3. třída: halogenidy (halovce) fluoridy, chloridy, jodidy, bromidy

Transkript

1 3. třída: halogenidy (halovce) fluoridy, chloridy, jodidy, bromidy Jednoduché halogenidy Podvojné halogenidy Skupina halitu Skupina fluoritu Skupina kryolitu Skupina carnallitu Ve skupině je zastoupeno asi 160 minerálů, tj. 4 % všech dnes známých minerálů. Minerály spadající do 3. třídy lze formálně odvodit od kyseliny fluorovodíkové HF, chlorovodíkové HCl, vzácněji bromovodíkové HBr. Vazby v halogenidech mají až na výjimky výrazně iontovou povahu. Izomorfní zastupování jednotlivých halogenidů mezi sebou je možné jen ve zcela omezené míře.

2 Halogenidy vznik, vlastnosti V přírodě se chlor a s ním i jod a brom vyskytují zejména v mořské vodě chlor tvoří asi 2 % hydrosféry. Ložiska chloridů, jodidů a bromidů proto vznikají nejčastěji krystalizací z mořské vody ve vysychajících bazénech (nejvíce halit, sylvin, carnallit). Většina jednoduchých halogenidů krystalizuje v soustavách s vysokou symetrií. Ekonomický význam ložisek halogenidů je značný: jsou zdrojem surovin pro chemický, potravinářský, metalurgický a sklářský průmysl.

3 Halit Na-minerály Významný zdroj Na i Cl, základní surovina v chemickém průmyslu. Sodík má široké využití při výrobě organometalických sloučenin, syntéza vitamínu A. Metalurgie, sklářství, mýdlovarnictví. Využití CL: epoxidové pryskyřice, PVC, desinfekční činidla, chemikálie pro úpravu vody, v protipožární ochraně aj.

4 Minerály K Sylvin KCl Hlavní zdroj draslíku. Surovina pro chemický průmysl (výroba draselných solí). KOH se používá při výrobě mýdel reakcí s vyššími, tzv. mastnými kyselinami. Draselná mýdla jsou většinou tekutá, na rozdíl od sodných, která jsou téměř všechna pevná. KOH se také používá při výrobě léčiv, celulosy, papíru, umělého hedvábí a oxidu hlinitého. Důležité hnojivo (sulfát draselný nebo dusičnan draselný). Carnallit - KMgCl 3. 6 H 2 O Je jedním z nejvýznamnějších zdrojů draslíku, z odpadních louhů z výroby draslíku se získává hořčík. Draslík se používá na výrobu umělých hnojiv.

5 FLUORIT (kazivec) - CaF 2 V metalurgii jako tavidlo při výrobě Al. K výrobě HF a syntetického kryolitu. Výroba smaltů a skla. Snižování vypalovací teploty cementu. Výrobě optických hranolů a čoček. Výroba ozdobných předmětů Kryolit Na 3 AlF 6 Jako tavidlo při výrobě hliníku umožňuje snížení bodu tání bauxitu. Výroba opálového skla.

6 Fotodokumetace halogenidů Fluorit Halit

7 4. třída: oxidy (0 2- ), hydroxidy a vodnaté oxidy (OH)- Oxidy typu M 2 O a MO Oxidy typu M 3 O 4 - spinelidy Skupina kupritu Skupina spinelu Skupina chryzoberylu Oxidy typu M 2 O 3 Oxidy typu MO 2 Skupina korundu Skupina křemene Skupina rutilu Skupina pyroluzitu Skupina wolframitu Skupina columbitu Hydroxidy a vodnaté oxidy Skupina diasporu Skupina gibbsitu Skupina směsí

