Свойства и применение слюды. Слюда



План:

    Введение
  • 1 Структура
  • 2 Свойства
  • 3 Классификация
  • 4 Разновидности
    • 4.1 Изоморфизм
  • 5 Применение
    • 5.1 История
    • 5.2 В современной технике
    • 5.3 Для дизайна и реставрации
  • 6 Добыча слюды
  • Примечания
    Литература

Введение

Скальный обломок со слюдой

Слюды - группа минералов-алюмосиликатов, обладающих слоистой структурой и имеющих общую формулу R 1 (R 2) 3 (OH, F) 2 , где R 1 = К, Na; R 2 = Al, Mg, Fe, Li. Слюда - один из наиболее распространённых породообразующих минералов интрузивных, метаморфических и осадочных горных пород, а также важное полезное ископаемое.


1. Структура

Основной элемент структуры слюды представляет собой трёхслойный пакет из двух тетраэдрических слоёв 4− или 4− , между которыми находится октаэдрический слой из катионов R 2 . Два из шести атомов кислорода октаэдров замещены гидроксильными группами (ОН) или фтором. Пакеты связаны в непрерывную структуру через ионы К + (или Na +) с координационным числом 12. По числу октаэдрических катионов в химической формуле различают диоктаэдрические и триоктаэдрические слюды. В первых катионы Al 3+ занимают два из трёх октаэдров, оставляя один пустым; во вторых катионы Mg 2+ , Fe 2+ и Li + с Al 3+ занимают все октаэдры.

Слюды кристаллизуются в моноклинной (псевдотригональной) системе и образуют столбчатые или пластинчатые кристаллы. Относительное расположение шестиугольных ячеек поверхностей трёхслойных пакетов обусловлено их поворотами вокруг оси c на различные углы, кратные 60°, в сочетании со сдвигом вдоль осей a и b элементарной ячейки. Это предопределяет существование нескольких полиморфных модификаций (политипов) слюды, обладающих, как правило, моноклинной симметрии.


2. Свойства

Слоистая структура слюды и слабая связь между пакетами сказывается на её свойствах: пластинчатость, совершенная (базальная) спайность, способность расщепляться на чрезвычайно тонкие листочки, сохраняющие гибкость, упругость и прочность. Кристаллы слюды могут двойниковаться по «слюдяному закону» с плоскостью срастания (001) и часто имеют псевдогексагональные очертания.

Твёрдость по минералогической шкале 2,5-3; плотность 2770 кг/м³ (мусковит), 2200 кг/м³ (флогопит), 3300 кг/м³ (биотит). Мусковит и флогопит бесцветны и в тонких пластинках прозрачны; оттенки бурого, розового, зелёного цветов обусловлены примесями Fe 2+ , Mg 2+ , Cr 2+ и др. Железистые слюды - бурые, коричневые, тёмно-зелёные и чёрные в зависимости от содержания и соотношения Fe 2+ и Fe 3+ .


3. Классификация

По химическому составу выделяют следующие группы слюды:

1. Алюминиевые слюды:

  • мусковит KAl 2 (OH) 2 ,
  • парагонит NaAl 2 (OH) 2 ,

2. магнезиально-железистые слюды:

  • флогопит KMg 3 (OH, F) 2 ,
  • биотит K (Mg, Fe) 3 (OH, F) 2 ,
  • лепидомелан KFe 3 (OH, F) 2 ;

3. литиевые слюды:

  • лепидолит KLi 2-x Al 1+x (OH, F) 2 ,
  • циннвальдит KLiFeAl (OH, F) 2
  • тайниолит KLiMg 2 (OH, F) 2

4. Разновидности

Встречаются ванадиевая слюда - роскоэлит KV 2 AISi 3 O 10 ](OH) 2 , хромовая слюда - хромовый мусковит, или фуксит, и др. В слюде широко проявляются изоморфные замещения: К + замещается Na + , Ca 2+ , Ba 2+ , Rb + , Cs + и др.; Mg 2+ и Fe 2+ октаэдрического слоя - Li + , Sc 2+ , Jn 2+ и др.; Al 3+ замещается V 3+ , Cr 3+ , Ti 4+ , Ga 3+ и др.

