Слюда. Химический состав, свойства и области применения

Вероятно, вы не раз видели минералы, которые прозрачны на вид и легко ломаются на части, а его пластинки похожи на очень плотный целлофан. Дети называют этот минерал желатином. А ученые именуют его слюдой.

Вообще-то термин «слюда» подразумевает целое семейство минералов, рождающихся в горах. Это биотит, мусковит, лепидолит и флогопит. Но для обычных людей, далеких от минералогии, это все – слюда. Между собой все эти представители одного семейства схожи, а вот по химическому составу есть различия: каждый содержит свой металл, отличный от собрата.

Но вот качество легкой расслойки характерно для всех слюдовых. Минерал этот очень мягкий, его моно поцарапать даже ногтем. И все его «родственники» образуют одинаковые виды кристаллов, различается в данном случае окраска. Слюда может быть бесцветной и прозрачной, может быть зеленой или желтой, может напоминать застывшую нефть, быть коричневым или совсем черным, а может – и красным.

Слюда является одним из особенно распространенных минералов, называемых породообразующими. А ее пластинчатость и легкое расщепление между слоями объясняется просто – такова структура минерала и столь невысока связь между отдельными пакетами. Кстати, слюда может расщепляться на настолько тонкие листочки, что порой они напоминают лист бумаги. При этом определенная прочность, хорошая гибкость сохраняются. Спайность у слюды совершенная (или, иначе говоря, базальная).

Кристаллы слюды иногда имеют псевдогексагональные очертания.

Залегает слюда в земной коре, в соединении с другими горными породами. Вся эта связка была когда-то рождена действием вулкана: расплавленная лава постепенно остывала, и выделялись слюда, гранит и многие другие минералы. Но в отдельных случаях слюда создавалась в результате метаморфизма – изменений, которые вызваны были воздействием влаги, теплом и давлением. Благодаря примерно таким же параметрам когда-то создавалась нефть.

Слюда добывается в шахтах горняками. В настоящее время наиболее крупные пункты добычи слюды разрабатываются в Соединенных Штатах Америки, на Мадагаскаре, в Канаде и Индии, в Южной Америке и России.

Слюда порой добывается серьезными, массивными кусками. Чтобы использовать потом слюду в промышленности, ее расслаивают, и затем нарезают нужными блоками. Но где же используют этот непрочный минерал?

Слюда работает хорошим изолятором, она задерживает как электрический ток, так и тепло. Именно поэтому слюда необходима для производства различных огнестойких материалов и в сфере электроприборов.

А когда-то люди использовали слюду для окон – вместо стекла. Это было тогда, когда стекла еще не было.

Разная окраска слюды объясняется примесями разных металлов. Так, флогопит и мусковит чаще всего прозрачны, а биотит иногда бывает розовым или красным (примеси железа), либо зеленым (магний).

Пластины слюды широко используются и как материал для дизайна. Так, слюда используется для каминных экранов, создавая декоративный эффект и одновременно защищая от воздействия высоких температур.

В древнем индейском городе Теотиуакан в Мексике обнаружено странное сооружение, названное «Слюдяной храм». Подобных сооружений не обнаружено больше нигде в мире. Его уникальность заключается в том, что строение сверху прикрывает двойной слой слюды- мусковита, назначение которого до сих пор неизвестно.

Выход готовых изделий из листовой слюды от добытого сырья составляет в среднем 8,25%. Это обуславливает достаточно высокую цену на изделия и их дефицит.

Во времена Петра I существовал большой спрос на слюду («московское стекло») со стороны Западной Европы и Америки, используемую для иллюминаторов боевых кораблей, который удовлетворялся, в основном, за счет Мамской слюды.

В середине XVII века цена листовой слюды варьировалась от 20 до 50 копеек за лист. Для сравнения, иностранные купцы того времени платили за 1000 белок 16 рублей, за пуд черной икры — 1 рубль.

