Bevezetés az ásványtanba (nyitó előadás) előadó: Weiszburg Tamás egyetemi docens weiszburg@ludens.elte.hu

környezettan / környezetmérnök BSc kémia / vegyészmérnök BSc Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Érintett alapszakok környezettan / környezetmérnök BSc kémia / vegyészmérnök BSc földtudományi / műszaki földtudományi BSc (pl. csillagász, geofizikus, geológus, meteorológus, térképész MSc szakok felé)

Példák szilárd természetes és környezeti anyagokra Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Példák szilárd természetes és környezeti anyagokra Megjelenési hely Természetes Mesterséges A földön / földben kőzetek, ércek pl. gránit, mészkő, bazalt, márvány, bauxit; a talaj szervetlen alkotói beton, salakok, tégla, timföld, csempék, padlóburkoló kőlapok A vizekben az iszap és a lebegő hordalék jelentős része szennyvíziszapok jelen-tős része, ipari tevé-kenység (pl. ércdúsítás) melléktermékei A légkörben tengeri sókristályok a magaslégkörben, vulkáni finom por, lebegő és szálló természetes porok (földfelszínről, talajról) kémények “füstje”, pernye, lebegő és szálló ipari porok Az élőlényekben / emberben szilárd vázelemek: karbonát (csigaház, kagyló), foszfát (csontok, fogzománc), kova (egysejtűek váza) “Kövek”: pl. Ca-oxalát (vesekő, növények kalciumraktározása) csonthelyettesítő implantátumok (kerámia, fém ötvözetek), kerámia fogpótlás

anyagtudományi /mérnöki ásványtan Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig A 21. századi ásványtan helyzete és kapcsolatai geológiai ásványtan környezeti ásványtan anyagtudományi /mérnöki ásványtan biomineralógia ásvány-tani alap-kutatás geológiai idő: igen / nem anyag: természetes / mesterséges / élő

ALAPFOGALMAK Ásvány Kőzet Érc Drágakő Kristály Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig ALAPFOGALMAK Ásvány Kőzet Érc Drágakő Kristály

Alapfogalmak 1. ÁSVÁNY - DRÁGAKŐ Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Alapfogalmak 1. ÁSVÁNY - DRÁGAKŐ Ásvány: természetes, kristályos, vegyület A definíció jó, mert a lényeget megadja, de minden pontján támadható Drágakő: ásványváltozat esztétikus megjelenés (ritka) megmunkálhatóság, fizikai-kémiai ellenállóképesség értékhordozó (kulturális, művészeti és anyagi) hiedelmek, babonák, remények

Ásványi anyag ≠ ásvány !!!!!! Ásványi anyag: Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Ásványi anyag: 19. századi kémiai elnevezés a szervetlen vegyületek feloldásakor oldatba kerülő jellemző kationokra és anionokra. Ásványi anyag ≠ ásvány !!!!!!

Alapfogalmak 2. KRISTÁLY Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Alapfogalmak 2. KRISTÁLY A kristály fogalom történeti fejlődése: Antik görög tudomány (“krüsztallosz” - örökre megfagyott jég = a kvarc víztiszta változata, hegyikristály) 2. A 18. századtól: szabályos sík lapokkal határolt, szimmetrikus külső megjelenésű anyagok 3. 1912-től: periodikusan ismétlődő szabályos belső rendű anyagok (röntgensugár elhajlási maximumok) 4. 1980/90-től: rövid és hosszú távon rendezett szerkezetű anyagok (a szemcseméret jelentősége)

Alapfogalmak 3. KRISTÁLY Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Alapfogalmak 3. KRISTÁLY A kristály fogalom történeti fejlődése: A “kristály” fogalmi ellentettje: Antik görög tudomány : NINCS (a jég...) 2. A 18. századtól (külső megjelenés): AMORF 3. 1912-től (belső periodikus rend): (RÖNTGEN)AMORF 4. 1980/90-től (rövid és hosszú távon rendezett): RÖVID TÁVON RENDEZETT (RÖVID TÁVON SE RENDEZETT...)

