Minerály
Všetko okolo nás je vytvorené z chemických prvkov, teda látok tvorených jedným druhom atómov. Poznáme 118 chemických prvkov, pričom 94 sa prirodzene vyskytujú v prírode a ostatné sú umelo vytvorené človekom. Väčšina týchto prvkov sa zlučuje s inými prvkami a tvorí tak chemické zlúčeniny.
Minerály sú prirodzene sa vyskytujúce prvky alebo zlúčeniny. Väčšina z nich sú anorganické pevné látky, ktoré sú definované chemickým zložením a kryštálovou mriežkou. Keď zoberieme do úvahy hmotnosť, tak 99,5 % minerálov je tvorených iba z 12 základných chemických prvkov. Niektoré prvky sú vzácnejšie ako iné a to isté platí aj pre minerály. Iba 10 najrozšírenejších minerálov tvorí až 95 % zemskej kôry.
Dnes poznáme 5800 rôznych minerálov. Každý je definovaný svojim chemickým zložením (chemické prvky, ktoré obsahuje) a kryštálovou štruktúrou (usporiadanie jednotlivých atómov). Grafit a diamant sú tvorené tým istým prvkom, uhlíkom, ale majú odlišnú kryštálovú mriežku, a teda sú odlišnými minerálmi (Obr. 1).
Obr. 1. Diamant a grafit: dva rozdielne minerály tvorené rovnakým chemickým prvkom (uhlíkom), ale odlišným usporiadaním atómov.
Chemické zloženie a kryštálová štruktúra ovplyvňujú fyzikálne vlastnosti minerálu, ako sú farba, tvrdosť, hustota, alebo ako sa rozpadá a ako odráža svetlo. Zisťovanie týchto vlastností pomáha identifikovať neznámy minerál (Obr. 2). Niekedy je na identifikáciu užitočná aj analýza špecifickejších vlastností ako magnetizmus, rádioaktivita, luminiscencia alebo rozpustnosť v kyseline.
Obr. 2. Kryštál číreho kremeňa (krištáľ).
Základné fyzikálne vlastnosti minerálov:
Tvar
Poznáme 7 základných kryštálových sústav minerálov (triklinická, monoklinická, rombická, tetragonálna, hexagonálna, trigonálna, kubická). Toto vnútorné usporiadanie stavebných častíc podmieňuje kryštalický tvar, v ktorom sa minerál v prírode vyskytuje. Medzi najrozšírenejšie tvary kryštálov patrí prizmatický (stĺpcový), tabuľkovitý, ihličkovitý, kubický, kríčkovitý alebo vláknitý.
Farba
Farba je jednou z najdôležitejších optických vlastností minerálov. Minerál môže byť číry (bezfarebný), biely, modrý, zelený, žltý, hnedastý atď. Najmä v prípade drahých kameňov sa môžeme stretnúť s kompletným spektrom farieb. Niektoré minerály majú svoju jednu charakteristickú farbu (napr. síra – žltá, grafit – čierny, pyrit – striebornozlatý, azurit – modrý). Iné minerály za svoju farbu vďačia mikroskopickým prímesiam iných prvkov. Takéto minerály sú známe variabilitou farieb, najznámejší je kremeň (číry – krištáľ, fialový – ametyst, žltý – citrín, hnedý – záhneda, ružový – ruženín, čierny – morion).
Priepustnosť svetla
Na základe priepustnosti svetla môžeme rozdeliť minerály na priehľadné, polopriehľadné (priesvitné), nepriehľadné (opakné). Väčšie nečistoty môžu spôsobovať zníženie priehľadnosti minerálu, avšak ak aspoň trochu vidíme do vnútra kryštálu, znamená to, že svetlo ním prechádza.
Lesk
Lesk je fyzikálna vlastnosť minerálu definovaná spôsobom odrážania svetla od svojho povrchu. Poznáme lesk kovový (typický pre rudné minerály – pyrit, galenit) a nekovový. Pod nekovový lesk zaraďuje diamantový, sklený, matný, hodvábny, perleťový a ďalšie.
Hustota
V mineralógii sa často používa aj špecifická hmotnosť, bezrozmerná veličina, ktorá udáva, koľko krát je daný materiál (minerál) ťažší ako voda. Vzhľadom k hustote vody (997 kg/m3) sú však tieto dve hodnoty takmer rovnaké. Väčšina bežných minerálov má špecifickú hmotnosť medzi 2,6 – 3 (teda sú približne trikrát ťažšie ako voda), avšak niektoré minerály sú najmä v dôsledku obsahu ťažkého chemického prvku výrazne ťažšie (pyrit: 5; barit: 4,4; zlato: 19,3).
Tvrdosť
Tvrdosť sa definuje ako odolnosť minerálu voči vonkajšej mechanickej deformácii. Na určenie relatívnej tvrdosti sa tradične používa 10-stupňová Mohsova stupnica tvrdosti (Obr. 3), ktorá nám na základe porovnávania umožňuje určiť približnú tvrdosť minerálu. Do minerálov prvých dvoch stupňov dokážeme rýpať nechtom (mastenec, sadrovec). Do minerálov mäkších ako 6 dokážeme rýpať kovovým predmetom ako nožík alebo klinec (kalcit, fluorit). Minerály s tvrdosťou 7 a vyššie (kremeň, drahé kamene) takto poškodiť nedokážeme, práve naopak, dokážeme pomocou nich spraviť ryhu do skla.
Obr. 3. Mohsova stupnica tvrdosti, ktorá slúži na určovanie relatívnej tvrdosti minerálov.
Štiepateľnosť/Lom
Štiepateľnosť je schopnosť minerálu rozpadať sa podľa zákonitých smerov, pozdĺž rovín súvisiacich s ich vnútornou štruktúrou. Bežné minerály charakteristické dokonalou, resp. dobrou štiepateľnosťou sú sľudy, kalcit, sadrovec, halit, živec a ďalšie. Naopak zlá štiepateľnosť (nepravidelné poškodenie kryštálov, nepravidelné puklinky) sa definuje ako lom a je typická pre kremeň alebo opál.
Vryp
Vryp minerálu pozorujeme ako farbu jemnozrnného prášku, ktorý vzniká pri trení o matnú keramickú platničku (zadná strana obkladačky, spodok keramického pohára). Niektoré minerály majú farbu vrypu rovnakú ako je farba minerálu, avšak niektoré (najmä tie rudné s kovovým leskom) ju môžu mať úplne inú. Napríklad striebornozlatý pyrit má čiernozelený vryp, alebo čierny hematit má višňovočervený vryp.
Úlohy: