کلسیت (سنگ کانی)
کلسیت یک کانی کربناته و پایدارترین کربنات کلسیم (۳ CaCO) چندریخت است. کانی کلسیت به کانی هزار چهره معروف است و از کلسیم کربن و اکسیژن تشکیل شده و این کانی با اسید واکنش میدهد.
کلسیت در دستگاه سه ضلعی (تریگونال)، رده اسکالنوئدریک متبلور میشود. دارای بلورهای درشت و مشخص و یا بصورت تودههای دانهای میباشد. فرم های رومبوئدر و اسکالنوئدر کلسیت فراوانتر است. دارای ماکل های گوناگون و متنوع نیز میباشد.
کلسیت در بیشتر موارد بافت موزائیکی بی شکلی را دارد و در الیت ها و بعضی از سیمان های ته نشین شده ممکن است شکل شعاعی یا رشته ای داشته باشد. کلسیت در سنگ های آهکی هم به صورت اولیه و هم به صورت ثانویه وجود دارد.
کلسیت در دمای پایین تر از ۳۰ درجه سانتیگراد به راحتی تشکیل می شود و پایدارتر از دیگر گونه های کلسیم کربنات میباشد. کلسیت در طبیعت به صورت گچ، سنگ آهک، سنگ مرمر و عقیق یافت می شود.
ریشه لغوی کلسیت از کلمه لاتین کالکس (Calx) به معنی آهک سوزان گرفته شده است.
سیستم تبلور
کلسیت در سیستم تریگونال، رده اسکالنوئدریک متبلور می شود. دارای بلورهای درشت و مشخص و یا بصورت توده های دانه ای میباشد. فرم های رومبوئدر و اسکالنوئدر کلسیت فراوان تر است و دارای ماکل های گوناگون و متنوع نیز میباشد.
ساختار کلسیت به صورت رومبوئدر است و در آن یون های کلسیم و بنیان -2(CO3) بطور یک در میان قرار دارند. در بنیان CO3 هر کربن بوسیله سه اکسیژن ، به صورت مثلث احاطه شده است و مثلث ها در صفحه های عمود بر محور C قرار دارند. این ساختار را میتوان با شبکه تبلوری نمک طعام مقایسه نمود که در آن یون های کلسیم در موقعیت یون های سدیم و مثلث های CO3 در موقعیت مکانی یون های کلر قرار دارند.
مشخصات ماکروسکوپی کلسیت
کلیواژ: دارای کلیواژ کامل موازی با سطوح رومبوئدری (1011) است و زاویه بین سطوح کیلواژ 74 درجه میباشد. در اثر کلیواژ کلسیت به آسانی به صورت متوازیالسطوح لوزی میشکند.
سختی: سختی کلسیت در سطح کلیواژ 3 میباشد و در سطوح دیگر 2.5 است. که به آسانی توسط چاقو خط برمیدارد، ولی توسط ناخن خط بر نمی دارد.
رنگ: رنگ آن سفید یا بی رنگ است، اما در اثر وجود بعضی ناخالصی ها میتواند به رنگ های سبز، زرد، آبی و حتی قهوهای تا سیاه نیز دیده شود، رنگ خاکه آن نیز بیرنگ است.
ماکل: ماکل در بلورهای کلسیت به صورت فراوان دیده میشود. فراوان ترین آنها با سطح ماکل (0001) است که در این صورت شبیه به دیتری گونال پایرامیدال میباشد. همچنین ماکل پلی سنتتیک، ماکل قلبی شکل و پروانه ای نیز در آن دیده میشود.
فرم: کلسیت علاوه بر فرم های بلوری، به صورت دانهای، ساقه مانند، رشتهای، استالاکتیتی و تودهای نیز تشکیل میشود.
خاصیت مشخصه کلسیت: کلسیت در اسیدها، حتی در حالت سرد، با ایجاد گاز CO2، به آسانی حل میشود. اگر کمی اسید کلریدریک رقیق و سرد روی کلسیت بریزیم با آن واکنش داده و میجوشد.
