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鉱物

地球は岩石でできています。岩石は鉱物の集合体です。したがって、鉱物は地球の基本的な構成要素です。現在、4,000 種類以上の鉱物が知られており、毎年数十種類の新しい鉱物が発見されています。私たちは毎日、岩石や鉱物から作られたものを使用しています。それらがなければ、車、電車、飛行機は存在しません。歯を磨いたり、衣服を洗ったりすることはできません。時計、腕時計、宝石、ブリキ缶、アルミホイルはすべて鉱物です。鉱物についてもっと知るには、読み進めてください。

学習目標

• 鉱物とは何ですか？
• 鉱物と岩石の違い。
• 鉱物の物理的性質。
• 鉱物の種類。
• 鉱物に関する事実。

鉱物とは何ですか?

鉱物は自然界に存在する固体物質です。単一の元素（金や銅など）から作られることもあれば、複数の元素の組み合わせから作られることもあります。地球は何千もの異なる鉱物で構成されています。

「鉱物」として分類されるには、物質は次の 5 つの要件を満たす必要があります。

1. それは自然に発生するものでなければなりません。つまり、人間の助けなしに自然界で自然に形成されるものです。たとえば、鋼鉄は鉱物ではなく、人間が作り出した合金です。
2. それは無機物でなければなりません。つまり、その物質は生物によって作られたものではないということです。たとえば、木や真珠は生物によって作られたものなので、鉱物ではありません。
3. 標準温度と圧力では、液体でも気体でもなく、固体である必要があります。
4. 鉱物には明確な化学組成があるはずです。つまり、私たちが目にする鉱物は、化学式で表現できる同じ化学組成を持っているということです。たとえば、採掘されたときには岩塩としても知られる鉱物の岩塩は、塩化ナトリウムの化学組成を持っています。これは、ナトリウムと塩素の原子で構成されています。
5. 特徴的な結晶構造または整然とした内部構造を持つ必要があります。これは、鉱物内の原子が規則的で繰り返しのパターンで配置されていることを意味します。たとえば、鉱物の岩塩は、立方体パターンで配置された等比のナトリウム原子と塩素原子で構成されています。

岩塩鉱物結晶

したがって、鉱物は、明確な化学組成と規則的な原子配列を持つ、自然に発生する無機固体であると言えます。

鉱物の研究は鉱物学として知られています。鉱物、その組成、用途、特性を研究する科学者は鉱物学者として知られています。

鉱物と岩石の違いは何ですか？

• 鉱物は、鉱物全体にわたって同じ特定の化学構造を持っています。鉱物の内部構造と化学組成によって、鉱物の物理的および化学的特性が決まり、それが鉱物の正体を知る手がかりとなります。
• 一方、岩石はさまざまな鉱物で構成されており、その構造は一貫していません。

鉱物の物理的性質

色、光沢、条痕、硬度、劈開、割れ目、比重、結晶、形状は、ほとんどの鉱物を識別するための最も有用な物理的特性です。

光沢

光沢は、鉱物の表面から光が反射されたときの外観を表します。

• 金属光沢を持つ鉱物は、鋼鉄や銅などの金属のように見えます。光沢があり、不透明です。
• 土のような光沢のある鉱物は、土や汚れのように見えます。金属鉱物と同様に、これらは完全に不透明ですが、鈍い色をしています。
• ガラス光沢はガラスのような光沢があり、半透明から透明です。
• ワックスのような光沢のある鉱物はパラフィンのように見え、通常は半透明ですが光沢がありません。
• 真珠のような光沢のある鉱物は、真珠やアワビの貝殻の内側のような外観をしており、半透明で光沢がありますが、光が少し屈折して表面に虹のような効果を生み出します。

色

色は鉱物の最も明らかな特性の 1 つですが、特に不透明でない鉱物では、診断価値が限られることがよくあります。多くの金属鉱物や土質鉱物は特徴的な色をしていますが、半透明または透明な鉱物の色は多種多様です。たとえば、石英は無色から白、黄色、灰色、ピンク、紫、黒までさまざまです。一方、黒雲母 (黒) やカンラン石 (オリーブ グリーン) などの一部の鉱物の色は特徴的です。