4.1. Изоморфизм

В слюдах наблюдаются совершенный изоморфизм между Mg 2+ и Fe 2+ (непрерывные твёрдые растворы флогопит - биотит) и ограниченный изоморфизм между Mg 2+ - Li + и Al 3+ -Li + , а также переменное соотношение окисного и закисного железа. В тетраэдрических слоях Si 4+ может замещаться Al 3+ , а ионы Fe 3+ могут замещать тетраэдрический Al 3+ ; гидроксильная группа (OH) замещается фтором. Слюды часто содержат различные редкие элементы (Be, В, Sn, Nb, Ta, Ti, Mo, W, U, Th, Y, TR, Bi), содержащиеся в виде субмикроскопических минералов-примесей: колумбита, вольфрамита, касситерита, турмалина и др. При замене К + на Ca 2+ образуются минералы группы хрупких слюд - маргарит CaAl 2 (OH) 2 и др., более твёрдые и менее упругие, чем собственно слюды. При замещении межслоевых катионов К + на H 2 O наблюдается переход к гидрослюдам, являющимся главными компонентами глинистых пород.


5. Применение

Слюдяное окно

Различные изделия из электротехнической слюды. Используется как теплостойкий диэлектрик.


5.1. История

Ладонь, вырезанная из слюды (Хоупвеллская традиция)

Благодаря широкой распространённости и способности слюды расщепляться на очень тонкие, почти прозрачные листы, она использовалась с древних времён. Слюда была известна в Древнем Египте, Древней Индии в Греческой и Римской цивилизации, Китае, у ацтеков. Первое использование слюды в пещерной живописи относится к верхнему палеолиту. Слюда была обнаружена в Пирамиде Солнца в Теотиуакане .

Позднее слюда являлась весьма распространенным материалом для изготовления окон. Примерами могут служить оконницы ХII века, хранящиеся в Эрмитаже, отверстия в которых были закрыты слюдой; возок Петра Первого; светильники для парадного выхода царей в Историческом музее. В старинных светильниках пластины слюды служили в качестве окошек, закрывающих огонь. Слюда широко применялась для украшения внутреннего пространства и отделки храмов, а также при создании икон.

Интереснейшим и красивейшим способом применения слюды является её использование в просечном железе в старинном северном русском промысле, широко развитом в XVII-XVIII веках в Великом Устюге. Тончайшие ажурные узоры покрывали «теремки» - ларцы для хранения тканей, одежды, различных ценностей и деловых бумаг. Деревянную основу обтягивали тканью или кожей, покрывали слюдой, а поверх набивали ажурные листы железа. Цветные фигуры и мерцание слюды оживляли строгую графику прорезных узоров. В кораблестроении слюда применялась на боевых кораблях в иллюминаторах.


5.2. В современной технике

Лист обработанной слюды

Существует три вида промышленных слюд:

  • листовая слюда;
  • мелкая слюда и скрап (отходы от производства листовой слюды);
  • вспучивающаяся слюда (например, вермикулит).

Промышленные месторождения листовой слюды (мусковит и флогопит) высокого качества с совершенными кристаллами больших размеров редки. Крупные кристаллы мусковита встречаются в гранитных пегматитах (Мамско-Чуйский район Иркутской области, Чупа, Лоухский район Карелии, Енско-Кольский район Мурманской обл, а также месторождения Индии, Бразилии, США). Месторождения флогопита приурочены к массивам ультраосновных и щелочных пород (Ковдорское на Кольском полуострове) или к глубоко метаморфизованным докембрийским породам первично карбонатного (доломитового) состава (Алданский слюдоносный район Якутии, Слюдянский район на Байкале), а также к гнейсам (Канада и Малагасийская Республика).

Мусковит и флогопит используют как высококачественный электроизоляционный материал, в электро-, радио- и авиатехнике. Ещё один промышленный минерал литиевых руд - лепидолит - используется в стекольной промышленности для изготовления специальных оптических стёкол.

Мелкая слюда и скрап используются как электротехнический изоляционный материал (например, слюдобумага). Обожжённый вспученный вермикулит применяется как огнестойкий изоляционный материал, наполнитель бетона для получения тепло- и звукозащитных материалов и утеплителей, для теплоизоляции печей.