مشخصات میکروسکوپی کلسیت
نور طبیعی
کلسیت در نور طبیعی بی رنگ است، اما بعضی اوقات به صورت مه آلود دیده میشود. گاهی به صورت االیتی یا اسفرولیتی دیده میشود. کلیواژ کامل آن به موازات سطح (1011) به صورت دو سری متقاطع با زاویه ,55، 74 درجه دیده میشود. گاهی دارای جدایش به موازات سطح (0112) میباشد، که به خاطر ماکل است. برجستگی بلور از جهات گوناگون، متفاوت می باشد. از این رو، برجستگی ضعیف تا متوسط، منفی یا مثبت دارد. مقاطع موازی با سطح (0001) برجستگی ثابت دارد.
نور قطبیده
نور قطبیده (نور را میتوان به عنوان یک موج الکترو مغناطیسی عرضی مورد بررسی قرار داد، نور قطبیده خطی یا قطبیده تخت یعنی نوری که سمت گیری میدان الکتریکی آن ثابت است هر چند بزرگی و علامت آن با زمان تغییر میکند.) بیرفرژانس فوق العاده قوی دارد و رنگ های تداخلی آن رنگ های سفید سری های فوقانی میباشد. خاموشی نسبت به اثر کلیواژ متقارن است. ماکل پلیسنتتیک زیاد دیده میشود. تیغه های ماکل به ویژه در کلیست های تولید شده در اثر دگرگونی بطور معمول موازی با قطر بزرگ لوزی است، اما گاهی نسبت به آن مایل دیده میشود. این تیغه ها اغلب خیلی ظریف هستند و تیغه های ماکل به علت نازکی زیاد از خود رنگ تداخلی سری اول را نشان میدهند.
نور متقارب: یک محوری منفی است و اغلب دوایر رنگین دارد. گاهی به صورت دو محوری دیده میشود.
نحوه و محل پیدایش کلسیت
کلسیت یکی از کانی های فراوان سنگ های رسوبی و دگرگونی است. سنگ آهک، تراورتن و مرمر فقط از کلسیت ساخته شدهاند. حدود 50 درصد ترکیب مارن ها، کلسیت است. بخش اعظم ماسه سنگ های آهکی را کلسیت میسازد. کلسیت در سنگ های آذرین بیرونی بطور ثانوی تشکیل میشود. اسکلت آهکی موجودات زنده، ممکن است کلسیتی باشد.
گل سفید یک نوع آهک متخلخل و نرم و خاکی است که از پوسته آهکی روزن داران تولید شده است. مرمر اونیکس یک نوع آهک است که از رشته های ظریف کلسیت ساخته شده است. تراورتن نیز کلسیت است که در محل چشمه های آهکی تشکیل میشود. در ایران سنگ های آهکی که از کلسیت همراه با ناخالصی تشکیل شدهاند، بسیار فراوان هستند و تقریبا در همه استان ها وجود دارند.
کاربرد کلسیت
کلسیت به صورت سنگ آهک در صنایع سیمان و کارخانجات آهک پزی به مقدار زیاد مصرف دارد. در صنایع شیمیایی مانند کارخانه قند، برای تصفیه و جداسازی ترکیبات فسفاتی و اسیدهای آلی، در صنایع نفت برای خنثی کردن ترکیبات آلی، سولفیدها و بی اثر ساختن گاز انیدرید سو لفوره و تهیه گریس ویژه بکار می رود. در کارخانههای ذوب فلزات، به عنوان کمک ذوب، در صنایع رنگ به عنوان پرکننده و نیز در صنایع چرم ، برای جدا کردن مو و پشم استفاده میشود. همچنین به صورت پودر مل در نقاشی و نیز در خمیردندان ، لاک شیمیایی ، عطر و لاستیک سازی مصرف میشود. در صنایع ساختمانی به عنوان سنگ نما به نام مرمریت یا تراورتن، سنگ چینی، مرمر و نیز در بتن به صورت سنگدانه مصرف میشود. انواع شفاف آن به نام اسپات دیسلند قبلا در ساخت وسایل نوری، از جمله نیکل، برای تولید نور پلاریزه به کار میرفت. اما امروزه به جای آن از صفحات پلاروید استفاده میشود.
