Mineralogi

Mineralogi iku subjék geologi sing spesialisasiné ing panélitian ilmiah kimia, struktur kristal, lan sifat fisik (kalebu optik ) mineral lan artefak mineral. Panaliten khusus ing mineralogi kalebu prosès asal usul lan formasi mineral, klasifikasi mineral, distribusi geografis, uga pemanfaatan.

Mineralogi ngetrapaké prinsip kimia, geologi, fisika lan ilmu material kanggo sinau babagan mineral

Sejarah MineralogiBesut

Panulisan awal babagan mineralogi, utamané ing batu permata, asale saka Babilonia kuno, jagad Yunani-Romawi kuno, Tiongkok kuno lan abad pertengahan, lan teks Sanskerta saka India kuno lan jagad Islam kuno. [1] Buku-buku babagan topik kasebut kalebu Naturalis Historia saka Pliny the Elder, sing ora mung nggambaraké macem-macem mineral nanging uga nerangaké akèh sifat, lan Kitab al Jawahir (Book of Precious Stones) dening ilmuwan Persia Al-Biruni . Spesialis Renaisans Jerman Georgius Agricola nulis karya kayata De re metallica ( On Metals, 1556) lan De Natura Fossilium ( On the Nature of Rocks, 1546) sing miwiti pendekatan ilmiah kanggo subjek kasebut. Panaliten ilmiah sistematik babagan mineral lan batuan dikembangaké ing Eropa Renaisans. [1] Sinau modern mineralogi didhasaraké ing prinsip kristalografi (asal usul kristalografi geometris, bisa dideleng manéh menyang mineralogi sing ditindakaké ing abad kaping wolulas lan sangalas) lan kanggo panélitian mikroskopis babagan watu kanthi panémuan mikroskop ing abad kaping 17. [1]

Nicholas Steno sepisanan ngetrapaké angger-angger saka sudhut antarmuka (uga dikenal minangka hukum kristalografi pisanan) ing kristal kuarsa ing taun 1669. [2] :4 Iki banjur digawé umum lan diadegaké kanthi eksperimen dening Jean-Baptiste L. Romé de l'Islee ing taun 1783. [3] René Just Haüy, "bapak kristalografi modern", nuduhaké manawa kristal iku periodik lan negesaké manawa orientasi rai kristal bisa ditulis nganggo angka sing rasional, amarga mengko dienkode ing indeks Miller. [2] :4 Ing taun 1814, Jöns Jacob Berzelius ngenalaké klasifikasi mineral adhedhasar kimia tinimbang struktur kristal. [4] William Nicol nggawé prisma Nicol, sing polarisasi cahya, ing taun 1827 – 1828 nalika sinau kayu fosil; Henry Clifton Sorby nuduhaké manawa bagean mineral sing tipis bisa diidentifikasi kanthi sifat optik kanthi nggunakaké mikroskop polarisasi . [2] :4 [4] :15 James D. Dana nerbitaké edisi pertama A System of Mineralogy ing taun 1837, lan ing edhisi sabanjure ngenalaké klasifikasi kimia sing isih dadi standar. [2] :4 [4] :15 Difaksi sinar-X dituduhaké dening Max von Laue ing taun 1912, lan dikembangaké dadi alat kanggo nganalisis struktur kristal mineral dening tim bapak / putra William Henry Bragg lan William Lawrence Bragg . [2] :4

Paling anyar, kanthi majune teknik eksperimen (kayata difraksi neutron ) lan kekuwatan komputasi sing kasedhiya, sing terakhir nggawé simulasi skala atom sing akurat banget tumrap prilaku kristal, ilmu kasebut nggunakaké cabang kanggo nimbang masalah sing luwih umum ing bidang kimia anorganik lan fisika negara solid . Nanging, tetep fokus ing struktur kristal sing umume ditemokaké ing mineral sing mbentuk rock (kayata perovskit, mineral lempung lan silikat ). Utamané, lapangan kasebut nggawé kemajuan gedhe ing pangerten babagan hubungan antara struktur skala atom mineral lan fungsine; ing alam, conto sing misuwur yaiku pangukuran lan prediksi sing akurat babagan sifat elastis mineral, sing nyebabaké wawasan anyar babagan prilaku seismologis batuan lan diskontinuitas sing ana gandhengané karo jero ing seismogram jubah Bumi . Kanggo tujuan kasebut, nalika fokus ing hubungan antara fenomena skala atom lan sifat makroskopik, ilmu mineral (kaya umume dingerteni) nampilaké luwih akèh tumpang tindih karo ilmu bahan tinimbang disiplin liyané.

Struktur KristalBesut

 
Struktur kristal perovskite . Mineral sing paling akèh ing Bumi, bridgmanite, duwe struktur iki. [5] Formula kimia yaiku (Mg, Fe) SiO 3 ; bola abang yaiku oksigen, silikon bola biru lan bola magnesium ijo utawa besi.

