Skały minerały, surowce mineralne, szkło.

1. Skład pierwiastkowy skorupy ziemskiej:

Skorupa Ziemska (litosfera) jest zbudowana ze skał utworzonych z minerałów. W ich skład wchodzą przeważnie minerały skałotwórcze, które stanowią stosunkowo nieliczna grupę. Pozostałe jakkolwiek wysterują w małych ilościach, lokalnie tworzą nagromadzenie nadające się do eksploatacji górniczej (złoża) i często maja znaczenie praktyczne. Poszukiwanie tych złóż stanowi przedmiot działalności geologii złóż (nauki o złożach), eksploatacją zajmuje się górnictwo.

2. Co to są:

a). Minerały:

Minerał to substancja chemiczna powstała w przyrodzie, o określonym składzie i określonych właściwościach fizycznych i chemicznych. Z minerałów jest zbudowana skorupa ziemska, także Księżyc i meteoryty. Jako minerały syntetyczne określa się uzyskiwane w toku procesów technologicznych substancje krystaliczne, których skład i struktura odpowiadają minerałom właściwym (naturalnym): diamenty syntetyczne, korund syntetyczny i inne. Minerały odróżnia od substancji mineralnych (np. mineraloidów) struktura krystaliczna, a od mieszanin mineralnych (np. skał, złożonych zwykle z różnych minerałów) — jednorodność chemiczna i fizyczna.

Cechami charakterystycznymi minerałów są głównie:
- przynależność do określonej klasy krystalograficznej (kryształ),
- skład chemiczny,
- właściwości mechaniczne — twardość (określana w skali Mohsa),
- łupliwość,
- przełam (np. muszlowy, haczykowaty),
- właściwości optyczne:
* barwa,
* rysa (tj. barwa minerałów w stanie sproszkowanym),
* połysk (np. tłusty, metaliczny),
* współczynniki załamania światła (dwójłomność),
* pleochroizm,
- także inne cechy fizyczne (np. właściwości magnetyczne, gęstość).

Ze względu na właściwości barwne rozróżnia się minerały idiochromatyczne (barwne), odznaczające się charakterystyczną, własną barwą uwarunkowaną składem chemicznym i strukturą krystaliczną (np. czerwony cynober, niebieski azuryt), oraz minerały allochromatyczne (zabarwione), w stanie czystym bezbarwne, często zabarwione przez domieszki (np. odmiany kwarcu: ametyst, cytryn), lecz zachowujące białą rysę.

Ze względu na częste wzajemne podstawienia jonów różnych pierwiastków chemicznych w strukturze krystalicznej minerałów (diadochia), część z nich (np. plagioklazy, oliwiny) tworzy szeregi izomorficzne, tj. roztwory stałe o zmiennej zawartości głównych składników, lecz o tej samej postaci krystalograficznej oraz o określonych właściwościach optycznych i fizycznych.

Niektóre substancje chemiczne występują jako minerały o różnych postaciach krystalograficznych (polimorfizm), tworząc odmiany polimorficzne: np. węglan wapnia ma 2 odmiany polimorficzne — trygonalną (kalcyt) i rombową (aragonit). Forma kryształu minerału może być zachowana mimo jego zastąpienia przez inny minerał (pseudomorfoza) lub przez inną odmianę polimorficzną tej samej substancji (paramorfoza).

Minerały występują w postaci prawidłowo uformowanych dużych kryształów i ich skupień (np. szczotek krystalicznych), częściej tworzą nagromadzenia drobnych kryształów zwanych agregatami krystalicznymi, ziarna o kształtach nieregularnych (np. uzależnionych od kształtu pustki skalnej, w której krystalizowały), skupienia drobnokrystaliczne lub skrytokrystaliczne (ziemiste, zbite i inne) o różnych kształtach (np. nacieki, buły).

