Galena, minerał o znaczeniu historycznym i geologicznym, to: prowadzić minerał siarczkowy o wzorze chemicznym PbS. Wyróżnia się charakterystycznym metalicznym połyskiem i sześcienną strukturą kryształów, często wyglądającą jako błyszczące, sześcienne lub oktaedryczne kryształy. Galena odegrała kluczową rolę w historii ludzkości jako główne źródło ołowiu, który był wykorzystywany do różnych zastosowań, od rur i kul po pigmenty i akumulatory kwasowo-ołowiowe. Choć jej zastosowania ewoluowały z biegiem czasu, galena pozostaje fascynującym minerałem, podziwianym za swoje krystaliczne piękno i wkład w nasze zrozumienie mineralogia i geologii.
Imię: Nazwa pochodzi od łacińskiego słowa galena, nazwy pierwotnie nadanej rudie ołowiu.
Krystalografia. Izometryczny; sześciokątny. Najbardziej popularną formą jest sześcian. Czasami oktaedr występuje jako skrócenie sześcianu. Dodekaedr i trioktaedr są rzadkie.
Kompozycja. Siarczek ołowiu, PbS. Pb = 8 6 . 6 proc., S = 13.4 proc. Analizy prawie zawsze wykazują obecność srebro. Może zawierać także niewielkie ilości selenu, cynk , kadm, antymon, bizmut , miedź.
Funkcje diagnostyczne: Można go łatwo rozpoznać po dobrym dekoltu, wysokim ciężarze właściwym, miękkości i czarnych smugach
Zmiana: W wyniku utleniania galena przekształca się w anglezyt siarczanowy i węglan cerusyt
Spis treści
Galena Właściwości chemiczne, fizyczne i optyczne
Galena to minerał składający się głównie z siarczku ołowiu (II) (PbS). Był używany od tysięcy lat jako źródło ołowiu, srebra, a czasami jako kamień półszlachetny. Oto niektóre z substancji chemicznych, fizycznych i właściwości optyczne z galeny:
Właściwości chemiczne:
- Wzór chemiczny: PbS (siarczek ołowiu)
- Waga molekularna: X
- System kryształów: Sześcienny
- Twardość 2.5 w Skala Mohsa, co oznacza, że jest stosunkowo miękki i można go łatwo zarysować.
- Kolor: Galena ma zazwyczaj kolor od niebieskawo-szarego do srebrnego, ale może zmatowić do matowej szarości.
- Pasemko: Smuga galeny jest szaro-czarna.
- Łupliwość: Galena charakteryzuje się doskonałym sześciennym dekoltem w trzech kierunkach, co oznacza, że rozbija się na gładkich, płaskich powierzchniach, które są do siebie prostopadłe.
- Połysk: Minerał ma metaliczny połysk, co oznacza, że wygląda błyszcząco i odblaskowo jak metal.
- Przejrzystość: Jest nieprzezroczysty, co oznacza, że światło przez niego nie przechodzi.
Właściwości fizyczne:
- Gęstość: Gęstość galeny wynosi około 7.4 do 7.6 g/cmXNUMX, co czyni ją szczególnie gęstą.
- Środek ciężkości: Galena ma ciężar właściwy (gęstość względną) od około 7.2 do 7.6, w zależności od zanieczyszczeń.
- Temperatura topnienia: Galena ma stosunkowo niską temperaturę topnienia wynoszącą około 1,114°C (2,037°F).
- Temperatura wrzenia: Nie ma wyraźnej temperatury wrzenia, ponieważ rozkłada się przed osiągnięciem temperatury wrzenia ołowiu.
- Rozpuszczalność: Galena jest nierozpuszczalna w wodzie, ale może zostać rozpuszczona przez kwas azotowy (HNO3), tworząc azotan ołowiu(II) i siarka dwutlenek.
Właściwości optyczne:
- Współczynnik załamania światła: Galena jest nieprzezroczysta, więc nie ma współczynnika załamania światła.
- Dwójłomność: Nie wykazuje dwójłomności, ponieważ jest izotropowy (co oznacza, że ma te same właściwości we wszystkich kierunkach).
