Свойства и применение слюды. Химические свойства

Свойства и применение слюды. Химические свойства

Прежде чем понять, из чего состоит слюда, необходимо отразить ее теплопроводность, химические и дополнительные свойства камня. По своим природным качествам минерал, добываемый на месторождениях, отличается от слюды, производимой синтетическим способом. Для мусковита характерен уровень термостойкости, который составляет 400−700 С. У флогопита она выше — от 200 до 800 С, а фторфлогопит имеет самую высокую термостойкость 1000 С.

В химии минерал обозначается буквами латинского алфавита и имеет общую формулу, которую можно преобразовать и представить в виде X⁺Y 2³⁺(OH, F) 2, реже X⁺Y 3²⁺(OH, F) 2, где X — преимущественно K, реже Na, NH 4, Y — обычно Mg, Fe, Al, реже Ba, Mn, Ca, Ti, Zn, B, V, UO 2.

По показателю плотности фторфлогопит и мусковит схожи, поскольку она равна 2.6−2.8. У синтетических минералов с мусковитом практически схожие коэффициенты терморасширения 19.8−19.9. У флогопита он равен 18.3. Для мусковита характерно водопоглощение 0.3−4.5%, а для флогопита — 1.5−5.2%. У синтетической слюды этот показатель равен 0.4−2%. Природный минерал содержит катионы металлов и их окислы. Показатель, характеризующий температуру, при которой слюда начинает плавиться, составляет 1145−1400 С. Эта величина зависит от примесей в составе минерала и от содержащихся в нем химических веществ.

Расплавленная слюда способна быстро застывать. Это позволяет изготавливать из нее стекло либо эмаль. Если она застывает медленно, то в структуре происходит образование кристаллов.

Под воздействием высоких температур минерал испытывает вспучивание. Этот процесс приводит к увеличению кристаллов минерала в объеме и их последующему расширению. Их структуру заполняют газы и поры, что вызывает расщепление на слои, которые под влиянием газа отделяются один от другого.

В процессе остывания вспученная порода становится тоньше. Это происходит не до самого конца. По этой причине сам процесс называется остаточным вспучиванием.

Слюда минерал. Что такое слюда? Свойства, способы добычи слюды, области применения минерала

 

Вам, вероятно, не один раз попадался небольшой кусочек блестящей и  хрупкой слюды , которую вы легко могли разломать на части, и всегда возникал вопрос, что же это за такой интересный минерал? В этой статье попробуем разобраться, что такое слюда , какими она обладает свойствами и в каких отраслях используется. 

Слюда – это  природный минерал, который включает в себя целое семейство различных горных минералов, куда входят следующие виды: флюгопит, мусковит, лепидолит и биотит.

Все эти разновидности минералов очень похожи, несмотря на содержание различных металлов. Слюда, и все её виды с легкостью разделяются на слои. Они очень мягкие, если сильно надавить, то на их поверхности останутся даже заметные следы от ногтя.

Все виды слюды  образуют однотипные кристаллы . Они имеют различные цветовые оттенки, бывают бесцветными, а также желтыми, красными, зелеными, коричневыми и даже черными.

Порода слюды обычно, залегает в недрах земной коры в горных местностях. Такие породы входят в состав вулканического происхождения, образовавшиеся при остывании раскалённой расплавленной лавы. В редких случаях слюда может иметь  происхождение от других минералов в результате сложного процесса, который называется «метаморфизм», другими словами изменения, вызываемые давлением, теплом под воздействием воды.

Слюда — минерал   разрабатывается открытым или подземным способами, с применением бурильных и взрывных работ. Кристаллы слюды отбирают из горной массы обычно вручную. В современное время разработаны промышленные методы синтеза слюды.

Существует три основных вида промышленной слюды :

1) Листовая слюда (листы  больших  размеров);

2) Слюда мелкого размера и скрап (представляет собой отходы от производства крупных листов слюды);

3) Слюда вспучивающаяся (к примеру, вермикулит)

Из мелкой слюды и скрапа изготавливают  молотую слюду , которая используется в строительной, резиновой, цементной, промышленности, а также при производстве пластмассы, красок и других строительных материалов.