8 Oxidy a hydrooxidy 570 minerálů, tj. 15 % všech dnes známých minerálů. Oxidy tvoří cca 17 % zemské kůry, z toho téměř 90 % připadá na křemen. Ke skupině oxidů zařaz ujeme podle chemického hlediska i SiO 2. Ekonomicky významné rudy Fe, Cr, Mn, Ti, Al, Sn, Nb, Ta, U, Th, REE. Křemen je základem stavebního a sklářského průmyslu. Oxidy jsou sloučeniny kyslíku s jedním (jednoduché oxidy) nebo s více kovovými nebo nekovovými kationty (komplexní oxidy). Hydroxidy obsahují skupinu (OH) na místě aniontu, případně i další anionty a/nebo molekuly vody. Běžné jsou izovalentní i heterovalentní izomorfie kationtů. Vazby ve strukturách mají výrazně iontovou povahu, u hydroxidů se navíc často uplatňují vodíkové můstky. Fyzikální a morfologické vlastnosti oxidů a hydroxidů jsou značně rozmanité v závislosti na jejich struktuře.

9 KUPRIT - Cu 2 O Oxidy typu MO Významná ruda mědi. Přírodní i syntetický se používá jako pigment v keramickém a sklářském průmyslu. Syntetický jako antiflokulační činidlo při výrobě barev. Fungicidní a algicidní prostředek.v chemickém průmyslu jako katalyzátor nebo sorbent CO. PERIKLAS MgO MgO má patrně největší průmyslové uplatnění ze všech sloučenin hořčíku. Má mimořádně vysokou odolnost vůči vysokým teplotám. Je ideálním materiálem pro vnitřní vyložení vysokých pecí pro výrobu železa (magnezitové vysokopecní vyzdívky). MgO je znám také pod obchodním názvem pálená magnezie - připravuje se vyžíháním hydroxidu, uhličitanu nebo dusičnanu hořečnatého: MgCO 3 MgO + CO 2. K přípravě magneziového cementu a xylolitu (potěr ze směsi hořečnaté maltoviny a dřevěných pilin).

10 Oxidy typu M 3 O 4 - spinelidy Obecný vzorec minerálů spinelidů je AB 2 O 4, kde A představuje kov ve druhém oxidačním stupni, B ve třetím nebo čtvrtém oxidačním stupni. Ve skupinách prvků A i B existuje značná a často i neomezená izomorfní mísivost. SPINEL - MgAl 2 O 4 LiCoO 2 se používá k výrobě Cell-Batt (Li-baterií), vydrží několikanásobné dobíjení bez strukturní degradace elektrod. Je základním materiálem pro výrobu lithiových článků. Jako drahokam. Velké spinely o značném počtu zdobí čelenku a lilie svatováclavské koruny Karla IV. V keramice (žáruvzdorná, k výrobě tavicích kelímků)

11 MAGNETIT - Fe 3 O 4 (FeO.Fe 2 O 3 ) Významná ruda Fe. V současnosti se na světové produkci Fe podílí pouze 5 %. Zatěžkávadlo při úpravě uhlí. Výroba syntetických pigmentů na bázi magnetických oxidů Fe pro ukládání informací na disketách; videokazetách; hard-discích. Přírodní pigmenty na bázi Fe 3 O 4 pro výrobu náplní do pastelek apod. V některých lokalitách je významným zdrojem vanadu.

12 CHROMIT - (Fe, Mg) Cr 2 O 4 Nejvýznamnější ruda chromu. Cr se používá nejčastěji k výrobě tvrdých a nerezavějících ocelí; k výrobě slitin a na pokovování kovových předmětů. Významný žáruvzdorný materiál.

13 KORUND α Al 2 O 3 Oxidy typu M 2 O 3 Jako brusný materiál (smirek). Pro výrobu žáruvzdorných materiálů. Výroba ložisek v přístrojích (hodinky). K výrobě hliníku se využívá korund obsažený v bauxitu, ročně se vyprodukuje více než 20 miliónů tun. Hliník je prvkem, který se v současné době získává v největším množství. Čistý Al se využívá z 90 %, ostatní materiály obsahující Al se používají v chemickém průmyslu jako plnivo, sorbenty, katalyzátory, v keramice a jako abrazivo. Některé odrůdy jsou ceněné drahokamy: červený-rubín, modrý-safír. Jeho syntetické krystaly (rubín) jsou používány v optických systémech a na výrobu laserů.