- Dyspersja: Galena nie wykazuje dyspersji, czyli rozdzielenia światła na składowe kolory, jak widać w przypadku niektórych kamieni szlachetnych.
- Pleochroizm: Nie jest pleochroiczny, ponieważ nie wykazuje różnych kolorów przy oglądaniu pod różnymi kątami.
Galena znana jest przede wszystkim ze swojego historycznego znaczenia jako źródło ołowiu i srebra. Miał różne zastosowania, m.in. jako źródło pigmentów, jako materiał do produkcji śrutu i kul ołowianych oraz jako kamień półszlachetny w biżuterii. Jednak ze względu na toksyczny charakter ołowiu jego użycie w dzisiejszych czasach spadło i nie jest już szeroko stosowany w tych zastosowaniach.
Występowanie i powstawanie Galeny
Galena (PbS) to pospolity minerał powstający w różnych środowiskach geologicznych. Na jego występowanie i powstawanie wpływają określone warunki i procesy. Oto przegląd tego, jak i gdzie powszechnie spotyka się galenę:
Występowanie:
- Złoża hydrotermalne: Najbardziej powszechnym i znaczącym źródłem galeny jest energia hydrotermalna depozyty. Osady te powstają, gdy gorące, bogate w minerały płyny, często związane z działalnością wulkaniczną lub magmową, krążą przez skały i depozyt minerały jak ostygną. Galena może się z nich wytrącić płyny hydrotermalne w kontakcie ze skałami zawierającymi siarkę.
- Skały osadowe: Galenę można również znaleźć w skałach osadowych, często w wyniku zwietrzenie i erozja pierwotnych złóż hydrotermalnych. Z czasem minerały zawierające galenę mogą być transportowane przez wodę i osadzane w basenach sedymentacyjnych.
- Skały metamorficzne: W niektórych przypadkach galena może powstawać podczas metamorfizmu skał lub minerałów bogatych w ołów. Wysokie temperatury i ciśnienie mogą powodować reakcje chemiczne, w wyniku których tworzy się galena.
- Wzbogacanie wtórne: Wtórne procesy wzbogacania mogą skoncentrować galenę w pewnych obszarach. Dzieje się tak, gdy ługowanie wodne prowadzi z pierwotnych złóż rud, a następnie transportuje je i osadza w wtórnych lokalizacjach w różnych warunkach chemicznych.
szkolenie:
Na powstawanie galeny składa się kombinacja czynników, w tym obecność ołowiu, siarki i odpowiednie warunki geologiczne. Oto uproszczony przegląd powstawania galeny:
- Obecność ołowiu: Tworzenie się galeny wymaga źródła ołowiu. Może to pochodzić z różnych źródeł, w tym z intruzji magmy, które wprowadzają minerały zawierające ołów do skorupy ziemskiej lub z obecności skał bogatych w ołów.
- Siarka: Siarka jest kolejnym krytycznym składnikiem. Siarkę można pozyskiwać z różnych procesów geologicznych, takich jak aktywność wulkaniczna, która powoduje uwalnianie dwutlenku siarki (SO2) do atmosfery. Siarka ta może następnie w określonych warunkach łączyć się z ołowiem, tworząc galenę.
- Aktywność hydrotermalna: Cyrkulacja gorących płynów hydrotermalnych jest powszechnym mechanizmem powstawania galeny. Płyny te często pochodzą z głębi Ziemi i zawierają rozpuszczone minerały, w tym ołów i siarkę. Kiedy te płyny napotykają odpowiednie skały macierzyste, ochładzają się i osadzają galenę i inne minerały.
- Reakcje chemiczne: W systemie hydrotermalnym zachodzą reakcje chemiczne pomiędzy ołowiem, siarką i innymi pierwiastkami obecnymi w otaczających skałach. Reakcje te prowadzą do wytrącania się galeny w miarę ochładzania się płynu i zmiany warunków.
- Krystalizacja: Gdy galena wytrąca się z płynu hydrotermalnego, tworzy odrębne kryształy. Kryształy galeny zazwyczaj wykazują sześcienny dekolt i często występują w postaci odrębnych, błyszczących kostek.
