Основой классификации минералов является химический состав минералов. По этому признаку различают такие классы минералов:
- Силикаты
- Оксиды
- Гидрооксиды (гидроокислы)
- Карбонаты
- Сульфаты
- Сульфиды
- Фосфаты
- Галоиды
- Самородные элементы
- Органические соединения
Классы минералов и химический состав минералов:
Химический состав минералов может быть выражен химическими формулами – эмпирическими и структурными. Эмпирические формулы показывают количественное соотношение элементов, входящих в состав минерала. Например, эмпирическая формула ортоклаза может иметь вид K2 Al2 Si6O16. Эта формула очень удобна для описания состава, но она не отражает характера взаимодействия связи элементов в структуре минерала. Эту же формулу можно дать в виде молекулярных соединений различных оксидов, что удобно для выражения реакций, в которых участвуют минералы. Такая формула будет называться структурной и ее можно записать в таком виде: K2 ОAl2 О 3 6SiO2
Химический состав минералов различает две основные группы:
1) Постоянного химического состава (например SiO2, FeS2). Эту группу
минералов изучать достаточно просто;
2) Минералов, образующие непосредственные соединения, довольно сложные для изучения. К этим соединениям относятся минералы, имеющие различные примеси (газы, растворы, взвешенные частицы и в виде отдельных элементов, входящих в кристаллическую решетку вещества, не нарушая ее формы).
Многие минералы, имея один и тот же химический состав минералов, могут иметь различную структуру и внешний облик кристаллов, текстуру, а значит и различные физические свойства. Такое свойства минералов называется полиморфизмом. Примером полиморфизма может служить углерод. В зависимости от условий кристаллизации он может образовать две полиформных разновидностей – алмаз и графит, имеющие различное расположение атомов углерода в пространстве.
Вода, входящая в химический состав минералов, подразделяется по прочности связи: конституционная (наиболее прочно связана с кристаллической решеткой, кристаллизационная (тоже связанная с кристаллической решеткой, но менее прочно и поэтому может быть удалена при высоких температурах); циолитная (вода как бы растворенная в кристалле). Присоединение конституционной воды означает образование особой формы минерала, а ее удаление разрушает минерал.
Присоединение кристаллизационной воды и ее удаление при высоких температурах заметно отражается на многих физических и химических свойствах минерала. Например, присоединяя кристаллизационную воду, ангидрит переходит в гипс. При этом увеличивается его объем до 60%. Циолитовую воду минералы могут относительно просто терять и восстанавливать, изменяя при этом некоторые свои свойства (показатель преломления, структуру).
Чтобы решить задачу, нужно узнать состав исходной смеси - массу цинка и массу оксида цинка. При нагревании оксид цинка останется неизменным, а цинк окислится кислородом воздуха до оксида цинка:
2 Zn + O2 = 2 ZnO
Масса смеси увеличится на массу присоединившегося кислорода. Значит, 4 г - это масса присоединившегося кислорода.
После завершения реакции весь цинк превратится в оксид цинка, и вместо смеси получится чистый оксид цинка. Его масса равна 28,4+4=32,4 г.
Рассчитаем по уравнению реакции, сколько цинка было до реакции (х) и сколько получилось оксида цинка в ходе реакции (у):
2 Zn + O2 = 2 ZnO 2*65,4 г 32 г 2*81,4 г х г 4 г у г
х = 2*65,4*4/32 = 16,35 г (масса цинка) у = 2*81,4*4/32 = 20,35 г (масса образовавшегося оксида цинка)
Теперь найдем массу оксида цинка, который был в исходной смеси. Для этого отнимем из конечной общей массы оксида цинка (32,4 г) массу оксида, образовавшегося в ходе реакции (20,35 г): 32,4-20,35 = 12,05 г. (первоначального оксида цинка) Этот же результат можно получить, вычитая из массы первоначальной смеси массу цинка: 28,4 - 16,35 = 12,05 г. (первоначального оксида цинка) Итак, в состав смеси входило 16,35 г ZnO и 12,05 г ZnO
При растворении этой смеси в растворе KOH будут протекать 2 реакции. 1) чистый цинк будет восстанавливать водород из воды и образовывать с щелочью комплексное соединение - тетрагидроксоцинкат калия,
Zn + 2 KOH + 2 H2O = H2 + K2[Zn(OH)4]
2) оксид цинка будет растворяться в щелочи с образованием такого же комплексного соединения.