Ни древние греки, ни римляне не были знакомы со слюдой. В ученых трактатах Западной Европы стали называть слюду «Витрум Московитикум», т. е. стекло Московии. Позднее название упростилось, стало короче - «московит» и, наконец, в минералогии укрепилось как «мусковит»

Один из крупнейших в истории кристаллов мусковита был найден в Канаде. Его размер составил 1,95х2,85х0,6 м и весил он около 7 тонн.

Слюда является одним из наиболее распространенных минералов земной коры. В обычных горных породах она встречается в виде мельчайших чешуек. Промышленные же месторождения, где кристаллы достигают крупных размеров, чрезвычайно редки.

Впервые синтетическая слюда, фторфлогопит, была получена российским ученым К.Д. Хрущевым в 1887 году. Искусственная слюда почти прозрачна и по ряду характеристик превосходит природную.

Слюда относится к электроизоляционным материалам высшего класса нагревостойкости: при нагреве до нескольких сот градусов она сохраняет свои электрические свойства.

Слюда мусковит обладает высокой химической стойкостью. Соляная кислота его не разлагает при нагревании до 300 градусов Цельсия. Он также не восприимчив к щелочам.

В соответствии со спектральной классификацией астероидов выделяют довольно редкий тип углеродных астероидов класса G. Считается, что эти астероиды в основном сложены из низкотемпературных гидратированных силикатов, таких как слюда и глина с примесью углерода или органических соединений.

Если в бетон добавить слюду, это резко повысит его прочность, при этом снизится тепло-- и звукопроводность.

Название разновидности слюды «вермикулит» произошло от латинского слова «червячок», т. к. при нагревании он образует длинные червеобразные столбики и жгуты.

Вторая половина XVIII ознаменовалась успехами в производстве стекла, снижением его цены. Это привело к падения спроса на слюду, сокращению ее добычи. Однако, иллюминаторы боевых кораблей продолжали делать из слюды, т. к. стеклянные не выдерживали залпов орудий.

Термостойкость мусковита, т. е. температура, при которой он сохраняет свои свойства, достигает 700 градусов Цельсия. Для сравнения, температура плавления алюминия составляет 660 градусов, свинца — 327, серебра — 962.

Слюда мусковит прозрачна, имеет стеклянный блеск. Флогопит, как правило, темная слюда, просвечивающая лишь в тонких листах.

В годы Великой Отечественной войны потребность в высококачественной слюде, используемой в оборонной промышленности, резко увеличилась. Слюда была в остром дефиците: Карельские месторождения были захвачены врагом, Бирюсинское истощилось. Вся добыча мусковита велась только на Мамско--Чуйском месторождении.

За точку отсчета слюдяного промысла в Мамско--Чуйском районе принято считать август 1689 года, когда Якутский воевода Зиновьев выдал казаку Афанасию Пущину «Наказную память», которой он обязывался «...сыскать и промыслить по Витиму реке слюды...»

Химический состав состав слюды доходит до 40 элементов. При этом резкие колебания в химическом составе наблюдаются даже в слюдах одного месторождения и, нередко, одного кристалла.

Слово «слюда» («слуда») - исконно русское. Смысл выражения «слудиться» издревле означал -«слоиться». Впервые слово «слуда» упоминается в «Остромировом евангелии» (1057 г.)

В России начала XXI века сложилась парадоксальная ситуация: держава, обладающая огромными ресурсами слюды, вынуждена покупать ее за границей, т. к. собственная добыча практически не ведется. История циклична: абсолютно идентичная ситуация наблюдалась в начале прошлого столетия.

Слюда, обладая высокими диэлектрическими свойствами, значительной термостойкостью, способностью расщепляться на тончайшие листы, является непревзойденным электроизоляционным материалом, широко применяемым в радиотехнике.

Вам, вероятно, не один раз попадался небольшой кусочек блестящей и хрупкой слюды , которую вы легко могли разломать на части, и всегда возникал вопрос, что же это за такой интересный минерал? В этой статье попробуем разобраться, что такое слюда , какими она обладает свойствами и в каких отраслях используется.