Specyficzne położenie i warunki geologiczne mają ogromny wpływ na wielkość i jakość złóż galeny. Galena może występować jako ruda pierwotna w kopalniach ołowiu lub jako produkt uboczny podczas wydobycia innych minerałów. Dodatkowo jest kojarzony z różnymi innymi minerałami, m.in sfalerytu (siarczek cynku) i chalkopiryt (miedź żelazo siarczek), w polimetalu złoża rudy.
Źródła wydobywcze
Źródła wydobycia galeny obejmują przede wszystkim miejsca, w których występują rudy ołowiu. Galena jest najpowszechniejszą i najważniejszą rudą ołowiu i często służy jako główne źródło produkcji ołowiu. Źródła wydobycia można podzielić na następujące typy:
- Podstawowe kopalnie ołowiu: Kopalnie te zajmują się wydobyciem rudy ołowiu, a głównym celem jest galena. Często są one zlokalizowane w regionach, w których warunki geologiczne sprzyjają tworzeniu się złóż ołowiu, takich jak środowiska hydrotermalne lub osadowe. Niektóre znane kopalnie ołowiu pierwotnego obejmują:
- Szczęśliwa kopalnia piątku, USA: Kopalnia ta, zlokalizowana w Idaho, jest znaczącym producentem ołowiu i srebra, a głównym minerałem kruszcowym jest galena.
- Kopalnia Broken Hill, Australia: Historycznie jedna z największych kopalni ołowiu i cynku na świecie, znana jest z wysokiej jakości złóż galeny.
- Kopalnia Laisvall, Szwecja: Kopalnia ta była źródłem ołowiu i srebra z rud bogatych w galenę.
- Kopalnie polimetali: Galena często występuje wraz z innymi cennymi minerałami, takimi jak cynk (sfaleryt), miedź i srebro, w złożach rud polimetalicznych. Kopalnie te atakują wiele metali, a jednym z nich jest galena minerały rudy. Niektóre godne uwagi kopalnie polimetali, w których wydobywa się galenę, obejmują:
- Kopalnia Sullivan, Kanada: Ta kopalnia w Kolumbii Brytyjskiej słynie z bogatych złóż polimetali, w tym galeny (ołowiu), sfalerytu (cynku) i innych minerałów.
- Kopalnia Kidd Creek, Kanada: Kolejna kanadyjska kopalnia wydobywająca różnorodne metale, w tym ołów (z galeny) i cynk.
- Historyczne Okręgi Górnicze: Wiele regionów na całym świecie ma historię wydobycia ołowiu, a głównym jego źródłem jest galena. Chociaż niektóre z tych kopalń zaprzestały działalności, pozostają one ważnymi historycznymi źródłami ołowiu. Przykłady obejmują:
- Peak District, Wielka Brytania: Region ten ma długą historię wydobycia ołowiu, sięgającą czasów rzymskich, a główną rudą była galena.
- Missouri, Stany Zjednoczone: Stan Missouri, zwłaszcza Viburnum Trend, był znaczącym historycznym źródłem rudy ołowiu, głównie galeny.
- Drugorzędne źródła: W niektórych przypadkach galena jest odzyskiwana jako produkt uboczny operacji wydobywczych ukierunkowanych na inne minerały. Na przykład podczas wydobywania cynku, miedzi lub srebra galena może występować jako wtórny minerał rudy i można ją ekstrahować razem z głównymi minerałami docelowymi.
Należy pamiętać, że działalność wydobywcza i lokalizacje mogą zmieniać się w czasie ze względu na zapotrzebowanie rynku, czynniki ekonomiczne i postęp technologiczny. Ponadto przepisy dotyczące ochrony środowiska i obawy dotyczące zrównoważonego rozwoju wpłynęły na przemysł wydobywczy, prowadząc do zmian w praktykach wydobywczych i poszukiwania nowych źródeł ołowiu i innych metali. Dlatego konkretne źródła wydobycia galeny mogą się różnić w zależności od regionu i okresu.