 

Наиболее  богатыми районами, добывающими слюду, являются Россия, Канада, Индия, США, Мадагаскар, Южная Африка и Бразилия. В Российской Федерации месторождения слюды обнаружены в Иркутской области, Якутии, а также Забайкалье, Таймыре, Карелии и Кольском полуострове.

В промышленности широко используют слюду , её расслаивают и режут на требуемые куски. Слюда является хорошим изолятором, она совсем не проводит электричество и тепло, соответственно, её применение особенно широко в производстве материалов стойких к огню и электрооборудования.

В отрасли кораблестроении этот минерал  используется в иллюминаторах, а также при строительстве яхт. Мелкая слюда  используется в качестве сорбента в сельском хозяйстве.

 

 

Как декоративный материал, слюда тоже широко используется. При восстановлении и реставрации различных изделий декоративно-прикладного искусства, созданных из слоновой кости  или дорогих пород дерева. В этих случаях слюда используется на одном уровне с перламутром и фольгой.

В современное время слюда широко и активно применяется в косметологии, а именно при производстве минеральной косметики. Ее добавляют в румяна, пудры, тени, что придает сияние коже наших прекрасных женщин и делает ее более светлой и гладкой.

Слюда имеет богатую историю. В XVI—XVII веках, во дворцах царей, купцов и боярских домах,  а  также в церквях окна были закрыты слюдой. В те времена на Руси слюду называли «стеклом московским» или «хрусталем».

Для того, чтобы вставить слюду в окна , мастера соединяли большое количество разных по размерам кусочков слюды между собой, таким образом, создавались слюдяные стёкла . Их украшали оригинальным орнаментом и различными изображениями. В XVII веке слюдяные окна расписывали цветными красками. Обычно это были изображения трав и цветов, птиц и зверей.

Проникавший, сквозь такие разноцветные, слюдяные стёкла дневной свет делал домашний интерьер уютней, а дом наполнялся радостным настроением.

Окна из слюды тех времён можно сравнить западноевропейскими витражами. В светильниках и фонарях, которые освещали помещения при помощи открытого огня, слюда служила окошками, закрывающими его.  Изысканные шкатулки для  деловых бумаг и драгоценностей, а также дверцы ящиков, в которых хранилась одежда и ткани тоже были изготовлены из слюды. При создании икон, а также для убранства церквей  слюда широко и активно применялась.

Добыче слюды уделялось много внимания, и этот промысел считался одним из важных.  довольно высокая и  колеблется в диапазоне от 15 до 150 рублей за один пуд в зависимости от её сорта и качества, поэтому её  использование могли позволить себе исключительно богатые и состоятельные люди.

Слюда камень. Слюда — описание камня и его свойства

Кольцо из слюды

Слюда – это группа горных пород и минералов, имеющих слоистую структуру и образовавшихся в результате вулканических процессов. Благодаря тому, что камень может расслаиваться на тонкие пласты, в далеком прошлом его использовали вместо стекол.

Слюда как минерал имеет множество разновидностей за счет непостоянного химического состава, у нее богатая палитра цветов и оттенков.

На сегодняшний день слюда является ценным сырьем в промышленности, аграрной сфере и медицине, ее также широко используют в ювелирном деле, декорировании и коллекционировании.

Происхождение и история

Слюда является породой метаморфического и вулканического происхождения. От других минералов и искусственных аналогов ее отличает слоистая структура. Слюда присутствует во многих других минералах. Так, в основе гранита присутствует кварц, полевой шпат и слюда. Перламутровый блеск драгоценных камней появляется также благодаря включениям слюды.

Слюдяное окно

Использование этой горной породы отслеживается в пещерных живописях времен палеолита. Пласты слюды расщепляли на тонкие пластины и применяли в качестве оконных стекол в Древнем Египте, Греции и Риме, Китае. В Теотиуакане – городе мексиканских богов – слюду использовали для декорирования храмов, пирамид, скульптур и статуй.

В России, именуемой в те времена Московии, велась широкомасштабная добыча мусковита. Из этого минерала была изготовлена возница Петра І, царские светильники, оконницы. Слюду использовали в декорировании икон и церковных регалий.

