Minerály v přírodě: Kovové prvky

Tak jako v každém přírodovědném oboru vyvstala i v mineralogii nutnost uspořádat jednotlivé druhy nerostů do přehledného systému, i když tři tisíce známých minerálů není ve srovnání např. s desítkami tisíc druhů v biologii nijak velké množství. Ukázalo se, že bude účelné třídit nerosty podle jejich chemického složení a vnitřní stavby. Tento přehledný třídicí princip najdeme téměř v každé sbírce minerálů. Základní systematické jednotky jsou třídy (9), skupiny, minerální druhy a jejich odrůdy. Počty minerálních druhů v jednotlivých třídách jsou různé.

Druhově nejbohatší jsou křemičitany, dále následují fosfáty a po nich sulfidy.

Prvkové minerály

Prvkové minerály představují základní skupinu minerálů, které jsou tvořeny pouze jedním chemickým prvkem, bez sloučenin s jinými prvky. Jsou to čisté formy jednotlivých prvků v krystalické podobě a patří mezi nejstarší a nejzákladnější typy minerálů na Zemi. Prvkové minerály jsou minerály, které obsahují pouze atomy jednoho prvku uspořádané v pravidelné krystalové mřížce.

Vlastnosti prvkových minerálů

• Krystalová struktura: Každý prvkový minerál má charakteristickou krystalovou mřížku, například diamant krystalizuje v kubické soustavě, zatímco grafit v hexagonální.
• Tvrdost: Zpravidla velmi vysoká, například diamant je nejtvrdší přírodní materiál na Mohsově stupnici (hodnota 10).
• Vzhled a barva: Závisí na prvku; zlato je kovově žluté, síra žlutá a diamant průhledný.
• Vodivost: Kovové prvkové minerály jsou výbornými vodiči elektřiny, zatímco nekovové jsou izolanty nebo polovodiče.
• Chemická reaktivita: Čisté prvky mohou být velmi stabilní (např. zlato), nebo naopak vysoce reaktivní.

V přírodě existuje přes 20 minerálů tvořených samostatnými prvky. Chemismus některých prvků však dovoluje, aby se v přírodě vyskytly i v ryzí formě. V přírodě můžeme vzácně narazit na tyto ryzí prvky:

1. Kovy: Au, Ag, Pt, Cu, Hg, Fe (meteority)
2. Polokovy: As, Sb, Bi
3. Nekovy: C, S

Mezi prvky se mimochodem řadí vůbec nejpodivnější dvojice minerálů - grafit (tuha) a diamant. Dva naprosto rozdílné nerosty, řekli bychom. A je to tak. Zatímco grafit je měkký, diamant je netrvdší známý minerál vůbec. Grafit najdeme v zemské kůře, diamant nejčastěji v horninách zemské pláště.

Čtěte také: Charakteristika minerálů

Grafit a diamant

Co je na této dvojici minerálů tedy tak zvláštního? Grafit i diamant přece jen mají něco společného - oba jsou složeny z atomů uhlíku. Liší se ale strukturou - tedy způsobem, jakým jsou mezi sebou atomy provázány. Tento rozdíl ve struktuře má za následek naprosto odlišné fyzikální vlastnosti. Diamant je tak tvrdý proto, protože jsou mezi sebou atomy uhlíku provázány velmi silně - jejich elektronové obaly se navzájem výrazně překrývají. Molekuly grafitu jsou naproti tomu uspořídány do rovin, které jsou mezi sebou provázány jen velmi slabě.

Zlato

Koho by nepotěšil vlastní viditelný nález ryzího prvku s protonovým číslem 79? Zlato je především symbolem bohatství, ale tento prvek má na Zemi velmi zvláštní postavení. Chceme-li ho pochopit, musíme se vrátit zpět ke vzniku vesmíru, prvních hvězd a také naší planety. Podle toho co dnes víme se zlato ve vesmíru nejspíše neobjevilo hned. Spolu s dalšími těžšími prvky vznikalo až v závěrečných fázích, možná v posledních životadárných okamžicích, ve vývoji hvězd. Právě po zániku těch nejranějších generací hvězd se ve vesmíru poprvé a ve velkém množství objevily atomy zlata. Zlato vzniká při vzájemných kolizích párů hvězd o nesmírně vysoké hustotě a zřejmě také při explozích supernov.

Naše planeta se zformovala z jednoho takového pracho-plynového mračna, v jenž se obrátila jedna nebo spíše vícero starých hvězd. Mezi molekulami a atomy v tomto mračnu bylo i zlato. Většinu tohoto zlata dnes na Zemi najdeme hluboko pod zemskou kůrou, protože naše planeta byla v počátcích svého vzniku jednou velkou roztavenou koulí. Všechny sloučeniny a prvky na Zemi byly tou dobou obklopeny tekutým zemským pláštěm podobně, jako jsou horniny a minerály v rýžovací pánvi obklopeny vodou, a ty sloučeniny a prvky s nejvyšší hustotou přirozeně klesaly k zemskému jádru podobně, jako klesají minerály a horniny s vyšší hustotou na dno pánve. Využíváme pouze zlomek zlata, které na naší planetě máme.

