Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
1. ГРУППА ЛЬДА
Как известно, вода в природе находится в трех состояниях: твердом (лед, снег), жидком (дождь, минеральные источники, реки, озера, моря и океаны) и газообразном (водяной пар в атмосфере и вулканических эксгаляциях). По своим свойствам вода стоит особняком среди окислов металлов и металлоидов, так же как и сероводород среди сульфидов. Вода играет огромную роль в химических процессах, совершающихся в земной коре: химические реакции происходят
главным образом в водных растворах. Без воды, так же как и без кислорода, не мыслимо существование и органической жизни на земле.
Это соединение мы рассмотрим лишь в твердом и жидком состояниях, широко распространенных в природе.
ЛЕД —H2O. Химический состав. О 88.8%, H 11.2%. Иногда содержит газообразные и твердые механические примеси.
Сингония гексагональная; дигексагонально-пирамидальный в. с. Кристаллическая структура. Лед обладает молекулярной решеткой с координационным числом 4. Строение самой молекулы H2O характеризуется следующей особенностью: протоны H1+, как ионы, не обладающие собственными электронами и имеющие совершенно ничтожные размеры, внедряются внутрь иона кислорода (фиг. 220). Соответственно этому ядро кислорода несколько смещается от центра (на фиг. 220 его положение показано маленьким кружочком). Этим и обусловливается дипольный момент в молекуле H2O. Модель ее упрощенно можно представить в виде тетраэдра, две вершины которого заряжены положительно, а другие две;—отри-Фиг 220 Строе- дательно. В силу этого в структуре льда слабо ние молекулы H2O. связанные между собой молекулы H2O ориентиро-Протоны ни- рас- ваны таким образом, что положительно заряженные полагаются внутри участки одних молекул направлены к отрицательно иона кислорода заряженным участкам других молекул. По общему расположению молекул структура льда аналогична структуре вюртцита, с той лишь разницей, что места Zn и S заняты H2O. При таком строении (с низким координационным числом, равным 4) получается далеко не плотная упаковка структурных единиц (остаются большие просветы). Этим и объясняется то, что удельный вес льда ниже, чем удельный вес воды. Размеры элементарной ячейки: .<20 = 7.82, с0 = 7.36. Облик кристаллов. Кристаллические образования снежинок, обладающих гексагональной симметрией, чрезвычайно разнообразны по формам шестилучевых фигур роста (фиг. 221). Широко известны также дендриты и узорчатые образования льда. В ледяных пещерах кристаллы льда встречаются в виде правильных шестиугольных пластинок, таблитчатых индивидов и сложных по форме сростков. В горах на высоких плато после морозных ночей нередко приходится наблюдать образование игольчатых кристалликов («ледяных стебельков»), вертикально стоящих на охлажденной почве, часто в виде рыхлых параллельно-шестоватых агрегатов. Эти кристаллики, имеющие иногда облик тончайших шестигранных призм, бывают вытянуты в длину до нескольких сантиметров. Агрегаты. В сплошных массах нередко наблюдаются кристаллически-зернистые агрегаты (плотный снег, фирн в ледниковых районах). Глетчерный лед состоит из очень крупных, неправильных по форме кристаллических зерен. Всем хорошо известны также натечные формы сосулек, образующихся из переохлажденной воды на теневой стороне крыш при таянии снега, а также в ледяных пещерах (сталактиты и сталагмиты). В граде, выпадающем из туч в грозовые периоды, нередко можно наблюдать концентрически-слоистое строение. В морозные осенние утра часто образуются выцветы на земле (иней).
Цвет. Лед бесцветен или слабо окрашен в голубоватый цвет (в больших массах). Блеск стеклянный. Оптически положительный. Показатель преломления наименьший (после ферручита) из всех минералов: Ng =1.310, Nm = 1.309.
Твердость 1.5. Хрупок. Спайностью не обладает. Уд. вес 0.917
(меньше, чем у воды). Уменьшение удельного веса при кристаллизации свойственно также металлическому висмуту.
Происхождение. Лед образуется на поверхности водных бассейнов при охлаждении воды. Возникающая вначале ледяная каша смерзается в плавающую корочку, на которой снизу нарастают кристаллические индивиды, вытягивающиеся в вертикальном направлении вдоль шестерных осей симметрии. Снег образуется в холодных областях атмосферы за счет водяного пара. При тех же условиях появляются иней и ледяные узоры на охлажденных предметах. В ледяных пеще-
Фиг. 221. Формы снежинок. По Сигсону
рах с низкой температурой в лед превращаются просачивающиеся по трещинам поверхностные воды.
В районах вечной мерзлоты с суровым климатом, малоснежной продолжительной зимой в зимнее время образуются так называемые «наледи», т. е. ледяные покровы, иногда на огромных по размерам площадях. Речные наледи возникают при полном промерзании реки в мелких местах, в результате чего текучие воды вынуждены искать выхода на поверхность, пропитывая снежные покровы. Другие наледи образуются за счет глубинных вод, выходящих из-под толщ вечной мерзлоты їв виде незамерзающих зимой ключей. На происхождении ледников и глетчерных льдов останавливаться не будем.