В конце 19-го века русским химиком был создан фторфлогопит. Это искусственный аналог флогопита, который по свойствам превосходит природный минерал, а визуально не имеет отличий. Распознать искусственную имитацию можно только в условиях лаборатории.

Физико-химические характеристики слюды

По химическому составу камень слюда является алюмосиликатом. Общая формула для всех разновидностей минерала выглядит так:

X+Y23+(OH, F)2 или X+Y32+(OH, F)2, где

Х – это калий или натрий, иттрий, аммоний;

Y – это магний, железо, алюминий или барий, марганец, кальций, титан, цинк бор, ванадий, диоксид урана.

Слюда – описание физических характеристик:

Показатель	Описание
Твердость по шкале Мооса	2,5-3 единицы
Плотность	Флогопит – 2 200 кг/м³ Мусковит – 2 770 кг/м³ Биотит – 3 300 кг/м³
Прозрачность	Абсолютно прозрачная в тонких пластинах и чешуйках, полупрозрачная
Гибкость и упругость	Высокая
Показатель термостойкости	Флогопит – до 800°С Мусковит – до 700°С
Температура плавления	1140-1400°С в зависимости от химического состава
Спайность	Базальная (весьма совершенная)
Электроизоляционные свойства	Диэлектрическая проницаемость

Разновидности

Слюду делят на разновидности в зависимости от химического состава и применения в промышленности.

Биотит

В первом случае различают такие виды слюд:

1. Магниево-железистые слюды:

• Биотит – непрозрачный минерал с преобладанием железа в составе может быть окрашен в бурые оттенки, переходящие в зеленый и черный цвет.
• Флогопит – прозрачный камень, окрас которого варьируется от светло-желтых до коричневых оттенков.
• Лепидомелан – разновидность биотита черного цвета, по химическому составу являющаяся оксидом железа.

1. Алюминиевые слюды:

• Мусковит – самая распространенная разновидность слюды. Пластины мусковита бывают бесцветными и абсолютно прозрачными и просвечивающими. В зависимости от примесей может проявляться розовый, желтый или зеленый оттенок.
• Парагонит – редкая разновидность слюды, которая по свойствам схожа с мусковитом. Одно из главных отличий – в парагоните калий замещен натрием, поэтому его называют натровой слюдой.

1. Ванадиевые слюды:

• Роскоэлит – редко встречающаяся разновидность мусковита, в которой вместо алюминия присутствует ванадий. Полупрозрачные самоцветы с перламутровым отливом окрашены в оливковый, зеленый, коричнево-зеленый, красно-бурый и даже черный цвет.

1. Литиевые слюды:

• Лепидолит – полупрозрачный минерал с неоднородной окраской и пластинчатой структурой, формирующейся в виде бутонов. У лепидолитов широкий диапазон оттенков – он может быть окрашен в светло-серый, лиловый, розовый, сиреневый и бледно-желтый цвет.
• Тайниолит – прозрачный камень со стеклянным блеском может быть бесцветным или обладать коричневыми оттенками.
• Циннвальдит – минерал серого, серебристого, черного или бурого цвета с перламутровым блеском и прозрачными тонкими чешуйками.

1. Хромовые слюды:

• Фуксит (хромовый мусковит) – зеленый мусковит, в составе которого хром замещает алюминий.

Слюда цвет. Слюды (минералы формула)

Слюды это минералы класса алюмосиликатов которые в природе встречаются в виде тонких пластинок и других образований.

Что такое минералы слюды

Важная группа минералов. В основе их структуры лежат сдвоенные и процементированные катионами слои 2О₅>OH. Структура слюд может быть выведена из структуры талька и пирофиллита, если четвертую часть кремния заменить в ней алюминием.

При этой замене освобождается одна электростатическая связь, для компенсации которой необходимо вхождение в структуру одновалентных ионов. Формула слюды радикала приобретает вид 3O₁₀>.

Основным элементом структуры слюд является трехслойный пакет, состоящий из двух кремне-алюмокислородных тетраэдрических слоев и одного внутреннего октаэдрического слоя с двух-или трехвалентными катионами Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Аl³⁺и др. (см. рис,).

