GeoMan.ru: Библиотека по географии








предыдущая главасодержаниеследующая глава

III класс. Сульфаты

Общие замечания. Необходимо прежде всего напомнить, что геохимия серы характеризуется своеобразными особенностями, несвойственными многим другим химическим элементам. Помимо того что этот элемент способен давать электрически нейтральные 8-атомные молекулы S8 (см. о самородной сере), он образует различно заряженные положительные и отрицательные ионы. Как мы знаем, существуют отрицательно заряженные ионы S2- (аналог О2-) и [S2]2- как продукты диссоциации H2S. С этими анионами связано образование сульфидов. В окислительной обстановке сера может давать молекулярное соединение SO2 (сернистый газ), а в растворах-комплексные анионы: [SO3]2- и в более окислительной среде [SO4]2-, в которых участвуют катионы S4+ и S6+. Кристаллические образования, представляющие собой соединения металлов с этими анионами, называются сульфитами (не встречаются в природных условиях) и сульфатами (широко распространены в природе).

Таким образом, образование сернокислых солей металлов может происходить лишь в условиях повышенной концентрации кислорода или, как говорят, при повышенном парциальном давлении кислорода в окружающей среде и при относительно низких температурах. Такие условия в земной коре, как известно, создаются вблизи земной поверхности, где и встречается подавляющая масса этих соединений как эндогенного, так и экзогенного происхождения.

Хотя среди минералов этого класса мы наблюдаем большое разнообразие соединений, однако число устойчивых и широко распространенных в земной коре сульфатов сравнительно невелико.

Для такого крупного комплексного аниона, каким является [SO4]2-, стойкие кристаллические решетки возможны лишь при сочетании этого аниона с крупными двухвалентными катионами. Действительно, как мы увидим, наиболее устойчивы сульфаты Ва, Sr и Pb. Катионы с меньшими ионными радиусами входят в состав сульфатов лишь в гидратированном состоянии, т. е. будучи одеты в "рубашку" из молекул Н2O. При этом чем меньше катион, тем большее количество молекул Н2O способно с ним связаться. Для богатых водой сульфатов количество Н2O для одного и того же типа соединения может меняться в зависимости от давления паров Н2O во внешней среде. Так, например, для сульфата закиси железа существуют соли с семью, шестью, пятью и одной молекулами Н2O. Все они отличаются друг от друга своими особенностями кристаллических решеток.

Одновалентные катионы щелочных металлов в состав простых сульфатов входят, естественно, в двойном количестве или в ассоциации с Н1+. Они образуют слабые кристаллические структуры и легко растворяются в воде (так же как и сульфаты двухвалентных малых катионов).

Сульфаты трехвалентных металлов, главным образом Аl3+ и Fe3+, встречаются только в виде водных соединений.

Широко распространены двойные и более сложные соли одно-, двух-и трехвалентных металлов. Очень часто встречаются сульфаты с добавочными анионами, чаще всего [ОН]1-, иногда Сl1-, [СO3]2-, [РO4]3- и др. Это особенно имеет место, если в состав соединения входят трехвалентные металлы или сильно поляризующие катионы Сu2+.

В заключение отметим некоторые общие для минералов этого класса физические свойства. Прежде всего обращает внимание, так же как и в карбонатах, отсутствие минералов с высокой твердостью. Среди сульфатов мы не знаем минералов с твердостью выше 3,5. Для богатых водой минеральных видов она снижается даже до 2. Из оптических свойств сульфатов по сравнению с ранее рассмотренными классами солей характерны гораздо более низкие величины двупреломления (Ng-Np). Встречаются даже оптически изотропные минералы. Объясняется это тем, что тетраэдрические группы SO4 по сравнению с плоскими группами СO3 и NO3 представляют собой изометрические структурные единицы. Весьма характерно, что в тех сульфатах, которые в качестве дополнительного аниона содержат ион [СO3]2-, двупреломление значительно повышается (примером может служить каледонит-Pb5Cu2[SO4]3[CO3][OH]6).

При описании мы будем объединять минералы в группы, как обычно, по химическому составу и типам кристаллических структур. Однако таких групп для безводных минералов оказывается очень немного. Остальные, довольно многочисленные и разнородные по составу, минералы наиболее целесообразно сгруппировать по признакам валентности катионов, объединив вместе безводные и водные сульфаты.

предыдущая главасодержаниеследующая глава



При копировании отдельных материалов проекта (в рамках допустимых законодательством РФ) активная ссылка на страницу первоисточник обязательна:

'GeoMan.ru: Библиотека по географии'