Minerals and Rocks - Level 2 Chemistry - PDF
Document Details
Uploaded by NoteworthyJade7821
Tags
Summary
This document provides a high-level overview of minerals, rocks, and elements of Earth science. It covers topics such as the study of minerals, and geological properties.
Full Transcript
Minerals and rocks المعادن والصخور Level 2 chemistry- students طالب المستوي الثاني كيمياء What is Geology? Geology: It is a science that looks at the earth and their covers, in terms of the composition and the factors affecting them and their history. من حيث...
Minerals and rocks المعادن والصخور Level 2 chemistry- students طالب المستوي الثاني كيمياء What is Geology? Geology: It is a science that looks at the earth and their covers, in terms of the composition and the factors affecting them and their history. من حيث تكوينها والعوامل، هو العلم الذي يبحث في األرض وأغلفتها:علم األرض.المؤثرة فيها وتاريخها Why Study Earth? and What Do Geologists Do? 1. The importance of geology: 1- Disclosure of sources of energy such as oil, natural gas and minerals. :أهمية علم األرض 2- Determining the appropriate places for construction of. الكشف عن مصادر الطاقة مثل النفط والغاز والمعادن-١ dams, bridges and other Construction projects. الجسور والمشاريع، تحديد األماكن المناسبة إلنشاء السدود-۲ 3- Prospecting for natural mineral resources such as.العمرانية األخرى gold, silver, copper, lead, iron, aluminum, nickel, ، التنقيب عن الثروات الطبيعية المعدنية مثل الذهب الفضة-٣ phosphate and halite. النيكل الفوسفات وملح، األلمنيوم، الرصاص الحديد،النحاس 4- Relocate the raw materials for construction such as sand, gravel, limestone, marble and chemical industries,.الطعام such as sulfur, calcium, sodium and chlorine, which are ، الرمل، تحديد أماكن المواد األولية للبناء مثل الحصى-٤ used in the manufacture of drugs and pesticides and ، الرخام وللصناعات الكيماوية مثل الكبريت،الحجر الجيري fertilizers. المبيدات الحشرية، الصوديوم والكلور التي العقاقير،الكالسيوم 5- The large increase in the number of the population,.صناعة تستخدم في واألسمدة especially in the arid and desert areas has led to the إن الزيادة الكبيرة في عدد السكان وخصوصا في المناطق-5 search for other sources such as underground water. الجافة والصحراوية قد أدت إلى البحث عن مصادر أخرى مثل 6- The possibility of the cause of the occurrence of.المياه الجوفية natural disasters such as volcanoes, earthquakes and إمكانية معرفة أسباب حدوث الكوارث الطبيعية مثل-٦ floods, as well as the prevention of landslides and الزالزل والفيضانات وكذلك الوقاية من االنز القات،البراكين buildings cracked..األرضية وتصدع األبنية 7- Identify natural barriers as well as the best ways to تحديد الحواجز الطبيعية وكذلك أفضل الطرق النتقال-7 move soldiers and military vehicles and identify suitable الجنود واآلليات العسكرية وتحديد المواقع المناسبة لح فر sites for digging trenches and building military bases..الخنادق وبناء القواعد العسكرية Branches of the geology: :افروع علم األرض 1- Crystallography: Looking at the crystallization علم البلورات يبحث في تبلور المعادن من حيث تركيبها- 1 of minerals in terms of composition and chemical.وخصائصها الكيماوية والفيزيائية وأحوال وجودها وفوائدها and physical characteristics and conditions of their علم المعادن يختص في دراسة المعادن من خالل معرفة- ۲ existence and its benefits. خواصها الطبيعية (الفيزيائية والكيمائية وتصنيفها وأحوال 2- Mineralogy: Specializes in the study of minerals.وجودها وفوائدها through knowledge of their natural (physical) and chemical properties, Classification and the علم الصخور يدرس أنواع الصخور من حيث أصلها-3 conditions of its existence and its benefits..وتركيبها وخصائصها وتصنيفها وأحوال وجودها 3- Petrology: Study the rock types in terms of the تهتم بدراسة العوامل:) الجيولوجيا الديناميكية (الفيزيائية-4 origin and composition, characteristics and الداخلية والخارجية التي تؤدي إلى تكوين الظواهر الطبيعية classification and the conditions of their existence. والجيولوجية مثل الجبال الصخور والمعادن ضمن سطح 4- Dynamic geology (physical): Interested in studying the internal and external factors that lead.