Mineraller

Mineraller
kalsit
Elmas
Beril (zümrüt)
Pirit
Ametist
Elementlerin Periyodik Tablosu
En dış
elektronu
kaybetme
eğilimi
Atom
numarası
Element simgesi
Metaller
Geçiş metalleri
Non-metaller
Atom ağırlığı
Asal gazlar
Element adı
Lantinid Serisi
Aktinid serisi
Elektron kaybetme eğilimi
Elektronları paylaşarak
en dış yörüngeyi
doldurma
eğilimi
Elektron
kazanarak
en dış
yörüngeyi
doldurma
eğilimi
Asal gazlar
Elementlerin yerkabuğundaki bolluk
oranları
Oksijen
Silis
Alüminyum
Demir
Kalsiyum
Sodyum
Potasyum
Mağnezyum
Diğerleri
All others: 1.5%
Atom  Element  Bileşik  Mineral  Kayaç
Bakır-Demir
Sülfid Mineralleri
(en küçük)
(en büyük)
Doğal Sülfür
Kovellit
Pirit
Py
Atomik %
Pirotit
Po
Dg
Dijenit
Kalkosit
Cc
Kalkopirit
Cp
Doğal Bakır
Doğal Demir
Bornit
Bn
Atomun Yapısı
• Atomu oluşturan parçacıklar
– Protonlar: pozitif (+) yüklü
– Nötronlar: nötr (yüksüz)
– Elektronlar: negatif (-) yüklü
Protonlar + nötronlar atomun çekirdeğini
oluşturur.
Çekirdeğin etrafındaki yörüngede yer alan
elektronların oluşturduğu eksenler orbitaller
veya
enerji-seviyesi
kabukları
olarak
adlandırılır.
Atomun Yapısı
çekirdek
Nötronlar
(yüksüz)
Yüksek hızlı
elektronlar
(- yüklü)
Protonlar
(+ yüklü)
Atomun Yapısı
• Aynı elementin atomları:
• Protonlarının sayısı aynıdır (yani aynı atom
numarasına sahiptirler)
• Nötron sayıları farklı olabilir (izotoplar
olarak adlandırılır)
• Farklı sayıda elektrona sahip olabilirler.
• İyon – Bir atomun elektron kazanmış veya
kaybetmiş halidir.
Atomun Yapısı
Elektronlar
Sodyum
Sodyum (Na) atomu 1
elektron kaybeder
(pozitif yüklü hale gelir)
Çekirdek
Klor
Klor atomu 1
Elektron kazanır
(negatif yüklü hale gelir)
Atomun Yapısı
• İyon Türleri:
• Katyonlar – 1 elektronun kaybı pozitif (+)
yüklü hale gelmesine yol açar.
• Anyonlar – 1 elektronun kazanılması
negatif (-) yüklü hale gelmesine yol açar.
Örnek:
Na+
(katyon)
Cl (anyon)
–
NaCl (sofra tuzu)
Kimyasal bileşik
Bileşikler
• Tanım:
– Bir kimyasal bileşik belli oranda elementin
birleşiminden oluşur.
Örnek:
NaCl
H 2O
• Bir bileşiğin en küçük miktarı bir molekül
olarak adlandırılır.
• Moleküller kimyasal bağlar ile birarada
tutulurlar.
Kimyasal Bağlar
• Kimyasal bağlar:
– İki veya daha fazla elementi biraraya
getirerek bir bileşik oluşturur.
– Elektronların atomlar arasında dağıtılması
ile gelişir.
• Bağlanmış bir atomda elektron kaybı,
elektron kazanımı yada elektronların
ortak kullanımı söz konusudur.