Powstają w wyniku wielu procesów geologicznych: krystalizacji magmy, metamorfizmu, procesów hydrotermalnych, ekshalacji wulkanu, wietrzenia, diagenezy, wytrącania się substancji chemicznych z wód powierzchniowych, działalności organizmów, w określonych warunkach fizykochemicznych tworzą się zwykle charakterystyczne zespoły mineralne zwane paragenezami.

Zespołami minerałów występującymi w skorupie ziemskiej w dużych masach są skały. Wśród minerałów tworzących skałę rozróżnia się minerały główne (składniki gł.), tj. będące podstawowymi składnikami skały i decydujące o jej przynależności systematycznej, minerały poboczne (występujące pospolicie, lecz w niewielkich ilościach, i nie mające wpływu na przynależność systematyczną skały) i minerały akcesoryczne (które występują w zmiennej ilości w danym typie skały, a ich obfitość może być podstawą wydzielenia pewnych jej odmian).

Minerały będące głównymi składnikami skał są nazywane minerałami skałotwórczymi: należą do nich głównie krzemiany i glinokrzemiany (skalenie, amfibole, pirokseny, łyszczyki, oliwiny, skaleniowce), kwarc, kalcyt, dolomit. Ważną grupą minerałów skałotwórczych są minerały ilaste, tj. minerały z grupy glinokrzemianów uwodnionych o strukturze warstwowej, tworzące skupienia złożone z drobnych, nierozpoznawalnych gołym okiem łusek; łatwo chłoną wodę, co powoduje ich pęcznienie i uplastycznienie, są głównymi składnikami skał ilastych i gleb (np. kaolinit, montmorillonity).

Głównymi składnikami większości rud są minerały kruszcowe (kruszce), tj. minerały będące związkami (siarczkami, arsenkami, siarkosolami, tlenkami i in.) metali ciężkich (także antymonu, arsenu). Dla minerałów kruszcowych typowe są: duże współczynniki załamania światła, nieprzezroczystość, połysk metaliczny lub półmetaliczny (np. galena, chalkopiryt, hematyt). Wyróżnia się także minerały ciężkie (np. magnetyt, kasyteryt, ilmenit, turmalin), dające się dzięki znacznej gęstości (powyżej 3 g/cm3) łatwo oddzielać (szlichowa próba) od pospolitych minerałów skałotwórczych.

Znaczna część minerałów jest wykorzystywana w gospodarce (kopaliny), głównie w przemyśle, także w rzemiośle artystycznym (kamienie szlachetne), ich nagromadzenia (złoże) są od starożytności eksploatowane metodami górniczymi.

b). Skały:

Skorupę ziemską tworzą skały, które składają się z minerałów. Minerał to naturalny składnik skorupy ziemskiej o stałym składzie chemicznym i stałych właściwościach fizycznych. Skałą nazywamy skupienie jednorodnych lub różnorodnych minerałów w dużej masie. Tylko niektóre minerały są pierwiastkami; są to tzw. minerały rodzime: złoto, platyna, srebro, siarka, żelazo, miedź, nikiel.

Minerały, które mają duży udział w budowie skał, nazywa się minerałami skałotwórczymi. Najbardziej znane są minerały skałotwórcze to: kwarc, dolomit, kalcyt, minerały ilaste, skalenie, miki. Skład chemiczny i cechy budowy fizycznej decydują o konsekwencji o jego odporności na niszczenie. Najtwardszym minerałem w 10 stopniowej skali MOHSA jest diament (10), a najmniejszą twardość ma talk (1).

W zależności od sposobu powstawania skały skorupy ziemskiej podzielono na:

a) MAGMOWE
- wylewne (andezyt, bazalt)
- głębinowe (dioryt, gabro, granit, sjenit)

b) OSADOWE
- okruchowe (less, piaskowiec, żwir, zlepieniec)
- pochodzenia organicznego (wapień, kreda, węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny, fosforyt)
- pochodzenia chemicznego (sól kamienna, gips, anhydryt)

c) METAMORFICZNE (gnejs, kwarcyt, marmur, łupki krystaliczne)

Magma jest stopem krzemianowym, w skład którego oprócz krzemionki wchodzą: żelazo, magnez, wapń, sód oraz substancje lotne, np. chlor, dwutlenek węgla oraz przegrzane roztwory wodne. Skały magmowe powstają z magmy wskutek jej zastygania. W zależności od warunków, w jakich następowało krzepnięcie magmy, dzieli się je na wylewne- zastygłe na powierzchni Ziemi (bazalt, pumeks) i głębinowe zastygłe w głębi Ziemi (granit, sjenit).