األرض to the formation of the natural and geological phenomena such as mountains, rocks and minerals علم االحافير يبحث في معرفة بقايا األحياء القديمة أو آثارها-5 in the earth's surface. من الحيوانات والنباتات التي كانت تعيش في األزمنة الجيولوجية 5-Paleontology: Looking to find out the remnants of ancient organisms or effects of animals and.السابقة plants that lived in the previous geologic time. 6- Historical geology: Specializes in studying the order of الجيولوجيا التاريخية تختص بدراسة ترتيب-6 rock layers from the earliest times to the present day, where الطبقات الصخرية من أقدم العصور وحتى يومنا studying fossils characteristics of each layer of the sequences and arrange the calendar of the land and divided into epochs حيث تدرس االحافير المميزة لكل طبقة من هذه،هذا and ages and times of sequential terms by which knowledge الطبقات وترتيب التقويم الزمني لألرض وتقسيمه إلى of the distribution of water and land through different of حقب وعصور وأزمان متسلسلة حيث يمكن من geological ages. خاللها معرفة توزيع الماء واليابسة خالل العصور 7- Stratigraphy: Is the science that studies the laws and.الجيولوجية المختلفة deposition conditions and places of various sedimentary rock علم طبقات األرض هو العلم الذي يدرس قوانين-7 layers, and after it is fragmentation from different transported وظروف ترسيب الطبقات الصخرية الرسوبية المختلفة by water and air. وأماكن ترسيبها بعد أن يتم تفتيتها من الصخور 8- Structural geology: Interested in studying the current construction and evolution of the earth's crust through –.المختلفة ونقلها بواسطة ل المياه والهواء تهتم بدراسة البناء:) الجيولوجيا البنائية (التركيبية-8 geological ages, and explains the science reasons to الحالي للقشرة األرضية وتطورها خالل العصور configure different geological structures such as faults, ويشرح العلم أسباب تكوين التر اكيب.الجيولوجية fractures and joints in the rock layers as well as the reasons الجيولوجية المختلفة مثل الصد وع والكسور for the formation of the mountains. والفواصل في الطبقات الصخرية وكذلك أسباب تكوين.الجبال 9- Geophysics: One of important branches in the فرع مهم في علم األرض حيث يختص في: الجيوفيزياء-9 science of the earth that specializes s in the study دراسة ما تحت سطح األرض من طبقات وتراكيب of the underground layers of different geological formations and a private study invisible جيولوجية مختلفة وخاصة دراسة التراكيب غير المرئية التي structures that could contain oil and mineral يمكن أن تحتوي على النفط والرواسب المعدنية االقتصادية deposits of economic and water. 10- Geochemistry: Specialized study of minerals والمياه and rocks by chemical means and the distribution يختص بدراسة المعادن والصخور: الجيوكيمياء- ١٠ of the constituent elements of the earth's crust, as بالطرق الكيميائية وتوزيع العناصر المكونة للقشرة well as determine the type and proportion of األرضية وكذلك تحديد نوع ونسبة الخامات المعدنية mineral ores in the earth's crust. 11 - Economic Geology: Is an applied science.الموجودة في قشرة األرض concerned with the search for economic resources الجيولوجيا االقتصادية هو علم تطبيقي يهتم بالبحث- ١١ and identified and evaluated for the purposes of عن المواد االقتصادية وتحديدها وتقيمها إلغراض benefit. تشمل الجيولوجيا االقتصادية عدة فروع.االستفادة منها Economic Geology includes several branches, – منها Some of them are:.جيولوجيا البترول- Petroleum.جيولوجيا المناجم- Geology. Mining Geology.. الجيولوجيا الهندسية- Engineering Geology. جيولوجيا الرواسب المعدنية- The geology of mineral deposits. جيولوجيا النظائر المشعة- The geology of radioactive isotopes. 12- Hydrogeology: Is interested in studying the sources of جيولوجيا المياه يهتم بدراسة مصادر المياه السطحية- ١۲ surface water and groundwater and the characteristics of والجوفية وخصائص المياه الفيزيائية والكيميائية ودراسة the physical and chemical water and study the layers of the.