Home » Misc » Минеральная поверхность это

Минеральная поверхность это


Минеральная краска - свойства, применение и нанесение

Минеральная краска получается в процессе переработки, измельчения натуральных минералов до порошкового состояния. Считается экологически чистой, безопасной. Ее применение способно подчеркнуть красоту строения, предотвратить переувлажнение стен, обеспечить их достаточную вентиляцию, увеличить срок службы любых поверхностей.

Содержание:

  • Возможные оттенки
  • Какие основы подходят для красок из минералов
  • Области применения
  • Минеральные
  • Полимерцементные
  • Эмульсионные, щелочные
  • Масляные
  • Эмалевые
  • Особенности при работе

Это свойство объясняется повышенной паропроницаемостью благодаря отсутствию в составе некоторых смол и масел, входящих в состав большинства химических красок. Небольшие добавки синтетических смол для повышения стойкости к негативным воздействиям не влияют на качество покрытия, а лишь повышают его износостойкость и усиливают защиту материала.

к содержанию ↑

Возможные оттенки

Минеральные краски могут создавать практически безграничную цветовую гамму. При создании определенного цвета может использоваться один минеральный порошок, их различные комбинации. Подобное смешивание позволяет добиться желаемого оттенка.

  1. Белая: для создания используют известь, мел с добавлением прокаленного цинка, литопона, углекислого свинца, титановой руды.
  2. Оттенки желтого: крон красный (еще называется хромовая), желтый или охра. Хромовые отличаются большой стойкостью цвета и долговечностью.
  3. Синие тона: ультрамарин, глазурь вместе с мелом или известью. Лазурный порошок лучше сочетать с масляными, эмальными растворителями. Недопустимо попадание прямых солнечных лучей, поскольку цвет может стать бордово-красным, неровным.
  4. Красные: свинцовый, железный сурик, мумие (пигмент минерала), нестабильны под воздействием прямых лучей солнца, отлично противостоят другим негативным атмосферным явлениям.
  5. Зеленые: свинцовая и хромовая зелень. Регулируя ее процентное соотношение при приготовлении раствора, можно добиться нужного тона колера.
  6. Коричневый: пережженная сера, умбра, используется с целью придания поверхностям оттенка под дуб, ясень.
  7. Серые, черные оттенки: используются сажа, графиты, древесный уголь, перекись марганца, тщательно просеянные.
  8. Металлические оттенки: бронза, алюминий, измельченные в порошок.

Необходимый колер сложно подобрать самостоятельно в домашних условиях смешивая различные цветные составляющие.

Лучше прибегнуть к компьютерным услугам профессиональных колеровщиков, которые предоставляют большинство крупных магазинов стройматериалов. Они смогут подобрать необходимое сочетание, соответствующее эталону.

В зависимости от состава минеральные краски считаются:

  • натуральными, когда цвет дает один пигмент;
  • искусственными, нужная цветовая гамма достигается сочетанием различных цветных основ.

к содержанию ↑

Какие основы подходят для красок из минералов

Сухая смесь не может использоваться для покраски, ее необходимо развести. В зависимости от растворителя для сухих смесей определяют группы:

  1. Известковые. Разводят известковым молоком, иногда добавляют поваренную соль, кальция хлорид, квасцы алюминия. Имеют преимущественно светлые оттенки, недолговечны, дешевы. Нельзя наносить на цементную штукатурку.
  2. Цементные. Водостойки, хороши для окраски внешних и внутренних поверхностей, производственных помещений повышенной влажности. Такие краски влагостойки.
  3. Силикатные. Сочетание щелочноустойчивых пигментов + наполнитель (тальк, мел). Водорастворимы, атмосфероустойчивы, устойчивы к влажности, температурам, подходят для любых поверхностей.
  4. Масляные. Состоят из различных олиф и растворенных в них пигментов. Такие минеральные краски изготавливаются заводским способом, методом перетирки на краскотерах (специальных машинах) до получения однородной суспензии. Они долговечны, износостойки, объем в процессе твердения остается неизменным, часто используются, как грунтовки перед нанесением финишного покрытия. Защищают металл от коррозии, дерево от переувлажнения, гниения и плесени.

к содержанию ↑

Области применения

Готовой краской будет считаться сухая смесь, концентрат, цвет которых заранее подобран. Их можно после разжижения (разбавления) использовать для проведения малярных работ. В зависимости от растворителя, они могут быть: минеральные (чаще это минеральные водоэмульсионные краски), полимерцементные, эмульсионные, масляные, эмалевые.

Минеральные

До необходимой консистенции разводятся водой, могут разбавляться цементом, казеином, силикатом. Казеиновая – это краска для минеральных фасадов, отделки стен внутри помещений. Силикатная (жидкое стекло) – работы по кирпичу, штукатурке, бетону, после высыхания создает на поверхности в течение 8 часов защитную пленку. Декоративные (называются гуашами) хорошо разбавляются водой, образуют при высыхании прочные матовые пленки, подходят для художественных работ, декорирования помещений.

к содержанию ↑

Полимерцементные

Помимо минерального состава и цементной составляющей, содержат поливинилацетатные смолы. Светлые, быстро высыхают. Продаются в двух тарах: порошок + растворитель. Перед работой их смешивают, доводят для нужной консистенции водой.

Используют в наружных, внутренних работах по минеральным основаниям. Сохнет быстро и служит до 7 лет.