• 4 tip bağ mevcuttur:
iyonik
kovalent
metalik
van der Waals
Elementlerin Periyodik Tablosu
En dış
elektronu
kaybetme
eğilimi
Atom
numarası
Element simgesi
Metaller
Geçiş metalleri
Non-metaller
Atom ağırlığı
Asal gazlar
Element adı
Lantinid Serisi
Aktinid serisi
Elektron kaybetme eğilimi
Elektronları paylaşarak
en dış yörüngeyi
doldurma
eğilimi
Elektron
kazanarak
en dış
yörüngeyi
doldurma
eğilimi
Asal gazlar
Bağlar
• İyonik bağlar:
– Elektronlar iyonların birbirini çekmesini
sağlayacak şekilde atomlar arasında
transfer edilir. (örn. NaCl)
çekirdek
elektronlar
Sodyum (Na+)
Na+
Klor (Cl-)
Cl–
Bağlar
• İyonik bağlar:
– Zıt yüklenmiş iyonların birbirini çekmesine göre
düzenlenmiştir.
– Bağlar orta derecede güçlüdür (tuz su içinde çözünür).
Klor iyonu
Sodyum iyonu
Bağlar
•
•
Kovalen bağlar: Elektron transferi yerine en dış yörüngedeki elektronların
paylaşımı ile kurulan bağlardır.
Kimyasal bağlar içinde en güçlü olandır ve elektron alıp vermeye meyilli
olmayan elementler arasında (C, Si, S, Pb gibi) kurulur. En basit kovalen
yapı elmasda görülür.Her bir C (karbon) atomu, diğer 4 atom ile
çevrelenerek birer çift elektronu paylaşarak duraylı dolu bir dış zarfa sahip
Klor gaz molekülleri
Chlorine
gas molecule, Cl2
olur ve tetrahedron yapısı oluşturur.
Paylaşılan
elekron çiftleri
Karbon
atomları
Güçlü
bağlar
Elmas
Elmas
Bağlar
• Metalik Bağlar: Metalik elementlerin yapı biriminde atom
çekirdeğinin çekirdek etrafındaki elektron bulutunun yarattığı
toplam yük ile bağlanması ile oluşmaktadır.Bu şekilde
elektronlar yapı içinde ve dışında bağı bozmadan serbestçe
hareket ederler, bu nedenle de iyi iletkendirler, daha az
gelişir.
(örn. bakır, altın, gümüş)
Altın, Au
Bağlar
• Van der Waals bağları:Bu tür bağlar iyonlar ve atomlar
arasında oluşan en zayıf bağ türüdür. Nötr atomlar ve
moleküller arasındaki zayıf elektrik çekimi ile kurulur.Yaygın
olarak katılaşmış gazlarda ve organik bileşiklerde görülmekle
birlikte, görüldükleri minerallerde bağların olduğu zonlar
zayıflıkları nedeniyle klivaj
Karbon
atomları
(dilinim) düzlemleri oluşturur.
örnekler: grafit, mikalar
Güçlü bağlar
Zayıf bağlar
Grafit
Grafit
Mineraller
• Bir mineralin tanımı:
 doğal olarak oluşan
 inorganik
 katı
 karakteristik bir kristal yapısına sahip
(yani tekrarlayan 3-Boyutlu geometrik
şekle sahip)
 belirli bir kimyasal bileşime sahip.
• Bir kayanın tanımı:
• Minerallerin katı yığışımı (karışımı)
• Mineraller, belirli bir kimyasal bileşime sahip doğal oluşumlardır.
Katı kristalli bir yapıları vardır. Genellikle inorganiktirler.
• Mineraller, eriyiklerin katılaşması ve kristalleşmesi yoluyla
oluşurlar. Örneğin mağmanın soğuması sonucu eriyikler
kristalleştiğinde mineralleşme başlar. Bir başka mineral
oluşumu ise sıvının içerisinde yer alan elementlerin, sıvının
buharlaşması sonucunda kristalleşmesi ile gerçekleşir.
• Mineralleri meydana getiren Kristalizasyon, atomların uygun
dizilimler ile üç boyutlu olarak birbirleriyle bağlanması işlemine
denilir.
• Kristalizasyon, bir ilksel mikroskobik kristalin oluşumu ile
başlar. Kristalin dışı doğal olarak oluşmuş düz yüzeylere
sahiptir. Bunlara kristal yüzeyleri adı verilir. Bir kristalin dış
yüzeyi, içsel atomik dizilişinin bir görüntüsüdür. Kristalizasyon
sırasında, oluşan mikroskobik kristal büyür. Kristal
büyüklüğünü etkileyen faktörler, yavaş ve düzenli gelişimi ile
kristalin gelişebileceği yeterli boşluğun olmasıdır. Bu koşulların
yeterli olması kısıtlı olduğundan büyük kristaller nadiren
bulunurlar.
