Сколько штук блоков газосиликатных в 1 кубе: Сколько газосиликатных блоков в кубе

Что такое минеральные ресурсы и чем они полезны?

Для инструктора

Результаты обучения:

1. Дайте определение минеральным ресурсам.
2. Дайте определение минералу.
3. Приведите примеры полезных ископаемых и продуктов, которые их содержат.
4. Перечислите наиболее распространенные элементы в земной коре и опишите, как они соотносятся с наиболее распространенными минералами в контексте наличия ресурсов.
5. Опишите свойства полезных ископаемых, которые делают их полезными.
6. Отличие горных пород от минералов.
7. Назовите три основных семейства горных пород и опишите процессы, которые их формируют.
8. Сделайте вывод о взаимосвязи между устойчивостью, доступностью ресурсов, ростом населения и экономическим развитием (не рассматривается при чтении, но рассматривается в классе).

В этом чтении:

Минеральные ресурсы
Минералы
Общие элементы и обычные минералы
Свойства минералов
Горные породы и круговорот горных пород
Использование минералов и горных пород в продуктах
Дополнительные вопросы для повторения

Глоссарий

Минеральные ресурсы

В этом модуле мы будем рассматривать минеральный ресурс как минерал или горную породу, добытую из земли и используемую в продуктах, которые мы используем ежедневно. Рассолы (соленые воды) также добывают из содержащихся в них элементов. Это не минералы, а образуются в результате процессов формирования пород. Также добываются уголь, нефть и природный газ, но эти энергоресурсы будут рассматриваться отдельно.

Минералы

Минералы – это любые вещества, отвечающие всем следующим критериям:

1. твердое тело
2. неорганический (или идентичный неорганическому минералу). Некоторых минералов, таких как наши зубы, не было бы без наших органических процессов, но поскольку апатит (минерал, из которого состоят наши зубы) в наших зубах идентичен неорганическому апатиту, мы по-прежнему считаем апатит наших зубов минералом. .
3. натуральный (или сделанный таким образом, чтобы имитировать природу). Некоторые минералы производятся в лабораториях людьми, но поскольку они производятся с использованием тех же процессов, что и природа, мы все равно можем считать их минералами. «Синтетический алмаз», химически и структурно такой же, как природный алмаз, все же является минералом. Однако кубический цирконий, созданный только людьми, а не природой, не является минералом.
4. химически однородный. Это означает, что минерал содержит одни и те же химические вещества повсюду. Другой способ думать об этом состоит в том, что вы можете написать одну химическую формулу, описывающую весь минерал (см. некоторые примеры в таблице ниже). Минералы могут содержать небольшое количество примесей. Это элементы, присутствующие в таких малых количествах, что они не изменяют формулу минерала, но могут изменить его свойства. Например, крошечные количества примесей могут изменить цвет кварца (минерала) с прозрачного на розовый, синий или фиолетовый, но формула остается SiO ₂ .
5. кристаллический. Это означает, что атомы в минерале расположены в упорядоченном и повторяющемся порядке. Например, атомы хлора (Cl) и натрия (Na) в минерале галите расположены в виде кубов, и эти кубы повторяются по всему минералу (см. рис. 1 выше).

Обратите внимание: «минералы» в бутылочке с витаминами и минералами не являются настоящими минералами (согласно нашему определению).

Минерал	Химическая формула	Элементы в этих минералах
кварц	SiO 2	Si = кремний, O = кислород (на каждый атом кремния приходится два атома кислорода)
гематит	Fe 2 О 3	Fe = железо, O = кислород (на каждые три атома кислорода приходится два атома железа)
алмаз	С	С = углерод
галит	NaCl	Na = натрий, Cl = хлор (в соотношении 1:1)

Общие элементы и распространенные минералы

Минералы состоят из элементов . Восемь элементов составляют большую часть земной коры и мантии. Как видно на рисунке 2, кислород (O) является наиболее распространенным, кремний (Si) вторым, а калий (K), кальций (Ca), натрий (Na), алюминий (Al), железо (Fe), и магний (Mg) составляют остальные шесть. Эти элементы могут комбинироваться различными способами, образуя различные минералы. Неудивительно, что большинство минералов содержат кремний и кислород (плюс другие элементы). Эти минералы называются силикатные минералы . Почему мы заботимся об этом?