طبقات األرض الحاوية على المياه الجوفية earth containing groundwater. 13- Engineering Geology: This includes knowledge of the الجيولوجيا الهندسية يشمل هذا العلم معرفة- ١٣ mechanical and engineering properties of Earth crust and الخواص الميكانيكية والهندسية الصخور القشرة األرضية for the purpose of building bridges, dams and various لغرض بناء الجسور والسدود والمنشات المختلفة كالمباني facilities such as high buildings and others..وغيرها There are many disciplines that fall within the minute هنالك العديد من االختصاصات الدقيقة التي تقع ضمن branches already mentioned: a-Geomorphology. أ:الفروع التي سبق ذكرها وتوجد فروع كثيرة نذكر منها b-Remote sensing. c- Seismology. علم- ج. ب االستشعار عن بعد. علم شكل االرض- d-Topographic surveys. e- Geological Survey. و. ه المسح الجيولوجي. د المسح الطوبوغرافي.الزالزل f- Volcanology. ط. ح علم البحار. ز علم األرض العسكري.علم البراكين g- Military Earth Science. h- Oceanography. - ي.دراسة صخور وتربة األقمار والكواكب في الفضاء i- The study of rocks and soil of moons and planets in space. استخدام الحاسوب اآللي في دراسات علم األرض وفي j- The use of automated computer in eartl science studies علم األرض- ك.رسم الخرائط والقطاعات الجيولوجية and mapping and geological sectors. k- Earth Science military..العسكري Relationship between geology and other Sciences: Note of نالحظ من:العالقة بين علم األرض والعلوم األخرى the classification of some of the branches of Earth Science التصنيف لبعض من فروع علم األرض إنه يتطور that this science develops in conjunction with other sciences علم، الفيزياء،بالتزامن مع العلوم األخرى مثل الكيمياء such as chemistry, physics, biology, astronomy and engineering sciences as shown below: : كما مبين أدناه. علم الفلك والعلوم الهندسية،األحياء What is the Mineralogy ? Why should we study mineralogy? While the general geology deals with the large scale processes like mountain building and deformation in Earth crust, mineralogy focuses on the elemental parts that form the rocks and that determine their general appearance, it is mineral. بينما تتعامل الجيولوجيا العامة مع العمليات واسعة النطاق مثل بناء الجبال يركز علم المعادن على األجزاء األولية التي تشكل، والتشوه في قشرة األرض. و هي المعدن، الصخور والتي تحدد مظهرها العام Mineralogy can be ascribed as a combination of geology and inorganic chemistry and it deals with the study of morphology, chemical composition, physical properties, impurities and internal structure of minerals. يمكن أن القول ان علم المعادن هو مزيج من الجيولوجيا والكيمياء غير العضوية وهو يدرس الشكل الخارجي للمعادن والتركيب الكيميائي والخصائص الفيزيائية.والشوائب والبنية الداخلية للمعادن The science of mineralogy can be sub-divided into four main aspects, which are: : وهي، يمكن تقسيم علم المعادن إلى أربعة جوانب رئيسية ❖Descriptive mineralogy (study of physical properties and means of identification) ❖علم المعادن الوصفي (دراسة الخصائص الفيزيائية ووسائل التعريف علي المعادن ❖Crystal chemistry (composition, atomic arrangements) ) الترتيبات الذرية داخل المعادن،❖الكيمياء البلورية (دراسة تركيب المعادن ❖Taxonomic mineralogy (classification of minerals) )❖علم المعادن التصنيفي (تصنيف المعادن ❖Paragenic mineralogy (study of mineral associations and occurrences) )❖علم اصل المعادن (الباراجيني) (دراسة صحبة والمعادن واماكن تواجدها Mineralogy thus study the minerals, the word mineral comes from the Latin word minare, meaning mining. والتي،minare وتأتي كلمة معدن من الكلمة الالتينية، وهكذا يدرس علم المعادن المعادن.تعني التعدين What Is A Mineral? A mineral is a naturally occurring, homogeneous, inorganic solid that has a crystal structure (steady and regular) and a definite chemical composition. مادة صلبة طبيعية غير عضوية ولها تركيب كيميائى محدد وبناء.