ATOMDAN KAYAÇLARA OLUŞUM DÜZENİ
Atomdan kayaçlara
Atomlar
oksijen
silis
Kristal
(mineral)
Kayaç
(kumtaşı)
Kayadan
kristaller
görülebilir.
Molekül
Sedimenter kaya
tabakaları
Kayaçların çoğu çok farklı minerallerin biraraya gelmesinden oluşur.Ancak bazı kayaçlar
tek bir mineralin yığışımından da oluşabilmektedir.
Mineral Tanımlamaları
•
Kayaç oluşturan (kayaç yapıcı) mineraller
–
–
Kayaçların oluşumu sırasında gelişen ve bolluk oranları ve
bulunuş sıklıkları açısından en önemli kayaç oluşturan
mineral gruplarıdır.
Yer kabuğunda bulunan kayaçların çoğu ~30 yaygın
mineralden oluşur.
Esas olarak hemen hemen 8 element kabuğun % 98 gibi
bir kısmını oluşturur.
Tali (iz) mineraller
- Kayaçların bünyesinde yer almalarına karşılık yığışımları
(konsantrasyonları) veya bulunuş sıklıkları oldukça düşüktür.
İkincil (sekonder) mineraller
- Kayacın oluşumu sırasında gelişen birincil (primer)
minerallerden farklı olarak oluşumundan sonra alterasyon
veya metamorfizma süreçleri ile ardıl olarak oluşmuş
minerallerdir.
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Renk:
–
–
En belirgin özelliktir, fakat genellikle yanıltır.
Aynı mineralin farklı renkleri saflık derecesinden
kaynaklanır.
Örnek:
Kuvars
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Çizgi Rengi:
Çizgi – Bir mineral tozunun bıraktığı renk
(genellikle metalik mineraller için
kullanılır)
Bir mineralin
sırlanmamış porselen
üzerinde bıraktığı
çizgi rengidir.
Örnek:
Hematit
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Parlaklık:
– Bir mineral yüzeyinin ışığı nasıl yansıttığı ile
ölçülür.
– İki ana türü vardır:
•
•
Metalik
örnek:
Galen
Metalik parlaklık
Metalik olmayan parlaklık (Non-metalik parlaklık)
Metalik
olmayan
örnek:
Ortoklas
Metalik olmayan
mineral
Metalik
mineral
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Sertlik:
–
–
Bir mineralin çizilmeye karşı direncidir.
Mohs Sertlik Skalası ile ölçülür.
• Göreli bir skaladır ve 10 mineralden kuruludur.
Talk-1
Jips-2
Kalsit-3
Fluorit-4
Apatit-5
Ortoz-6
Kuvars-7
Topaz-8
Korund-9
Elmas-10.
Elmas
Kesin sertlik değerleri
Mohs Sertlik Skalası
En sert (10) – Elmas
En yumuşak (1) – Talk
Korund
Yaygın objelerin sertliği:
- Tırnak (2.5)
- Para (3.5)
- Cam (5.5)
Topaz
Kuvars
Mohs skalası
Seramik
Ortoklas
cam
Apatit
çakı
Fluorit
Kalsit
Jips
Talk
Gösterge mineraller
Bakır para
Tırnak
maddeler
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Kristal Şekli (veya form):
– Bir mineralin iç atom yapısının dışa
vurumudur. Düzlemsel yüzeyler kristal
yüzleri olarak adlandırılır.
– Her mineralin kristal yüzleri arasındaki
açılar sabitdir.
Kuvars
Pirit
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Klivaj ve Kırıklar:
– Bir mineralin kırılma şeklidir.
– Klivaj: bir mineralin zayıflık düzlemleri
boyunca kırılma eğilimidir.
– Klivaj göstermeyen minerallerde kırılmadan
söz edilir.
Klivaj düzlemleri kristal yüzeyleri ile
karıştırılmamalıdır. Kristal yüzeyleri mineralin
yüzeyinden gözlenir ve mineral kırıldığında
tekrarlanmaz.