14 Hematit, ilmenit HEMATIT α Fe 2 O 3 Významná železná ruda - využití v metalurgii a slévárenství. Výroba lešticích prášků, pigmentů a barviv. Ozdobný kámen. Obsažen v popílcích ze spalování fosilních paliv (1-3%) a ve struskách z metalurgického průmyslu. ILMENIT - FeTiO 3 Využití jako rudy je závislé na obsahu Fe, který je v Ti-koncentrátu limitován. Ilmenit je používán k výrobě bílého pigmentu (titanové běloby) TiO 2 Výroba ilmenitových epoxidových kompozitů pro stínění proti neutronům a gama záření. Ti se používá pro výrobu ocelí, které se uplatňují v leteckém průmyslu,při konstrukci vojenských stíhacích letounů a dnes i při konstrukci komerčních dopravních letadel. Ti se používá také ve zdravotnictví jako umělé náhrady lidských kloubů.

15 RUTIL - TiO 2 Oxidy typu MO 2 Významná ruda titanu; společně s anatasem a leukoxenem je hlavním zdrojem Ti. Využití k výrobě Ti-pigmentů, zabezpečují bělost a opacitu. Pro povrchové úpravy (včetně glazování), při výrobě plastů, papírů, inkoustů, vláken, potravin a kosmetiky. Výroba Weldingových elektrod; pro výrobu piezoelektrických materiálů a katalyzátorů. Fotosenzor pro fotovoltaické články, při fotoelektrolýze (elektrody jsou pokryty tenkou vrstvou TiO 2 ) se zvyšuje účinnost elektrolýzy vody. Ochrana proti slunečnímu záření, zabezpečuje rezistenci barev v UV záření. KASITERIT - SnO 2 Ekonomicky nejvýznamnější ruda cínu. Významná surovina Nb a Ta. SnCl 2 je významným průmyslovým redukčním činidlem. Výroba slitin (bronz). Pro pokovování (konzervy). Slitiny s Sn v leteckém průmyslu (ovlivňuje namrzání materiálu). K barvení v keramickém průmyslu. Výroba velkých skleněných tabulí, které se odlévají litím na roztavený cín (výkladní skříně, okna moderních výškových budov a dalších).

16 Pyroluzit, wolframit PYROLUZIT MnO 2 Patří k nejvýznamnějším rudám manganu. Podstatná část světové těžby manganu se spotřebuje při výrobě oceli - je to asi 95% světové produkce manganu, dále manganového bronzu a slitin Al. Nejvýznamnější slitinou Mn je feromangan, který obsahuje 70-90% Ma a zbytek Fe. Ve sklářském a keramickém průmyslu. Výroba chemikálií. WOLFRAMIT - (Fe, Mn)WO 4 Je známo cca 20 minerálů s obsahem W. Nejvýznamnější rudou je wolframit. Wolfram slouží k výrobě vláken do žárovek a barev. Další využití je v metalurgii, kde se přidává jako pevnostní prvek do slitin a tepelně stálých ocelí (wolframkarbid - WC), jeho tvrdost se blíží diamantu. Magnetrony pro mikrovlnné pece. V chemickém průmyslu katalyzátor.