Слюда – это природный минерал, который включает в себя целое семейство различных горных минералов, куда входят следующие виды: флюгопит, мусковит, лепидолит и биотит.

Все эти разновидности минералов очень похожи, несмотря на содержание различных металлов. Слюда, и все её виды с легкостью разделяются на слои. Они очень мягкие, если сильно надавить, то на их поверхности останутся даже заметные следы от ногтя.

Все виды слюды образуют однотипные . Они имеют различные цветовые оттенки, бывают бесцветными, а также желтыми, красными, зелеными, коричневыми и даже черными.

Порода слюды обычно, залегает в недрах земной коры в горных местностях. Такие породы входят в состав вулканического происхождения, образовавшиеся при остывании раскалённой расплавленной лавы. В редких случаях слюда может иметь происхождение от других минералов в результате сложного процесса, который называется «метаморфизм», другими словами изменения, вызываемые давлением, теплом под воздействием воды.

Слюда — минерал разрабатывается открытым или подземным способами, с применением бурильных и взрывных работ. Кристаллы слюды отбирают из горной массы обычно вручную. В современное время разработаны промышленные методы синтеза слюды.

Существует три основных вида промышленной слюды :

1) Листовая слюда (листы больших размеров);

2) Слюда мелкого размера и скрап (представляет собой отходы от производства крупных листов слюды);

3) Слюда вспучивающаяся (к примеру, вермикулит)

Из мелкой слюды и скрапа изготавливают молотую слюду , которая используется в строительной, резиновой, цементной, промышленности, а также при производстве пластмассы, красок и других строительных материалов.

Наиболее богатыми районами, добывающими слюду, являются Россия, Канада, Индия, США, Мадагаскар, Южная Африка и Бразилия. В Российской Федерации месторождения слюды обнаружены в Иркутской области, Якутии, а также Забайкалье, Таймыре, Карелии и Кольском полуострове.

В промышленности широко используют слюду , её расслаивают и режут на требуемые куски. Слюда является хорошим изолятором, она совсем не проводит электричество и тепло, соответственно, её применение особенно широко в производстве материалов стойких к огню и электрооборудования.

В отрасли кораблестроении этот минерал используется в иллюминаторах, а также при строительстве яхт. Мелкая слюда используется в качестве сорбента в сельском хозяйстве.

Как декоративный материал, слюда тоже широко используется. При восстановлении и реставрации различных изделий декоративно-прикладного искусства, созданных из или дорогих пород дерева. В этих случаях слюда используется на одном уровне с перламутром и фольгой.

В современное время слюда широко и активно применяется в косметологии, а именно при производстве минеральной косметики. Ее добавляют в румяна, пудры, тени, что придает сияние коже наших прекрасных женщин и делает ее более светлой и гладкой.

Слюда имеет богатую историю. В XVI-XVII веках, во дворцах царей, купцов и боярских домах, а также в церквях окна были закрыты слюдой. В те времена на Руси слюду называли «стеклом московским» или «хрусталем».

Для того, чтобы вставить слюду в окна , мастера соединяли большое количество разных по размерам кусочков слюды между собой, таким образом, создавались слюдяные стёкла . Их украшали оригинальным орнаментом и различными изображениями. В XVII веке слюдяные окна расписывали цветными красками. Обычно это были изображения трав и цветов, птиц и зверей.

Проникавший, сквозь такие разноцветные, слюдяные стёкла дневной свет делал домашний интерьер уютней, а дом наполнялся радостным настроением.

Окна из слюды тех времён можно сравнить западноевропейскими витражами. В светильниках и фонарях, которые освещали помещения при помощи открытого огня, слюда служила окошками, закрывающими его. Изысканные шкатулки для деловых бумаг и драгоценностей, а также дверцы ящиков, в которых хранилась одежда и ткани тоже были изготовлены из слюды. При создании икон, а также для убранства слюда широко и активно применялась.