Mineral Klivajı ve Kristal şekilleri
kübik
3 yönlü klivaj, 6 yüzey ve yüzeyler
arasında dik açı
oktahedral
4 yönlü klivaj, 8 yüzey
dodekahedral
6 yönlü klivaj, 12 yüzey
Bazal
1 yönlü klivaj, 2 yüzey
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Klivaj (1 yönde):
Klivaj yönü
sayısı
Görünüm
Klivaj yönünün
gösterimi
Örnek: mika
Örnek
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Klivaj (2 yönde):
Klivaj yönü
sayısı
Görünüm
Klivaj yönünün
gösterimi
Örnek
90o’de 2
ortoklas
90o’de 2
amfibol
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Klivaj (3 yönde):
Klivaj yönü
sayısı
Görünüm
Klivaj yönünün
gösterimi
Örnek
halit
90o’de 3
90o’de 3
kalsit
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Klivaj (4 yönde):
Klivaj yönü
sayısı
Görünüm
Klivaj yönünün
gösterimi
Örnek
fluorit
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Kırılma:
–
Klivaj göstermeyen minerallerin kırılmasından
söz edilir.
–
yumuşak, eğri
yüzeyli gibi
tanımlamalar ile
camsı bir mineralin
kırılması tanımlanır:
konkoidal kırılma
Kuvars
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Yoğunluk (Spesifik Gravite):
– Bir mineralin ağırlığının aynı miktardaki
suyun ağırlığına bölünmesi ile elde edilir.
Metalik mineraller genellikle metalik
olmayan (non-metalik) minerallerden daha
yüksek yoğunluğa sahiptir.
Galen
SG=7.5
Kuvars
SG=2.67
Minerallerin Fiziksel Özellikleri
•
Diğer özellikler:
– Hidroklorik asit ile reaksiyon (kalsit köpürür)
– tat (halit tuz tadı verir)
– dokunma (talk sabunumsu, grafit yağımsı his
verir.)
– manyetizma (magnetit mıknatısı çeker)
Mineral Sınıflaması
Mineraller kimyasal bileşimleri ve kristal yapıları
esas alınarak sınıflandırılırlar.
Mineral Grupları
Mineral Sınıflaması
• Egemen anyon veya katyona göre sınıflanır.
• İkincil olarak iç mineral yapısına göre sınıflanır.
Doğal Element tek elementler; örn. Au
Sülfidler
S2-
Oksitler (O2-)
Hidroksitler (OH)
Halitler Cl-, F-, BrKarbonatlar
(CO3)2-
Sulfatlar (SO4)2-
Silikatlar
1.Nezosilikatlar, diğer adıyla İzole/Ada Silikatları
2.Sorosilikatlar veya diğer adıyla Çiftli Silikatlar
3.Siklosilikatlar veya diğer adıyla Halka Silikatları
4.İnosilikatlar veya ‘’ Zincir Silikatları (tek ve çift zincir)
5.Fillosilikatlar veya diğer adıyla Levha Silikatları
6.Tektosilikatlar veya diğer adıyla Çerçeve Silikatları
Fosfatlar (PO4)
Nitratlar, Boratlar, Tungstatlar, Molibdatlar, Arsenatlar, Vanadatlar...
Kristal yapıları
Kristal yapıları iyonların yüküne ve boyutlarına
bağlı olarak gelişen kristal şekilleridir.
En yaygın mineral grubu silikatlardır.
Bütün silikat mineralleri silis ve oksijen içerir.
1.
Mafik silikat mineralleri demir (Fe) veya mağnezyum (Mg) içerir
ve renkleri koyudur.
Örnekler: olivin, proksen, amfibol ve biyotit mika
2.
Felsik silikatlar demir (Fe) veya mağnezyum (Mg) içermezler ve
açık renklidir.
Örnekler: feldspat, kuvars, kil mineralleri, muskovit mika
Mafik (koyu renkli) ve felsik (açık renkli) terimleri renk indisine göre
verilen tanımlamalardır. Kayaları da tanımlamak amacıyla
kullanılır.
