면이 유리 칩과 유사한 석영과 전기석에는 콘코이드 골절이 있습니다. 다른 광물에서는 균열이 거칠거나 들쭉날쭉하거나 쪼개진 것으로 설명될 수 있습니다.

많은 광물의 경우, 그 특징은 균열이 아니라 분열입니다. 이는 결정 구조와 직접적으로 관련된 매끄러운 평면을 따라 쪼개진다는 것을 의미합니다. 결정 격자 평면 사이의 결합력은 결정학적 방향에 따라 달라질 수 있습니다.

어떤 방향에서 다른 방향보다 훨씬 더 크다면 광물은 가장 약한 결합을 통해 분리될 것입니다. 벽개는 항상 원자면과 평행하므로 결정학적 방향을 표시하여 지정할 수 있습니다. 예를 들어 암염(NaCl)에는 입방체 분열이 있습니다. 가능한 분할의 세 가지 상호 수직 방향.

분열은 또한 발현의 용이성과 결과적인 분열 표면의 품질이 특징입니다. 운모는 한 방향으로 매우 완벽한 벽개를 갖고 있습니다. 매끄럽고 반짝이는 표면을 지닌 매우 얇은 잎으로 쉽게 갈라집니다. 토파즈는 한 방향으로 완벽한 벽개를 갖고 있습니다.

미네랄은 똑같이 쉽게 분할될 수 있는 2개, 3개, 4개 또는 6개의 절단 방향을 가질 수도 있고, 다양한 각도의 여러 절단 방향을 가질 수도 있습니다. 일부 미네랄은 분열이 전혀 없습니다. 광물의 내부 구조를 나타내는 분열은 지속적인 특성이므로 중요한 진단 특징으로 사용됩니다.

경도- 긁힐 때 광물이 제공하는 저항. 경도는 결정 구조에 따라 달라집니다. 광물 구조의 원자가 서로 더 단단히 연결되어 있을수록 긁기가 더 어려워집니다. 활석과 흑연은 매우 약한 힘에 의해 결합된 원자층으로 구성된 부드러운 판형 광물입니다. 만졌을 때 기름기가 많습니다. 손 피부에 문지르면 개별 얇은 층이 벗겨집니다. 가장 단단한 광물은 다이아몬드로, 탄소 원자가 너무 단단히 결합되어 있어 다른 다이아몬드에 의해서만 긁힐 수 있습니다.

19세기 초. 오스트리아의 광물학자 F. Moos는 경도가 높은 순서대로 10개의 광물을 배열했습니다. 그 이후로 소위 광물의 상대적 경도에 대한 표준으로 사용되었습니다. 모스 규모.

MOH 경도 스케일

광물의 경도를 결정하려면 긁힐 수 있는 가장 단단한 광물을 식별해야 합니다. 검사되는 광물의 경도는 긁힌 광물의 경도보다 높지만 모스 척도에서 다음 광물의 경도보다는 작습니다.

광물	상대 경도
정형외과

경도를 신속하게 결정하려면 다음과 같은 간단하고 실용적인 척도를 사용할 수 있습니다.

결합력은 결정학적 방향에 따라 달라질 수 있으며, 경도는 이러한 힘의 대략적인 추정치이므로 다양한 방향으로 달라질 수 있습니다. 이 차이는 결정의 길이에 평행한 방향으로 경도가 5이고 가로 방향으로 경도가 7인 남정석을 제외하고는 일반적으로 작습니다. 광물학 실습에서는 kg/mm ​​2로 표시되는 경도계 장치를 사용하여 절대 경도 값(소위 미세 경도)을 측정하는 방법도 사용됩니다.

밀도.화학 원소의 원자 질량은 수소(가장 가벼운 것)부터 우라늄(가장 무거운 것)까지 다양합니다. 다른 모든 조건이 동일할 때 무거운 원자로 구성된 물질의 질량은 가벼운 원자로 구성된 물질의 질량보다 큽니다. 예를 들어, 두 개의 탄산염인 아라고나이트와 세루사이트는 내부 구조가 비슷하지만 아라고나이트에는 가벼운 칼슘 원자가 포함되어 있고 세루사이트에는 무거운 납 원자가 포함되어 있습니다. 결과적으로, 세루사이트의 질량은 같은 부피의 아라고나이트의 질량을 초과합니다.

