Электрические свойства.

В большинстве своем минералы являются плохими проводниками электричества (обладают малой электропроводностью), исключение составляют самородные металлы – золото, медь, серебро и другие, сульфиды, некоторые оксиды (магнетит) и графит, удельное сопротивление которых менее 10 Ом*м.

Ряд минералов обладает одновременно электронной и ионной проводимостью электричества. Таковы в первую очередь марказит, пирит, халькопирит, борнит, сфалерит и другие сульфиды металлов. В поверхностных зонах руд, смоченных грунтовыми и другими подземными водами, на контактах зерен сульфидов возникают микрогальванические элементы. Измерения ЭДС показывают, что сульфиды можно выстроить по отношению к водороду в такой же ряд напряжений, как и металлы. Например, для раствора KCl этот ряд следующий, ЭДС дана в эВ: марказит +0,55, пирит +0,45, халькопирит +0,40, арсенопирит +0,35, борнит +0,30, пирротин +0,25, галенит +0,20, молибденит +0,15, сфалерит +0,10. Возникновение ЭДС возбуждает протекание по контактам зерен различных химических реакций.

На использовании электрических свойств минералов основаны различные методы электроразведки месторождений полезных ископаемых – методы сопротивления, естественного электрического поля, заряженного тела, вызванной поляризаций и др.

Сегнетоэлектриками являются минералы с полярными направлениями в их кристаллах. При растяжении – сжатии кристаллов – диэлектриков вдоль полярной оси возникает ЭДС (прямой эффект), если же к концам полярной оси приложить переменное электрическое поле, кристалл начнет сжиматься и расширяться вдоль полярной оси (обратный эффект). Известно более 1200 веществ – пьезоэлектриков. Наиболее сильно этот эффект проявляется в кварце, а из искусственных веществ – в сегнетовой соли NaKC H O *4H O, титаните бария BaTiO .

Пироэлектричество также возникает в кристаллах – диэлектриках с полярными направлениями. При нагревании (или охлаждении) разные концы этих полярных направлений получают разноименные электрические заряды. Примером минерала – пироэлектрика является турмалин. Электрические оси в сегнетоэлектриках совпадают с полярными направлениями в их кристаллах.

Игра и переливы цвета минералов

Некоторые прозрачные и полупрозрачные минералы характеризуются игрой переливами цвета, идущими, словно изнутри кристалла. Ярким примером этого свойства являются игра цвета у бриллиантов и радужное свечение, идущее из чёрных кристаллов лабрадора. Эти явления связаны с некоторыми особенностями дисперсии и интерференции света при прохождении его через минерал.

Дисперсией света называются зависимость показателя преломления вещества от длины волны. Дисперсия чётко проявляется через специальные оптические призмы, причём белый свет разлагается в спектр. Для видимой части излучения показатель преломления n растёт с уменьшением длины волны т. е наименьшее преломление испытывает красный, наибольшее – фиолетовый луч света. Дисперсия и является причиной наблюдаемого в бриллиантах «огня»: углы и форма огранки камня рассчитаны так, чтобы красный и фиолетовый лучи разошлись наиболее сильно. Мерой дисперсии является разность между показателями преломления красного и фиолетового лучей. У рутила она составляет 0,250,алмаза – 0,062,рубина и сапфира – 0,018,берилла и топаза – 0,014,кварца – 0,013 и у флюорита – 0,017.

Интерференция света называется наложения друг на друга параллельных пучков света, в результате которого часть лучей ослабляется (гаснет), часть – усиливается. Окраски, вызванные явлением Интерференции света ,установлены у кальцита,гипса,слюды, и некоторых полевых шпатов. У первых трёх минералов окраска видна на хороших бесцветных прозрачных криссталах в виде типичных радужных колец Ньютона. Чтобы наблюдать эти кольца, в учебных лабораториях по общей физике студенты делают простой опыт: прижимают к стеклу плосковыпуклую линзу и направляют по нормали к ней свет. За счёт отражения света от пластины и его интерференции на линзе образуются чередующиеся цветные и тёмные кольца равной толщины. И такие же кольца образуются вокруг воздушного зазора в трещинах кальцита, гипса, слюды придавая им радужную окраску. Ширина колец, их число, цвет зависят от толщины зазора.

Сложнее проходит Интерференция света в некоторых полевых шпатах – в олигоклазе, лабрадоре и ортоклазе. Кристаллы олигоклаза, например, состоят из тончайших (около 100 нм) пластинок, характеризующихся несколько отличающимся химическим составом и, следовательно, разными показателями преломления. Интерференция отраженных от таких пластинок лучей света приводит к радужному внутреннему сиянию олигоклаза в ярких голубых тонах – иризации. Для лабрадора также характерна иризация. Радужные многоцветные переливы благородного опала объясняются интерференцией (по другим авторам - дифракцией) света из-за особого строения опала: он состоит из мельчайших (150-300 нм) глобул SiO2 с водой в межглобулярном пространстве. Сходную природу имеет такое привычное для нас явление, как свечение и переливы цветами радуги перисто-кучевых и перисто-слоистых облаков, сквозь которые просвечивает солнце.