Skały wylewne mają budowę skrytokrystaliczną, ponieważ powstają z szybko stygnącej, nie mającej czasu na krystalizację magmy. Zbudowane są z bardzo drobnych kryształów.

Wewnątrz Ziemi magma powoli stygnie, czas krystalizacji kryształów jest bardzo długi dlatego skały głębinowe mają budowę jawnokrystaliczną.
Gdy proces krystalizacji rozpoczął się w głębi Ziemi, a wskutek erupcji wulkanicznych przebiegał na powierzchni Ziemi, powstają skały o tzw. budowie porfirowej- minerały, które rozpoczęły krystalizację w głębi Ziemi, tkwią, w postaci większych kryształów, w drobnokrystalicznej masie.

Skały magmowe, w zależności od składu chemicznego, dzielimy na kwaśne, obojętne i zasadowe.

Skały osadowe powstają wskutek procesów wietrzenia, które wywołuje rozluźnienie spoistości skał i ich rozdrobnienie. Rozdrobnione lub rozpuszczone cząstki mineralne łatwo ulegają procesom transportu i akumulacji. Rodzaj i pochodzenie cząstek mineralnych, a także środowisko, w którym się osadzają, powoduje, że skały te dzielą się na:

- okruchowe - powstałe w rozdrobnionych szczątków dawnych skał, luźno nagromadzonych (żwiry, piaski) lub spojonych lepiszczem (zlepieńce, piaskowce)

- pochodzenia organicznego - utworzone ze szczątków organizmów roślinnych i zwierzęcych. Skały pochodzenia roślinnego są produktem zwęglania roślin bez dostępu tlenu, np. torf, węgiel brunatny i kamienny.

Skały

- pochodzenia zwierzęcego to wapienie, które powstają z wapiennych szkieletów zwierząt tworzących osady na dnie morskim. W zależności od dominujących na danym obszarze zwierząt tworzą się różne typy skał np. wapienie koralowe, muszlowe, numulitowe. Procesy bitumizacji, polegające na przemianie chemicznej składników organicznych bez dostępu powietrza, powodują powstanie węglowodorów (ropy naftowej, gazu ziemnego i wosku ziemnego)

- pochodzenia chemicznego - powstają poprzez wytrącanie się związków w rezultacie parowania zbiornika morskiego, rozpuszczenie przez wodę produktów wietrzenia i osadzanie ich na dnie w postaci osadów (sól kamienna, sole potasowe, gipsy, anhydryty).

Skały metamorficzne tworzą się ze skał magmowych i osadowych, pod wpływem działania wysokiej temperatury, ciśnienia i procesów chemicznych. Przeobrażeniu może ulegać budowa wewnętrzna, skład chemiczny lub skład mineralny.

Powstają one głównie:

- w strefie kontaktu skał z magmą (magma wdzierająca się w skorupę ziemską powoduje przeobrażanie wapieni w marmur, a węgla kamiennego w grafit).

- w wyniku ruchów skorupy ziemskiej, które powodują przemieszczanie się skał osadowych lub magmowych w głębsze warstwy litosfery, gdzie poddawane są one oddziaływaniu wysokich ciśnień i temperatur (z granitu tworzy się gnejs).

c). Surowce mineralne:

Wydobywając surowce mineralne z głębi ziemi lub nawet z jej powierzchni, należy dbać o to, aby nie zniszczyć przy tym środowiska i nie niszczyć surowca. Wydobytymi już surowcami należy gospodarować rozważnie i oszczędnie, gdyż stanowią one nieodnawialne bogactwo naszej Ziemi, tzw. raz wydobyte, nie wytworzą się ponownie.