Эмульсионные, щелочные

Не подходят для использования по дереву, зато хорошо ложатся на кирпичное, каменное, бетонное основание. Продаются в пастообразном виде, разбавляются водой. Матовые или немного блестящие, они создают на поверхности прочную эластичную пленку, обладающую защитными свойствами от неблагоприятных условий внешней среды. Долговечны. Можно применять по металлу после предварительного покрытия его олифой. Выпускаются светлых тонов.

к содержанию ↑

Масляные

Минеральный пигмент + наполнитель + олифа. Могут продаваться в форме концентрата или готовыми к использованию. Концентрат разводится олифой. Все виды предназначены для наружных и внутренних работ, сохнут до 24 часов.

Эмалевые

Олифа + пигменты минералов + лак. Подходят для покраски практически всех поверхностей, покрытых грунтовкой, в том числе деревянных и металлических. Светостойкие, долговечные, устойчивые к негативным влияниям окружающей среды. Сохнут от 30 до 72 часов, в зависимости от свойств входящих в ее состав олифы и лака. Дают прочную, глянцевую пленку.

Особенности при работе

Минеральные краски подходят для окрашивания новых поверхностей или побывавших в эксплуатации. Подготовка к работе происходит так же, как с красками на любой другой остове.

  1. Очищение поверхностей от загрязнений. При реставрации удаляются отслаивающиеся старые слои, стены зачищаются, шпаклюются.
  2. Перед началом грунтования необходимо проверить стены на прочность, можно при помощи обычного скотча. Если лента чистая, можно переходить к следующему этапу, если остались кусочки покрытия, оно нуждается в дополнительном укреплении.
  3. Нанесение грунтовочного слоя. При выборе грунтовки необходимо учитывать тип растворителя, которым будет разводиться сухая смесь, или который уже добавлен в готовые краски. Правильно подобранная грунтовка обеспечит ровное нанесение финишного покрытия.
  4. При покраске оштукатуренных фасадных стен нужно учитывать, что срок полного высыхания – около месяца. Влажную штукатурку красить нельзя. Исключение составляет роспись по сырой штукатурке, на которую после полного высыхания будет нанесено защитное финишное покрытие.
  5. Заключительное окрашивание проводится в два слоя. Второй наносится после полного высыхания первого.

Минеральные краски имеют большую область применения. В зависимости от их свойств, состава можно:

  1. Придать красивый вид, прочность и долговечность фасаду. При реставрации фасадов старых зданий из кирпича, бетона, особенно построенных в сырых местах, применение способно значительно увеличить срок до следующего косметического ремонта.
  2. Красиво оформить помещение внутри, придав ему неповторимый дизайн, создать свой собственный стиль.

Благодаря натуральной основе применение подобных природных красок получило широкое распространение при наружных внутренних работах.

Ими можно защитить и украсить минеральные фасады, строения из дерева, металла, красиво декорировать жилые помещения.

Какие бывают грунтовки, для чего нужны и как их выбрать

Грунтование является одним из обязательных подготовительных процессов перед проведением декоративно-отделочных работ. На рынке представлено много разновидностей грунтовок. Неправильный выбор состава может негативно сказаться на эксплуатационных качествах отделки. Поэтому важно понимать, какая грунтовка для чего может быть использована.

Все представленные грунты на рынке можно объединить в три основные категории, а именно:

  • Грунтовки глубокого проникновения;
  • Грунтовки универсальные;
  • Бетоноконтакт.

Выбор производителя и марки грунта должен отталкиваться именно исходя из того, к какой категории относится состав. В данной публикации предлагаем ознакомиться с характеристиками, назначением, свойствами и способами применения разных видов грунтовок. Ведь, казалось бы, такой не очень существенный процесс, как грунтование, может повлиять на эксплуатационные свойства конкретного материала и качество ремонта в целом.

Грунтовка глубокого проникновения

Грунтовка глубокого проникновения представляет собой полимерно-водный раствор. Его основное назначение заключается в укреплении рыхлых (слабых), пористых, сильно впитывающих оснований для последующего проведения отделочных работ.

Принцип действия грунтовки глубокого проникновения достаточно простой. В состав этого готового для нанесения грунта входит акрил и стирол в разбавленном виде. При нанесении, вместе с водой в поверхностную структуру основания попадают и сами полимеры. После полного испарения воды из основания, внутри остается только сухое вещество. Во время высыхания акрил на молекулярном уровне связывается с материалом стен, полов или потолков. Таким образом обеспечивается обеспыливание, укрепление поверхностного слоя и выравнивание влаговпитывающей способности основания.

Для последующего проведения работ важно дождаться полного высыхания грунта. В ином случае полимер не сможет связаться с материалом и эффекта не будет. В зависимости от условия окружающей среды (температура и влажность), один слой высыхает на протяжение от 1-2 до 6 часов. Многие специалисты проводят отделку только лишь на следующий день после нанесения грунта.

Наносится грунтовка глубокого проникновения от 1 до 2 слоев. Не рекомендуется делать больше слоев, так как появляется риск «перегрунтовать» основание. Большое количество полимера в структуре может негативно сказаться на влагопоглощении, что приведет к снижению адгезии с штукатурными растворами и клеевыми материалами.

Какие бывают грунтовки глубокого проникновения?