Alapfogalmak 4. KRISTÁLY Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Alapfogalmak 4. KRISTÁLY Mára az “AMORF” fogalom értelmét vesztette. A természetes és velük analóg szilárd anyagok vagy RÖVID (/közép) TÁVON RENDEZETTEK a környezeti ásványtan sok anyaga, pl. talaj-ásványok, nem konszolidált üledékek stb. alkotórészei, természetes kolloid rendszerek; üvegek vagy RÖVID ÉS HOSSZÚ TÁVON RENDEZETTEK a hagyományos ásványok (kb. 4000 faj)

A társadalommal együtt változik Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Alapfogalmak 5. KŐZET - ÉRC Érc: olyan ásványegyüttes (kémiailag “keverék”), amelyből gazdaságosan fémet lehet kinyerni A társadalommal együtt változik termésréz (Cu): ércásvány a múltból kalkopirit (CuFeS2): mai ércásvány Kőzet: Nagy tömegben megjelenő ásványegyüttes (Föld, Föld típusú bolygók, meteoritok stb.) bazalt: vulkánok építőanyaga

Mi a különbség a kőzet és az érc között? Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Alapfogalmak 6. Mi a különbség a kőzet és az érc között? KŐZET (ásványok - FÖLDI léptékben - nagy tömegű természetes keveréke) ÉRC (ásványok – bennük ércásványok - keveréke, amelyből gazdaságosan fémek nyerhetők ki) Általában csak EMBERI/IPARI léptékben jelentős tömegű.

kvarc: SiO2trigonális Si O

APATIT-CSOPORT Ca5[PO4]3(OH,F,Cl) hexagonális A csont, ami merevít minket, szintén ásvány APATIT-CSOPORT Ca5[PO4]3(OH,F,Cl) hexagonális HIDROXILAPATIT FLUORAPATIT KLÓRAPATIT

APATIT- elemi cella Ca5[PO4]3(OH,F,Cl) hexagonális

APATIT – kristályrács részlet

Abiogén és fosszilis biogén apatit röntgenpordiffrakciós képe recens pocok csont jégkorszaki pocok csont dinosaurus csont (70 millió év) abiogén apatit (Kanada)

Az öregedés és a csontok nem csontritkulásos combfejből (nő, menopausa előtt) csontritkulásos combfejből (nő, menopausa után)

nem csontritkulásos combfej (nő, menopausa előtt – SEM felvétel) csontritkulásos combfej (nő, menopausa után – SEM felvétel) 0,04 mm

elhalt combfej (férfi) SEM felvétel)

csontritkulásos, emberi Különböző recens csontok röntgenpordiffrakciós képe necrosis, emberi csontritkulásos, emberi egészséges, emberi recens pocok

kristályrács egy szemcsén belül Az öregedés és a csontok Az abiogén és a biogén apatit azonos anyagok Különbségek: képződési környezet kristályméret (egy szemcse) kristályrács egy szemcsén belül abiogén nagy (μm–cm) jól rendezett biogén apró (10–100 nm) sok hibával terhelt

Az öregedés és a csontok a vizsgált esetekben a csontot alkotó vegyület nem változott: a kristályos anyaga nem úgy degradálódott, hogy más/új kristályos kalcium-foszfát vegyületek alakultak volna ki, és az egyes kristályok mérete sem változott lényegesen egyszerűen elfogyott a csont egy része: a tömött finom kristálykötegek fellazulnak; ez eredményezi a csont sűrűségének és mechanikai szilárdságának csökkenését

Kocka alakú kősó- ill. konyhasókristályok (NaCl, Kalifornia) Na Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig A kémiai elemek döntő többségének forrása a körülöttünk levő szilárd anyag... Kocka alakú kősó- ill. konyhasókristályok (NaCl, Kalifornia) Na Cl A külső megjelenés tükrözheti a szerkezetet: – ezt tesszük a levesbe!!!

Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig A tél ásványai Hó, jég, jégvirág – H2Ohex : légnyomáson, 0 °C alatt a víz is ásvány... Kősó – NaCl (és más sók, pl. KCl, MgCl2): az útra szórjuk, így a vízből sóoldat lesz, amelynek fagyáspontja 0 °C alatti, így csak nagy hidegben lesz jeges az út és a járda.

Természetes: formák, kristálylapok Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Az ásványok szépsége Természetes: formák, kristálylapok turmalin apofillit kvarc gránát De: ez gyakran nem látszik jáspis (kvarc) achát (kvarc)

Drágakövek: ritkák, szépek és kemények... Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Drágakövek: ritkák, szépek és kemények... Gyémánt: mind közt a legkeményebb A híres Koh-i-noor: „hegynyi fény” / „Fényhegy” A hiedelmek szerint tulajdonosa uralja az egész világot (Ma a brit koronát ékesíti) Dél-afrikai gyémántok (kimberlit anyakőzetből) Hope: a remény kék gyémántja

Rubin, zafír: a korund (Al2O3) nevű ásvány Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Drágakövek: ritkák, szépek és kemények... Rubin, zafír: a korund (Al2O3) nevű ásvány drágakő változatai korund, színtelen (Srí Lanka)) rubin zafír, csillagzafír

Smaragd: a berill (Be-Al-szilikát) nevű ásvány Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Drágakövek: ritkák, szépek és kemények... Smaragd: a berill (Be-Al-szilikát) nevű ásvány drágakő változata Az ásvány... ... és a drágakő