Zlato najdete skoro všude, na každé planetě, ale velmi velmi vzácně. Čím je naše planeta výjimečná je to, že na ní probíhají procesy, které dokáží po dlouhou dobu zlato akumulovat v některých oblastech zemské kůry. Do zemské kůry se zlato dodnes dostává především díky deskové tektonice. Od doby, co se na naší planetě utvořila kyslíkatá atmosféra, je zlato jedním z nejtěžších ryzích kovů, které lze rýžováním ve velkém množství získat. Pokud by nám nevadila absence kyslíku v atmosféře, pak bychom před pár miliardami let bychom možná touto jednoduchou metodou mohli získat také o něco těžší uran, avšak s o malinko nižší hustotou. Vyšší hustotu než zlato má jen rhenium, platina, iridium a osmium.

Ryzí kovy jsou v přírodě nápadné barvou, vysokou hustotou, mají kovový lesk a jsou ohebné a kujné.

Čtěte také: Více o knize Příroda, minerály a geologie

Další třídy minerálů

Kromě ryzích prvků se minerály dělí do dalších tříd podle chemického složení:

• Sulfidy: Jsou soli kyseliny sirovodíkové (H2S). Slučují se jeden nebo dva atomy kovu s jedním nebo několika atomy síry. Sulfidy tvoří důležité rudy všech kovů. Vznikly většinou z horkých roztoků. Často tvoří rudní žíly a poměrně snadno se rozkládají.
• Halogenidy: Jsou sloučeniny fluoru (F), chloru (Cl), bromu (Br) a jodu (J). Hlavními zástupci je halit - sůl kamenná (NaCl) a fluorit (CaF2). Halogenidy mají velmi podobné vlastnosti: mají slanou nebo hořkou chuť, většinou jsou dobře rozpustné ve vodě a jejich vodné roztoky vedou velmi dobře elektrický proud. Halogenidy se nacházejí v rozpuštěném stavu v mořské vodě. Během geologického vývoje Země byly často celé mořské zálivy odděleny od moře a vznikly laguny, které postupně vysychaly. Tak vznikla obrovská solná ložiska.
• Oxidy: Jsou sloučeniny kyslíku. Patří sem minerály navzájem odlišné vlastnostmi i způsobem vzniku a výskytu. Mezi nejhojnější a nejvýznamnější patří křemen (SiO2), hematit (Fe2O3) a korund (Al2O3). Mnoho z nich je důležitými rudami železa a cínu. Další jsou ceněné drahokamy (rubín a safír). V přírodě vznikají vylučováním z tavenin i roztoků.
• Uhličitany: Jsou soli kyseliny uhličité. Mají výrazně nekovový vzhled. Nejdůležitější je kalcit, který má velké rozšíření a vyskytuje se také jako hornina (vápenec, mramor). Uhličitany jsou poměrně lehké a mají většinou světlé barvy, jen výjimečně jsou výrazně barevné (malachit a azurit). Zředěnými kyselinami se snadno rozkládají. Při reakci se uvolňuje oxid uhličitý (CO2).
• Sírany: Jsou soli kyseliny sírové. Jejich hlavními zástupci jsou sádrovec (CaSO4*2H2O), baryt (BaSO4), a modrá skalice (CuSO4*5H2O). Minerály této třídy jsou v naprosté většině případů produkty zvětrávání. Méně stabilní sírany se nacházejí v železném klobouku sulfidických ložisek. Další sírany jsou usazeniny moří nebo jezer. V pouštích krystalují sírany ze vzlínající podzemní vody poblíž zemského povrchu a tvoří tak známé pouštní růže ze sádrovce. Výjimku tvoří baryt.
• Fosforečnany: Jsou soli kyseliny fosforečné. Jejich hlavním zástupcem je apatit. Apatit a několik dalších minerálů fosforu je magmatického původu. Po zvětrání nerostů s obsahem fosforu v půdě, se fosfor dostává do rostlin a s nimi pak do koster, zubů a výkalů obratlovců.
• Křemičitany: Křemičitany neboli silikáty jsou sloučeniny oxidu křemičitého (SiO2). Tyto minerály jsou největší třídou nerostů a jsou také nejdůležitější součástí zemské kůry. Jsou také součástí kamenných meteoritů. Důležité křemičitany jsou živce, slídy, granáty, amfiboly a pyroxeny (tedy téměř všechny horninotvorné nerosty). V přírodě jsou hojné a rozšířené, především jako součásti hornin. Křemičitany mohou mít velmi komplikované složení a strukturu. Mají rozmanité vlastnosti, nekovový vzhled, jsou zbarvené a v tenkých lupíncích průhledné. Většinou jsou lehké, tvrdé (výjimka je mastek) a těžko tavitelné. V kyselinách se rozkládají málo nebo vůbec.

Liší se ode všech předcházejících tříd původem, protože vznikly rozkladem organismů. Přírodní látky sklovité povahy, které nemají jednotné chemické složení. Nejznámější z nich jsou tektity - skla spojovaná s kosmickými tělesy.

Prvkové minerály tvoří základní a jedinečnou skupinu minerálů složených pouze z jednoho prvku. Jejich studium je klíčové pro pochopení vlastností čistých prvků v přírodě, geologických procesů a ekonomického využití nerostných surovin.

Čtěte také: Léčba akné pomocí minerálů

tags: #mineraly #v #prirode #kovove #prvky

Oblíbené příspěvky:

• Ekosystém polí ve Středomoravské nivě
• České hotely v přírodě
• Děti a příroda
• Princip fungování ekologických kotlů
• Skládací vozíky do přírody – srovnání