Exam (elaborations)
Opgeloste examenvragen Mineralogie ()
- Course
- Institution
In dit document staan alle examenvragen van het vak 'inleiding tot de mineralogie' (Ugent) vanaf 2018 tot 2023.
[Show more]
Seller
Follow
lonekorsgaard
Content preview
TWIEOOSMeest gestelde vragen
● hardheid van een mineraal
● regels van pauling
● wet van Bragg uitleggen
● x-stralen diffractie
● ionaire substitutie
● mineralen onder petrografische microscoop
● vergelijken van calciet - aragoniet
● uitleg kyaniet - andalusiet - sillimaniet
Examen 2022-2023
1) Wat is de definitie van de hardheid van een mineraal? Welke fysico-chemische parameters
bepalen de hardheid van een mineraal? Leg de rol van deze parameters uit?
De hardheid van een mineraal is een maat voor de weerstand van het mineraal tegen krassen,
slijtage en vervorming. De hardheid wordt gemeten op basis van de Mohs-schaal, die in 1812 werd
geïntroduceerd door de Duitse mineraloog Friedrich Mohs. De schaal bestaat uit tien mineralen,
gerangschikt van zacht naar hard, waarbij een mineraal een ander mineraal kan krassen als het
een hogere hardheid heeft. De schaal is relatief en geeft geen exacte waarde voor de hardheid,
maar het is een handige manier om mineralen op basis van hun hardheid te vergelijken.
De fysico-chemische parameters die de hardheid van een mineraal bepalen:
- Bindingssterkte: De aard en sterkte van de chemische bindingen tussen atomen in een
mineraal beïnvloeden de hardheid. Mineralen met sterke covalente of ionische bindingen
hebben vaak een hogere hardheid.
- Kristalstructuur De manier waarop atomen of ionen gerangschikt zijn in de kristalstructuur
van een mineraal heeft invloed op de hardheid. Een regelmatige en dichte kristalstructuur kan
leiden tot een hogere hardheid.
- bindingslengte: Hoe langer de bindingen zijn (grote ionstralen), hoe zwakker de bindingen
- Temperatuur en druk
- Isotroop of anisotroop gedrag: Sommige mineralen vertonen verschillende hardheden
afhankelijk van de richting waarin ze worden bekrast. Anisotrope mineralen hebben variabele
hardheid afhankelijk van de richting van de kras.
- breuk en splijting: Mineralen met duidelijke splijting hebben vaak een lagere hardheid dan
mineralen die breken in onregelmatige vormen.
? - afhankelijk van chemische samenstelling: oxiden en silicaten zijn vaak sterker dan bv.
carbonaten
,2) Duidt de Miller Indices van de aangeduide vlakken op een gegeven kristalstructuur aan.
3) Wat is ionaire substitutie? Leg uit. Welke factoren spelen een bepalende rol om substitutie
mogelijk te maken? geef een voorbeeld.
Ionaire substitutie (= ionenvervanging of isomorfe vervanging) is een proces waarbij ionen van
een bepaald element in de kristalstructuur van een mineraal worden vervangen door ionen van een
ander element. Dit fenomeen komt veel voor in mineralogie en geochemie en heeft belangrijke
gevolgen voor de eigenschappen van mineralen.
Factoren die een rol spelen bij het mogelijk maken van ionaire substitutie zijn onder andere:
- Gelijksoortige ionengroottes: De ionen die betrokken zijn bij de substitutie moeten
vergelijkbare grootte hebben, zodat ze op dezelfde posities in de kristalstructuur kunnen passen.
→ De straal van de atomen of ionen (-groepen) die elkaar vervangen mag niet mee dan 30%
verschillen. Ionen waarvan de straal minder dan 15% verschilt kunnen elkaar onbeperkt
substitueren. Als het verschil 15 tot 30% bedraagt is substitutie beperkt. Is het verschil groter
dan 30% dan is substitutie onwaarschijnlijk.
- Vergelijkbare ladingen: Om de elektrische neutraliteit van het mineraal te behouden,
moeten de vervangende ionen een vergelijkbare lading hebben. Bv: als een positief geladen ion
wordt vervangen, moet dit worden gecompenseerd door een ander positief geladen ion.
- Vergelijkbare chemische affiniteit: De elementen die betrokken zijn bij de substitutie
moeten vergelijkbare chemische affiniteiten hebben voor de omringende atomen in de
kristalstructuur om de chemische stabiliteit van het mineraal te behouden.
- Vergelijkbare coördinatiegetallen: Het coördinatiegetal verwijst naar het aantal naburige
atomen waarmee een bepaald atoom is verbonden. Bij ionaire substitutie moeten de
vervangende ionen vergelijkbare coördinatiegetallen hebben om de structurele integriteit te
behouden.
Een voorbeeld van ionaire substitutie is het vervangen van magnesium (Mg2+) door ijzer (Fe2+) in
het mineraal olivijn. De chemische formule van olivijn is . Hierbij kunnen magnesiumionen worden
vervangen door ijzerionen, wat resulteert in een variatie van het mineraal waarbij de samenstelling
kan variëren tussen zuiver magnesiumolivijn (forsteriet) en zuiver ijzerolivijn (fayaliet), evenals
verschillende mengsels daarvan, afhankelijk van de specifieke omstandigheden tijdens de vorming
van het mineraal. De mate van substitutie kan invloed hebben op de fysische eigenschappen van het
mineraal, zoals de kleur en hardheid.