ZnO + 2 KOH + H2O = K2[Zn(OH)4]
Рассчитаем массы KOH, необходимые для реакции:
Zn + 2 KOH + 2 H2O = H2 + K2[Zn(OH)4] 65,4 г 2*56,1 г 16,35 г х г
х = 16,35*2*56,1/65,4 = 28,05 г (KOH)
ZnO + 2 KOH + H2O = K2[Zn(OH)4] 81,4 г 2*56,1 г 12,05 г у г
у = 12,05*2*56,1/81,4 = 16,61 г (KOH)
Всего же KOH потребовалось 28,05+16,61 = 44,66 г
В 100 г 40% раствора KOH содержится 40 г KOH А в х г 40% раствора KOH содержится 44,66 г KOH
х = 44,66*100/40 = 111,65 г (раствора KOH)
Масса раствора равна его объему V, умноженному на плотность: 111,65 г = V*1.4 г/мл V = 111.65 г /1,4 г/мл = 79,75 мл раствора KOH ответ: 79,75 мл (можно округлить до 80 мл)
Основой классификации минералов является химический состав минералов. По этому признаку различают такие классы минералов:
- Силикаты
- Оксиды
- Гидрооксиды (гидроокислы)
- Карбонаты
- Сульфаты
- Сульфиды
- Фосфаты
- Галоиды
- Самородные элементы
- Органические соединения
Классы минералов и химический состав минералов:
Химический состав минералов может быть выражен химическими формулами – эмпирическими и структурными. Эмпирические формулы показывают количественное соотношение элементов, входящих в состав минерала. Например, эмпирическая формула ортоклаза может иметь вид K2 Al2 Si6O16. Эта формула очень удобна для описания состава, но она не отражает характера взаимодействия связи элементов в структуре минерала. Эту же формулу можно дать в виде молекулярных соединений различных оксидов, что удобно для выражения реакций, в которых участвуют минералы. Такая формула будет называться структурной и ее можно записать в таком виде: K2 ОAl2 О 3 6SiO2
Химический состав минералов различает две основные группы:
1) Постоянного химического состава (например SiO2, FeS2). Эту группу
минералов изучать достаточно просто;
2) Минералов, образующие непосредственные соединения, довольно сложные для изучения. К этим соединениям относятся минералы, имеющие различные примеси (газы, растворы, взвешенные частицы и в виде отдельных элементов, входящих в кристаллическую решетку вещества, не нарушая ее формы).
Многие минералы, имея один и тот же химический состав минералов, могут иметь различную структуру и внешний облик кристаллов, текстуру, а значит и различные физические свойства. Такое свойства минералов называется полиморфизмом. Примером полиморфизма может служить углерод. В зависимости от условий кристаллизации он может образовать две полиформных разновидностей – алмаз и графит, имеющие различное расположение атомов углерода в пространстве.
Вода, входящая в химический состав минералов, подразделяется по прочности связи: конституционная (наиболее прочно связана с кристаллической решеткой, кристаллизационная (тоже связанная с кристаллической решеткой, но менее прочно и поэтому может быть удалена при высоких температурах); циолитная (вода как бы растворенная в кристалле). Присоединение конституционной воды означает образование особой формы минерала, а ее удаление разрушает минерал.
Присоединение кристаллизационной воды и ее удаление при высоких температурах заметно отражается на многих физических и химических свойствах минерала. Например, присоединяя кристаллизационную воду, ангидрит переходит в гипс. При этом увеличивается его объем до 60%. Циолитовую воду минералы могут относительно просто терять и восстанавливать, изменяя при этом некоторые свои свойства (показатель преломления, структуру).
При нагревании оксид цинка останется неизменным, а цинк окислится кислородом воздуха до оксида цинка:
2 Zn + O2 = 2 ZnO
Масса смеси увеличится на массу присоединившегося кислорода.
Значит, 4 г - это масса присоединившегося кислорода.
После завершения реакции весь цинк превратится в оксид цинка, и вместо смеси получится чистый оксид цинка.
M(O2) = 32 г/мольЕго масса равна 28,4+4=32,4 г.
M(ZnO) = 81.4 г/моль
M(Zn) = 65.4 г/моль
M(KOH) = 56.1 г/моль
Рассчитаем по уравнению реакции, сколько цинка было до реакции (х) и сколько получилось оксида цинка в ходе реакции (у):
2 Zn + O2 = 2 ZnO
2*65,4 г 32 г 2*81,4 г
х г 4 г у г
х = 2*65,4*4/32 = 16,35 г (масса цинка)
у = 2*81,4*4/32 = 20,35 г (масса образовавшегося оксида цинка)
Теперь найдем массу оксида цинка, который был в исходной смеси.
Для этого отнимем из конечной общей массы оксида цинка (32,4 г)
массу оксида, образовавшегося в ходе реакции (20,35 г):
32,4-20,35 = 12,05 г. (первоначального оксида цинка)
Этот же результат можно получить, вычитая из массы первоначальной смеси массу цинка:
28,4 - 16,35 = 12,05 г. (первоначального оксида цинка)
Итак, в состав смеси входило 16,35 г ZnO и 12,05 г ZnO
При растворении этой смеси в растворе KOH будут протекать 2 реакции.
1) чистый цинк будет восстанавливать водород из воды и образовывать с щелочью комплексное соединение - тетрагидроксоцинкат калия,
Zn + 2 KOH + 2 H2O = H2 + K2[Zn(OH)4]
2) оксид цинка будет растворяться в щелочи с образованием такого же комплексного соединения.
ZnO + 2 KOH + H2O = K2[Zn(OH)4]
Рассчитаем массы KOH, необходимые для реакции:
Zn + 2 KOH + 2 H2O = H2 + K2[Zn(OH)4]
65,4 г 2*56,1 г
16,35 г х г
х = 16,35*2*56,1/65,4 = 28,05 г (KOH)
ZnO + 2 KOH + H2O = K2[Zn(OH)4]
81,4 г 2*56,1 г
12,05 г у г
у = 12,05*2*56,1/81,4 = 16,61 г (KOH)
Всего же KOH потребовалось 28,05+16,61 = 44,66 г
В 100 г 40% раствора KOH содержится 40 г KOH
А в х г 40% раствора KOH содержится 44,66 г KOH
х = 44,66*100/40 = 111,65 г (раствора KOH)
Масса раствора равна его объему V, умноженному на плотность:
111,65 г = V*1.4 г/мл
V = 111.65 г /1,4 г/мл = 79,75 мл раствора KOH
ответ: 79,75 мл (можно округлить до 80 мл)