Фасонные штампованные детали из слюды применяются для высокопрочной электрической изоляции источников тока, для электрической изоляции и крепления внутренней арматуры в электронных приборах, для крепления и изоляции внутренней арматуры сверхминиатюрных электронных ламп. Наиболее распространённой неисправностью микроволновой (СВЧ) печи является прогорание, повреждение защитной прокладки. В большинстве микроволновых печей прокладка, защищающая волновод, устанавливается в специальный «карман» и фиксируется винтом.


5.3. Для дизайна и реставрации

Реставрационные и восстановительные работы предполагают крайне важный, зачастую определяющий момент - применение исторически достоверных материалов, использованных первоначально и впоследствии утраченных или повреждённых. При восстановлении предметов декоративно-прикладного искусства, например при инкрустировании изделий из кости или дорогих пород дерева, наряду с перламутром, фольгой, применяется слюда.

В настоящее время слюда применяется при постройке яхт; пластины слюды широко используются и как материал для дизайна. Так, слюда используется для каминных экранов, создавая декоративный эффект и одновременно защищая от воздействия высоких температур (благодаря превосходным термоизолирующими свойствам); применяется в витражах и в росписи по слюде; используется в ювелирном деле в качестве основы и как элемент украшений.


6. Добыча слюды

Слюда разрабатывается подземным или открытым способами с применением буровзрывных работ. Кристаллы слюды выбирают из горной массы вручную. Разработаны методы промышленного синтеза слюды. Большие листы, получаемые путём склеивания пластин слюды (миканиты), используются как высококачественный электро- и теплоизоляционный материал. Из скрапа и мелкой слюды получают молотую слюду, потребляемую в строительной, цементной, резиновой промышленности, при производстве красок, пластмасс и т. д. Особенно широко используется мелкая слюда в США.

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 . 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 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 слюда широко и активно применялась.

Добыче слюды уделялось много внимания, и этот промысел считался одним из важных. Стоимость слюды 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.

Крестьяне же, живущие в бедности, закрывали прорубленные отверстия в стенах домов, бычьим пузырем, холстом, сыромятной кожей или бумагой. Однако, на берегах рек Ангара и Лена, залежи слюды выходили на земную поверхность, и ее использование было возможным для бедных.


Слюда являлось важной частью экспорта, ее продавали в восточные страны персидские купцы, а на Запад франкские и греческие торговцы. Русская слюда была широко известна в Европе под таким названием как «мусковита» и считалась самой лучшей в мире.

Не смотря на широкое распространение слюды, она всё же уступает по прочности и свето-пропускаемости стеклу, поэтому в XVIII веке окна слюдяные стали заменять обычным стеклом. В первую очередь это затронуло дворцы богатых и состоятельных людей, однако спустя некоторое время стеклить окна начали повсеместно. Всё же очень долгое время слюда и стекло были соседями, а в некоторых Российских регионах слюдяные окна сохранялись почти до начала ХХ века.

Основными и главными врагами слюды являются влажность и время, они безжалостно разрушают и расслаивают её, хотя сначала это были плотные и крепкие пластинки. Рассыпаясь, слюда превращается в блестящую пыль.



В наши дни вы вряд ли увидите слюдяные окна , однако их можно встретить на экспозициях и выставках, на которых показаны только единичные экземпляры, сохранённые с давних времён.

В музеях Московского Государственного Кремля, Государственном историческом музее, музее-заповеднике , а также музее-заповеднике Коломенском и Государственном Эрмитаже хранятся уникальные собрания старинных слюдяных окон.

Тебе, вероятно, не раз попадался кусочек слюды, которую ты легко разламывал на части. Возможно, ты называл его «желатин».

Слюда - это минерал. Термин «слюда» включает целое семейство горных минералов, куда входят мусковит, флюгопит, биотит и лепидолит. Поскольку трудно произносить их названия, то ты поймешь, почему мы все эти называем «слюдой».

Все эти минералы очень схожи, хотя содержат различные металлы. Все виды слюды легко разделяются на слои. Они мягкие, на их поверхности остаются даже следы от ногтя. Все они образуют однотипные виды кристаллов. Они бывают бесцветными, желтыми, зелеными, красными, коричневыми и черными.