В структуре мусковита, например, из трех атомов алюминия один находится в четверной, а два других — в шестерной координации. Одновалентные катионы (калий) не входят в пакеты, а размещаются между ними.

Классификация слюды

Калий раздвигает слои и образует так называемую калиевую прокладку, которая прочно связывает пакеты и препятствует проникновению в пространство между ними воды или других полярных молекул, что может вызвать расширение решетки по оси с.

Вследствие этого твердость слюд по сравнению с тальком и пирофиллитом повышается до 2—3. По химическим особенностям слюды можно разделить на четыре ряда:

1. Калий-натриевые мусковит — KAl₂(OH)₂3O₁₀> парагонит —NaAl₂(OH)₂3O₁₀>

В каждом из указанных рядов наблюдаются изоморфные замещения.

Разновидности

Исходя из структурных формул, слюды калиево-натриевого ряда выделяют под названием гептафиллитов — по семи катионам, которые приходятся на 12 анионов (100 + 2OН) в общей формуле KAl₂(OH)₂3O₁₀>.

Слюда второго и третьего ряда в общей формуле KMg₃(OH)₂lAlSi₃O₁₀> на 12 анионов приходится 8 катионов. Эти слюды получили название октафиллитов.

По физическим свойствам (табл. 1,2) и морфологии слюды очень близки между собой.

Кристаллическая  структура

Они кристаллизуются в призматическом вид симметрии моноклинной сингоний — С _2h— 2/ m ( L ₂ PC ) (пространственная группа — C ⁶_2h— С2/с) и образуют пластинчатые и таблитчатые агрегаты, каждая табличка которых имеет гексагональный внешний вид. Кристаллы наблюдаются сравнительно редко.

Они имеют таблитчатый, коротко-призматический, усеченно-пирамидальный и бипирамидальный габитус (рис. ).

Физические свойства минералов группы слюд

Минерал	Твердость	Плотность	Оптические свойства
ng	nm	nр	ng-np	2V
Мусковит	2-3	2,76-3,10	1,588-1,615	1,582-1,611	1,552-1,572	0,036-0,040	30-45°
Биотит	2-3	3,02—3,12	1,60-1,555	1,66-1,555	1,56-1,60	0,040-0,060
Лепидолит	2-3	2,8-2,9	1,577	1,56	1,53-1,54	0,025-0,028	0-50°
Цинвальдит	3	2,99	1,573	1,571	1,541	0,032	28
Росколит	3	2,97	1,704	1,685	1,610	0,094

В слюдах широко развито явление политипии, выражающееся в образовании политипных модификаций; главнейшими среди них являются 1M, 2М, ЗТ, 2М2 и др.

Слоистый характер кристаллической структуры слюд обусловливает различие их свойств во взаимно перпендикулярных направлениях.

Прочная связь атомов элементов, составляющих пакет, и менее прочная связь между соседними пакетами, осуществляемая посредством атомов калия, определяет весьма совершенную спайность по (001).

Перпендикулярно этой плоскости у слюды имеется только несовершенная спайность, выражающаяся в образовании при ударе или давлении маленьких трещин. 

Характеристика структурной ячейки минералов группы слюд

Свойства слюды

Точно так же слюды проявляют разные электрические и механические свойства вдоль и вкрест спайности.

Слюда имеет весьма совершенную спайность по пинакоиду (001) и менее совершенную по призме (110) и второму пинакоиду (010), вследствие чего спайные выколки имеют гексагональные, ромбовидные и треугольные очертания.

Менее совершенная спайность обнаруживается в фигурах удара и давления. Фигура удара— шестилучевая звезда, причем самый длинный ее луч параллелен (010).