Surowce mineralne dzielą się na:
1. Energetyczne: ropa naftowa, gaz ziemny, węgiel.
2. Budowlane: skały, np. wapienne, gipsowe, piasek.
3. Chemiczne: rudy metali, skały wapienne, sól kamienna, nawozy mineralne.
4. Metalurgiczne: rudy żelaza, miedzi, cynku i ołowiu.
5. Zdobnicze: metale i kamienie szlachetne.

Energetyczne: Np.

Ropa naftowa, mieszanina węglowodorów (alkanów, cykloalkanów, arenów: 80-90%), kwasów karboksylowych, fenoli, tioalkoholi, pochodnych tiofenu, azotowych związków heterocyklicznych, żywic, związków metaloorganicznych. Gęstość 0,77-0,99 g/cm3. Barwę brązowa lub czarna, odznacza się silnym, specyficznym zapachem. Skład ropy naftowej jest zmienny i zależy od miejsca wydobycia. Głównymi zanieczyszczeniami są nieorganiczne sole i woda.

Ropa naftowa jest przerabiana metodami: destylacji frakcyjnej (destylacja), rafinacji, ekstrakcji selektywnymi rozpuszczalnikami (np. glikolem dietylowym), krystalizacji i in.

Z ropy naftowej otrzymuje się: eter naftowy, ligroinę, benzynę, naftę, oleje mineralne, mazut oraz surowce dla przemysłu chemicznego, np. benzen, toluen, ksyleny (hydrokraking, kraking, reforming katalityczny). Szacuje się, że największe zasoby ropy naftowej występują w basenie Zatoki Perskiej - ok. 67% wszystkich rezerw, głównie w prowincji Al-Hasa w Arabii Saudyjskiej, w prowincji Chuzestan w Iranie, w okolicach Mna\\'al-Ahmad w Kuwejcie, w rejonie Kirkuk w Iraku oraz w rejonie Abu Zab w Zjednoczonych Emiratach Arabskich.

Z pozostałych 33% udokumentowanych złóż do największych należą:
1) w Rosji - na Nizinie Zachodniosyberyjskiej, na Morzu Kaspijskim, w Regionie Wołżańsko-Uralskim, na Sachalinie i w Kotlinie Fergany.
2) w USA - w zwartym regionie obejmującym: Teksas, Luizjanę, Nowy Meksyk, Oklahomę i Zatokę Meksykańską oraz w Kalifornii (Santa Barbara), w Górach Skalistych i na Alasce.
3) w Meksyku - w prowincji Chiapas, na Półwyspie Jukatan.
4) w Wenezueli - nad jeziorem Maracaibo.
5) w Afryce - w Libii, Algierii, Egipcie, Tunezji, w basenie i na wybrzeżu Zatoki Gwinejskiej (Nigeria, Gabon, Zair, Kongo, Kamerun, Angola.
6) w Chinach - w Mandżurii, u ujścia Żółtej Rzeki, na szelfie Morza Żółtego i Wschodniochińskiego.
7) w Indonezji - na wyspach Borneo, Sumatra i Jawa.
8) w Europie - na szelfie Morza Północnego (Wielka Brytania, Norwegia, Dania), w Rumunii (Karpaty), Francji (Basen Paryski), Chorwacji (okolice Zagrzebia), Niemczech (nad rzeką Ems), we Włoszech (Sycylia, Nizina Padańska).