Слюда мусковит (Muscovite)

Где добывают слюду

Слюда залегает в горных породах в земной коре. Они входят в состав пород вулканического происхождения, которые образовались при остывании расплавленной лавы. В отдельных случаях слюда произошла из других минералов в результате процесса, называемого «метаморфизм», то есть изменений, вызываемых давлением, теплом и воздействием воды.

Слюду добывают в шахтах. Наиболее важными районами по добыче слюды являются США, Канада, Индия, Мадагаскар, Россия, Бразилия и Южная Африка.

Слюда для ногтей

Где используется слюда

Для промышленного использования слюду расслаивают и разрезают на требуемые куски. Слюда - хороший изолятор, она не проводит тепло и электричество. Ясно, что слюда широко используется в производстве электрооборудования и огнестойких материалов. У тебя дома слюда имеется в утюге и других электроприборах.

А ты знаешь, что до изобретения стекла в окна вставляли слюду?

Вероятно, вы не раз видели минералы, которые прозрачны на вид и легко ломаются на части, а его пластинки похожи на очень плотный целлофан. Дети называют этот минерал желатином. А ученые именуют его слюдой.

Вообще-то термин «слюда» подразумевает целое семейство минералов, рождающихся в горах. Это биотит, мусковит, лепидолит и флогопит. Но для обычных людей, далеких от минералогии, это все – слюда. Между собой все эти представители одного семейства схожи, а вот по химическому составу есть различия: каждый содержит свой металл, отличный от собрата.

Но вот качество легкой расслойки характерно для всех слюдовых. Минерал этот очень мягкий, его моно поцарапать даже ногтем. И все его «родственники» образуют одинаковые виды кристаллов, различается в данном случае окраска. Слюда может быть бесцветной и прозрачной, может быть зеленой или желтой, может напоминать застывшую нефть, быть коричневым или совсем черным, а может – и красным.

Слюда является одним из особенно распространенных минералов, называемых породообразующими. А ее пластинчатость и легкое расщепление между слоями объясняется просто – такова структура минерала и столь невысока связь между отдельными пакетами. Кстати, слюда может расщепляться на настолько тонкие листочки, что порой они напоминают лист бумаги. При этом определенная прочность, хорошая гибкость сохраняются. Спайность у слюды совершенная (или, иначе говоря, базальная).

Кристаллы слюды иногда имеют псевдогексагональные очертания.

Залегает слюда в земной коре, в соединении с другими горными породами. Вся эта связка была когда-то рождена действием вулкана: расплавленная лава постепенно остывала, и выделялись слюда, гранит и многие другие минералы. Но в отдельных случаях слюда создавалась в результате метаморфизма – изменений, которые вызваны были воздействием влаги, теплом и давлением. Благодаря примерно таким же параметрам когда-то создавалась нефть.

Слюда добывается в шахтах горняками. В настоящее время наиболее крупные пункты добычи слюды разрабатываются в Соединенных Штатах Америки, на Мадагаскаре, в Канаде и Индии, в Южной Америке и России.

Слюда порой добывается серьезными, массивными кусками. Чтобы использовать потом слюду в промышленности, ее расслаивают, и затем нарезают нужными блоками. Но где же используют этот непрочный минерал?

Слюда работает хорошим изолятором, она задерживает как электрический ток, так и тепло. Именно поэтому слюда необходима для производства различных огнестойких материалов и в сфере электроприборов.

А когда-то люди использовали слюду для окон – вместо стекла. Это было тогда, когда стекла еще не было.

Разная окраска слюды объясняется примесями разных металлов. Так, флогопит и мусковит чаще всего прозрачны, а биотит иногда бывает розовым или красным (примеси железа), либо зеленым (магний).


Самыми распространенными являются мусковит, биотит, флогопит, лепидолит. Поскольку эти названия довольно таки трудно выговорить и запомнить, их называют одним общим термином - слюда. Все слюды схожи по своей структуре, хотя и содержат в себе различные металлы. Слюда очень мягкая и имеет свойство расщепляться на очень тонкие полупрозрачные слои, имеющие гладкую поверхность. Слюда – прозрачный кристаллический минерал, она может быть перламутровой, матовой и блестящей. Слюда бывает разных цветов: желтой, зеленой, красной, коричневой и черной, а может быть просто прозрачной и бесцветной. Для получения новых оттенков слюду смешивают с оксидами железа.