• Устойчивое развитие: восемь элементов, перечисленных выше, являются самыми многочисленными. Другие элементы встречаются реже; мы находим их реже и, следовательно, имеем меньший общий запас их.
• Простота использования: Силикатные минералы имеют тенденцию быть огнеупорными ; они имеют высокие температуры плавления и низкую растворимость, поэтому в них трудно разделить элементы.
• Хотя большинство земных элементов содержится в силикатных минералах, они обычно содержатся в больших количествах в несиликатных минералах, обычно оксидных или сульфидных минералах. Более эффективно добывать элементы, когда они находятся в более высоких концентрациях.
• Если горнодобывающим компаниям нужен элемент в минерале (а не в самом минерале), они ищут несиликатные минералы, содержащие этот элемент. Хотя эти минералы, вероятно, менее распространены, более эффективно (требуется меньше ресурсов) извлекать элементы из несиликатного минерала. Например, силикатный минерал фаялит (Fe ₂ SiO ₄ ) содержит меньше железа, чем оксидный минерал гематит (Fe ₂ O ₃ ), поэтому гематит, а не фаялит, добывают для получения железа. .

Минеральные свойства

Рисунок 3. Серу (S) можно добывать из самородной серы (слева) или из сульфидных минералов, таких как пирит (FeS, изображение справа).

Химия . Элементы в составе минералов придают этим минералам особые и полезные свойства. Например, сера позволяет воспламеняться пороху при более низкой температуре и обеспечивает топливо для огня. Металлический алюминий очень легкий, но прочный. Серу можно найти как минерал или как элемент в составе других минералов, таких как пирит (рис. 3). Алюминий сам по себе не образует минерал, его необходимо извлекать и концентрировать (9).0007 обогащенный

) из минерального гиббсита.

Твердость . Твердость минерала определяется кристаллической природой этого минерала, типом и силой связей, удерживающих атомы вместе, и характером повторяющегося узора. Очень твердые минералы (такие как алмаз, корунд и гранат) используются в качестве абразивов. Например, наждачная бумага часто изготавливается из гранатового песка, а пилы, пропитанные алмазами, могут резать камень.

Тальк используется в детской присыпке, потому что это очень мягкий минерал.

Цвет . Некоторые минералы имеют четкие и яркие цвета. Это делает их невероятно полезными в качестве пигментов в красках, косметике, цветном пластике и т. д. Например, гематит имеет ржаво-красный цвет и используется в румянах и красках (рис. 4). Малахит имеет ярко-зеленый цвет (рис. 5).

Рисунок 5. Зеленый цвет малахита делает его пригодным для использования в красках.

Рисунок 4. Цвет ржавчины гематита (слева) и ржаво-желтый цвет лимонита (разновидность гетита, справа) уже давно используются в качестве пигментов.

Удельный вес . Удельный вес — это относительная плотность , определяемая как химическим составом минерала (минералы, содержащие более массивные элементы, будут иметь более высокий удельный вес), так и тем, насколько близко друг к другу упакованы атомы.

Поведение света в кристалле . Кристаллическая структура определяет, как свет проходит через минерал, и может ли свет вообще проходить через минерал. Свет отражается внутри бриллианта, что придает кольцу с бриллиантом изысканный блеск. Другие минералы (такие как рутил) довольно непрозрачны, что делает оксид титана (химическое название рутила) важной добавкой в ​​вещи, которые должны быть непрозрачными, например в краску. Lustre описывает, как свет взаимодействует с поверхностью минерала. Минерал гематит может иметь как металлический, так и неметаллический блеск; гематит с металлическим блеском используется для изготовления украшений. Некоторые минералы также полезны для блокирования других длин волн света; например, свинец (из минерального галенита) блокирует рентгеновские лучи.

Форма кристалла и расщепление определяются характером кристаллической структуры. Пластинчатая спайность мусковита позволяет разбивать его на мельчайшие кусочки блесток (рис. 6).

Рис. 6. Расщепление мусковита приводит к тому, что он распадается на листы.

