Силіцій (IV) оксид

Природний аметист

Силіцій (IV) оксид  SiO₂  – найпоширеніший мінерал земної кори. Загальна тривіальна назва цього оксиду – кремнезем. На долю чистого кремнезему припадає 14% маси кам’яної оболонки нашої планети. Набагато більше кремнезему (біля 43% від маси земної кори) хімічно зв’язано і міститься у вигляді різних хімічних порід. Тому можна сказати, що земна кора більш ніж наполовину складається із сполук Силіцію. При цьому Силіцій (IV) оксид  SiO2   існує в багаточисельних різновидах, які навіть часом не схожі між собою.

Силіцій (IV) оксид входить до складу багатьох мінералів, які відрізняються за виглядом і властивостями. Це пояснюється особливостями кристалічної ґратки, домішками різних металічних елементів та, можливо,  органічних речовин.  Мінерали, утворені силіцій (IV) оксидом, можуть мати різний колір і відтінки. Колір мінералів залежить від їхньої внутрішньої структури, механічних домішок і, головним чином, від наявності елементів-хроматофорів - Cr, V, Ti, Mn, Fe, Ni, Co, Mo та деяких інших.

Пропонуємо вашій увазі досліди з мінералами Силіцію, які ще у 2012 році виконува Денис Бобир.

В роботі Денис  дослідив

особливості кристалічної ґратки мінералів кварцу, визначив деякі фізичні характеристики.

1      Визначення твердості кварцу за шкалою Мооса

Для визначення твердості кварцу ми використали зразки гірського кришталю та аметисту, придбані в різний час на виставках мінералів.

Перевіримо справжність кристалів кварцу,  дізнавшись їх твердість.

Для визначення твердості використаємо шкалу, яку запропонував Фрідріх Моос в 1812 році. За цією шкалою кварц має твердість 7 і його має дряпати наждачний папір (оскільки матеріал, з якого він зроблений, має більшу твердість).

       Спробуємо подряпати зразки гірського кришталю та аметисту склом, яке має меншу твердість. Скло не дряпає зразки, звідси можемо зробити висновок, що якщо зразки все ж таки підроблені, то вони зроблені з більш твердого матеріалу.

       Спробуємо подряпати зразки наждачним папером, який має більшу твердість. Наждак подряпав всі зразки кварцу. Звідси можемо зробити висновок, що  ці зразки аметисту і гірського кришталю справді мають твердість 7.

 Визначення густини гірського кришталю та аметисту

Вимірювання об'єму гірського кришталя

Перевіримо справжність наших зразків також за густиною. За літературними даними, густина  кварцу становить 2,65 г/см3.

   Зазделегідь зважені зразки кварцу ми:

1)            Помістили в посудину.

2)            Залили водою так, щоб увесь мінерал був в рідині.

3)            Позначили маркером верхній рівень води в посудині.

4)            Дістали зразок з посудини.

5)            Позначили маркером верхній рівень води в посудині без мінералу.

6)            Заміряли за допомогою мірної клби кількість води при верхній і нижній поділці.

7)            Відняли від більшого значення менше і отримана різниця є об’ємом зразка.

Розділивши масу кристалів на їх об’єм, ми отримали густину кристалів:

№

Гірський кришталь        Аметист

                m, г        V, см3   ρ, г/ см3              m, г        V, см3   ρ, г/ см3

1             7,7          2,6          2,96       46,02     18           2,56

2             40,35     15,5       2,60       10,4       3,5          2,97

                Середнє значення густини, г/ см3

2,78       Середнє значення густини, г/ см3

2,76

Середнє значення густини, г/ см3

2,77

Таким чином, середнє значення густини досліджуваних нами зразків кварцу складає 2,77 г/ см3 , що близько до значень, вказаних в літературі (≈2,65 г/ см3 ). Таким чином, можна з великою долею впевненості стверджувати, що наші зразки – не підробка, а дійсно є природними різновидами кварцу – гірським кришталем та аметистом. Скоріше за все, результат відрізняється від 2,65 г/ см3 через похибки  при переливанні води та інших механічних діях.