Не все грунтовки глубокого проникновения обладают одинаковыми свойствами. Их особенности напрямую связаны с количеством сухого вещества в растворе. Это определяет назначение и способ использования подобного грунта.

  • Грунтовка Юнис для внутренних работ. Продукт на основе акрилатных смол, который применяется для обработки оштукатуренных, шпаклеванных поверхностей, ячеистого бетона, бетона, гипсовых плит, как ГКЛ, ГВЛ, ПГП и прочих материалов со схожими свойствами. Грунт рекомендуется применять только внутри помещений с нормальным уровнем влажности. Используется для подготовки поверхностей перед оштукатуриванием или покраской.
  • Грунтовка Ceresit CT 17 глубокого проникновения. Достоинством данного продукта является то, что помимо упрочения основания, он дополнительно выравнивает влаговпитываемость. Таким образом, данный грунт может быть использован для более широкого спектра последующих работ – покраска, поклейка обоев, плиточная кладка.
  • Грунтовка Файдал Тифенгрунд морозостойкая. Применяется для обработки минеральных сильновпитывающих оснований, а также рыхлых (но прочно удерживающихся), мелящихся, пачкающихся поверхностей. Ее особенности заключаются в высоком процентном содержании сухого вещества (12%) и способности проникать на глубину до 10 см в структуру стены. За счет этого продукт обеспечивает дополнительную клеящую способность. Допускается применение данного состава для подготовки фасадов и внутренних помещений под цементные и штукатурные растворы.
  • Грунтовка ЕК G100 концентрированная – это концентрат, который позволяет мастеру самостоятельно приготовить раствор исходя из состояния поверхности. Эта марка грунта отлично подойдет для тех, кто планирует масштабный ремонт в местах, где будут проводиться штукатурные, малярные, оклеечные работы, заливка полов и прочее.

Грунтовки универсальные

Универсальная грунтовка применяется с целью снижения и выравнивания влагопоглощения стен при проведении отделочных мероприятий. Зачастую, такие составы не обладают другими уникальными свойствами, хотя возможны и исключения. Примеры таких исключений приведем далее.

Универсальными этот вид грунтовок называется потому, что обрабатывать ими допускается поверхности для последующего проведения большинства видов работ. К таким относятся:

  • монтаж плитки на клей;
  • нанесение гипсовых или цементных штукатурок;
  • подготовка поверхностей для стяжек и наливного пола;
  • покраска любыми видами ЛКМ;
  • поклейка обоев.

Универсальная грунтовка, обладая свойством выравнивания влаговпитываемости поверхности, обеспечивает полезные свойства, как:

  • повышенное время работы с растворами при монтаже керамической плитки, штукатурок и шпаклевок на сильно впитывающие основания;
  • снижение расхода краски при окрашивании поверхностей;
  • не дает обойному клею быстро сохнуть на стене и повышает время для нанесения полотна.
  • дополнительно такой грунт может укреплять поверхностный слой, обеспыливать основание, улучшая тем самым адгезию с растворами.

Универсальные грунтовки отлично подходят для работы с сильно впитывающими материалами. Они идеальны для обработки пенобетона, газосиликата и других ячеистых бетонов. На обработанную поверхность намного легче ложится штукатурка (особенно гипсовая). В ней происходит полная гидратация, что обеспечивает отсутствие образования трещин во время последующей эксплуатации.

Примером качественных универсальных грунтовок являются:

  • Грунтовка ЕК G200 универсальная. Акриловая грунтовка, которая отлично выравнивает влаговпитываемость пористых материалов. Рекомендована для подготовки стен под тонкослойное оштукатуривание, поклейку обоев, а также подготовку стяжек под заливку самонивелирующимися смесями.
  • Грунтовка Юнис универсальная. Состав для подготовки стен из ячеистого бетона и материалов на основе гипса под последующую кладку плитки или штукатурки на основе гипса, цемента. Особенность этой продукции в наличии в составе полимеров, которые повышают адгезию. Допускается использовать даже для грунтования деревянных поверхностей под покраску, в частности, плит ДСП, МДВ, ДВП и прочих.
  • Грунтовка Кнауф Миттельгрунд F. Концентрированная универсальная грунтовка со специальным свойством – морозостойкость. Этот грунт допускается применять внутри помещений на промерзающих стенах. Идеально подходит для пено и газоблока, силикатного кирпича. Также может применяться для обработки листов на основе гипса, кирпича, по цементной стяжке перед нанесением наливного пола. Этот грунт допускается разбавлять в пропорции до 1 к 5, что обеспечивает оптимальный выход продукта. 

Бетоноконтакт: свойство грунта и его применение

Бетоноконтакт – это особый вид грунтовочных составов, который в последнее время приобрел широчайшее применение. Данный материал производится на основе дисперсии акрилатных смол с добавлением минеральной крошки. После нанесения на поверхность и высыхания, он образует своеобразную пленку. Поверхность этой пленки укрыта мелкими твердыми частичками, которые создают эффект шероховатости.

Обычно бетоноконтакт окрашивают в розовый цвет. Сделано это для того, чтобы легче визуально определять, загрунтован ли участок полностью или есть на нем пробелы. Наличие любых пробелов на обработанной поверхности может негативно сказаться на эффективности грунтовки.