Kvarc (SiO2) és változatai Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Drágakövek: ritkák, szépek és kemények... Kvarc (SiO2) és változatai hegyikristály ametiszt citrin füstkvarc tigrisszem sólyomszem

Hiedelmek: Szépség – misztikum Ezotéria – horoszkóp Gyógyító kövek Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Hiedelmek: Szépség – misztikum Ezotéria – horoszkóp Gyógyító kövek

A hétköznapok ásványai Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig A hétköznapok ásványai A konyha ásványa: kősó (Lengyelország) A hintőpor, és alapanyaga, a talk: a legpuhább ásvány Zeolitszerkezet: nagy üregekkel-csatornákkal, ioncserélő, adszorbens nátrolit: természetes zeolit Mosópor, zeolitokkal

Azbeszt: egyrészt csodálatos... Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Azbeszt: egyrészt csodálatos... Az azbeszt szó elsősorban ipari fogalom, azon szálas megjelenésű, hosszirányban szinte a végtelenségig hasítható szilikátásványok – többnyire krizotil és amfibol – gyűjtőneve, amelyeket hajlékonyságuk, sav- és hőállóságuk, jó hang- és hőszigetelő tulajdonságaik, jó húzószilárdságuk, felületi megkötőképességük, stb. miatt valaha is ipari méretben hasznosítottak. Szőhető-fonható, éghetetlen ásványok! Korabeli felhasználás (már i.e. több 1000 évvel): kanóc asztalterítő (a koszos terítőből a morzsa kiég!) hamvasztási lepel (a halott és a hamvasztáshoz használt fa hamvai nem keverednek)

Azbeszt: egyrészt csodálatos..., másrészt félelmet ébreszt Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Azbeszt: egyrészt csodálatos..., másrészt félelmet ébreszt 3 D [m] 5 L = 3 x D L > 3 x D L > 5 m D < 3 m L [m] Nagy koncentrációban, hosszú időn át (több 10 év) belélegezve tüdőrákot és egyéb rákos megbetegedéseket okozhat Azbesztszálnak minősülő részecske méretei a 83/477/EEC irányelv alapján: Szálhosszúság (L) a szálátmérő (D) függvényében

A 80/110/EEC irányelv alapján azbesztnek minősített ásványok Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig A 80/110/EEC irányelv alapján azbesztnek minősített ásványok Név kémiai összetétel kereskedelmi név krizotil Mg3[Si2O5(OH)4] fehér azbeszt aktinolit Ca2(Mg,Fe2+)5[Si8O22(OH)2] aktinolit azbeszt antofillit (Mg, Fe2+)7[Si8O22(OH)2] antofillit azbeszt grünerit (Fe2+,Mg)7[Si8O22(OH)2] amozit, barna azbeszt riebeckit Na2Fe3+2(Fe2+,Mg)3[Si8O22(OH)2] krokidolit, kék azbeszt tremolit Ca2Mg5[Si8O22(OH)2] tremolit azbeszt Szálas (=azbeszt) krizotil, USA Szálas (=azbeszt megjelenésű) tremolit, Kanada Nem szálas tremolit, USA Szálas (=azbeszt megjelenésű) grünerit, Dél-Afrika Szálas (=azbeszt megjelenésű) riebeckit, Bolívia

Azbeszt a ház körül Szórt / kis kötőanyag-tartalmú azbeszt Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Szórt / kis kötőanyag-tartalmú azbeszt Azbesztcement: 5-10% azbeszt, cementbe ágyazva Azbeszt a ház körül hullámpala Régi autófékpofák (jól elnyelik a súrlódási hőt) Szórt cső- ill. falszigetelés Vízvezetékcső, elszívócső

Az ásványok iránt érdeklődő diákokat Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Az ásványok iránt érdeklődő diákokat várja tanulásra és kikapcsolódásra: az ELTE Ásvány- és Kőzettár 1117-Budapest Pázmány Péter sétány 1/c

Mineralogy of the 21th century – situation and relationships Weiszburg Tamás: Minerals, crystals, gemstones – from beauty to fears Mineralogy of the 21th century – situation and relationships geological mineralogy environmental mineralogy minera-logical research biomineralogy materials science/engineering related mineralogy geological time: yes / no material: natural / artificial / bio

Köszönöm a figyelmet! topáz epidot pirit turmalin gipsz Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig Köszönöm a figyelmet! topáz epidot pirit turmalin gipsz

Weiszburg Tamás: Minerals, crystals, gemstones – from beauty to fears

Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig

Weiszburg Tamás: Ásványok, kristályok, drágakövek – a szépségtől a félelemig