Шпаргалка по "Кристаллография"

   Зависимость  определяемой твердости от величины  приложенной нагрузки (небольшая  для метода Виккерса  и очень  сильная в методе Бринелля) требует  обязательного указания условий  испытания при записи числа  твердости (см.  ГОСТы), хотя это  правило часто не соблюдается.Область воздействия индентора на металл сопоставима с размерами отпечатка, т.е. твердость характеризует локальные свойства полуфабриката или изделия. Если поверхностный слой (плакированный или упрочненный) отличается по свойствам от основного металла, то измеряемые значения твердости будут зависеть от  соотношения глубины отпечатка и толщины слоя – т.е. будут зависеть от метода и условий измерения. Результат измерения твердости может относиться или только к поверхностному слою или к основному металлу с учетом его поверхностного слоя.

  При измерении  твердости  определяется результирующее  сопротивление внедрению индентора  в металл без учета отдельных  структурных составляющих. Усреднение  происходит, если размер отпечатка  превосходит размер всех неоднородностей. Твердость отдельных фазовых составляющих (микротвердость) определяется по методу Виккерса (ГОСТ 9450-76) при малых усилиях вдавливания.

Прямой взаимосвязи  между разными шкалами твердости  не существует, отсутствуют  и обоснованные методы перевода чисел твердости из одной шкалы в другую. Имеющиеся таблицы, формально связывающие различные шкалы,  построены по данным сравнительных измерений и справедливы только для конкретных категорий металлов. В таких таблицах числа твердости обычно сопоставляются с числами твердости HV. Это связано с тем, что метод Виккерса позволяет определять твердость любых материалов (в других методах диапазон измеряемой твердости ограничен) и обеспечивает геометрическое подобие отпечатков. 

     Билет№9

1.Особенности пегматитового процесса.

2.Как определяют  твердость минералов?

3. Параметры  моноклинной ячейки галогенида  меди: а=6,85, b=6,70,с=3,30 А, y=121 , Z=2. Плотность равна 3,44г/см³. Определить формулу галогенида.

1. Особенности пегматитового  процесса.

      Пегматитовый  процесс. Пегматиты родственны интрузивным  породам, отличаются от них только тем, что образуются, в основном, в  форме жил и имеют крупнозернистое  и гигантозернистое строение. Более  того, они, как правило, пространственно  связаны с интрузиями и могут залегать, как непосредственно в самих интрузиях, в форме жил, линз, так и поблизости (1-2 км.) от них. В основном, пегматиты связаны с гранитами (гранитные пегматиты), иногда со щелочными (щелочные пегматиты) и нормальными породами (габбро-пегматиты). Минеральный состав пегматитов сходен с составом родственных интрузий, но как правило, обогащен присутствием редкометальных и редкоземельных минералов. Существует несколько версий образования пегматитов: Версия 1. По теории академика А.Е. Ферсмана образование пегматитов происходит следующим образом. При кристаллизации гранитной магмы образуется остаточный силикатный расплав, обогащенный присутствием редкометальных и редкоземельных элементов, и летучими веществами (соединениями фтора, хлора, бора). В силу разности давления, этот состав вытесняется из основных масс породы и заполняет собой трещины, полости. Во время вытеснения пегматитовых масс, может происходить реакция расплава с вмещающими породами, при этом одни вещества могут выноситься из расплава, другие наоборот проникать в него. Происходит процесс ассимиляции.Версия 2. По мнению акад. А. Н. Заварицкого, пегматиты образуются не путем кристаллизации остаточного расплава, а являются результатом перекристаллизации пород под влиянием газовых растворов. Т.е. являются постмагматическими образованиями.

2. Как определяют  твердость минералов? На сегодняшний день существует много способов определения твердости,  однако, самый доступный и распространенный это метод царапанья, метод определения твердости по шкале Мооса (минералогическая шкала твердости),была предложена в 1811 году минералогом и геологом Фридрихом Моосом. Он определил твердость царапанья как сопротивление, оказываемое минералом при царапанье его поверхности контрольным острым предметом. Камни, имеющие твердость по Моосу выше 7, считаются твердыми. Драгоценные камни с твердостью ниже 7 по Моосу - нестойки против пыли и потому со временем тускнеют и требуют при ношении особой оторожности значит он обладает сопротивляемостью против воздействия (царапанья) пыли.  Определение твердости необходимо производить только острым краем камня, который нужно определить против гладкой поверхности известного вам минерала. Слишком давить на камень нельзя, иначе он может расколоться. Начинать нужно с камня низкой твердости.Необходимо помнить, что шкала Мооса относительна и неленейна, то есть разница в значениях твердости между последовательными минералами неодинакова. Например, между алмазом и корундом разница в 15 раз, а между корундом и топазом только в 1,4. Такое несоответствие продиктовано соображениями практичности. Для получения абсолютных показателей нужна специальная аппаратура, тогда как система Мооса помогает быстро сравнить минералы.Например, таким образом легко отличить стекло от обломка горного хрусталя (кварца). Стеклом (твердость 5.5) невозможно поцарапать кварц (твердость 7). А кварц оставит на стекле глубокие царапины.Минералы, имеющие одинаковую твердость, не царапают друг друга.  Некоторые минералы имеют разную твердость в разных направлениях, например, кристалл кианита имеет 4,5 в продольном направлении и 6 в поперечном.Твердость - не всегда гарантия прочности камня. Очень многое зависит от его хрупкости или вязкости. Например, алмаз - самый твердый камень - довольно хрупок и может расколоться при ударе. Наоборот, нефрит очень вязкий. Расколоть его сложно, хотя его твердость всего лишь 6. Этот камень считается отличным материалом для резки скульптурок и миниатюр.