Polska posiada niewielkie złoża ropy naftowej, głównie w okolicach Krosna Odrzańskiego, Kamienia Pomorskiego, Karlina i Sulęcina oraz w pasie fliszu karpackiego (Krosno, Jasło, Gorlice) i zapadliska przedkarpackiego (Kazimierza Wielka). Światowe wydobycie ropy naftowej w 1993 wynosiło, 2948 mln t, z czego w: Arabii Saudyjskiej 13,9%, Rosji 12%, USA 11,7%, Iraku 5,7%, Chinach 4,9%, Meksyku 4,8%, Wenezueli 4,3%, Zjednoczonych Emiratach Arabskich i Norwegii 3,5%.W Polsce wydobycie wynosi 0,2 mln t, co stanowi 0,01% światowego wydobycia.

Budowlane: Np.:

Wapienie, skały osadowe składające się z węglanu wapnia (CaCO3), zwykle w postaci kalcytu. Mogą zawierać także domieszki: dolomitu, kwarcu, glaukonitu, pirytu lub minerałów ilastych. Barwa najczęściej biała, żółtawa, szara, niekiedy czerwonawa, różowa, zielonkawa lub brunatna.

Ze względu na wielkość ziaren wapiennych budujących skałę rozróżnia się: wapienie mikrytowe (drobnoziarniste) - złożone z bardzo drobnoziarnistych agregatów (do kilku tysięcznych mm) i wapienie sparytowe (gruboziarniste) - zawierające stosunkowo duże kryształy węglanu wapnia (widzialne makroskopowo). Ze względu na pochodzenie wyróżnia się wapienie: organogeniczne i nieorganiczne (pochodzenia chemicznego).

Wapienie organogeniczne powstają w wyniku nagromadzenia się dużych ilości węglanowych szkieletów gąbek, koralowców i mszywiołów, często tworzących swoiste struktury, tzw. rafy (wapienie rafowe, wapienie gąbkowe), szczątków szkarłupni - głównie liliowców (wapienie krynoidowe, wapienie trochitowe), skorup i muszli otwornic, małżów, ślimaków, ramienionogów lub głowonogów - często tworzących tzw. zlep muszlowy (muszlowiec), a także przy udziale glonów (stromatolity).

Wapienie nieorganiczne tworzą się w wyniku chemicznego wytrącania się węglanu wapnia z wody morskiej (wapienie oolitowe, oolity) lub wód źródlanych (martwica). Wskutek małej odporności wapieni na procesy krasowienia powstają malownicze formy rzeźby krasowej, m.in.: wywierzyska, lejki krasowe, uwały, jaskinie, żłobki krasowe. Wapienie należą do najbardziej rozpowszechnionych skał na świecie.

W Polsce występują m.in.: na Wyżynie Krakowsko-Częstochowskiej, w Górach Świętokrzyskich, Tatrach, Pieninach i Sudetach (Góry Kaczawskie). Znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle metalurgicznym (jako topnik) oraz chemicznym (produkcja nawozów sztucznych, karbidu i sody), wykorzystywane są jako surowce do wyrobu szkła, wapna palonego i cementu, a także jako kamień budowlany, drogowy oraz materiał dekoratorski (okładziny, parapety, schody, posadzki) - słynne \\"marmury\\" Chęcińskie, kieleckie i dębnickie.

Chemiczne: Np.:

Ruda metalu, ruda, kopalina, z której otrzymuje się metale. Stanowi najczęściej duże nagromadzenie związków jednego metalu lub może zawierać kilka metali (ruda polimetaliczna).

Ze względu na użyteczność i zastosowanie przemysłowe wydzielane są następujące grupy rud metali:
1) żelaznych (żelazo, mangan, chrom),
2) staliwnych, czyli uszlachetniających stal (molibden, nikiel, kobalt, wolfram, wanad, tytan),
3) nieżelaznych (miedź, ołów, cyna, cynk),
4) lekkich (glin, magnez),
5) specjalnych i rzadkich (antymon, arsen, bizmut, rtęć, kadm, gal, ind, german, rubid, cez, cyrkon, niob, tantal, beryl i in.),
6) szlachetnych (złoto, srebro, platyna),
7) promieniotwórczych (uran, rad, tor).

W praktyce rudami często nazywa się też kopaliny będące źródłem związków niemetalicznych (np. siarki).