17 Skupina křemene KŘEMEN SiO 2 Křemité písky jsou výchozí surovinou pro získání Si jako prvku moderních technologií pro solární techniku, sklářský, stavební průmysl. Pro své piezoelektrické vlastnosti je křemen hojně využíván jako oscilátor v elektronických zařízeních, v hodinách a dalších přístrojích měřících čas (PC atd.). Jeho předností je velmi malá závislost piezoelektrického koeficientu na teplotě. Výroba chemických aparatur z křemenného skla, k výrobě žárovek, v optice optická vlákna. Šperkařství: křišťál-čirý, ametyst-fialový, záhnědahnědý, růženín-růžový, morion-černý, citrin-žlutý aj.; k přípravě polovodičového Si apod. RIZIKA - silikóza

18 Ostatní formy křemene Tridymit (nízkoteplotní forma) Je významnou součástí některých žáruvzdorných surovin (dinasu), také i v jiných technických silikátových hmotách. Tridymit je obsažen ve výlevných horninách ryolit. Ryolit (obsidián, perlit) se často používá jako materiál pro konstrukci speciálních termických a akustických izolátorů. Ryolitová pemza je v chemii využívána jako velmi dobrý filtrační materiál. Cristobalit (vysokoteplotní forma) Přírodní nemá využití. Uměle vzniká při výrobě cristobalitových písků, které se vyrábí z křemene nebo diatomitu v rotačních pecích za vysoké teploty. Aby se docílila vysoká pórovitost (60 %) cristobalitového písku je křemen spalován s pilinami, korkem nebo jiným lehkým organickým materiálem. Cristobalitové písky se používají při výrobě keramiky nebo ve slévárnách. Využití i jako lehký tepelný izolační materiál pro teploty nad 900 C. Je obsažen v popílcích, škváře a strusce ze spalování fosilních paliv. V metalurgických struskách a jiných materiálech, které prošly vysokoteplotními procesy.

19 Modifikace křemene

20 OPÁL - SiO 2.nH 2 O Využití jako drahý a ozdobný kámen (drahý opál, ohnivý opál, mléčný opál, dřevitý opál, prasopál, mechový opál, hyalit, hydrofán aj. odrůdy). Je součástí křemeliny horniny, tvořené mikroskopickými schránkami rozsivek, budovaných opálem. Křemelina má široké využití ve farmaceutickém průmyslu, v potravinářství, v technologiích ochrany životního prostředí, při výrobě křemenného skla, součást hnojiv, v kožedělném průmyslu, při výrobě desinfekčních prostředků, katalyzátorů, ve stavebnictví, v keramickém průmyslu, pro vyzdívky vysokých pecí, jako plnivo v papírenství aj.

21 Hydroxidy a vodnaté oxidy GIBBSIT (hydrargillit) γ-al(oh) 3 Je významnou součástí bauxitů surovina pro výrobu Al. Používá se jako sorbent. Plnivo pro plasty, retardanty hoření. Sequestrace antropogenního CO 2. DIASPOR α AlO.OH Je významnou součástí bauxitů GOETHIT α FeO.OH Primárně využíván jako Fe-ruda. Pigment. V chemickém průmyslu jako katalyzátor.

22 Směsi minerálů BAUXIT Je směsí několika minerálů zahrnující hydroxidy hliníku,gibbsit böhmitt, diaspor s větší či menší příměsí oxi-hydroxidů železa. V minulosti byl klasifikován jako minerál, ale současná literatura uvádí bauxit pouze jako horninu. Obsah Al 2 O 3 kolísá obvykle v rozmezí %. Bauxit je nejdůležitější průmyslová ruda pro získávání Al, který má široké uplatnění od výroby obalů po letecký průmysl. Bauxity jsou také důležitým zdrojem vzácných kovů jako například Ga, Ge a Sc. Méně kvalitní bauxity (s menším obsahem hliníku) se využívají při výrobě brusiv, kamenců, žáruvzdorných materiálů, k výrobě syntetického korundu a další. LIMONIT Obdoba bauxitu, je tvořen směsí oxi-hydroxidů železa. Většinou převažuje goethit, dále bývá přítomen lepidokrokit, ferihydrit atd. Je železnou rudou s proměnlivým složením Fe (do 50 %) a sorbované vody. Často obsahuje příměsi Mn, Al, Si, P atd.