Многие считают, что грунтовка бетоноконтакт универсальная и может использоваться на любых типах поверхностей и для любых последующих работ. Это утверждение является ошибочным. Главное назначение материала заключается в следующем:

Бетоноконтакт – грунтовка, которая предназначена исключительно для подготовки слабовпитывающих оснований для последующего нанесения штукатурки.

К числу слабовпитывающих оснований относится монолитный бетон, встречающийся в панельных домах. Также допускается наносить бетоноконтакт на старую краску, если удалить ее с поверхности любым способом невозможно. Эффективен будет этот грунт для обработки плит перекрытия с целью подготовки потолков под тонкослойное оштукатуривание.

На загрунтованную бетоноконтактом поверхность допускается наносить любые виды цементных или гипсовых штукатурок. Причем, наилучшим образом бетоноконтакт ведет себя именно с растворами на гипсовой основе. Причин этому, как минимум, есть две:

  • снижение водопоглощения стен практически до нулевой отметки;
  • придание обработанной поверхности шероховатости.

Гипсовые штукатурки быстро отдают влагу. При нанесении толстым слоем это свойство может привести к неравномерному водопоглощению по структуре штукатурки. Она начнет, банально, «сползать» со стен еще до полного сцепления с поверхностью. Водонепроницаемая пленка бетоноконтакт позволяет избежать образования такого эффекта. А дополнительные крупицы минеральной крошки на поверхности обеспечат дополнительное сцепление с гипсом.

Бетоноконтакт – это паропроницаемая грунтовка. Это также важный фактор при выборе материалов для отделки жилых помещений. За счет данного свойства грунт не будет препятствовать стенам «дышать». Он не будет первопричиной появлению под штукатуркой грибков и плесени.

Какую грунтовку бетоноконтакт покупать?

Хорошая грунтовка бетоноконтакт должна иметь надлежащее качество: иметь достаточное содержание полимеров в составе и четкую пропорцию минеральных наполнителей. Мы же рекомендуем использовать следующие виды бетоноконтакта:

  • Грунтовка бетонконтакт Ceresit CT 19. Это высококачественный грунт с добавками кварцевого песка. Обеспечивает силу сцепления со слабовпитывающими основаниями до 1,5 МПа. Один из немногих грунтов, который рекомендован производителем под последующую укладку керамической плитки. Продукт является морозостойким, поэтому допускается его использование снаружи зданий на вертикальных поверхностях. Идеально подходит для последующего оштукатуривания цементными и гипсовыми штукатурками.
  • Грунтовка ЕК Бетонконтакт – состав на основе акрилатной смолы. Легко наносится и быстро сохнет. Существенно повышает адгезию за счет свойств полимерной пленки и кварцевого песка в составе. Рекомендован для монтажа штукатурок и для плиточных работ.
  • Грунтовка Кнауф Бетонконтакт. Акриловая дисперсия с керамическим песком, которая применяется для подготовки гипсовых материалов и ячеистых бетонов под последующее оштукатуривание гипсовыми штукатурками.

Когда лучше не использовать бетоноконтакт?

На практике грунт бетоноконтакт не зарекомендовал себя как идеальный материал для подготовки стен перед кладкой керамической плитки и, тем более, керамогранита. Причина заключается в том, что плиточный клей имеет более высокую адгезивную способность, чем грунт. Сила сцепления плиточных клеев составляет от 0,5 МПа, в то время как у бетоноконтакта она лишь 0,4 МПа (со слабовпитывающими, осыпающимися материалами). Это приводит к снижению прямого сцепления клея с основанием. Ввиду большого веса керамической плитки и керамогранита, они будут создавать увеличенные нагрузки на грунт. В итоге бетоноконтакт может либо расслоиться, либо «сойти» со стены вместе с плиткой.

Во избежание негативного результата для подготовки поверхностей под укладку плитки лучше использовать такие грунтовки как бетонконтакт Ceresit CT 19 или ЕК Бетонконтакт. Производители этих марок рекомендуют именно данные продукты для подготовки стен под плиточные работы.

Не рекомендуется использовать бетоноконтакт любого производителя на рыхлых поверхностях. С подобными основаниями грунт не способен обеспечить заявленную производителем адгезию. Сила сцепления слоя с такими минеральными материалами будет снижена. Учитывая, что адгезия штукатурных растворов составляет от 0,3МПа, эффекта от обработки поверхностей бетоноконтактом не будет.

Нельзя наносить бетоноконтакт на невпитывающие основания – металлические, деревянные или пластиковые поверхности. Слой не сможет нормально сцепиться с подобными основаниями. Даже если это произойдет, то учитывать нужно особое свойство бетоноконтакта – паропроницаемость. Скопление влаги между поверхностью и грунтовкой приведет к очень быстрому сползанию последней.

Резюме: какая грунтовка нужна

Выбор того или иного типа грунта должен основываться на двух факторах – тип основания и вид проводимой декоративной отделки. Наши рекомендации следующие:

  1. Грунты глубокого проникновения будут эффективные только на стенах с «сыпящимся» и «мелящимся» эффектом. Их задача заключается в укреплении поверхностного слоя материала, связывания его структуры. Это позволяет увеличить надежность самого основания и повысить адгезию с растворами.
  2. Грунты универсальные подойдут для проведения отделочных работ, где важно уменьшить влаговпитываемость поверхностей. К примеру, для обработки пено-, газобетона, силикатных блоков, при монтаже керамической плитки или поклейки обоев. Загрунтованная поверхность способствует гидратации штукатурки, дает больше времени на выравнивание плитки по уровню или состыковки полотен.
  3. Грунты Бетоноконтакт лучше использовать при монтаже цементных и гипсовых штукатурок и только на слабовпитывающих основаниях. В другом случае существенного эффекта вы не добьетесь, а иногда даже можно усугубить ситуацию.

