Galena

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

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:

1. Wzór chemiczny: PbS (siarczek ołowiu)
2. Waga molekularna: X
3. System kryształów: Sześcienny
4. Twardość 2.5 w skali Mohsa, co oznacza, że ​​jest stosunkowo miękki i łatwo go zarysować.
5. Kolor: Galena ma zazwyczaj kolor od niebieskawo-szarego do srebrnego, ale może zmatowić do matowej szarości.
6. Pasemko: Smuga galeny jest szaro-czarna.
7. Łupliwość: Galena charakteryzuje się doskonałym sześciennym dekoltem w trzech kierunkach, co oznacza, że ​​rozbija się na gładkich, płaskich powierzchniach, które są do siebie prostopadłe.
8. Połysk: Minerał ma metaliczny połysk, co oznacza, że ​​wygląda błyszcząco i odblaskowo jak metal.
9. Przejrzystość: Jest nieprzezroczysty, co oznacza, że ​​światło przez niego nie przechodzi.

Właściwości fizyczne:

1. Gęstość: Gęstość galeny wynosi około 7.4 do 7.6 g/cmXNUMX, co czyni ją szczególnie gęstą.
2. Środek ciężkości: Galena ma ciężar właściwy (gęstość względną) od około 7.2 do 7.6, w zależności od zanieczyszczeń.
3. Temperatura topnienia: Galena ma stosunkowo niską temperaturę topnienia wynoszącą około 1,114°C (2,037°F).
4. Temperatura wrzenia: Nie ma wyraźnej temperatury wrzenia, ponieważ rozkłada się przed osiągnięciem temperatury wrzenia ołowiu.
5. Rozpuszczalność: Galena jest nierozpuszczalna w wodzie, ale może zostać rozpuszczona przez kwas azotowy (HNO3), tworząc azotan ołowiu(II) i siarka dwutlenek.

Właściwości optyczne:

1. Współczynnik załamania światła: Galena jest nieprzezroczysta, więc nie ma współczynnika załamania światła.
2. Dwójłomność: Nie wykazuje dwójłomności, ponieważ jest izotropowy (co oznacza, że ​​ma te same właściwości we wszystkich kierunkach).
3. Dyspersja: Galena nie wykazuje dyspersji, czyli rozdzielenia światła na składowe kolory, jak widać w przypadku niektórych kamieni szlachetnych.
4. 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:

1. 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.
2. Skały osadowe: Galenę można również znaleźć w skałach osadowych, często w wyniku zwietrzenie i erozja pierwotnych złóż hydrotermalnych. Z biegiem czasu minerały zawierające galenę mogą być transportowane przez wodę i osadzane w basenach sedymentacyjnych.
3. 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.
4. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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:

1. 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:
   • Kopalnia Szczęśliwego 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. Amunicja: W przeszłości ołów uzyskany z galeny wykorzystywano do wyrobu kul i śrutu do broni palnej i amunicji.

Nowoczesne aplikacje:

1. 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.
2. Okazy minerałów: Charakterystyczne sześcienne kryształy Galeny i metaliczny połysk sprawiają, że jest to popularny okaz minerału dla kolekcjonerów i do celów edukacyjnych.
3. 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.
4. 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].