Шкала Мооса

Билет№10

1.Особенности  пневматолического процесса.

2.Какой самый  твердый материал по шкале  Мооса?

3.Параметры ортогональной  ячейки одной из селитр: а=5,13, b=9,17, с=6,45А, Z=4; плотность 2,109г/см³. Определить какая это селитра – чилийская (KNO₃), индийская (NaNO₃) или английская  (NH₃NO₃). 

        1.Особенности  пневматолического  процесса.

        2.Какой  самый твердый  материал по шкале  Мооса?

            См таблицу выше (Алмаз)

        ШКАЛА МООСА

ШКАЛА МООСА, шкала  ТВЕРДОСТИ, используемая геологами  для определения относительной твердости минералов путем сравнения с твердостью десяти стандартных минералов. Была создана в 1812 г. немецким минерологом Фридрихом Моосом (1773-1839). Самый твердый минерал, алмаз, имеет твердость 10. Он может поцарапать, или оставить отметку, на любом минерале с более низкой твердостью, включая корунд (9), топаз (8), кварц (7), ортоклаз (6), апатит (5), флюорит (4), кальцит (3), гипс (2) и тальк (1). Твердость минерала, достаточно твердого, чтобы оставить царапину на минерале с твердостью 3, но достаточно мягкого, чтобы быть поцарапанным минералом 5, равна 4 по шкале Мооса. Инструментами для определения твердости могут служить ноготь (около 2,5) и перочинный нож (около 5,5). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Билет№11

1.Пневматолиты вулканические, продукты их, особенности процесса.

2.В каких состояниях  может находиться любое вещество?

3. Кристаллы  бромзамещенного бензола имеют  состав С₃Н_3-ХВr_Х. Найти х, если плотность кристаллов 2,26 г/см³, а параметры моноклинной ячейки а=15,86 , b=5,80, с=4,11 А, y=112.5 , Z=2. 
 

1.Пневматолиты вулканические, продукты их, особенности процесса. При кристаллизации гранитной магмы, образуется остаточный силикатный расплав, богатый соединениями редких и редкоземельных элементов и летучими веществами - минерализаторами. Этот силикатный расплав внедряется во вмещающие породы, заполняет в них трещины и полости и, кристаллизуясь, образует жильные крупнокристаллические тела – пегматиты. Пегматиты богаты различными минералами. Кроме главных породообразующих минералов - микроклина, плагиоклазов и биотита - часто встречаются турмалины, для некоторых пегматитов характерны берилл, сподумен и многие другие. Пневматолиты (продукты пневматолиза) делятся на вулканические и глубинные. Вулканические пневматолиты образуются в вулканических областях за счёт газов, отделяющихся от магмы вблизи или на поверхности земли. Вулканические газы в огромных количествах уходят в атмосферу через жерла вулканов, фумаролы и трещины. В процессе возгона газа в трещинах лавовых покровов и кратерах вулканов происходит образование минералов. Преимущественно это хлориды и сульфаты - минералы, легко растворимые и поэтому не наблюдаемые в больших количествах. Обычно все минералы, образующиеся при вулканической деятельности, имеют вид налётов, мелкокристаллических корочек или землистых агрегатов. К вулканическим возгонам, связанным с базальтовой магмой, можно отнести скопления сульфидов на дне Восточно-Тихоокеанского поднятия (на глубине около 2.5 км). В зоне спрединга обнаружены активно действующие вулканические жерла, извергающие твёрдые частицы и флюиды с температурой 350-400°С.

 Скопления  сульфидов по всей вероятности  образованны благодаря редукции  сульфата океанской воды во  время её циркуляции, а также  благодаря мобилизации вещества  из базальтов.  
 

2.В  каких состояниях  может находиться  любое вещество?