Грунты не являются панацеей, которая обязательно должна гарантировать великолепный результат. Грунты – это, прежде всего, вспомогательное средства, которые упрощают процесс монтажа и делают его более качественным и надежным. Главное, при этом, выбирать правильный и подходящий состав и в точности соблюдать технологию монтажа того или иного раствора, клея, краски.

Минеральные поверхности | ROBERT M. HAZEN

Химические взаимодействия на границе кристалл-вода имеют решающее значение для широкого круга научных и технологических тем, включая коррозию, гетерогенные катализаторы, химические датчики, зубы и кости, а также множество повседневных продуктов от красок и клеев до растворителей. и чистящие средства. Геохимики уделяют особое внимание реакциям, которые происходят между минеральными поверхностями и водными веществами — взаимодействиям, играющим центральную роль в выветривании и почвообразовании, гидротермальном отложении руд, буферизации pH, биоминерализации и образовании биопленки, поглощении и высвобождении химических веществ, влияющих на качество воды, и многих других природных процессах. .

Адсорбция органических молекул на поверхности минералов давно изучается в связи со сценариями происхождения жизни. Пребиотический синтез соответствующих биомолекул (первый этап биогенеза) был продемонстрирован для множества возможных сред, включая земную поверхность Гада, плотные межзвездные облака и гидротермальные системы. Основной задачей в исследованиях происхождения является выяснение следующего шага — эффективных механизмов отбора, концентрации и организации мономеров в макромолекулы жизни. Таким образом, многие минералы были изучены как возможные шаблоны для органической адсорбции.

Исследования поверхностей минералов Хазеном сосредоточены на нескольких дополнительных аспектах, включая (1) идентификацию и характеристику общих граней породообразующих минералов; (2) экспериментальное изучение молекулярной адсорбции для отдельных пар минерал-молекула несколькими методами; (3) теоретические исследования взаимодействий на атомном уровне между небольшими органическими молекулами и минеральными поверхностями; и (4) исследования структуры поверхности и молекулярных взаимодействий с использованием рассеяния нейтронов в Ок-Риджской национальной лаборатории, рентгеновского рассеяния в Аргоннской национальной лаборатории и методов лазерной спектроскопии в Северо-Западном университете и Институте Карнеги.

I. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНОСТНЫХ СТРУКТУР

Одним из направлений исследований поверхностей минералов Хазена является характеристика поверхностных структур, особенно хиральных поверхностей, обычных породообразующих минералов. Хазен и его коллеги обнаружили, что большинство породообразующих минералов имеют по крайней мере одну общую хиральную поверхность. Они также разработали «хиральный индекс» для оценки энантиоселективного потенциала различных поверхностей.

Кристаллы обычно имеют три типа хиральных поверхностных особенностей, показанных на этих идеализированных рисунках.

 

II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ДЕМОНСТРАЦИЯ МОЛЕКУЛЯРНОГО ОТБОРА НА ПОВЕРХНОСТЯХ МИНЕРАЛОВ

Недавние и продолжающиеся эксперименты предназначены для измерения относительной адсорбции различных сахаров и аминокислот на различных минеральных поверхностях. Например, Хазен и его коллеги продемонстрировали хиральный отбор D- и L-ASP на кальците (214), погружая тщательно очищенный кристалл кальцита в рацемический раствор ASP на 24 часа, промывая кристалл, удаляя любой адсорбированный ASP с помощью разбавленной HCl, и анализ десорбированной аминокислоты с помощью чувствительных методов хиральной ГХ.

Группа прилагает значительные усилия для характеристики взаимодействий минерал-молекула с использованием периодической адсорбции и потенциометрического титрования, дополненных инфракрасной спектроскопией.

Исследование адсорбции глутамата на рутиле Хазеном и его коллегами иллюстрирует эту работу. Они изучали адсорбцию L-глутамата на поверхности рутила (a-TiO2, pHPZC = 5,4) в растворах NaCl с использованием потенциометрического титрования и периодических экспериментов по адсорбции в широком диапазоне pH, отношения лиганда к твердому веществу и ионной силы. Между рН 3 и 5 глутамат сильно адсорбируется, до 1,4 ммоль м-2, и адсорбция уменьшается с увеличением ионной силы. Измерения потребления протонов потенциометрическим титрованием для комбинированной системы глутамат-рутил-водный раствор показывают сильную зависимость от концентрации глутамата. Расширенная трехслойная модель поверхностного комплексообразования всех экспериментальных результатов требовала по крайней мере двух стехиометрий реакции для адсорбции глутамата, что указывает на возможное существование по крайней мере двух поверхностных глутаматных комплексов. Возможный способ присоединения глутамата включает связывание мостиковых бидентатных частиц через обе карбоксильные группы, которые можно рассматривать как «лежащие» на поверхности (как было обнаружено ранее для аморфного диоксида титана и водного оксида железа). Другой включает хелатирующие частицы, которые связываются только через g-карбоксильную группу, т.е. «стоят» на поверхности. Рассчитанные пропорции этих двух поверхностных видов глутамата сильно различаются, особенно в зависимости от pH и концентрации глутамата. В целом их результаты служат основой для лучшего количественного понимания того, как и при каких условиях кислые аминокислоты связываются с оксидными минеральными поверхностями.