Mafik silikat
Felsik silikat
Mineral Grupları – Silikatlar
•
Silikatlar
– Tetrahedron
•
Tetrahedron tüm silikat
minerallerinin en küçük yapı
taşıdır.4 oksijen iyonu daha
küçük silis iyonunu çevreler.
•
Si ve O elementleri en dış
yörüngelerindeki elektronik
duraysızlık nedeniyle,
elektron alış verişi yaparak
birbirine kenetlenir.
•
Si ve O arasındaki bağlar %
40 İyonik, % 60 kovalent’’dir
•
Ayrıca, kovalent bağlı SiO2
bileşeni, SiO4-- e
yükseltgenerek daha kararlı
bir yapıya dönüşür.
Silika-oksijen
tetrahedronu
(SiO4)4-
Tekli tetrahedral yapı
Katyonlar tetrahedra içinde bağlantı oluşturur.Oksijen paylaşımı
olmaz. örn. Olivin ve granat
Tek zincir silikatları
Komşu tetrahedra komşu tetrahedra’nın 2 oksijen atomunu paylaşarak bir
zincir oluşturur.
örn. proksenler
Çift zincir silikatları
İki zincir oksijenleri paylaşarak bağ oluşturur.
örn. amfiboller
Levha silikatları
Her bir tetrahedron komşu tetrahedrondaki oksijen atomlarının 3’ünü
paylaşarak levhaları oluşturur.
örn. mikalar, biyotit (mafik) ve muskovit (mafik olmayan) ve kil
mineralleri,
Çerçeve silikatları
Her bir tetrahedron’daki her bir oksijen paylaşılır ve 3-boyut oluşturur.
örn. feldspat, kuvars
Tek’li tetrahedron
Tek zincirler
Mineral Grupları
– Silikatlar –
Üç boyutlu ağlar
Çift zincirler
Levhalar
Mineral Grupları – Silikatlar
Olivin Grubu
Koyu silikatlar (Fe-Mg)
ferromağnezyen
Tekli tetrahedron
(Mg ,Fe)2 [SiO4]
Klivaj içermez.
Mineral Grupları – Silikatlar
Proksen Grubu
Ferromağnezyen / koyu silikatlar (Fe-Mg)
Tek zincir
Ojit
2-yönlü klivaj (90
derece
açılı)
Mineral Grupları – Silikatlar
Amfibol Grubu
Ferromağnezyen / koyu silikatlar (Ca, Fe-Mg)
Çift zincir
Hornblend
2-yönlü klivaj (90
derece
olmayan)
Mineral Grupları – Silikatlar
Mika Grubu ve Kil Mineralleri
Hafif silikatlar (K, Al)
non-ferromağnezyen
Levhalar
Muskovit
1-yönlü klivaj
Mineral Grupları – Silikatlar
Feldspat Grubu
K-feldspat
Hafif silikatlar (K-Na-Ca, Al)
En yaygın mineral grubu
3boyutlu
ağlar
Ortoklas(ortoz)
Plajiyoklas
2-yönlü klivaj
(90 derece)
Ca/Na-feldspat
Mineral Grupları – Silikatlar
Kuvars
Hafif silikatlar (saf SiO2)
3-boyutlu
ağlar
Klivaj yok
(konkoidal kırılma)
sert, ayrışmaya dayanıklı
Kuvars
yaygın bulunan silikat olmayan mineraller ve kullanımı
Fluorit – diş macunu katkısı olarak kullanılır.
Kalsit -- kalsiyum karbonat – Kireçtaşının ana maddesi
Dolomit -- kalsiyum magneziyum karbonat , çimento katkısı ve kireç
Jips -- kalsiyum sülfat , dolgu maddesi olarak
Galen -- kurşun sülfid, kurşun cevheri eldesinde
Pirit -- demir sülfid, sülfirik asit eldesinde
Halit -- sodium klorür (sofra tuzu) , en yaygın tuz oluşumu
Apatit
Ca5(PO4)3(OH, Cl,F)
-hekzagonal sistem
-prizmatik şekil
Granit (kaya veya kayaç)
kuvars (mineral)
hornblend (mineral) feldspat (mineral)