Растворимость . Другое свойство кристаллической структуры (тип связей) и химии заставляет разные минералы растворяться (превращаться в составляющие их ионы) по-разному. Некоторые минералы быстро растворяются в воде, тогда как другие очень стабильны. pH воды также влияет на растворимость; некоторые минералы быстрее растворяются в кислой воде, тогда как другие легче растворяются в щелочной воде. Для некоторых применений предпочтительнее нерастворимый (более стабильный) минерал. Например, мост Идса, который пересекает реку Миссисипи, облицован камнем из нерастворимых минералов ниже уровня воды, тогда как более декоративный известняк (состоящий из более растворимого минерального кальцита) обращен к опоре выше уровня воды. Другие применения отдают предпочтение растворимым минералам. Если минерал добывается из-за содержащегося в нем элемента, то будет легче извлечь этот элемент из растворимого минерала.

Магнетизм . Химический состав некоторых минералов позволяет им сохранять приложенное магнитное поле. Например, магнитные минералы на жестком диске компьютера можно запрограммировать на хранение информации.

Электропроводность . Электропроводность в основном определяется типами химических связей; благодаря металлическим связям металлы обладают высокой электропроводностью, и они предпочтительнее для проводов (рис. 7). Минералы с низкой электропроводностью будут использоваться для изоляторов, используемых для блокировки или ограничения электрического тока.

Рисунок 7. Электропроводность и коррозионная стойкость меди делают ее идеальной для электропроводки. Хотя медь можно найти в виде чистого металла (самородная медь, вверху справа), ее часто обогащают минералами, такими как халькопирит (CuFeS ₂ , внизу справа).

Теплопроводность . Минералы также могут использоваться для проведения или удержания тепла. Теплопроводность определяется как химическим составом минерала, так и его кристаллической структурой.

Температура плавления . Разные минералы плавятся при разных температурах. Минералы с высокой температурой плавления используются для высокотемпературных применений. Например, асбест (асбест может состоять из нескольких различных минералов) использовался в огнеупорных тканях из-за его высокой температуры плавления.

Поведение в ответ на стресс . Некоторые минералы/камни хрупкие, некоторые пластичные. Например, золото податливо, что позволяло ранним людям легко превращать его в украшения. Электрический ток генерируется в пьезоэлектрических минералах при приложении напряжения. Например, удар молотком по пьезоэлектрическому кристаллу вызовет искру, от которой зажигается зажигалка. Пьезоэлектричество кварца позволяет использовать его для определения времени (в часах с кварцевым кристаллом), а пьезоэлектричество также полезно в трансформаторах и двигателях.

Камни и круговорот камней

Камни :

1. натуральные
2. связность: камень не развалится, если его поднять. Это означает, что песок не является камнем.
3. твердый

Горные породы делятся на три группы: магматические , метаморфические и осадочные в зависимости от того, как они образовались. На Земле существующая порода может подвергаться процессам и становиться другим типом породы, а это означает, что камни перерабатываются, и все разные типы пород связаны в соответствии с рок цикл .

Подробнее о каждом типе камня будет рассказано позже. Вот некоторые определения терминов на концептуальной карте:

магма = жидкая порода

погода = распадается на куски (называемые отложениями) или иногда на ионы (заряженные атомы/молекулы, составляющие минерал)

эродирует = детали транспортируются (подбираются и переносятся) в другом месте

отложений = куски падают, образуя слой (например, на песчаную дюну или дно ручья, озера или океана)

литифицируется = отложения затвердевают, превращаясь в скалу (становясь связными)

Далее в этом модуле мы увидим, что процессы в круговороте горных пород могут концентрировать минеральные ресурсы и превращать их в запасы полезных ископаемых.

Использование минералов и горных пород в продуктах

Иногда настоящие минералы и горные породы используются в продуктах или для изготовления вещей. Каменный гранит добывают для изготовления столешниц, а минерал галит добывают, измельчают и продают в виде поваренной соли. В других случаях минералы и рассолы обрабатываются для извлечения одного определенного элемента, и эти отдельные элементы также часто называют 9.0007 товары . Например, товарный алюминий добывается из горных бокситов, содержащих алюминийсодержащие минералы, такие как гиббсит. Процесс извлечения желаемого минерала или элемента из руды называется обогащением .

Ответы, перечисленные в приведенных выше вопросах, относятся к свойствам минералов. В чтении также обсуждались пять критериев, которым должно соответствовать что-то, чтобы быть минералом. Придумайте способ прояснить разницу между критериями (что-то должно соответствовать, чтобы быть минералом) и свойствами (которые могут сделать минералы полезными).

Дополнительные контрольные вопросы

Какой минерал содержится в графите карандаша?