 

 

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МИНЕРАЛ-МОЛЕКУЛА

Хейзен и его коллеги использовали теорию функционала плотности для изучения возможных конфигураций связывания и относительных энергий для левых и правых аминокислот, адсорбированных на кальците (214). ) поверхность, одна из самых распространенных хиральных поверхностей в природе.

Модели начинаются с нерелаксированных поверхностей и аминокислоты в вероятной исходной конфигурации. Все позиции атомов в моделях не ограничены. После конвергенции наблюдается значительная поверхностная релаксация кальцита и сдвиги в молекулярном положении аминокислоты, но относительно небольшое изменение молекулярной конформации.

В случае аланина, адсорбированного на поверхности кальцита (214), были обнаружены две сильные точки взаимодействия – одна форма связи Ca-O и одна связь O-H. Однако нет существенной разницы в энергии адсорбции между L-ALA и D-ALA. Обратите внимание, что двух точек связывания недостаточно для создания хирального отбора.

В случае аспарагиновой кислоты, адсорбированной на поверхностях типа кальцита (214), они обнаружили значительную разницу в энергии минимизированного раствора в зависимости от молекулярной хиральности. L-ASP образует две прочные связи на поверхности (214), а D-ASP образует три прочные связи (две Ca-O и одну O-H) и, следовательно, имеет меньшую энергию примерно на 8 ккал/моль. Это случайное геометрическое совпадение объясняет экспериментально наблюдаемую хиральную селективную адсорбцию АСФ на кальците.

4. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ МИКРОМАШИН

Количество возможных пар минерал-молекула, которые Хазен и его коллеги хотели бы изучить, слишком велико для проведения отдельных экспериментов с каждой комбинацией. Таким образом, они изучали применение технологии микрочипов для полуколичественного документирования степени адсорбции сахаров и аминокислот на различных минеральных поверхностях.

  • …
  • …
  • следующая ›
  • последняя »

Чтение: Физические характеристики минералов

Что такое минералы?

Все горные породы, кроме обсидиана и угля, состоят из минералов. (Обсидиан — это вулканическая порода, состоящая из стекла, а уголь — из органического углерода.) Большинство горных пород содержат несколько минералов в смеси, характерной для определенного типа породы. При идентификации породы вы должны сначала определить отдельные минералы, из которых состоит эта порода.

Минералы представляют собой природные неорганические твердые вещества с определенным химическим составом и структурой кристаллической решетки. Хотя в Земле идентифицированы тысячи минералов, всего десять минералов составляют большую часть объема земной коры: плагиоклаз, кварц, ортоклаз, амфибол, пироксен, оливин, кальцит, биотит, гранат и глина.

Вместе химическая формула (типы и пропорции химических элементов) и кристаллическая решетка (геометрия расположения и связи атомов вместе) определяют физические свойства минералов.

Химическую формулу и кристаллическую решетку минерала можно определить только в лаборатории, но, изучив минерал и определив несколько его физических свойств, можно идентифицировать минерал. Во-первых, вам необходимо ознакомиться с физическими свойствами минералов и способами их распознавания.

Минералы можно идентифицировать по их физическим характеристикам. Физические свойства минералов связаны с их химическим составом и связью. Некоторые характеристики, такие как твердость минерала, более полезны для идентификации минерала. Цвет легко наблюдать и, безусловно, он очевиден, но обычно он менее надежен, чем другие физические свойства.

Как идентифицируются полезные ископаемые?

Рисунок 1. Этот минерал имеет блестящие, золотые, кубические кристаллы с бороздками, так что это пирит.

Минералоги — ученые, изучающие полезные ископаемые. Одна из вещей, которую должны делать минералоги, — это идентифицировать и классифицировать минералы. Хотя минералог может использовать мощный микроскоп для идентификации некоторых минералов, большинство из них можно распознать по физическим свойствам.

Посмотрите на минерал на рисунке 1. Какого цвета минерал? Какова его форма? Отдельные кристаллы блестящие или тусклые? Есть ли линии (полосы), проходящие через минералы?

Цвет, полосы и блеск

Бриллианты — популярные драгоценные камни, потому что они отражают свет, что делает их очень блестящими. Бирюза ценится за свой яркий зеленовато-голубой цвет. Обратите внимание, что для описания внешнего вида минералов используются специальные термины.

Цвет

Рисунок 2. Этот минерал блестящий, очень мягкий, тяжелый и золотого цвета, и на самом деле является золотом.

Цвет часто полезен, но на него не следует полагаться. Разные минералы могут быть одного цвета. Настоящее золото, как видно на рис. 2, по цвету очень похоже на пирит на рис. 1.

Кроме того, некоторые минералы бывают разных цветов. Кварц, например, может быть прозрачным, белым, серым, коричневым, желтым, розовым, красным или оранжевым. Так что цвет может помочь, но не полагайтесь на цвет как на определяющее свойство. На рис. 3 показан один образец бесцветного кварца и другой образец кварца пурпурного цвета. Небольшое количество железа делает кварц фиолетовым. Многие минералы окрашены химическими примесями.

