Факты — в
KB/05.md, Q&A — вKB/00-exam.md. Здесь — логика класса. Вопросы билета: 31–34.
Общий знаменатель всех четырёх классов: это соли кислородных кислот с островным радикалом, который не умеет конденсироваться (Q30). Поэтому все они похожи: мягкие, светлые, водно-осадочные, с совершенной спайностью. Различия — в заряде радикала, катионах и генетических «местах жительства».
Соли угольной кислоты, ~80 видов — но по массе это класс №2 после силикатов (известняки, доломиты, мраморы).
Структура: [CO₃]²⁻ — плоский равносторонний треугольник; ЭВ = 4/3 > 1 → конденсация невозможна, все карбонаты островные. Связь гетеродесмическая: ковалентная внутри радикала, ионная катион–радикал.
Из свойств следует структура: совершенная спайность (ионные швы), тв. ~3, стеклянный блеск, бесцветность в массе. Окраска: идиохроматика от катионов-хромофоров (Cu → зелёный/синий, Fe²⁺ → жёлто-бурый), аллохроматика от включений (чёрный кальцит — битум, зелёный — хлорит, красный — гематит).
Изоморфизм изовалентный: Fe²⁺=Mg²⁺, Mn²⁺=Fe²⁺, Ca²⁺=Sr²⁺. Но Ca²⁺ и Mg²⁺ вместе НЕ изоморфны (радиусы 1,04 и 0,74 Å — разница 40%) → доломит CaMg[CO₃]₂ — отдельный минерал с упорядоченным чередованием слоёв Ca и Mg, а не «промежуточный состав ряда». Это любимая проверка понимания.
Главный полевой тест — HCl: карбонаты шипят (CO₂↑). Причём реагируют по-разному:
Генезис — карбонаты живут во всех процессах (редкое свойство!): | Процесс | Минералы | |---|---| | магматический | кальцит | | карбонатиты | доломит, сидерит | | гидротермы (жилы с сульфидами) | кальцит, сидерит | | скарны | кальцит и др. | | осадочный (органогенный + хемогенный) — главный | кальцит (известняки, мел), доломит | | коры выветривания (сухой жаркий климат) | магнезит | | зоны окисления сульфидных руд | малахит, азурит, церуссит, смитсонит | | метаморфизм | мраморы кальцитовые и доломитовые |
Следствия лёгкой растворимости: карст (пещеры, воронки); окисляемость карбонатов Fe²⁺/Mn²⁺ (сидерит буреет).
Ключевые представители наизусть: кальцит CaCO₃ (тригональный, ромбоэдр, тв. 3, шипит бурно), арагонит CaCO₃ (ромбический, игольчатый, полиморф кальцита — высокобарный/низкотемпературный), доломит CaMg[CO₃]₂ (тв. 3,5–4, шипит в порошке), сидерит FeCO₃ (бурый, окисляется), магнезит MgCO₃, малахит Cu₂CO₃₂ (зелёный, почковидные корки), азурит Cu₃[CO₃]₂(OH)₂ (синий, с малахитом в зоне окисления).
Соли серной кислоты, ~200 видов. Деление: безводные и водные — ключевое для свойств.
Структура: тетраэдры [SO₄]²⁻, ЭВ = 6/4 = 1,5 → островные; связь катион–радикал существенно ионная.
Свойства: тв. ≤3,5 (водные ~2 — гипс царапается ногтем), многие растворимы в воде (мирабилит!), бесцветны/белы; голубая окраска барита, целестина, ангидрита — радиационные дефекты — тот же механизм, что синий галит и флюорит (Q16, Q29). Изоморфизм ограничен; единственный совершенный ряд — барит Ba[SO₄] ↔︎ целестин Sr[SO₄].
