Pojmy minerály a nerosty  jsou synonyma používaná pro látky v pevném skupenství, které již dále nelze rozlišit na dílčí části (mimo atomy, ze kterých se skládají).

Obecná definice minerálů zní, že jsou to pevné, stejnorodé, anorganické  sloučeniny. V podstatě to znamená, že každý kousek určitého minerálů, byť sebemenší, má stejné fyzikální a chemické vlastnosti jako všechny ostatní kusy téhož minerálu nalézajícího se kdekoliv na světě.

Od ostatních minerálů se liší rozdílem právě v některé (nebo mnoha) z fyzikálních nebo chemických vlastností. Přestože diamant i grafit (tuha) jsou minerály stejného složení – jsou tvořeny chemickým prvkem uhlíkem, liší se od sebe minimálně barvou a tvrdostí.  

 

3.2.1 Chemické složení a tvar minerálů (Zeigler, 1999)

 

Minerály mohu vznikat – krystalizovat různými způsoby:

a)    V přírodě nacházíme minerály nejčastěji jako součást hornin, což souvisí s jejich vznikem – krystalizací při tuhnutí magmatu.

b)    Některé minerály vznikly krystalizací z vodných roztoků nebo plynů, které se vysrážely v různých puklinách a dutinách, do kterých pronikly, z mořské vody nebo jako doprovod vulkanické činnosti.

c)     Ke vzniku kvalitativně jiných minerálů může přispět také chemické zvětrávání či přeměna hornin. 

 

Při krystalizaci – přechodu z kapalného (či plynného) skupenství do pevného působí především dva faktory, a to je teplota a prostor. Pokud se teplota mění jen velmi pomalu, vytváří se velké krystaly minerálů. K tomu přispívá také dostatek prostoru. Naopak, pokud dochází k rychlému ochlazení, krystaly minerálů jsou velmi malé, v některých případech patrné jen pod mikroskopem.

Každý minerál je typický svým chemickým složením (z minimálně jednoho, ale častěji z několika chemických prvků) a vnitřním uspořádáním jednotlivých atomů. Vnitřní uspořádání atomů výrazně ovlivňuje tvar a vlastnosti jednotlivých minerálů. Tvar jednotlivých minerálů je dán geometrickým tvarem krystalů (krychle, kvádr, ...) který je pro něj charakteristický. 

Minerály mohou krystalizovat v 7 různých krystalových soustavách.

-          soustava trojklonná – tři osy různě dlouhé a žádný pravý úhel.

-          soustava jednoklonná – tři osy různě dlouhé, dvě osy v pravém úhlu, jedna osa v kosém.

-          soustava kosočtverečná – ti osy různě dlouhé svírající pravé úhly.

-          soustava čtverečná – dvě osy stejně dlouhé, třetí delší svírající pravé úhly.

-          soustava šesterečná – stři osy stejně dlouhé v jedné rovině svírající úhel 60°, čtvrtá osa delší, k ostatním osám kolmá.

-          soustava klencová – tři poloosy v jedné rovině stejně dlouhé, na ně kolmá jedna osa delší.

-          soustava krychlová – tři osy stejně dlouhé svírající pravý úhel.

Některé minerály mohou krystalizovat dokonce i ve dvou a více různých soustavách. Jindy zase rozdíl ve vnitřním uspořádání a krystalizace v jiné krystalové soustavě stačí k rozlišení dvou různých minerálů, přestože mají stejné chemické složení. Např. tuha a diamant nebo kalcit a aragonit mají stejné chemické složení, avšak krystalizují v jiných soustavách a liší se některými svými vlastnostmi. Minerály, které nikdy nevytváří krystaly označujeme jako amorfní.

 

Na základě chemického složení se všechny minerály řadí do 10 hlavních tříd.

I. Prvky – minerály složené pouze z jediného chemického prvku – např. síra, zlato, měď, diamant.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II. Sirníky – minerály síry a jiného prvku – např. pyrit FeS2, chalkopyrit (Cu, Fe)S, galenit PbS, cinabarit HgS

           

 

III. Halogenidy – minerály obsahující halogenní prvky – např. sůl kamenná NaCl, fluorit CaF2

 

IV. Oxidy (+hydroxidy, arzenity, selenity, tellurity a jodáty) – minerály těchto prvků s dalšími - např. led H2O, magnetit FeFe2O4, hematit Fe2O3, opál SiO2.n H2O, limonit FeO

 

(OH).nH2O, křemen SiO2 (+ odrůdy křemene jako jsou křišťál, růženín, citrín, amytyst a záhněda) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V. Karbonáty, nitráty, (sulfity) – minerály se skupinou CO3 a NO3 – např. kalcit a aragonit CaCO3, dolomit CaMg(CO3), malachit Cu2 (CO3)(OH2), azurit Cu3 (CO3)(OH2)

 

 

 

 

 

 

 

 

VI. Boráty – minerály obsahující bór

 

VII: Sírany (+chromáty, molybdáty, wolframatáry) – minerály obsahující skupinu SO4 a další – např. sádrovec CaSO4.nH2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VIII. Fosfáty, arzenáty, vanadáty  - minerály obsahující skupino PO4 a další – např. apatit Ca5(PO4) 3 (F, Cl)

IX. Křemičitany – minerály se skupinou SiO4 – např. slídy - biotit K(Mg, Fe)3(Si3AlO10)(OH,F)2 a muskovit KAl2(AlSi3O10)(OH) 2, živce – plagioklas (Na, Ca)AlSi3O8 a ortoklas KAlSi3O8

 

 

 

 

X. Organické minerály, tedy minerály organického původu – např. jantar – směs pryskyřic obsahující kyselinu jantarovou.

 