連勝

条痕は、粉末状の鉱物の色です。条痕は鉱物の真の色を示します。大きな固体の場合、微量鉱物は特定の方法で光を反射することで色の外観を変えることができます。微量鉱物は条痕の小さな粉末粒子の反射にはほとんど影響しません。金属鉱物の条痕は、条痕の小さな粒子が当たる光を吸収するため、暗く見える傾向があります。非金属粒子は光のほとんどを反射する傾向があるため、色が薄く、ほぼ白く見えます。条痕は鉱物の色をより正確に表すため、条痕は鉱物の識別において色よりも信頼性の高い特性です。

硬度

硬度とは、鉱物が他の物質による引っかき傷や摩耗に対してどれだけ耐性があるかのことです。硬度は、サンプルの表面を他の鉱物や既知の硬度を持つ物質で引っかくことで測定されます。モース硬度スケールと呼ばれる標準硬度スケールは、硬度の昇順でランク付けされた 10 種類の鉱物で構成されており、最も硬い既知の物質であるダイヤモンドには 10 番が割り当てられています。

モース硬度スケール

1. タルク

2. 石膏

3. 方解石

4. 蛍石

5. アパタイト

6. 長石

7. クォーツ

8. トパーズ

9. コランダム

10. ダイヤモンド

裂け目と破断

劈開と破壊 - 鉱物の破壊の仕方は、その原子の配列と、それらを結合している化学結合の強さによって決まります。これらの特性は鉱物に固有のものであるため、破壊された表面を注意深く観察すると、鉱物の識別に役立ちます。劈開を示す鉱物は、劈開面と呼ばれる平行な平らな表面に沿って一貫して破壊、つまり割れます。鉱物が破砕されるのは、ランダムで不規則な表面に沿って破砕される場合です。一部の鉱物は破砕のみで破壊されますが、他の鉱物は割れと破壊の両方で破壊されます。

結晶形態

結晶は固体で均質な、整然とした原子の配列であり、ほぼあらゆるサイズになることがあります。

比重

比重は鉱物の密度を測ります。比重は水と比較して測られ、水の比重は 1 です。たとえば、黄鉄鉱の比重は 5、石英の比重は 2.7 です。物質の比重は、その密度を水の密度と比較したものです。密度が高い物質は、比重が高くなります。

鉱物の中には、識別に使用できる珍しい特性を持つものがあります。いくつか例を見てみましょう。

蛍光 - 鉱物は紫外線の下で光ります。例: 蛍石。

磁性 - 鉱物は磁石に引き付けられます。例えば、磁鉄鉱などです。

発泡性 - 鉱物が弱酸にさらされると、泡が発生します。例: 方解石。

鉱物の種類

鉱物にはさまざまな種類がありますが、多くの場合、ケイ酸塩と非ケイ酸塩の 2 つのグループに分けられます。

• ケイ酸塩はケイ素と酸素を含む鉱物です。地球の地殻の 90% 以上はケイ酸塩で構成されています。
• 残りの鉱物は非ケイ酸塩と呼ばれるグループにまとめられます。

重要な非ケイ酸塩鉱物には以下のものがあります。

• 炭酸塩 – 炭酸塩には炭酸塩(CO3)他の元素と結合して含まれています。方解石は炭酸塩とカルシウムからできた鉱物です。
• ハロゲン化物 – ハロゲン化物は主成分としてハロゲン元素を含みます。食塩(NaCl)ハロゲンである塩素(Cl)とナトリウム(Na).
• 酸化物 – 酸化物は鉱物であり、主な元素は酸素です。クロム鉄鉱は鉄、クロム、酸素からできた酸化鉱物です。
• 硫化物 – 硫化物には硫黄と 1 つ以上の金属または半金属が含まれます。黄鉄鉱は鉄と硫黄からできた硫化物です。

銅、金、ダイヤモンド、グラファイト、硫黄などの天然元素は、鉱物の第 3 グループと考えることができます。

鉱物に関する事実

• 鉱物を研究する科学者は鉱物学者と呼ばれます。
• 地球の地殻に含まれる鉱物の約99%は、酸素、ケイ素、アルミニウム、鉄、カルシウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウムの8つの元素で構成されています。
• 一般的な鉱物には、石英、長石、ボーキサイト、コバルト、タルク、黄鉄鉱などがあります。

• 鉱物によっては、その本体の色とは異なる色の縞模様を持つものもあります。
• 宝石とは、ダイヤモンド、エメラルド、サファイアなどの希少鉱物をカットして研磨して輝かせたものです。

• 私たちの体が健康で強く成長するためには、特定のミネラルが必要です。