این کانی غیرقابل گدازش است و قطعات آن به راحتی در اسیدکلریدریک رقیق می جوشند. می توان آن را باسختی مشخص3،رخ رمبوهدری، رنگ روشن و جلای شیشه ای تشخیص داد. برای تشخیص آن ازدولومیت ازعدم تاثیراسید کلریدریک رقیق بر دولومیت استفاده می شود.
(دولومیت پودر شده بااسید می جوشد) برای تشخیص آن از آراگونیت ازسختی و رخ رمبو هدری کلسیت استفاده می شود.
بیشترین مصرف آهک درتولید سیمان است. نوعی از سیمان که بنام پرتلندنامیده می شود. ترکیبی از 75درصد کربنات کلسیم و بقیه آن اساسا ازسنگ های سیلسی و آلومینیم دار است مقدار زیادی از آهک به عنوان کمک ذوب درذوب کانی های فلزی بکار می رود به عنوان اجزای بتون ها و آسفالت جاده ها بکارمی رود، سنگ آهک دانه ریز برای چاپ سنگی بکار می رود و در صنایع ساختمانی کلسیت هم بعنوان سنگ های ساختمانی و هم بعنوان سنگ های زینتی درنمای خارجی ساختمان بکارگرفته می شود.
انواع صیقل یافته تراورتن آنیکس معمولا به عنوان سنگ های زینتی داخلی کاربرد دارند کلسیت اسپات ایسلند برای ساختن وسایل مختلف نوری بکار می رود و مصرف مهم و اصلی آن درساختن منشورهای نیکول ( در سال 1828«ویلیام نیکول» منشوری ساخت که به نام منشور نیکول معروف شد. او قطعهای از کریستال کلسیت طبیعی را انتخاب کرد که به شکل متوازی السطوحی با زاویه حاده 71 درجه بود ( ساختار هندسی توده کلسیت بصورت متوازی السطوح است) برای تولید نور پلاریزه است.
در مطلب قبل دانستید که منشور یا شوشه، جسمی است از جنس بلور یا جنسی دیگر که نور پس از عبور از آن تجزیه میشود. از نگاهی دیگر، منشور محیط شفافی است که به دو سطح صاف و شفاف غیر موازی ختم میگردد که از یک طرف همدیگر را قطع نموده، تشکیل رأس منشور را میدهند و در طرف دیگر قاعده منشور را میسازند.
نحوه عملکرد منشور نیکول
میدانیم که نور طبیعی در تمام جهات قطبش دارد، (میدان الکتریکی آن در تمام جهات مولفه دارد) اگر این نور تحت زاویه ای نسبت به محور نوری به منشور نیکول بتابد، در اولین سطح جدایی (بین هوا و لبه منشور ) پدیده دو شکستی، آن را به مولفه های قطبیده موازی و عمود بر محور نوری تجزیه میکند.
بنابراین در دو مین سطح جدایی (بین لبه بریده شده منشور و صمغ کانادا) دو پرتو دارای زاویه تابش متفاوتی خواهند بود. با توجه به این که ضریب شکست کلسیت برای پرتو غیر عادی و ضریب شکست صمغ کانادا تقریبا باهم برابرند، لذا پرتو غیر عادی با کمی بازتابش وارد نیمه دوم کریستال میشود و در نهایت از طرف دیگر بلور در امتداد موازی با پرتو فرودی و با کمی جابجایی خارج میشود.
اما در مورد پرتو عادی، چون ضریب شکست کلسیت بیشتر از ضریب شکست صمغ کانادا می باشد، یعنی نور از محیط غلیظ وارد محیط رقیق می شود، پس احتمال باز تابش داخلی کلی وجود دارد در نتیجه پرتو عادی پس از بازتابش کلی، به طرف قاعده منشور منحرف می شود.
منبع:
http://daneshnameh.roshd.ir
مرکز یادگیری سایت تبیان - مرجان سلیمانیان