광물의 단위 부피당 질량또한 원자의 충전 밀도에 따라 달라집니다. 방해석은 아라고나이트와 마찬가지로 탄산칼슘이지만 방해석에서는 원자 밀도가 낮기 때문에 아라고나이트보다 단위 부피당 질량이 적습니다. 상대 질량 또는 밀도는 화학적 조성과 내부 구조에 따라 달라집니다.

밀도는 4°C에서 같은 양의 물의 질량에 대한 물질의 질량의 비율입니다. 따라서 광물의 질량이 4g이고 같은 양의 물의 질량이 1g이라면, 광물의 밀도는 4입니다. 광물학에서는 밀도를 g/cm3 단위로 표현하는 것이 일반적입니다.

밀도미네랄의 중요한 진단 특징이며 측정이 어렵지 않습니다. 먼저, 샘플의 무게를 공기 중에서 측정한 다음 물 속에서 측정합니다. 물에 담긴 시료는 위쪽으로 부력을 받기 때문에 그 무게는 공기보다 가볍습니다. 체중 감소는 대체된 물의 무게와 같습니다. 따라서 밀도는 공기 중의 샘플 질량과 물에서의 중량 손실 비율에 의해 결정됩니다.

파이로 전기.전기석, 칼라민 등과 같은 일부 광물은 가열하거나 냉각하면 전기를 띠게 됩니다. 이 현상은 적연과 유황 분말의 혼합물로 냉각 광물을 수분시킴으로써 관찰할 수 있습니다. 이 경우 황은 광물 표면의 양전하를 띤 부분을 덮고, 최소는 음전하를 띤 부분을 덮습니다.

자성 – 이것은 자침에 작용하거나 자석에 끌리는 일부 광물의 특성입니다. 자성을 확인하려면 날카로운 삼각대에 놓인 자성 바늘이나 자성 신발 또는 막대를 사용하십시오. 자침이나 칼을 사용하는 것도 매우 편리합니다.

자성을 테스트할 때 세 가지 경우가 가능합니다.

a) 자연 형태의 광물("자체")이 자침에 작용할 때,

b) 취관의 환원 화염에서 소성된 후에만 광물이 자성을 띠는 경우

c) 환원 불꽃에서 하소하기 전이나 후에 광물이 자성을 나타내지 않는 경우. 환원 화염으로 소성하려면 2-3mm 크기의 작은 조각을 가져와야합니다.

불타는 듯한 빛깔.스스로 빛나지 않는 많은 광물은 특정 특수 조건(가열 시, X선, 자외선 및 음극선에 노출 시, 깨지거나 긁힐 때 등)에서 빛나기 시작합니다.

광물에는 인광, 발광, 열발광, 삼중발광이 있습니다.

인광은 광물이 하나 또는 다른 광선(윌라이트)에 노출된 후 빛을 내는 능력입니다.

발광은 조사 순간에 빛나는 능력입니다 (자외선 및 음극선, 방해석 등을 조사한 회중석).

열발광 - 가열하면 빛납니다(형석, 인회석).

Triboluminescent - 바늘로 긁거나 쪼개지는 순간 빛납니다(운모, 커런덤).

방사능.니오븀, 탄탈륨, 지르코늄, 희토류, 우라늄, 토륨과 같은 원소를 함유한 많은 광물은 상당한 양의 방사능을 갖고 있어 가정용 복사계로도 쉽게 검출할 수 있으며 이는 중요한 진단 신호로 사용될 수 있습니다. 방사능을 테스트하기 위해 먼저 배경 값을 측정하고 기록한 다음 광물을 장치의 검출기에 더 가깝게 가져옵니다. 10-15% 이상의 판독값 증가는 광물의 방사능을 나타내는 지표가 될 수 있습니다.