Рисунок 3. Фиолетовый кварц, известный как аметист, и прозрачный кварц — это один и тот же минерал, несмотря на разные цвета.

Блеск

Блеск описывает отражение света от поверхности минерала. Минералоги используют специальные термины для описания блеска. Один простой способ классификации блеска основан на том, является ли минерал металлическим или неметаллическим. Непрозрачные и блестящие минералы, такие как пирит, имеют металлический блеск. Минералы, такие как кварц, имеют неметаллический блеск.

Блеск — это то, как поверхность минерала отражает свет. Это не то же самое, что цвет, поэтому очень важно отличать блеск от цвета. Например, минерал, описываемый как «блестящий желтый», описывается с точки зрения блеска («блестящий») и цвета («желтый»), которые представляют собой два разных физических свойства. Стандартные названия блеска включают металлический, стеклянный, жемчужный, шелковистый, жирный и тусклый. Часто полезно сначала определить, имеет ли минерал металлический блеск. Металлический блеск означает блеск, подобный полированному металлу. Например, очищенные полированные куски хрома, стали, титана, меди и латуни обладают металлическим блеском, как и многие другие минералы. Из неметаллических блесков стеклянный является наиболее распространенным и означает, что поверхность минерала отражает свет, как стекло. Жемчужный блеск важен для идентификации полевых шпатов, которые являются наиболее распространенным типом минерала. Жемчужный блеск относится к тонкой радужности или игре цвета в отраженном свете, точно так же, как жемчуг отражает свет. Шелковистый означает отражающий свет с шелковистым блеском. Жирный блеск похож на блеск застывшего жира от бекона. Минералы с тусклым блеском отражают очень мало света. Определение блеска требует небольшой практики. Не забывайте отличать блеск от цвета.

Различные типы неметаллического блеска описаны в таблице 1.

Таблица 1. Шесть типов неметаллического блеска.
Блеск Внешний вид
Адамантин Блестящий
Земляной Тусклый, похожий на глину
Жемчужный Жемчужный
Смолистый Аналогичные смолы, такие как древесная смола
Шелковистый Мягкий на вид с длинными волокнами
Стекловидное тело Стеклянный

Можете ли вы сопоставить минералы на рисунке 4 с правильным блеском из таблицы 1?

Рис. 4. (а) Алмаз имеет алмазный блеск. (b) Кварц не блестит, а имеет стеклянный или стеклянный блеск. в) Сера отражает меньше света, чем кварц, поэтому имеет смолистый блеск.

Полоса

Рис. 5. Полоса гематита на неглазурованной фарфоровой пластине красно-коричневого цвета.

Полоса — цвет порошка минерала. Полоса — более надежное свойство, чем цвет, потому что полоса не меняется. Минералы одного цвета могут иметь полосу разного цвета. Многие минералы, такие как кварц на рисунке 3, не имеют полос.

Чтобы проверить полосу, соскребите минерал с неглазурованной фарфоровой пластины (рис. 5). Желто-золотой пирит имеет черноватую полосу, еще один показатель того, что пирит не является золотом, которое имеет золотисто-желтую полосу.

Удельный вес

Плотность описывает, сколько материи находится в определенном пространстве: плотность = масса/объем.

Масса — это мера количества материи в объекте. Объем пространства, занимаемый объектом, определяется его объемом. Плотность объекта зависит от его массы и объема. Например, вода в стакане для питья имеет ту же плотность, что и вода в том же объеме бассейна.

Удельный вес вещества сравнивает его плотность с плотностью воды. Более плотные вещества имеют больший удельный вес.

Твердость

Твердость — это сила, с которой минерал сопротивляется царапанию или прокалыванию поверхности. При работе с ручными образцами без специального инструмента твердость минерала определяется по шкале твердости Мооса. Шкала твердости Мооса основана на 10 эталонных минералах, от самого мягкого талька (твердость Мооса 1) до алмаза самого твердого (твердость Мооса 10). Это относительная или нелинейная шкала. Твердость 2,5 просто означает, что минерал тверже гипса (твердость по Моосу 2) и мягче кальцита (твердость по Моосу 3). Чтобы сравнить твердость двух минералов, посмотрите, какой минерал царапает поверхность другого.

Таблица 2. Шкала твердости Мооса
Твердость Индекс полезных ископаемых Обычные предметы
1 тальк
2 гипс ноготь 2,5 дюйма
3 кальцит 3,5-чистая, незапятнанная медь
4 флюорит
5 полевой шпат 5 до 5,5-нержавеющая сталь
Стекло от 5,5 до 6
6 апатит Напильник из стали твердостью от 6 до 6,5
7 кварц
8 топаз
9 корунд
10 алмаз

С помощью шкалы Мооса любой может определить твердость неизвестного минерала. Представьте, что у вас есть неизвестный минерал. Вы обнаружите, что он может поцарапать флюорит или даже полевой шпат, но апатит царапает его. Вы знаете, что твердость минерала составляет от 5 до 6. Обратите внимание, что ни один другой минерал не может поцарапать алмаз.

Расщепление и разрушение

Разрушение минерала приводит к разрыву его химических связей. Поскольку некоторые связи слабее других, каждый тип минерала может разорваться там, где связи между атомами слабее. По этой причине минералы распадаются характерным образом.

Расщепление

Рис. 6. Крупный план хлорида натрия в водяном пузыре на борту Международной космической станции.