VERSCHILLENDE SOORTEN
1) Vaste oplossingen met eenvoudige ionaire substituties
è In het eenvoudigste geval wordt een ion op een bepaalde roosterplaats vervangen door een
ander met dezelfde lading en een gelijkaardige straal.
è Olivijn (𝐹𝑒𝑥, 𝑀𝑔1−𝑥)𝑆𝑖𝑂4
,2) Gekoppelde substitutie
è vacante posities opvullen (Si en Al)
3) Interstitiële vaste oplossing
è Wanneer er ionen voorkomen in ruimtes in de kristalstructuur waarin normaal geen ionen
voorkomen.
è Beryl met R een groot 𝑆𝑖 kation (K, Rb of Cs) 4+ ↔ 𝐵𝑒2+ + 2𝑅+
4) Oplossingen met vacatures (omissie)
è Wanneer twee of meer kationen worden vervangen door een kation met een hogere lading.
Er ontstaat dan een vacante plaats in het kristalrooster.
è Kaliumveldspaat 𝐾+ + 𝐾+ ↔ 𝑃𝑏2+
4) X-stralen diffractie is één van de meest gebruikte technieken om mineralen te identificeren
a) Welke eigenschap van mineralen gebruikt x-stralen diffractie om mineralen te
identificeren?
X-stralen diffractie maakt gebruik van de kristalstructuur van mineralen om ze te identificeren.
Wanneer röntgenstralen op een kristallijn monster worden gericht, interfereren de uitgezonden
röntgenstralen met elkaar, en dit resulteert in een patroon van diffractie.
De belangrijkste aspecten van de kristalstructuur die worden gebruikt bij x-stralen diffractie zijn:
- Interatomaire afstanden!!: De afstand tussen atomen in een kristal bepaalt hoe
röntgenstralen door het kristal worden verstrooid. Door het meten van de hoeken en
intensiteiten van de diffractiepieken, kunnen wetenschappers de interatomaire afstanden in het
kristal berekenen.
- (Kristalvlakken: De kristalstructuur van een mineraal leidt tot specifieke oriëntaties van de
atomen, die resulteren in diffractiepieken die overeenkomen met de afstanden tussen vlakken in
het kristalrooster.)
Door het verkrijgen van een x-stralen diffractiepatroon van een mineraal en dit te vergelijken met
een database van bekende patronen, kunnen onderzoekers de kristalstructuur van het monster
identificeren. Elk mineraal heeft een uniek diffractiepatroon als gevolg van zijn specifieke
kristalstructuur. Dit maakt x-stralen diffractie een krachtige techniek voor het identificeren van
mineralen in gesteenten en andere materialen.
b) Wat is het belangrijkste voordeel van x-stralen diffractie in verband met optische
mineralogie
De mogelijkheid om de exacte kristalstructuur van een mineraal te bepalen. Terwijl optische
mineralogie zich richt op de interactie van licht met mineralen, wat informatie geeft over de
optische eigenschappen en interne structuren van mineralen, biedt x-stralen diffractie
gedetailleerde informatie over de atomaire rangschikking en interatomaire afstanden in een kristal.
, Hier zijn enkele specifieke voordelen van x-stralen diffractie:
- Exacte kristalstructuur: X-stralen diffractie geeft gedetailleerde informatie over de
interatomaire afstanden en de driedimensionale ordening van atomen in het kristalrooster. Dit
stelt onderzoekers in staat om de exacte kristalstructuur van een mineraal te bepalen.
- Identificatie van mineralen met vergelijkbare optische eigenschappen: Soms kunnen
mineralen vergelijkbare optische eigenschappen hebben, waardoor het moeilijk kan zijn om ze
visueel te onderscheiden onder een microscoop. X-stralen diffractie biedt een objectieve
methode om mineralen te identificeren op basis van hun unieke kristalstructuren, zelfs als ze
vergelijkbare optische kenmerken vertonen.
- Kwantitatieve analyse: X-stralen diffractie kan niet alleen worden gebruikt voor
identificatie, maar ook voor kwantitatieve analyse van de minerale samenstelling in een
monster. Het kan de hoeveelheid van verschillende mineralen in een mengsel bepalen.
- Detectie van polymorfe vormen: Sommige mineralen hebben verschillende polymorfe
vormen, wat betekent dat ze dezelfde chemische samenstelling hebben maar verschillende
kristalstructuren. X-stralen diffractie kan helpen bij het identificeren en karakteriseren van
dergelijke polymorfe vormen.
Kortom, terwijl optische mineralogie waardevolle informatie verschaft over de optische
eigenschappen van mineralen, biedt x-stralen diffractie een meer gedetailleerde blik op de
kristalstructuur, wat essentieel is voor een grondig begrip van de mineralogie en geologie.
c) Geef de wet van Bragg? Leidt deze af op basis van een figuur en leg het gebruik van de
wet in de X-stralen diffractie kort uit.
De wet van Bragg is een fundamenteel principe in röntgenkristallografie en beschrijft de
voorwaarden voor constructieve interferentie van röntgenstralen die door kristallijne structuren
worden verstrooid. De wet is genoemd naar Sir William Henry Bragg en Sir William Lawrence
Bragg, die het in 1913 formuleerden.
De wet van Bragg kan worden afgeleid op basis van de figuur van een gereflecteerde röntgenstraal
tussen twee naburige atomen in een kristal. De basisvergelijking is:
θ ⇒ De hoek tussen de invallende straal en het opp. waarop het weerkaatst
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller lonekorsgaard. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $16.09. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
67474 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now