Каждое вещество может находиться в четырёх агрегатных состояниях: плазма, газообразное (или парообразное), жидкое и твёрдое. Очевидно, кинетической энергией молекул или атомов, из которых состоит это вещество, то есть энергией движения, характеризующейся скоростью движения атомов или молекул. Выразителем кинетической энергии является абсолютная температура вещества (Т = t оС + 273 оС, К), чем больше кинетическая энергия, тем выше температура.Самой большой энергией обладает любое тело в парообразном состоянии – тогда его атомы/молекулы движутся по объёму беспорядочно. Если охлаждать тело, то скорость движения атомов/молекул начинает падать, вещество переходит в жидкое состояние, отдавая в какой-то момент теплоту парообразования. При дальнейшем охлаждении уже жидкого тела его температура понижается до некоторой температуры, называемой температурой плавления. При этом какое-то время температура не меняется, хотя теплота отводится по-прежнему – процесс идёт за счёт теплоты плавления.

    Процесс перехода из твердого состояния в газообразное, называется сублимацией или возгонкой. Сублимирует кусочек льда в морозный день. Сырое белье замерзает на ветру в мороз, а через сутки становится сухим - ледяная корка исчезает. Также сублимирует угольная кислота в брикетах. Вообще любое тело в твердом состоянии, если оно имеет запах, сублимирует. Процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое, называется плавлением. Оно идет с поглощением тепла. Процесс превращения жидкости в пар, называется парообразованием. Это тоже требует количества теплоты извне. Процесс превращения жидкости в твердое тело называется кристаллизацией. При этом вещество часть тепла отдает в окружающую среду. 
 
 
 
 

    Билет№12

1. Пневматолиты  глубинные, продукты их, особенности  процесса.

2.Как происходит  процесс кристаллизации?

3.Параметры моноклинной ячейки галогенида меди: а=7,18, b=7,14, с=3,46 А,y=121°15, Z=2. Плотность кристаллов 4,89 г/см³. Найти формулу галогенида. 

1.Пневматолиты глубинные, продукты их, особенности процесса. . При кристаллизации гранитной магмы, образуется остаточный силикатный расплав, богатый соединениями редких и редкоземельных элементов и летучими веществами - минерализаторами. Этот силикатный расплав внедряется во вмещающие породы, заполняет в них трещины и полости и, кристаллизуясь, образует жильные крупнокристаллические тела – пегматиты. Пегматиты богаты различными минералами. Кроме главных породообразующих минералов - микроклина, плагиоклазов и биотита - часто встречаются турмалины, для некоторых пегматитов характерны берилл, сподумен и многие другие. Пневматолиты (продукты пневматолиза) делятся на вулканические и глубинные.Глубинные пневматолиты образуются в том случае, когда газы отделяются от магматического очага в недрах земной коры. Они просачиваются сквозь горные породы, реагируют с ними, преобразуя их химический и минеральный состав. Степень химических преобразований пород под действием газов зависит от их химической активности, состава пород, тектонического строения и длительности процесса.Примером действия глубинного пневматолиза, является образование таких группы таких пород, как  грейзены. Помимо этого, в результате глубинного пневматолиза образуются такие породы, как осадочно-метаморфические. Последние, образуются вследствие метасоматоза осадочных пород. Главным минералом в грейзенах, является кварц. 

2.Как  происходит процесс  кристаллизации ? Процесс превращения жидкости в твердое тело называется кристаллизацией. Кристаллизация — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое кристаллическое с образованием кристаллов. Кристаллизация начинается при достижении некоторого предельного условия, например, переохлаждения жидкости или пересыщения пара, когда практически мгновенно возникает множество мелких кристалликов — центров кристаллизации. Кристаллики растут, присоединяя атомы или молекулы из жидкости или пара. Рост граней кристалла происходит послойно, края незавершённых атомных слоев (ступени) при росте движутся вдоль грани. Зависимость скорости роста от условий кристаллизации приводит к разнообразию форм роста и структуры кристаллов (многогранные, пластинчатые, игольчатые, скелетные, дендритные и другие формы, карандашные структуры и т. д.). В процессе кристаллизации неизбежно возникают различные дефекты. На число центров кристаллизации и скорость роста значительно влияет степень переохлаждения. Степень переохлаждения — уровень охлаждения жидкого металла ниже температуры перехода его в кристаллическую (твердую) модификацию. Первичной кристаллизацией называется образование кристаллов в металлах (и сплавах) при переходе из жидкого состояния в твердое.Пример:Кристаллизация CuSO4:

а)процесс кристаллизации начинается по краям капли, то есть там, где температура низкая   
б)форма первых образовавшихся кристаллов является неправильной

в)процесс кристаллизации начинается с образования центров кристаллизации далее кристаллизация происходит в разные стороны от центров

г)форма кристаллов образовывающихся во вторую очередь  также является неправильной как  и в первом случае

д) процесс кристаллизации завершается в центре капли

е) в центре кристаллизации кристаллы имеют более правильную ( вследствие приближения всей системы к равновесному состоянию), вытянутую(дендритную) форму из за ускоренного отвода тепла

ж) можно выделить зону кристаллизации по краям капли  и зону кристаллизации вокруг центров кристаллизации, образующихся в центре капли 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Билет№13

1.Гидротермальный  процесс образования, особенности.

2.Как происходит  гомогенное образование зародышей?