전기 전도성.다수의 광물은 상당한 전기 전도성을 갖고 있어 유사한 광물과 명확하게 구별됩니다. 일반 가정용 테스터로 확인할 수 있습니다.

미네랄 식별

소개

이 매뉴얼은 지질학 공학의 단기 과정을 공부하는 학생들이 광물 식별에 대한 독립적인 작업을 할 수 있도록 돕기 위한 것입니다. 결정자는 학생이 결정한 속성 집합에 해당하는 광물 선택을 단순화하는 표 형식으로 작성됩니다. 광물의 특성과 분류 그룹의 특성은 특별 섹션에 나와 있습니다.

1. 광물의 광채를 결정합니다.

2. 경도 결정.

3. 선의 색상을 결정합니다.

4. 포인트 1, 2, 3의 특정 특성에 대한 수직 그래프에 따라 적합한 광물을 선택합니다.

5. 행렬식의 수평선을 따라 다른 속성을 결정하여 식별합니다.

매뉴얼의 마지막에는 116가지 광물에 대한 알파벳순 색인이 설명되어 있으며 그 공식이 나와 있습니다.

I. 광물의 성질과 기원

미네랄의 기본 성질

미네랄은 엄격하게 일정한 내부 구조를 특징으로 하는 상대적으로 구체적이고 상당히 안정적인 화학 화합물이자 천연 원소입니다. 일반적으로 광물에는 지각 깊이와 표면의 물리적, 화학적 과정의 결과로 발생하는 자연 형성물이 포함됩니다. 그러나 여기에는 실험실과 공장에서 재배된 보석, 지질학적 과정을 모델링하여 얻은 광물 형성물, 양식업으로 재배된 진주가 포함됩니다.

오늘날 최대 4,000가지의 미네랄이 알려져 있습니다. 물론 다양한 분류법이 있습니다. 매뉴얼은 분류, 하위 분류 및 부분 화학 분류 단위 그룹의 식별을 기반으로 하는 원칙을 사용합니다. 화학적 구성에 기초한 구분은 진단할 수 있는 미네랄의 많은 특성을 반영합니다. 행렬식은 천연 원소, 황화물, 황산염, 할로겐, 불화물, 인산염, 탄산염, 산화물 및 규산염의 가장 일반적인 대표자의 기본 특성을 보여줍니다.

기본 특성은 모든 미네랄에 내재되어 있으므로 진단은 이러한 특성의 특성 차이를 기반으로 합니다. 또한, 모든 광물에 내재되어 있지는 않지만 심지어 독특한 광물에도 고유하지 않은 특정 특성을 반영하는 추가 징후를 통해 진단이 도움이 되지만 이를 빠르고 명확하게 식별할 수 있습니다. 결정 요인은 기본(화학, 구조, 광물 집합체, 경도, 밀도, 분열, 파괴, 색상, 특징, 광택, 발생)과 추가(자기 및 전기적 특성, 흡습성, 냄새, 맛, 가연성, 탄성, 가단성)을 모두 고려합니다. , 방사능)의 성질과 광물의 실용화에 관한 정보를 제공합니다.

미네랄의 구조.자연에는 고체, 액체, 기체 광물이 존재합니다. 고체 미네랄은 다음과 같습니다. 결정질 및 비정질.결정질은 정렬된 공간(결정질) 격자를 형성하는 많은 동일한 구조 요소로 구성됩니다. 결정하는 원자, 이온 및 분자 유형의 격자가 있습니다. 이방성(다른 속성), 결정의 등방성 (동일한 속성) 및 자체 절단 능력. 천연 결정과 인공 결정 모두 다면체 모양을 가지고 있습니다. 등방성 또는 이방성일 수 있습니다. 비정질 광물은 항상 등방성입니다. 동일한 화학 조성을 가진 물질이 다른 형태로 결정화되는 능력을 다형성(다형성)이라고 합니다. 예: 다이아몬드 및 흑연, 황철석 및 백철석, 방해석 및 아라고나이트. 다형성 품종의 다양한 구조는 다양한 특성을 설명합니다. 화학적 조성이 다른 일부 물질은 유사한 결정학적 형태를 형성할 수 있습니다. 이러한 물질은 원래 구성 요소를 다양한 비율로 포함하는 혼합 형태를 만들 수 있습니다. 이 현상을 동형, 혼합물은 다음과 같이 불립니다. 동형.장석과 회장석 분자가 혼합되어 동형 계열이 형성되는 장석이 그 예입니다.