Добыче слюды уделялось много внимания, и этот промысел считался одним из важных. Стоимость слюды довольно высокая и колеблется в диапазоне от 15 до 150 рублей за один пуд в зависимости от её сорта и качества, поэтому её использование могли позволить себе исключительно богатые и состоятельные люди.

Крестьяне же, живущие в бедности, закрывали прорубленные отверстия в стенах домов, бычьим пузырем, холстом, сыромятной кожей или бумагой. Однако, на берегах рек Ангара и Лена, залежи слюды выходили на земную поверхность, и ее использование было возможным для бедных.

Слюда являлось важной частью экспорта, ее продавали в восточные страны персидские купцы, а на Запад франкские и греческие торговцы. Русская слюда была широко известна в Европе под таким названием как «мусковита» и считалась самой лучшей в мире.

Не смотря на широкое распространение слюды, она всё же уступает по прочности и свето-пропускаемости стеклу, поэтому в XVIII веке окна слюдяные стали заменять обычным стеклом. В первую очередь это затронуло дворцы богатых и состоятельных людей, однако спустя некоторое время стеклить окна начали повсеместно. Всё же очень долгое время слюда и стекло были соседями, а в некоторых Российских регионах слюдяные окна сохранялись почти до начала ХХ века.

Основными и главными врагами слюды являются влажность и время, они безжалостно разрушают и расслаивают её, хотя сначала это были плотные и крепкие пластинки. Рассыпаясь, слюда превращается в блестящую пыль.

В наши дни вы вряд ли увидите слюдяные окна , однако их можно встретить на экспозициях и выставках, на которых показаны только единичные экземпляры, сохранённые с давних времён.

В музеях Московского Государственного Кремля, Государственном историческом музее, музее-заповеднике , а также музее-заповеднике Коломенском и Государственном Эрмитаже хранятся уникальные собрания старинных слюдяных окон.

Слюда – это наименование целой группы природных минералов, содержащих различные металлы, но похожих между собой по свойствам. Для каждого из них характерен свой оттенок. Добыча слюды производится несколькими способами: и подземным. Еще ее можно делать синтетически в лабораторных условиях.

Породы слюды залегают внутри коры Земли и считаются вулканическими. Иногда представленный материал появляется вследствие процесса структурных и минеральных изменений горных пород. Этому способствует температура, вода и давление.

Слюдяной пласт легко делится на фрагменты. Он настолько мягкий, что при надавливании на него ногтем останется след. У всех слюдяных материалов наблюдаются однотипные кристаллы.

Разновидности слюды

Слюда – это группа похожих по свойствам и строению материалов, которые часто отличаются оттенками. Ее добыча производится в разных местах планеты. Состав слюдяного минерала предусматривает наличие калия, но его прозрачность и оттенок разный. Можно выделить такие его виды.

Эта порода слюды считается самой часто встречающейся. Она имеет белый цвет или же совсем прозрачна. Редко оттенок слюды бывает розовым, зеленым или желтым, что случается вследствие наличия примесей.

В составе представленного типа слюды присутствует большое количество ионов железа, поэтому прозрачным он быть не может. Для него характерен черный или темный зеленый (с бурым оттенком) цвет.

В виде ровных листов он не встречается. Чаще он по форме напоминает изогнутые цветочные лепестки. Цвет минерала розовато-сиреневый, лиловый. Во время добычи такой слюды можно наблюдать, как ее фрагменты складываются в сложные розетки. Он содержит значительное количество лития. Эта слюда применяется для производства стекол для оптической техники, некоторых счетчиков Гейгера.

Этот тип слюдяного минерала стоит на втором месте после мусковита по распространенности. Он обычно желтый или коричневый. На его основе ученые научились выращивать синтетические слюдяные кристаллы.

Что касается внешнего вида залежей, то в большинстве случаев добывается листовая слюда. После промышленной обработки получается мелкофракционный и вспучивающийся минерал. Первый представляет собой отходы после обработки крупных листов. Из него же производят молотую слюду. Она же применяется в строительстве, изготовлении цемента, красок, пластмассы и других изделий.