ذري ثابت ومنتظم According to the International Mineralogical Association, there are over 2000 known minerals on Earth and newer minerals are being discovered at the rate of 60 per year. معدن معروف2000 يوجد أكثر من، وف ًقا للجمعية الدولية للمعادن. كل عام60 على األرض ويتم اكتشاف معادن أحدث بمعدل What do all minerals have in common? For a substance to be a mineral it must have these 5 characteristics: 1. Formed by natural processes on or inside Earth- no help from humans (NOT manmade) key, glass, concrete, synthetic diamonds, and rubies dont count. 1. Is inorganic- was never alive. For example, although coal was formed naturally in earth’s crust it came from plants and is therefore, not a mineral 2. Is a solid, with definite volume and shape. Liquids cannot be minerals! 3. Minerals always are compounds of more than one element that give it a unique chemical composition. Minerals have chemical composition fixed, (or uniformly variable) or varies within certain limits. The Structure of Minerals 5. Have a crystalline shape- atoms of mineral are arranged in an orderly, repeating forming a crystal. Biominerals Mineraloids Anthropogenic Minerals Physical properties of minerals Optical properties, color, luster, transparence , streak, and Luminescence Cohesive properties, hardness, cleavage, parting, fracture and tancity Electrical and Magnetic properties Specific gravity Optical properties Color: is one of the primary diagnostic properties for the identification of minerals. Colour is caused due to absorption, or lack of absorption of different wavelengths of light by the mineral/material. Atoms present in the minerals when exposed to white light, absorb certain wavelengths and emit another wavelength to get rid of the extra energy, provided by the absorbed wavelength. The different types of bonding decides the energy state of the participating electrons and hence produce different colours..ناتج عن امتصاص أو عدم امتصاص أطوال موجية مختلفة للضوء بواسطة المعدن: اللون الذرات الموجودة في المعادن عند تعرضها للضوء األبيض تمتص أطوال موجية معينة وتنبعث منها تحدد األنواع. الناتجة من الطول الموجي الممتص،طول موجي آخر للتخلص من الطاقة الزائدة المختلفة من الروابط حالة طاقة اإللكترونات المشاركة في تكوين الروابط وبالتالي تنتج ألوانًا.مختلفة Idiochromatic minerals are "self colored" due to their composition. The color is a constant and predictable component of the mineral. Examples are yellow sulfur S, red Cinnabar HgS, and green Malachite Cu2(CO3)(OH)2 Allochromatic minerals are "other colored" due to trace impurities in their composition or defects in their structure. In this case, the color is a variable and unpredictable property of the mineral. Ions of certain elements are highly absorptive of selected wavelengths of light. Such elements are called chromophores; they possess strong pigmenting capabilities. The elements are vanadium (V), chromium (Cr),manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), and copper (Cu). A mineral whose chemical formula has one or more of these elements may possess a vivid and distinctive colour. Examples are quartz—rock crystal (colourless), Violet quartz = Amethyat due MnO2, yellow quartz = citrine due to Fe3+ (Colloidally suspended hydrous iron oxide gives citrine its colour.), beryl = Emerald due to Cr Colour also varies with the change of oxidation state (the oxidation state of impurities present in beryl)., for example, beryl (aquamarine) = Fe++, is blue; beryl (heliodor) = Fe+++, is yellow. Rose quartz = rose quartz due Fe3+, red quartz = jasper due to Fe2+. The term charge transfer refers to the process where electrons are swapped between elements. Examples of elements that can participate in charge transfer are: Fe2+ and Fe3+; Ti3+ and Ti4+; Mn2+, Mn3+ and Mn4+ etc. Colour centres are imperfections ( )عيوب او تشوهاتin crystals that cause colour (defects that cause colour by absorption of light). Colour centres (also known as F-centres or farbe (German for colour) centres] are created when atoms are oxidized or removed. In most cases the hole left behind is occupied by an electron trying to proxy for the missing atom. This electron comes from a neighbouring atom and prone )(ميالto absorb light energy and thereby create colours. Examples: missing F- ions in fluorite defects (CaF2) Fluorite structure (schematic): (A) normal, and (B) containing an “F-centre” where a fluorine ion has been replaced by an electron Smoky quartz= smoky quartz due defects in their structure Pseudochromatic minerals are "false colored" due to tricks )(الخدعin light diffraction. Interference of light at the surface of a mineral due to changes in the angle of incidence light is known as a play of colours When light passes over many tiny sharp edges or between differently refracting media an interference-like phenomenon occurs; Closely spaced fracture planes, cleavage planes and twinning planes , successive change in composition , may cause a play of colours. In these cases, color is variable but a unique property of the mineral. Examples are the colors produced by reflections of labradorite. Labradorite which is composed of alternating lamelae of different composition plagioclase felspars show this property. Colour-change occurs when the surface is exposed to moisture and air—it tarnishes or oxidizes. يجب مالحظة لون المعدن على سطح حديث خال من التغيرات التي تطرأ على سطح ، ) مثل الصدأ والتحلل (األكسدة والكربنة والتموه، المعدن المكشوف للعوامل الخارجية.التي تسبب تغير اللون األصلي Streak The color of the powder form of the mineral The TRUE color of a mineral المخدش لون المعدن مسحوق الناعم We find a minerals streak by rubbing it on a white ceramic plate Minerals must be softer than the streak plate Minerals may be have color and similar streak for example magnesite minerals has white color and white streak. The color of the streak can be different than the mineral. A fine example is distinguishing gold, which has a yellow streak, and pyrite, which has a black streak. The minerals hematite and galena can be confused as both have a gray colour. However, hematite’s streak is cherry-red, while galena’s streak is lead gray Most light coloured, nonmetallic minerals have a white or colourless streak, as do most silicates, carbonates, and most transparent minerals. The streak test is most useful for identifying dark coloured minerals, especially metals. Hematite Fe2O3(black = red Magnetite Fe3O4 (black = black Goethite Fe2O3.2H2O (black = yellowish brown Azurite Cu3(CO3)2(OH)2 (black = blue Streak…can help identify quartz? BUT... http://www.childrensmuseum.org/geomysteries/cube/b3.html Transparency The ability of minerals to pass light through it 1- Transparent :- minerals able to pass Light through it; It's clear. You can see through it, like glass. A good test is to see if you can read writing through it. But it doesn't necessarily have to be colorless. Examples Mica, Gypsum, Fluorite, Calcite 2- Translucent:- minerals partially let light pass through If you hold it up to the light (such as a light lamp), you can see the light, but you can't see objects through it. Light shining through it often makes it glow. Examples: Barite, Orthoclase, Plagioclase, a Garnet 3- Opaque:- minerals do not let any light pass through it. If you hold it to the light, it looks exactly the same as if you hold it away from the light. Magnetite, pyrite, chromite, galena Luster Luster refers to the way a mineral reflects light from its surface or the appearance of a mineral in reflected light there two main types of luster Metallic luster البريق الفلزي Minerals with a metallic luster look like a metal, such as steel or copper. They are both shiny and opaque, even when looking at a thin edge. وهذه،المعادن ذات البريق الفلزي تبدو مثل الفلزات مثل الصلب او النحاس المعادن تكون المعة ومعتمة وخصوصا عند النظر اليها في الحواف.