안에 자연 조건대부분의 경우 규칙적이지 않은 결정 형태가 성장하여 일부 결함이 있지만 결함이 있으면 동일한 물질의 결정의 해당 면 사이의 각도가 동일하고 일정하게 유지됩니다. 이것 패싯 각도의 불변의 법칙이상적인 결정 형태를 확립하고 가장 작은 광물 입자까지 정확하게 진단할 수 있습니다.

결정의 대칭 정도는 평면, 중심축 및 대칭의 다양한 조합으로 설명됩니다. 이러한 조합은 32가지가 있을 수 있으며 이를 다음과 같이 부릅니다. 클래스(또는 유형의) 대칭. 후자는 7개로 합쳐진다. 시스템 또는 동의어: 입방체, 사각형, 육각형, 마름모형, 삼각형, 단사정형 및 삼사정형. 큐빅 크리스탈은 제일 높은대칭: 가장 간단한 요소는 입방체이며 등방성입니다. 육각형, 사각형 및 삼각 시스템의 결정은 다음과 같은 특징이 있습니다. 평균대칭. 그들은 원주형, 원주형, 침상형, 잎형, 표형, 층상형을 가지고 있습니다. 습관(모양) 및 장축에 수직인 6면, 4면 및 3면 단면(각각). 이방성은 긴 축과 짧은 축을 따른 주요 특성의 차이로 표현됩니다. 사방정계, 단사정계, 삼사계계가 속한다. 못한대칭 그룹. 이방성 특성을 지닌 매우 다양한 모양이 특징입니다. 사방정계 결정은 장축에 수직인 단면을 가지며 마름모 모양입니다.

천연 광물 형태(클러스터).광물 입자 또는 결정이 자연적으로 축적된 것을 일반적으로 광물이라고 합니다. 광물 집합체.그들은 할 수있다 모노 및 폴리 미네랄,저것들. 하나 이상의 미네랄로 구성됩니다. 광물 집합체의 모양은 구성 및 형성 조건에 따라 다릅니다.

공통된 기본 형태 위에 성장한 결정 그룹 드루즈.한 방향으로 향하는 작은 융합 결정을 가진 드루젠을 드루젠이라고 합니다. 브러시로.이러한 형태는 암석(석영, 방해석, 석고)의 공극에서 광물이 결정화되는 동안 형성됩니다. 동일한 제네시스를 갖고 있음 분비– 공동을 부분적으로 또는 완전히 채우고 주변에서 중앙으로 자라는 광물 형성. 분비물은 무정형(칼세도니) 광물과 결정질(석영, 방해석) 광물을 모두 형성할 수 있습니다. 큰 분비물이 호출됩니다. 정동석, 작은 - 편도선.

결정화의 외부 중심 주변에 광물이 축적된 결과로 고대 및 현대 저수지 바닥의 느슨한 퇴적층에서 발생한 결절 형성을 호출합니다. 결절. 결절은 중심에서 주변으로 자라며 그 구조는 방사형이거나 동심원일 수 있습니다. 그들의 모양과 크기는 매우 다릅니다. 가장 작은 결절은 오울라이트(방해석, 아라고나이트, 인산염, 부싯돌, 능철석, 현대 해저의 페로망간 단괴)입니다.

동굴을 포함한 공극에는 소결 형태가 널리 퍼져 있습니다. 그들은 다양한 크기와 구성(방해석, 공작석, 점토 광물, 얼음 등)을 가질 수 있습니다. 이것은 우선 종유석, 석순 및 석순,신장 모양과 포도 모양의 동굴 형성.