Свойства и области применения материала

Добыча слюды сегодня имеет широкие масштабы, ведь она применяется во многих отраслях. Продукт обладает такими особыми свойствами: спайность (есть возможность разделения одного пласта на части в разных направлениях); способность сгибаться и упругость. А еще обработанный слюдяной пласт обладает прочностью, низкой гигроскопичностью, устойчив к высокой температуре и радиации. Он имеет отличные электроизоляционные качества.

А также продукт устойчив к воздействию химических веществ. Единственным недостатком слюды является то, что на него негативно действует влага и время – он постепенно разрушается. Непростой является и его добыча. Благодаря своим свойствам и наличию различных примесей, слюдяные материалы применяются в таких отраслях:

• строительной промышленности: для производства красок, лаков, огнеупорных материалов;
• радиоэлектронике: для производства различных приборов, электрооборудования;
• в кораблестроении: производство иллюминаторов;
• декоративной промышленности: для восстановления изделий, сделанных из слоновой кости и дорогих пород древесины;
• косметологии: в производстве декоративной косметики на основе минералов (румян, пудр, теней);
• в сельском хозяйстве (в качестве сорбента или готового субстрата для выращивания продукции);
• для изготовления гидротермических пластин, устанавливаемых в водяных котлах;
• в производстве тепловых элементов, а также смотровых окошек для печей, разных приборов;
• из минерала изготавливаются прокладочные (слюдопластовая бумага) и конденсаторные пластины.

Из слюды получаются отличные электроизоляционные материалы. А также мелкофракционный материал применяется для изготовления утеплителей, способных служить десятилетиями, не меняя своих свойств.

Месторождения и способы добычи минерала

Добыча слюды происходит в горных местностях. Используется как открытый, так и подземный метод. Для добычи слюдяных минералов применяются взрывчатые вещества или бурильные установки. Сами кристаллы отбираются ручным способом. Добыча производится из шахт, расположенных по всему миру.

Самыми известными странами, добывающими слюду, являются: США, Канада, Россия, Бразилия, Мадагаскар, Индия, Намибия. Редко можно встретить промышленные месторождения слюдяных кристаллов, отличающиеся высоким качеством. При извлечении они могут разрушаться, так как очень мягкие. Процесс добычи является трудоемким, причем доля слюдяных пластов от общего количества полученного продукта не превышает 10%.

Именно листовые кристаллы слюды больше всего поставляет Индия и Бразилия. В России залежи находятся в Якутии, Иркутской области, Карелии, Забайкалье, Таймыре и Кольском полуострове. Слюдяная промышленность использует два способа добычи.

Открытый. Тут максимальная глубина карьера оставляет 100 м, а высота уступа не больше 10 м. Самые качественные фрагменты отбираются ручным способом. Остальная масса слюдяной продукции требует обогащения и отправляется на специализированные заводы.

Подземный. Тут используются разные системы разработки залежи: горизонтальными слоями, при этом пустоты закладываются другими материалами; с магазинированием; скважины большой глубины; мелкошпуровая отбойка. В последнем случае, добывающими слюду инструментами, являются бур и взрывчатка.

Практически все кристаллы слюды содержат природные примеси, независимо от места и способа добычи. Среди них самыми распространенными являются: кварц, гематит, кальцит, пирит, турмалин.

Синтетические методы получения слюды

Слюдяная промышленность разработала новый способ получения представленного материала – синтетический. В результате получается фторфлогопит. Во время синтеза слюды искусственным способом используются те же химические элементы, которые содержатся и в натуральном продукте, но одна группа веществ заменяется атомами фтора.

Преимуществом такого продукта является то, что его диэлектрические свойства в 10 раз превышают качества натурального минерала. В составе синтетической слюды нет газовых вкраплений, поэтому она не вспучивается под воздействием очень высоких температур. Такое свойство позволяет использовать фторфлогопит для изготовления генераторных радиоламп высокой мощности.