Sól kamienna, skała osadowa (tzw. halityt) należąca do grupy skał chemicznych, powstała w wyniku wytrącania się halitu podczas odparowywania wody z mórz lub słonych jezior. Często występuje razem z gipsem, anhydrytem oraz solami potasowo-magnezowymi. Złoża soli kamiennej występują w osadach różnego wieku, najczęściej w permskich i trzeciorzędowych, powstają też współcześnie (np. Morze Kaspijskie). Charakterystyczną formą złóż solnych są wysady. Największe złoża: Rosja, USA, Niemcy, Francja, Chiny. W Polsce duże złoża soli kamiennej, pochodzące z górnego permu - cechsztynu, występują w północno-zachodniej i środkowej części kraju (Kłodawa, Inowrocław) oraz niewielkie trzeciorzędowe - mioceńskie w okolicach Bochni i Wieliczki. Światowa roczna produkcja soli kamiennej wyniosła w 1993 182,7 mln t (w Polsce 3,1 mln t). Znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle chemicznym (m.in. produkcja sody, chloru) oraz spożywczym (sól kuchenna).

Metalurgiczne:

Przemysł metalurgiczny, jedna z ważniejszych gałęzi przemysłu przetwórczego, zajmująca się przygotowaniem wydobytych z ziemi rud do uzyskania z nich czystego metalu, rafinacją metali, ich obróbką cieplną i chemiczno-cieplną (hartowanie itp.), odlewaniem w celu nadawania im określonych kształtów oraz produkcją stopów.

Wyróżnia się dwa działy przemysłu metalurgicznego:
1) hutnictwo żelaza i stali
2) hutnictwo metali nieżelaznych

Produkty wytwarzane przez przemysł metalurgiczny stanowią zwykle surowiec, który wykorzystują następnie przemysł maszynowy i metalowy, a także niektóre działy przemysłu elektrotechnicznego.

Do najważniejszych produktów przemysłu metalurgicznego i ich światowych producentów należą: stal - Japonia, USA, Chiny, Rosja, Ukraina, Korea Południowa oraz kraje Europy Zachodniej, aluminium - USA, Rosja, Kanada, Japonia, Brazylia i Australia, miedź - USA, Chile, Japonia, Rosja, Chiny i Niemcy, cynk - Rosja, Japonia, Kanada, Chiny, USA i Niemcy, ołów - USA, Rosja, Niemcy, Wielka Brytania, Japonia, Chiny i Francja, a także cyna, rtęć i metale szlachetne (złoto, srebro i platyna).

W Polsce rozwinięte jest hutnictwo żelaza, którego tradycje sięgają poł. XIX w. Zlokalizowane jest głównie w obrębie Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego, a także w pojedynczych ośrodkach (Kraków, Częstochowa, Stalowa Wola, Ostrowiec Świętokrzyski, Warszawa). Ponadto w pobliżu kopalni metali nieżelaznych powstały huty produkujące: miedź (Głogów, Legnica), cynk i ołów (Bukowno), natomiast w oparciu o importowaną rudę pracuje w Koninie huta aluminium.

Zdobnicze:
Kamienie ozdobne ( szlachetne), naturalne (minerały) odznaczające się na ogół dużą twardością i połyskiem, przezroczyste albo rozmaicie zabarwione, służące do wyrobu przedmiotów jubilerskich i ozdobnych (biżuterii, rzeźb, naczyń).

Kamienie ozdobne dzieli się (zwykle z uwagi na twardość, chociaż czasem kryterium podziału jest cena, barwa, przejrzystość) na kamienie szlachetne i półszlachetne. W kolejności malejącej twardości można wymienić m.in. diament, (karbonado), korund (szafir, rubin i in. odmiany), spinele (np. chryzoberyl), topaz, beryl (szmaragd, beryl - pierwiastek), cyrkon (cyrkon- pierwiastek), granaty, turmaliny, kwarc (bezbarwny kryształ górski, fioletowy ametyst, żółty cytryn, kwarc różowy, dymny, mleczny i in.) i bliskie mu składem chalcedon i opal (np. agat, jaspis, czarny onyks, chryzopraz), oliwiny (chryzolit), nefryt, lazuryt, czyli azuryt (lapis lazuli), turkus i malachit. Czasem do kamieni ozdobnych zalicza się także bursztyn, perły i korale.