Слюда

Слюда. Природный слоистый материал, обладает термостойкостью, прочностью, прекрасный диэлектрик. Слюды — большой класс слоистых минералов, из них в технике используется в основном мусковит и иногда биотит и флогопит.По английски слюда — Mica, отсюда производные названия материалов на базе слюд — миканиты, микалента, микафолий, микалекс и т.д.Слюда, добытая в руднике, разбирается, сортируется. Крупные куски вручную расщепляются на пластинки — так получается щипаная слюда — прозрачные однородные пластинки. Такая слюда обладает самым высоким качеством и идет на ответственные применения — в вакуумной технике, окна ввода/вывода излучения и т.д. К сожалению, крупные однородные куски слюды без дефектов — редкость, поэтому пластинки из слюды разной формы склеивают воедино, так получается миканит . Если в качестве подложки для наклеивания пластинок слюды использовать ткань (стеклоткань, бумагу) получается микалента, микафолий, стекломиканит . Совсем мелкие отходы слюды размалываются, и в виде водной пульпы отливаются на сетку, также как бумага. После удаления воды частички слюды слипаются в единое полотно — получается слюдяная бумага (слюдинит, слюдопласт) . Получившееся полотно для прочности может пропитываться органическим связующим. Гибкость слюдяной бумаги позволяет наматывать её в качестве изоляции. Также намоткой можно получить стержни, трубки. Если пропитать слюду расплавленным стеклом, то получившийся прочный материал называется микалекс .Перемолотая в пыль слюда — компонент пигментов, благодаря своей «чешуйчастости» дает перламутровый эффект. В пигментах используется в основном биотит.Синтетический материал — фторфлогопит (synthetic mica) — это слюда (флогопит) где -OH группы заменены фтором. Фторфлогопит более прочен и термически стоек, выглядит также как слюда, тоже слоистый но абсолютно прозрачный/белый, а не желтоватого оттенка, как природная слюда. Увы, пока с этим материалом живьем не сталкивался.

Примеры применения

Конструктивные элементы для удержания нагревательных элементов в фенах, калориферах, тепловентиляторах, паяльниках и т.д. Нагреватели бытовых тепловентиляторов. Конструкция слева менее материалоемкая, но значительно менее надежная, особенно в условиях механических нагрузок. Как защитное окошко выхода микроволнового излучения от магнетрона в микроволновках. (обычно попадая на слюду еда обугливается, и становясь проводником, начинает бурно искрить, от чего владельцы микроволновки со страху микроволновку выбрасывают, хотя достаточно вырезать из листа слюды и заменить окошко.) Окошко вывода микроволнового излучения из слюды. Благодаря тому, что тонкие пластинки слюды не пропускают газы, но пропускают энергичные заряженные частицы — слюдяные окошки используются в конструкциях счетчиков альфа и бета частиц.Используется в конструкциях радиоламп — удерживает электроды на своих местах. Восьмигранная пластинка изготовлена из слюды. Используется как материал слюдяных конденсаторов. Слюда выступает диэлектриком, а электродами — проводящее напыление металла на пластинках слюды. Данный вид конденсаторов встречается всё реже и реже, вытесненный конденсаторами на базе полимерных пленок. Слюдяные конденсаторы могут работать при высокой температуре. Слюдяные конденсаторы производства СССР полувековой давности. Пластинки слюды в конденсаторе. Металлизация на пластинках формирует обкладки. До появления и широкого распространения теплопроводящих изолирующих прокладок из полимерных материалов, вроде Номакон, слюдяные пластинки использовались для электрической изоляции компонентов при сохранении теплового контакта, например, когда необходимо на один радиатор закрепить несколько транзисторов, корпуса которых под разными напряжениями. Пластинки природной щипаной слюды.

Интересные факты о слюде

Раньше, несколько веков назад, когда не умели делать тонкие оконные стекла, светопрозрачные конструкции делали расщепляя природную слюду. Так как большие куски слюды без дефектов были редкостью, то и окна принимали причудливую форму. Природная слюда прозрачна. Слюдоматериалы полученные переработкой природной слюды как правило непрозрачны. Окно со вставками из слюды из экспозиции красноярского краеведческого музея Слюда — достаточно мягкий материал, слюдяная пластинка (как и большинство материалов на её базе) легко режется ножницами. В силу своей слоистой природы, склеивание слюды — занятие малонадежное, сила сцепления меж слоев невысокая, поэтому при производстве детали из слюды скрепляют механически- заклепки, люверсы, винты и т. д. Электрические соединения с нагревательным элементом выполнены полыми заклепками.