Struktur kristal minangka susunan atom ing kristal. Iki diwakili dening pola titik sing mbaleni pola dhasar, diarani sel unit, ing telung dimensi. Kisi kasebut bisa ditondoi kanthi simetri lan karo ukuran sel unit. Ukuran kasebut diwakili dening telung indeks Miller . [6] :91–92 Kisi kasebut tetep ora owah karo operasi simetri tartamtu babagan titik tartamtu ing kisi: refleksi, rotasi, inversi, lan inversi rotary, kombinasi rotasi lan refleksi. Bareng, dheweke nggawé obyek matematika sing diarani klompok titik kristalografi utawa kelas kristal . Ana 32 kemungkinan kelas kristal. Kajaba iku, ana operasi sing ngilangi kabeh poin: terjemahan, poros sekrup, lan pesawat glide . Kombinasi karo simetris titik, bisa dadi 230 klompok luar angkasa. [6] :125–126

Umume departemen geologi duwe peralatan difraksi bubuk X-ray kanggo nganalisis struktur kristal mineral. [7] :54–55 Sinar X dawané dawané gelombang kanthi urutan sing padha gedhene kaya jarak antarané atom. Diffraction, interferensi konstruktif lan destruktif ing antarané gelombang sing kasebar ing macem-macem atom, nyebabaké pola khas intensitas dhuwur lan kurang sing gumantung karo geometri kristal. Ing conto sing wis bubuk, sinar-X minangka sampel distribusi acak kabeh orientasi kristal. [8] Difaksi bubuk bisa mbedakaké mineral sing katon padha ing sampel tangan, kayata kuarsa lan polimorfem tridimit lan cristobalite . [7] :54

Mineral Isomorfus kanthi komposisi sing beda duwe pola difraksi bubuk sing padha, bedané utama yaiku jarak lan intensitas garis. Contone, Na ( halite ) yaiku klompok angkasa Fm3m ; struktur iki dituduhaké dening sylvite ( K ), periclase ( Mg ), bunsenite ( Ni ), galena ( Pb ), alabandite ( Mn ), chlorargyrite ( Ag ), lan osbornite ( Ti ). [9] :150–151

Elemen KimiaBesut

 
Mesin fluoresensi sinar-mikro Portabel

Sawétara mineral minangka unsur kimia, kalebu belerang, tembaga, perak, lan emas, nanging umume senyawa . Cara klasik kanggo ngenali komposisi yaiku analisis kimia basah, sing nyakup larut mineral ing asam kayata asam hidroklorat ( H ). Unsur-unsur ing larutan banjur diidentifikasi nggunakaké colorimetry, analisis volumetrik utawa analisis gravimetri . [10] :224–225

Wiwit taun 1960, umume analisis kimia rampung nggunakaké instrumen. Salah sawijining spektroskopi penyerapan atom, padha karo kimia basah amarga sampel kasebut isih kudu dibubaraké, nanging luwih cepet lan luwih murah. Solusine diuap lan spektrum penyerapané diukur ing kisaran sing katon lan ultraviolet. [11] :225–226 Teknik liyané yaiku fluoresensi sinar-X, analisis elektron microproba tomografi probe atom lan spektrografi emisi optik . [11] :227–232

ParipustakaBesut

  1. a b c Needham, Joseph (1959). Science and civilisation in China. Cambridge: Cambridge University Press. pp. 637–638. ISBN 978-0521058018.
  2. a b c d e Nesse, William D. (2012). Introduction to mineralogy (2nd ed.). New York: Oxford University Press. ISBN 978-0199827381.
  3. "Law of the constancy of interfacial angles". Online dictionary of crystallography. International Union of Crystallography. 24 August 2014. Dibukak ing 22 September 2015.
  4. a b c Rafferty, John P. (2012). Geological sciences (1st ed.). New York: Britannica Educational Pub. in association with Rosen Educational Services. pp. 14–15. ISBN 9781615304950.
  5. Sharp, T. (27 November 2014). "Bridgmanite – named at last". Science. 346 (6213): 1057–1058. doi:10.1126/science.1261887. PMID 25430755.
  6. a b Ashcroft, Neil W.; Mermin, N. David (1977). Solid state physics (27. repr. ed.). New York: Holt, Rinehart and Winston. ISBN 9780030839931.
  7. a b Klein, Cornelis; Philpotts, Anthony R. (2013). Earth materials : introduction to mineralogy and petrology. New York: Cambridge University Press. ISBN 9780521145213.
  8. Dinnebier, Robert E.; Billinge, Simon J.L. (2008). "1. Principles of powder diffraction". In Dinnebier, Robert E.; Billinge, Simon J.L. (eds.). Powder diffraction : theory and practice (Repr. ed.). Cambridge: Royal Society of Chemistry. pp. 1–19. ISBN 9780854042319.
  9. Klein, Cornelis; Hurlbut, Jr., Cornelius S. (1993). Manual of mineralogy : (after James D. Dana) (21st ed.). New York: Wiley. ISBN 047157452X.
  10. Klein, Cornelis; Hurlbut, Jr., Cornelius S. (1993). Manual of mineralogy : (after James D. Dana) (21st ed.). New York: Wiley. ISBN 047157452X.
  11. a b Klein, Cornelis; Hurlbut, Jr., Cornelius S. (1993). Manual of mineralogy : (after James D. Dana) (21st ed.). New York: Wiley. ISBN 047157452X.