3. W jakiej postaci występują pierwiastki w przyrodzie:

Spośród wszystkich pierwiastków wymienionych w układzie okresowym niektóre są pospolite i występują w naszym otoczeniu w znacznych ilościach a wiele pierwiastków występuje w ilościach śladowych.

Niektóre pierwiastki, które występują w przyrodzie są metalami, a inne niemetalami; w temperaturze pokojowej jedne z nich są gazami, inne cieczami, a jeszcze inne ciałami stałymi. Są pierwiastki, które w przyrodzie występują tylko w postaci związanej (związków chemicznych) ale jest wiele pierwiastków, które spotykamy w stanie wolnym (złoto, siarka, węgiel, itd.).

Praktycznie wszystko co nas otacza składa się z pierwiastków. Najczęściej są to różnego rodzaju związki chemiczne, które powstały z połączenia różnych pierwiastków.

4. Krzemionki i jej minerały właściwości i zastosowanie:

Dwutlenek krzemu (krzemionka) to substancja stała występująca w trzech odmianach polimorficznych: kwarc, trydymit, krystobalit. Dwutlenek krzemu topi się w temp. 1710oC. Nawet podczas bardzo wolnego ochładzania zestala się na szkliste, bezpostaciowe ciało stałe (szkło kwarcowe), odporne na działanie czynników chemicznych z wyjątkiem fluorowodoru i alkaliów. Szkło kwarcowe ma mały współczynnik rozszerzalności termicznej, dzięki czemu wykazuje dużą odporność na szybkie zmiany temp. Dobrze przepuszcza promienie nadfioletowe.

Tlenek krzemu SiO2 jest głównym składnikiem substancji takich jak krzemień, piasek, kwarc. W zależności od postaci, w jakiej występuje i zabarwienia tlenek krzemu tworzy różne minerały. Jeżeli występuje w postaci krystalicznej, jest nazywany kwarcem. Drobnoziarnisty kwarc jest głównym składnikiem wielu minerałów, m.in. opalu, chalcedonu i agatu. Kryształy kwarcu mogą być bezbarwne, pięknie wykształcone, np. kryształ górski. Mogą być także zabarwione na kolor fioletowy, są to ametysty lub żółty- cytryny.

Odmiany te są stosowane do wyrobów jubilerskich, a także do tworzenia przedmiotów ozdobnych, np. pucharów. Kwarc ma również inne, o wiele ważniejsze zastosowania, np. w przemyśle optycznym do wyrobu soczewek i pryzmatów, oraz w radiotechnice. Ze względu na to, ze SiO2 jest półprzewodnikiem, znalazł zastosowanie w elektronice. Bez niego nie może pracować żaden komputer. Stopiony kwarc służy do wyrobu naczyń i aparatury laboratoryjnej, a także lamp kwarcowych. Dwutlenek krzemu (piasek) jest stosowany do produkcji szkła, szkła wodnego, zaprawy murarskiej, cementu, wyrobów ceramicznych, emalii, form odlewniczych i innych. Jest również surowcem do otrzymywania krzemu i jego stopów.

5. Rodzaje i zastosowanie szkła:

ZASTOSOWANIE SZKŁA

Szkło dzięki swoim cechom znajduje zastosowanie we wszystkich dziedzinach życia.