3.2.2 Fyzikální vlastnosti minerálů (Zeigler, 1999)

a)    Jednou z prvních fyzikálních vlastností, které zjišťujeme při určování minerálů je HUSTOTA, kterou určuje vzájemný poměr hmotnosti a objemu. Nejvyšší hustotu má ryzí zlato, ale také minerály s obsahem olova (galenit) nebo rtuti (cinabarit). (Žáci i učitelé někdy nesprávně hovoří o minerálech lehkých a těžkých, aby se pojmu hustota vyhnuli, protože se hustota jako veličina probírá až na 2. stupni základní školy. Proto doporučujeme ve výuce na 1. stupni tuto vlastnost vynechat.)

b)    Vlastnost, která většinu lidí u minerálů upoutá na první pohled je BARVA. Ovšem s barvou minerálu to není tak jednoduché, jak se na první pohled zdá. Přítomnost některých chemických prvků v minerálu může způsobit jeho zbarvení, přestože minerál může být jinak bezbarvý. Proto je důležité porovnat barvu minerálu s barvou jeho vrypu (rýhy do neglazované porcelánové destičky).

Minerály barevné mají stejnou nebo podobnou barvu vrypu i minerálu (azurit, malachit, galenit, ...).

Minerály zbarvené mají různá zbarvení, někdy i více barev i jednoho minerálů, avšak jejich vryp je bílý nebo našedlý (některé odrůdy křemene, fluorit, kalcit, ...).

Minerály bezbarvé jsou bílé, bezbarvé nebo našedlé stejně jako barva jejich vrypu (křišťál, čirý kalcit, ...).

c)     Dalším nápadným znakem pozorovatelným zrakem je LESK, tedy jakým způsobem odráží světlo. Některé kovové minerály mají lesk kovový (např. pyrit, galenit, magnetit). Dále rozlišujeme lesk diamantový (diamant), skelný (křemen), mastný (mastek), matný (živce), hedvábný (azbest) a perleťový (slídy).

d)    Na základě PROPUSTNOSTI SVĚTLA dělíme minerály na průhledné (křišťál nebo čirý kalcit), průsvitné (některé odrůdy křemene. fluorit) a neprůsvitné (pyrit, galenit, magnetit).        

e)    TVRDOST minerálů můžeme popsat jako schopnost odolávat poškození (krystalových ploch) jinými minerály nebo předměty. Mineralogové pro tyto účely využívají Moshovu stupnici 10 minerálů. Při určování tvrdosti se postupně zkouší rýpat jednotlivými minerály ze stupnice do určovaného minerálů než se najde ten, kterému zkoumaný minerál odolá a zároveň kterému odolá minerál ze stupnice.

Moshova stupnice      (1. mastek, 2. sádrovec nebo sůl kamenná, 3. kalcit, 4.fluorit, 5. apatit, 6. živec (ortoklas), 7. křemen, 8. topaz, 9. korund a 10. diamant)

 

Pro výuku na 1. stupni využíváme zjednodušenou stupnici tvrdosti. Podle ní minerály dělíme je na měkké, do kterých lze rýpat nehtem (odpovídají tvrdosti 1 až 2 Moshovy stupnice), středně tvrdé, do kterých lze rýpat železným hřebíkem (odpovídají tvrdosti 3 až 5 Moshovy stupnice) a tvrdé, do kterých nelze rýpat a dokonce jimi lze vytvořit rýhy na skle (tvrdost 6 a více Moshovy stupnice). 

 

f)      Při úderu kladívkem do minerálu můžeme pozorovat jeho ŠTĚPNOST, tedy jakým způsobem se minerál rozpadá na menší kousky. Některé minerály se štěpí podél všech krystalových ploch (např. na malé krychličky jako sůl kamenná), jiné jen podél jedné plochy (např. na plátky jako slída). Některé minerály se nedají štípat, pouze se díly nárazu rozlomí.

g)    Podle tvaru plochy pak určujeme jejich LOM – např. rovný, nerovný, lasturnatý a pod.

h)    Speciální vlastností kovů (např. zlato, stříbro, měď) je KUJNOST, což znamená, že z nich lze vytvořit tenký plíšek.

i)       Minerály, které se po úderu kladívkem rozlomí na malé kousky označujeme jako kruché (křemen, pyrit). V případě, že se ohnou a vrátí zpět jako např. slídy je označujeme za pružné. Pokud se ohnou, ale zpět do původní polohy se nevrátí, označujeme je jako ohebné (sádrovac).     

j)       Pro některé minerály s obsahem železa jsou typické MAGNETICKÉ VLASTNOSTI. To znamená, že jejich drobné části jsou přitahovány silným magnetem, některé mohou být dokonce samy přitahovat železné piliny (magnetit).

k)     ROZPUSTNOST VE VODĚ je typickou vlastností např. pro sůl kamennou

l)       ROZPUSTNOST V KYSELINĚ CHLOROVODÍKOVÉ doprovázené šuměním zase pro kalcit.

 

Každý minerál je charakteristický souborem svých vlastností, které jsou vždy uváděny jako součást jeho popisu v odborné i populárně vědecké literatuře.

 

Studenti oboru učitelství pro 1. stupeň při poznávací části zkoušky určují vybrané minerály na základě jejich vlastností. Jsou to KŘEMEN (AMETYST, RŮŽENÍN, CITRÍN, ZÁHNĚDA, KŘIŠŤÁL), ŽIVEC, SLÍDA, KALCIT, SŮL KAMENNÁ, FLUORIT, SÁDROVEC, SÍRA, GRAFIT, HEMATIT, LIMONIT, PYRIT, MAGNETIT. Poznávání minerálů se nelze naučit z fotografií, proto je mu věnována pozornost na cvičeních (konzultaci).