Представители (6 штук, все должны «щелкать»):
| Минерал | Формула | Тв. | Метка |
|---|---|---|---|
| Гипс | CaSO₄·2H₂O | 2 | водный; ноготь; розетки; осадочный |
| Ангидрит | CaSO₄ | 3–3,5 | безводный; метаморфизм = дегидратация гипсовых пластов |
| Барит | BaSO₄ | 3–3,5 | уд. вес 4,3–4,7 — тяжелее всех неметаллических («барос» — тяжесть); жильный гидротермальный |
| Целестин | SrSO₄ | 3–3,5 | голубой; изоморфен бариту |
| Тенардит | Na₂SO₄ | 2,5–3 | безводный натриевый |
| Мирабилит | Na₂SO₄·10H₂O | 1,5–2 | водный; горько-солёный, выветривается, выцветы |
Генезис: основная масса — осадочный (химические осадки эвапоритовых серий: карбонаты → гипс/ангидрит → галит → калийные); многие — зона окисления сульфидов (сульфид + O₂ + H₂O → сульфат — химия пирита!); вулканические (фумаролы); гидротермальный — барит как главный жильный минерал; метаморфизм — гипс → ангидрит при погружении.
Связка-мостик: сульфаты — это «конечная станция» сульфидов. Увидел в жиле барит — думай о связи с рудными гидротермами; увидел в выветренном руднике англезит/барит поверх галенита — это окисление Pb-сульфидов.
Соли P/As/V кислот, >300 видов (фосфатов больше всех), но скопления редки — класс «богат видами, бед массой».
Структура: [PO₄]³⁻, [AsO₄]³⁻ — тетраэдры, ЭВ = 5/4 = 1,25 → островные; V — переходная координация 4–6, поэтому V с P/As не изоморфен. Вода — в >50% фосфатов (вспомни формы воды Q14: кристаллизационная в водных фосфатах).
Подклассы: безводные с добавочными анионами (апатит), водные без добавочных (вивианит), водные с OH (бирюза).
Фирменный признак класса — яркие окраски от кромофоров: U — канареечно-жёлтый/изумрудно-зелёный (ураниловые минералы!), Cu — зелёные/голубые (бирюза), Co — малиновые, Fe — бурые/синие (вивианит синеет!). Морфология — землистые, корки, налёты, колломорфные массы.
Генезис — почти весь экзогенный: зона окисления сульфидных месторождений (все арсенаты и ванадаты!), осадочные фосфориты; из эндогенных — только апатит (магматический, пегматитовый, карбонатитовый) и монацит.
Апатит Ca₅[PO₄]₃(F,Cl,OH) — эталон класса:
Вивианит Fe₃[PO₄]₂·8H₂O: моноклинный, тв. 1,5–2; в свежем сколе бесцветен, синеет на воздухе (Fe²⁺ → Fe³⁺) — красивый демонстрационный пример окисления прямо в руках. Генезис: торфяники, озёрные железорудные осадки — восстановительная экзогенная среда.
20 видов; тетраэдры [W⁶⁺O₄]²⁻ и [Mo⁶⁺O₄]²⁻ — одинаковый заряд и размер → Mo↔︎W изоморфны (ряд шеелит CaWO₄ ↔︎ повеллит CaMoO₄), но ограниченно: у Mo большая ковалентность радикала.
С катионами Fe²⁺/Mn²⁺ (малый радиус) тетраэдр искажается в октаэдр → вольфрамит (Fe,Mn)WO₄ — кристаллохимически уже сложный оксид (снова граница между классами — помни, что классификация химическая, а природа непрерывна).
Свойства: тв. 3–4,4 (вольфрамит 4–4,5), сильный почти алмазный блеск, люминесценция шеелита (голубое свечение в УФ — дефектные центры [W⁵⁺O₄]³⁻ с активаторами Mn, REE) — эксклюзивная диагностика.
Генезис — высокотемпературный гипогенный: скарны (шеелит — контакт с известняками), грейзены и высокотемпературные Sn-W-жилы (вольфрамит с касситеритом и арсенопиритом). Это парный класс к касситериту: Sn-W-минерализация = флаг высокотемпературной постмагматической деятельности.