Jest ono stosowane jako:
* optyczne - pryzmaty, soczewki czyli specjalnie uformowane kawałki szkła
* okienne - szyby okienne
* laboratoryjne - sprzęt laboratoryjny
* budowlane - wata szklana, płyty wykładzinowe, izolacja cieplna (szkło piankowe)
* stołowe - szklanki, kieliszki, wazony, talerze, ozdobne dzbanki
* elektrotechniczne - żarówki, izolatory
* butelkowe - butelki
* na opakowania - słoiki i inne szklane opakowania, przydatne w różnych dziedzinach życia
* Tworzywa sztuczne wzmacnia się włóknami ze szkła. Powstaje wtedy materiał zwany kompozytem, stosowany do budowy karoserii samochodowych.
* Materiały ceramiczne są odporne na wysokie temperatury. Płytki ceramiczne chronią wnętrze statku kosmicznego przed nagrzaniem podczas wchodzenia w atmosferę.

RODZAJE SZKŁA

* Szkło bezpieczne jest to rodzaj specjalnego szkła, które w wyniku hartowania po rozbiciu rozpada się na małe kawałki o zaokrąglonych, nie kaleczących krawędziach.

* Jednym z rodzajów tego szkła jest szkło zbrojone. Jest ono walcowane z wtopioną siatką metalową, co zapobiega rozpryskiwaniu się szkła przy pęknięciu. Szkło to jest głównie stosowane w budownictwie i motoryzacji (szyby samochodowe)

* Szkło wodne jest to syropowatej gęstości ciecz będąca wodnym roztworem krzemianu sodu lub potasu. Stosowane jest do ochrony przeciwogniowej tkanin, papy, drewna i do wyrobów kitów i farb ognioochronnych.

* Szkło ołowiowe jest łatwo topliwe i ma duży współczynnik załamywania światła. Z tego powodu służy do wyrobu kryształów i soczewek.

* Szkło potasowe składa się głównie z K2O (tlenku potasu), CaO (tlenku wapnia) i SiO2(tlenku krzemu). Jest to szkło trudno topliwe, więc znalazło sobie zastosowanie w laboratoriach chemicznych. Jest ono niezastąpione, gdyż nawet na lekcjach chemii często ogrzewamy probówki do wysokich temperatur. Zwykłe szkło w tych warunkach odkształciłoby się i niemożliwe byłoby przeprowadzania doświadczeń laboratoryjnych.

* Szkło sodowe ma natomiast niską temperaturę topnienia. Składa się głównie z tlenku: sodu, wapnia i krzemu. Ma bardzo duże zastosowanie w życiu codziennym. Z pewnością sami nie zdajemy sobie sprawy, jak często się z nim spotykamy. Szkło to służy do wyrobu sprzętów codziennego użytku takich jak: szklanki, naczynia i szyby okienne. Również stosujemy je do produkcji opakowań szklanych; butelek i słoików.

* Szkło kwarcowe składa się głównie z tlenku krzemu. Jest trudno topliwe. Ma dużą odporność na zmiany temperatury. Cechuje je też dobra przepuszczalność promieni widzialnych. Szkło kwarcowe znalazło sobie zastosowanie w produkcji naczyń laboratoryjnych i elementów aparatury optycznej. Jednak głównie służy do produkcji lamp kwarcowych.

* Szkło artystyczne kształtuje się na gorąco z masy płynnej. Wyroby szklane dekoruje się emaliami i złoceniem, szlifowaniem, grawerowaniem, punktowaniem i rysowaniem diamentem. Można też trawić powierzchnię kwasem i matować piaskiem. Współcześnie w wytwarzaniu szkła artystycznego wykorzystuje się przede wszystkim możliwości, które oferuje sam materiał. Kształtowanie szkła ciekłego daje w efekcie nowe, bogate formy przedmiotów. Produkcja ta może odbywać się automatycznie przy użyciu maszyn lub własnoręcznie. Przedmioty wykonane przez artystę rzeźbiarza mogą stać się dziełem sztuki. Istnieje już nawet Muzeum Szkła Artystycznego w Murano; mieście, w którym przed wiekami zaczęto produkować szkło.

Bibliografia:
- Internet
- Encyklopedia powszechna PWN
- Mały Słownik Chemiczny
- Mineralogia Ogólna