지하수에서 작은 균열과 점토로 떨어지는 소금의 급속한 결정화로 얇은 가지가 달린 나무 같은 구조물이 형성됩니다. 수상돌기. 가장 흔히 발견되는 것은 천연 구리, 철 및 망간 화합물 등의 수상돌기입니다.

무질서한 입자와 결정의 광물 집합체는 거친 입자(3mm 이상), 중간 입자(1~3mm) 및 세립 입자(1mm 미만)로 구분됩니다. 외관은 입상(결정체)일 뿐만 아니라 층상, 잎 모양, 원주형, 줄무늬 모양, 섬유질 모양, 난형 모양 등일 수 있습니다. 암석의 구조적, 조직적 특성을 결정하는 것은 광물 집합체의 특성입니다. 돋보기 아래에서는 구별할 수 없는 알갱이 덩어리를 '알갱이 덩어리'라고 합니다. 암호결정체; 부드럽고 더러운 손, 느슨한 흙을 연상시키는 - 거친(카올린, 보크사이트, 갈철석 등).

그것을 구성하는 물질의 진정한 습성과 일치하지 않는 거짓 형태를 거짓 형태라고 합니다. 의사형.기원에 따라 변형의 유사 형태가 구별되거나 변형, 황철석으로부터 갈철석의 형성과 같은; 변위(칼세도니, 방해석 위의 부싯돌), 처형(나무 위의 오팔, 갈철석).

미네랄의 물리적 특성경도, 밀도, 분열, 균열, 색상, 선, 광택을 포함하는 일련의 주요 특성을 결정합니다.

경도또는 진단 중 내파괴성은 한 광물을 다른 광물로 긁어 결정됩니다. 이러한 방식으로 그들은 어떤 광물이 더 단단한지 알아냅니다. 상대적인 경도를 결정합니다. 결정은 10개의 광물로 구성된 10점 F. Mohs 척도로 이루어지며, 각 후속 광물은 이전 광물보다 1점 더 단단하므로 흠집이 납니다. 다음은 몇 가지 실용적인 권장 사항이 포함된 F. Mohs 척도입니다.

1. 탤크(손톱으로 긁어낸다).

2. 석고(손톱으로 긁힘).

3. 방해석(칼로 긁어낸다).

4. 형석(칼로 쉽게 긁힘).

5. 인회석(칼로 긁기 어려움).

6. Orthoclase (유리에 긁히기 어려움)

7. 석영(유리에 긁히지 않음).

8. 토파즈(칼과 유리에 흠집이 남습니다).

9. 커런덤(칼과 유리에 스크래치가 남습니다).

10. 다이아몬드(칼과 유리에 스크래치가 남습니다).

경도를 결정할 때 스크래치와 선을 혼동하지 마십시오. 바위의 먼지는 손가락으로 흔적도 없이 라인을 닦아낸다. 이방성 광물은 방향에 따라 경도가 다르며 미정질, 다공성 및 분말 덩어리는 항상 잘 절단된 결정(적철석 황토 - 1, 적철석 결정 - 6)보다 부드럽다는 점을 기억해야 합니다.

밀도(비중)– 항상 광물의 화학적 조성과 구조를 반영합니다. 이는 대략적으로 손바닥에 있는 미네랄의 "무게"를 측정하여 결정됩니다. 일반적으로 가벼운 광물(최대 3g/cm3), 중간 광물(3~4g/cm3), 무거운 광물(4g/cm3 이상)의 세 가지 중량 범주가 있습니다. 비중이 10g/cm2 이상이면 매우 무거운 광물을 의미합니다. 여기에는 천연 금, 은, 백금 및 수은이 포함됩니다. 지구상에서 알려진 가장 무거운 광물은 삼투압 이리듐으로 밀도가 23g/cm 3 입니다. 지각을 구성하는 대부분의 광물은 경질 및 중간 광물입니다.

분열- 이것은 벽개면이라고 불리는 평행하고 매끄럽고 반짝이는 표면을 따라 광물이 분할(쪼개짐)되는 능력입니다. 분열은 결정질 광물만의 특성입니다. 벽개면은 결정면에 해당합니다. 다음과 같은 유형의 절단이 구별됩니다.