Слюда залегает в земной коре и относится к вулканическим породам, т.к. образовалась в результате остывания расплавленной лавы. Но в отдельных случаях она произошла из других минералов в результате метаморфизма – процесса минерального и структурного изменения горных пород под воздействием температуры, давления и воды. Например, мусковит очень часто образуется в результате изменения минералов алюминия.

Добывают слюду в шахтах в виде тонких пластов. Лидерами по добыче слюды являются США, Канада, Индия, Бразилия, Мадагаскар, Намибия и Россия. В России месторождения слюды находятся в Иркутской области, Карелии, Забайкалье, Якутии, Таймыре и Кольском полуострове.

В промышленном производстве слюду расслаивают и разрезают на куски нужного размера и различной толщины. Листовая слюда обладает хорошими электроизоляционными свойствами, она не проводит тепло и электричество. Поэтому она широко используется в радиоэлектронике, при производстве огнестойких материалов и электрооборудования. В кораблестроении слюда используется в иллюминаторах и при строительстве яхт. Мелкочешуйчатая слюда применяется для изготовления теплоизоляционных материалов, а также используется как сорбент в сельском хозяйстве.

Слюду также используют как декоративный материал. При реставрации изделий декоративно-прикладного искусства из дорогих пород дерева или слоновой кости слюда используется наравне с фольгой и перламутром.

В настоящее время слюда широко применяется в косметологии при производстве минеральной косметики. Ее добавляют в пудры, румяна, тени, что придает коже сияние, делает ее более гладкой и светлой.

А еще у слюды богатая история. В XVI-XVII веках окна в царских дворцах, купеческих и боярских домах, церквях были закрыты слюдой. В то время на Руси ее называли «хрусталем» и «стеклом московским». Мастера соединяли между собой множество различных по размерам кусочков слюды, таким образом, создавая слюдяные оконницы. Они были украшены различными изображениями или орнаментом. В XVII веке слюдяные оконницы расписывали красками и изображали на них траву и цветы, зверей и птиц. Слюдяные оконницы того времени можно назвать русским аналогом западноевропейских витражей. Дневной свет, проникавший сквозь такие разноцветные окошки, создавал особенное, радостное настроение и делал интерьер уютней. В светильниках и фонарях пластинки слюды служили окошками, которые закрывали открытый огонь. Изысканные дверцы ящиков для хранения одежды и тканей, шкатулок для драгоценностей и деловых бумаг тоже были выполнены из слюды. Также широко слюда применялась для убранства церквей и при создании икон.

Добыча слюды являлась одним из важных русских промыслов. Стоила она дорого, от пятнадцати до ста пятидесяти рублей за пуд в зависимости от сорта, поэтому только богатые люди могли «стеклить» ею окна. Крестьяне же прорубленные в стенах домов отверстия, закрывали бычьим пузырем, сыромятной кожей, холстом или бумагой. И только по берегам Ангары и Лены, т.е. в тех местах, где залежи слюды выходили на поверхность, бедный люд имел возможность ее использовать.

Слюда была важной статьей экспорта – ее вывозили на Восток «персидские купцы» и на Запад «купцы франкские и греческие… потому что этот камень имеется только здесь». Русская слюда считалась наилучшей в мире и была известна в Европе под названием «мусковита».

Но по прочности и способности пропускать свет слюда не выдерживает конкуренции со стеклом, поэтому в XVIII веке слюдяные оконницы начали заменять стеклом. Сначала это затронуло дома богатых людей, а затем стеклить окна стали повсеместно, хотя долгое время стекло и слюда все же соседствовали, а в некоторых регионах России слюдяные оконницы сохранялись вплоть до начала ХХ века.

Время и влажность – главные враги слюды – безжалостно расслаивают когда-то плотные пластинки и превращают их в блестящую россыпь. Сейчас только единичные экземпляры слюдяных оконниц и старинных изделий из слюды можно увидеть на экспозициях и выставках. Большая часть этих уникальных сокровищ скрыта в музейных хранилищах. Собрания старинных слюдяных оконниц находятся в музеях Московского Кремля, Государственном Эрмитаже, Государственном историческом музее, музее-заповеднике Коломенское и музее-заповеднике Переславля-Залесского.

Вот такой интересный этот минерал – слюда.