Obszar zastosowań i zastosowań
Zastosowania i zastosowania galeny (siarczku ołowiu, PbS) ewoluowały z biegiem czasu i można je podzielić na zastosowania historyczne i współczesne. Należy zauważyć, że ze względu na obawy związane ze zdrowiem i środowiskiem związane z ołowiem wiele tradycyjnych zastosowań galeny zmniejszyło się, a jej zastosowania są obecnie ograniczone. Oto niektóre z historycznych i współczesnych obszarów zastosowań galeny:
Zastosowania historyczne:
- Wytapianie metali: Galena była kluczowym źródłem ołowiu od czasów starożytnych. Stosowano go głównie do ekstrakcji ołowiu w procesie wytapiania. Ołów był niezbędny do produkcji fajek, monet i różnych innych wyrobów metalowych.
- Akumulatory kwasowo-ołowiowe: Historycznie rzecz biorąc, galenę wykorzystywano do produkcji akumulatorów kwasowo-ołowiowych, powszechnie stosowanych w pojazdach i zastosowaniach przemysłowych. Jednak nowoczesne akumulatory kwasowo-ołowiowe są zwykle produkowane przy użyciu dwutlenku ołowiu i ołowiu gąbczastego zamiast galeny ze względu na ulepszoną technologię.
- Pigmenty: Pigmenty na bazie ołowiu, takie jak biel ołowiowa (zasadowy węglan ołowiu) i żółcień ołowiowo-cynowa, otrzymywano z ołowiu pochodzącego z galeny. Pigmenty te wykorzystywano w malarstwie, ceramice i kosmetykach. Jednak ich zastosowanie spadło ze względu na obawy dotyczące toksyczności ołowiu.
- Amunicja: W przeszłości ołów uzyskany z galeny wykorzystywano do wyrobu kul i śrutu do broni palnej i amunicji.
Nowoczesne aplikacje:
- Materiał półprzewodnikowy: Galena jest naturalnie występującym materiałem półprzewodnikowym, chociaż ma ograniczone zastosowanie w nowoczesnej elektronice ze względu na rozwój bardziej wydajnych syntetycznych materiałów półprzewodnikowych. Historycznie rzecz biorąc, był on używany we wczesnych odbiornikach radia kryształkowego.
- Okazy minerałów: Charakterystyczne sześcienne kryształy Galeny i metaliczny połysk sprawiają, że jest to popularny okaz minerału dla kolekcjonerów i do celów edukacyjnych.
- Osłona przed promieniowaniem: Ołów, w tym ołów pochodzący z galeny, jest nadal używany do budowy materiałów osłonowych chroniących przed promieniowaniem jonizującym w takich zastosowaniach, jak placówki medyczne, reaktory jądrowe i radiografia przemysłowa.
- Artefakty historyczne: Galenę nadal można znaleźć w historycznych artefaktach i przedmiotach, takich jak zabytkowa biżuteria, ołowiane figurki i przedmioty dekoracyjne. Jednakże artefakty te są zwykle uważane za przedmioty kolekcjonerskie lub ciekawostki historyczne, a nie przedmioty codziennego użytku.
Należy podkreślić, że wykorzystanie galeny w wielu tradycyjnych zastosowaniach znacznie spadło ze względu na dobrze udokumentowane ryzyko dla zdrowia związane z narażeniem na ołów. Ołów jest toksyczny dla ludzi i środowiska, a jego zastosowanie w produktach takich jak farby, benzyna i rury wodociągowe zostało ściśle uregulowane lub wycofywane w wielu częściach świata.
Chociaż sama galena ma ograniczone współczesne zastosowania przemysłowe, pozostaje przedmiotem zainteresowań naukowych i badań mineralogicznych. Naukowcy badają galenę pod kątem jej właściwości krystalograficznych, które mają znaczenie w materiałoznawstwie i mineralogii. Ponadto w niektórych regionach, w których w przeszłości wydobywano ołów, galena może nadal stanowić część ich dziedzictwa geologicznego i kulturowego.
Referencje
• Bonewitz, R. (2012). Skały i minerały. wydanie 2. Londyn: Wydawnictwo DK.
• Dana, JD (1864). Podręcznik mineralogii… Wiley.
• Handbookofmineralogy.org. (2019). Podręcznik mineralogii . [online] Dostępne pod adresem: http://www.handbookofmineralogy.org [dostęp: 4 marca 2019 r.].
• Mindat.org. (2019): Informacje o minerałach, dane i lokalizacje.. [online] Dostępne pod adresem: https://www.mindat.org/ [dostęp. 2019].