매우 완벽합니다. 미네랄은 잎, 판(운모, 활석, 층상 석고)으로 쉽게 분리됩니다.

완벽함 - 망치로 치면 파편이 형성되고 벽개면(방해석, 암염)에 의해 제한됩니다.

중간 – 조각은 평평하고 고르지 않은 경계(orthoclase, augite)로 제한됩니다.

불완전함 – 벽개면이 거의 발견되지 않습니다(인회석, 감람석).

매우 불완전함 - 벽개면이 거의 없습니다(석영, 황철석, 자철석).

꼬임– 벽개와 반대로 배향된 벽개 표면. 콘초이드(칼세도니, 부싯돌, 석영), 파편(셀레나이트, 석면), 입상(암석), 흙(보크사이트, 갈철석, 계단식(정형, 갈레나)) 및 기타 골절 표면이 있습니다.

색상미네랄은 변할 수 있고 여러 요인에 따라 달라지기 때문에 미네랄의 주요 진단 징후로 간주될 수 없습니다. 이는 구조적 특징, 염료(발색단), 기계적 불순물, 균열 및 공극의 존재입니다. 색상은 온도, 습도 등과 같은 환경 변수에 의해서도 제어됩니다. 눈의 색상 인식도 명확하지 않습니다. 그러나 많은 미네랄은 영구적인 색상을 가지고 있습니다. 예를 들어 방연광은 항상 회색, 진사(cinnabar)는 빨간색, 공작석은 녹색, 청금석은 파란색 등입니다. 색상과 색조의 차이를 유발하는 불순물은 화학적 구성에 대한 정보를 제공하는 경우가 많습니다. 예를 들어, 가넷 그룹에서 마그네슘-알루미늄 파이로프는 진한 빨간색, 칼슘-알루미늄 그로설라는 연한 녹색, 칼슘-철 안드라다이트는 갈색을 띤 녹색 등입니다. (참조: 결정자. "수류탄", No. 75). 광물의 색상을 기술할 때 기본 색상, 깊이 및 음영을 특성화해야 합니다. 예: 푸르스름한 색조를 띤 짙은 회색(몰리브덴산염의 경우). 광물학에서는 "코치닐 레드", "피스타치오", "황동 황색", "밀짚 황색" 등과 같은 비표준 색상 특성이 자주 사용됩니다. 그러나 그러한 정의의 비유성에도 불구하고 사용을 최소한으로 줄이는 것이 좋습니다.

특성(스트레스 색상)- 초벌구이 도자기 접시(비스킷)에 미네랄로 그림을 그리면 남는 자국입니다. 어떤 경우에는 조각의 광물(진사, 자철광, 공작석 등)의 색상과 일치합니다. 그러나 많은 광물은 선과 조각(황철광, 적철광)의 색상이 뚜렷한 차이를 보이는 것이 특징입니다. 특성은 조각의 색상보다 더 영구적인 진단 기능입니다.

색상과 라인은 신선한 골절에서 결정되어야 합니다.

빛나는내부 구조와 광물 반사 표면의 특성을 모두 반영합니다. 금속 광택을 지닌 광물은 쉽게 구별됩니다. 금속성 및 금속성 광택을 지닌 광물은 대부분 검은색 또는 매우 어두운 줄무늬(자석, 방연광, 흑연)를 나타냅니다. 흰색과 유색 줄무늬가 있는 광물은 일반적으로 비금속 광택(석고, 유황, 진사)을 나타냅니다. 금속 광택이 있는 광물 그룹에서 천연 금, 구리, 은, 백금, 황동석 및 퇴색된 광석은 예외입니다. 금속 광택이 있으면 금색-녹색, 은색-은백색, 구리-구리-적색, 황동석-녹색, 화로-짙은 갈색의 색상 라인을 제공합니다. 비금속 광택은 다음과 같이 구분됩니다. 다금속 광택(광물은 금속 광택이 있지만 줄무늬와 분말이 착색됨), 다이아몬드, 유리질, 기름기 있음, 실키함, 진주빛, 무광택 등