الدقيقة Examples of mineral luster: Metallic galena); Metallic (pyrite); البريق الفلزي لمعدن الجالينا ومعدن البيريت Non-metallic البريق الالفلزي Minerals with a non-metallic luster are dull, non-shiny surface, generally it light color transparent particularly at a thin edge, non- metallic luster can include pearly, silky, and glassy, waxy and earthy or dull luster المعادن ذات البريق الالفلزي تكون مطفية وغير المعة السطح وبصفة عامة – تكون فاتحة اللون ،وتسمح بمرور الضوء خاللها وخصوصا في األحرف الرفيعة.ويشمل البريق الالفلزي األنواع اآلتية البريق الؤلؤي ،الحريري ،الزجاجي والبريق الصمغي والبريق االرضي. البريق الالفلزي Non-metallic Minerals with a non-metallic luster are dull, non-shiny surface, generally it light color transparent particularly at a thin edge, non- metallic luster can include pearly, silky, and glassy, waxy and earthy or dull luster المعادن ذات البريق الالفلزي تكون مطفية وغير المعة السطح وبصفة عامة – تكون فاتحة اللون ، وتسمح بمرور الضوء خاللها وخصوصا في األحرف الرفيعة .ويشمل البريق الالفلزي األنواع اآلتية البريق الؤلؤي ،الحريري ،الزجاجي والبريق الصمغي والبريق االرضي. Earthy luster Minerals with earthy luster an look like earth, or dirt. Like metallic minerals these are completely opaque, but dull. Examples Magnesite, Anhydrite, Kaolinite المعادن ذات البريق الالفلزي االرضي تكون مطفية وبصفة عامة المعادن ذات البريق الترابي او االرضي تكون معتمة مثل المعادن ذات البريق الفلزي ولكنها غير المعة ومطفية مثل والكولين واالنهيدريت الماجنيزيت معادن بريق أرضي أو مطفي Earth of dull Vitreous luster-is like that of glass, shiny and translucent to transparent. Remember that glass can be almost any color, including black, so don't be fooled by the color. Also, a dark piece of glass may appear to be opaque if it is thick enough. البريق الزجاجي يشبة الزجاج وتكون المعادن ذات البريق الزجاجي شفافة او نصف شفافة ولكن يجب االخذ في االعتبار ان الزجاج يمكن ان يكون ملون أو اسود لذلك ال تنخدع باللون فقد تكون قطعة الزجاج االسود سميكة فتظهر وكأنها معتمة Vitreous of Glassy بريق زجاجي Pearly luster minerals with pearly luster have an appearance similar to a pearl or the inside of an abalone shell – translucent and shiny but with a bit of light refraction, producing a rainbow effect on the surface (similar to an oil slick) such as Talc minerals............. اومثل صدفة، المعادن ذات البريق الؤلؤسي ويشبه هذا بريق اللؤلؤ نصف شفافة والمعة تحتوي على تقاطعات لالشعة المنعكسة فتعطي ما يشبة )قوس قزح على السطح المعدن ومن أمثلته بريق التلك (الطلق Pearly بريق لؤلؤي waxy luster Minerals with a waxy luster look like paraffin, typically translucent but dull Such as sulfur and sphalerite minerals. ومن، مثل سطح ومظهر الراتنج أو الكهرمانResinous بريق راتنجي صمغي. وسفاليريت، أمثلته بريق الكبريت Resinousبريق راتنجي صمغي Silky luster Minerals with a Silky luster luster look like silky, typically fibrous shiny Such as Fibrous gypsum and actinolite minerals. ومن، وينتج عن المعادن التي في هيئة ألياف، مثل الحريرSilky بريق حريري.أمثلته بريق أحد أنواع الجبس الليفي و األكتينوليت Silky بريق حريري As a whole, luster of a mineral is determined by: 1-Type of atomic bond present in mineral: Minerals possessing metallic lustre indicate the presence of metallic bonding within the crystal lattice of the material. Examples of minerals which exhibit metallic lustre are native copper, gold, silver, galena, pyrite, and chalcopyrite. Vitreous lustre occurs in minerals with predominant ionic bonding. Covalent bonding results in adamantine lustre, like in diamond. 2- Absorption coefficient: Minerals possessing a high absorptive index exhibit metallic lustre, while with low absorptive index show dull lustre. 3- Refraction Index of the mineral: The ranges of R. I for mineral groups are: metallic (>3), sub-metallic (2.6-3), and non-metallic (