Сейчас синтетический слюдяной минерал в лабораторных условиях изготавливают мало. Его промышленное производство невозможно, так как ученые до сих пор не могут вырастить крупные кристаллы, которые пригодились бы для изготовления изоляции, прокладок, конденсаторов.

Основная трудность заключается в том, что для кристаллизации синтетического материала требуется очень медленное снижение температуры с 1400 до 1200 градусов в час. Но в промышленных условиях этот процесс обеспечить технологически трудно. То есть крупные пластины слюды добыть таким методом пока невозможно.

Слюду начали получать еще несколько веков назад. В давние времена минерал использовался для изготовления окон в домах, оправ, свечных фонарей. Сегодня спектр ее применения значительно расширен, но процесс добычи непростой. Однако производство материала не прекращается, так как его свойства делают его исключительным.

Заглянем в кладовые Земли

Горные породы образуют толщу Земли, а сами состоят из минералов.

Рассмотрите образцы полевого шпата, кварца и слюды. Это минералы , соединяясь вместе, образуют горную породу гранит

Рассмотрите кусочек гранита. Найдите цветные зёрна. Это минерал полевой шпат. Найди полупрозрачные зёрна. Это минерал слюда.

Заполните схему. Состав гранита.
Закрасьте в схеме прямоугольник с названием горной породы зелёным карандашом, прямоугольники с названиями минералов - жёлтым карандашом.

Выпишите из текста учебника примеры горных пород.

Гранит, песок, глина, известняк, мел, мрамор, кремень

Найди в атласе-определителе "От земли до неба" дополнительные сведения о граните, полевом шпате, кварце, слюде. Приготовь сообщение об 1 - 2 из этих камней (по своему выбору). Запиши краткие сведения о них.

Гранит
Гранит бывает серого, розового, красного цвета. Его часто можно увидеть в городах: гранитом облицованы стены некоторых зданий, из него построены набережные рек, изготовлены постаменты для памятников. Гранит - горная порода, состоящая из зерен нескольких минералов. В основном это полевой шпат, кварц, слюда. Цветные зерна - это полевой шпат, полупрозрачные, сверкающие - кварц, чёрные слюда. "Зерно" по-латыни "гранум". От этого слова и появилось название "гранит".

Полевой шпат
Полевой шпат - самый распространенный минерал земной поверхности. Известно много разновидностей полевых шпатов. Среди них есть белые, серые, желтоватые, розоватые, красные, зелёные камни. Чаще всего они непрозрачны. Некоторые из них используют для изготовления украшений.

Кварц
Кварц - минерал, который входит в состав гранита, но часто встречается и сам по себе. Попадаются кристаллы кварца размером от нескольких миллиметров до нескольких метров! Прозрачный бесцветный кварц называют горным хрусталём, непрозрачный белый - молочным кварцем. Многим известен прозрачный фиолетовый кварц - аметист. Есть кварц розовый, кварц голубой и другие разновидности. Все эти камни с давних пор используются для изготовления различных украшений.

Слюда
Слюда - минерал, состоящий из пластин, тонких листочков. Эти листочки легко отделяются друг от друга. Они тёмные, но прозрачные и блестят. Слюда входит в состав гранита и некоторых других горных пород.

Если у тебя есть своя коллекция камней (например, разноцветная морская галька или другие камни), выбери самые красивые и интересные. Сделай фотографии и помести их здесь. В подписи постарайся передать своё отношение к миру камней.

Рассматривать камни очень увлекательное занятие. Изучая камни, обязательно отправляешься в далекое прошлое нашей планеты и той местности, где живёшь. На Земле бесчисленное множество разнообразных камней: красивых и не очень, разных цветов и форм. Рассматривая камни, думаешь о том, что в каждом из них есть какая-то тайна и множество загадок. И не все они, наверное, раскрыты и разгаданы. А сколько повидали эти камни на своем веку! Хочется узнать, какие же секреты они таят в себе, чем отличаются друг от друга, какова история их появления на Земле, и какую пользу приносят камни людям .