Спайность — это склонность минерала ломаться по определенным плоскостям, образуя гладкие поверхности. Галит распадается между слоями натрия и хлора, образуя кубы с гладкими поверхностями (рис. 6).

Минерал, который естественным образом распадается на идеально плоские поверхности, демонстрирует расщепление. Не все минералы имеют спайность. Спайность представляет собой направление слабости в кристаллической решетке. Поверхности спайности можно отличить по тому, как они стабильно отражают свет, как бы полированные, гладкие и ровные. Свойства спайности минерала описываются количеством спайностей и, если спайностей больше одной, углами между спайностями. Количество расщеплений - это количество или направления расщепления минерала. Минерал может иметь 100 поверхностей спайности, параллельных друг другу. Они представляют собой единый раскол, потому что все поверхности ориентированы в одном направлении. Возможное количество спаек, которые может иметь минерал, равно 1, 2, 3, 4 или 6. Если присутствует более 1 спайности и нет устройства для измерения углов, просто укажите, пересекаются ли спайности в 9 точках.0° или не 90°.

Чтобы увидеть расщепление минерала, подержите минерал под ярким светом и подвигайте его, подвигайте еще немного, чтобы увидеть, как разные стороны отражают свет. Направление спайности будет проявляться в виде гладкого, блестящего, равномерно яркого блеска света, отраженного одним набором параллельных поверхностей на минерале.

Слюда имеет спайность в одном направлении и образует пластины (рис. 7).

Рисунок 7. Листы слюды.

Рис. 8. Этот необработанный алмаз демонстрирует октаэдрическую спайность.

Минералы могут расщепляться на многоугольники. Флюорит образует октаэдры (рис. 8).

Одна из причин красоты драгоценных камней заключается в том, что плоскости спайности образуют привлекательную форму кристалла с гладкими гранями.

Трещина

Трещина – это излом в минерале, который не проходит по плоскости спайности. Разрушение не всегда одинаково в одном и том же минерале, потому что разрушение не определяется структурой минерала.

Минералы могут иметь характерные трещины (рисунок 9). Металлы обычно ломаются на зазубренные края. Если минерал расщепляется, как дерево, он может быть волокнистым. Некоторые минералы, такие как кварц, при разрушении образуют гладкие изогнутые поверхности.

Рисунок 9. Хризотил имеет оскольчатый излом.

Все минералов имеют трещины. Излом – это разрушение, происходящее в направлениях, не являющихся направлениями расщепления. Некоторые минералы, такие как кварц, вообще не имеют спайности. Когда минерал без спайности разбивается молотком, он раскалывается во всех направлениях. Говорят, что кварц имеет раковистый излом. Раковистый излом - это то, как толстый кусок стекла разбивается с концентрическими изогнутыми гребнями на разбитых поверхностях. Однако некоторые кристаллы кварца имеют так много дефектов, что вместо раковистого излома они просто имеют неправильный излом. Неправильный перелом — это стандартный термин для обозначения переломов, которые не обладают какими-либо качествами других типов переломов. При вводной геологии следует помнить о таких ключевых типах трещин, как неправильная форма, которая характерна для большинства минералов, и раковистая форма, характерная для кварца.

Кристаллическая форма

Все минералы являются кристаллическими, но только у некоторых есть возможность проявлять формы своих кристаллов, свои кристаллические формы. Многие минералы во вводной геологической лаборатории не проявляют своей кристаллической формы. Если у минерала есть пространство во время роста, он может образовывать естественные кристаллы, форма которых отражает геометрию внутренней кристаллической решетки минерала. Форма кристалла соответствует симметрии его кристаллической решетки. Кварц, например, образует шестигранные кристаллы, демонстрируя гексагональную симметрию своей кристаллической решетки. Здесь нужно помнить о двух усложняющих факторах: (1) минералы не всегда образуют хорошие кристаллы, когда растут, и (2) грань кристалла отличается от поверхности спайности. Грань кристалла формируется в процессе роста минерала. Поверхность спайности образуется при разрушении минерала.

Другие идентификационные характеристики

Существуют некоторые свойства, которые помогают отличить лишь небольшое количество минералов или даже один минерал. Примером такого особого свойства является бурная реакция кальцита на слабый раствор соляной кислоты (5% HCl). Кальцит шипит или вскипает, когда раствор HCl растворяет его и создает газ CO 2 . Кальцит легко идентифицировать даже без проверки реакции на HCl по его твердости, блеску и расщеплению.

Еще одним особым свойством является магнетизм. Это можно проверить, посмотрев, реагирует ли небольшой магнит на минерал. Наиболее распространенным минералом с сильными магнитными свойствами является минерал магнетит. Особым свойством, проявляющимся в некоторых образцах плагиоклазового полевого шпата, является склонность к образованию полос на поверхности спайности. Исчерченность — идеально прямые, тонкие, параллельные линии. Чтобы увидеть бороздки на поверхности сколов плагиоклаза, может потребоваться увеличение. Другие особые свойства могут встречаться на минеральной основе.

Некоторые минералы обладают другими уникальными свойствами, некоторые из которых перечислены в таблице 3. Можете ли вы назвать уникальное свойство, которое позволило бы вам мгновенно идентифицировать минерал, довольно подробно описанный в этой главе? (Подсказка: скорее всего, его можно найти на вашем обеденном столе.

Learn more