Looduslikud kristallid, geoodid ja püramiidid, sauad, auguga kivid ehk talismanid. Maagilised väeesemed, millesse on Maa salvestanud iidse energia muutmaks ümbritsevat positiivseks.

Kristallid

Kristall on korrapäraselt paigutunud aatomeist koosnev tahke homogeenne ja regulaarselt korduva ühikrakuga struktuur.

Laiendatud definitsiooni kohaselt on kristall aine, mis ilmutab difraktsioonipildis teravaid maksimume ehk milles esineb kaugkorrastatus. See võimaldab kristalli mõiste all käsitleda ka kvaasikristalle.

Sageli on ainel kindel kristalliline struktuur, kuid pole haruldane, et ainel on mitu võimalikku kristallstruktuuri ja see, missuguses aine neist on, sõltub keskkonna temperatuurist. Leidub niisuguseidki aineid (näiteks süsinik, raud ja kvarts), millel samal temperatuuril võib olla mitu kristallstruktuuri. Seda nimetatakse polümorfismiks.

Kristalli osakeste tihedust iseloomustab koordinatsiooniarv, mis näitab, kui mitu lühimat osakest igal osakesel on.

Kristallstruktuuri püsivus on tingitud osakestevahelisest seosest. Selle järgi eristatakse nelja liiki kristalle.

Aatomkristalli osakesi ühendab kovalentne side. Niisugused on näiteks teemandi, räni ja germaaniumi kristallid.
Ioonkristalli osakesi ühendab ioonside. Niisugused on näiteks halogeniidide, metallide oksiidide, sulfiidide ja karbiidide kristallid.
Metallkristallid koosnevad positiivsetest ioonidest, mida omavahel seovad elektrongaasi moodustavad juhtivuselektronid. Niisugused on näiteks vase, alumiiniumi ja naatriumi kristallid.
Molekulkristallide püsimise tagavad molekulide vahelised nõrgad tõmbejõud ehk van der Waalsi jõud. Niisugused on näiteks väärisgaaside ja paljude orgaaniliste ühendite kristallid. Molekulkristallide omaette rühma moodustavad vesiniksidemega kristallid. Niisugused on näiteks jää ja vesinikfluoriidi kristallid.
Ideaalses kristallis on osakeste paigutus rangelt korrapärane. Reaalsetes kristallides see nii ei ole soojusliikumise ja kristallivõre defektide tõttu. Ühtse kristallivõrega terviklikku kristalli nimetatakse monokristalliks erinevalt polükristallilisest kehast, mis koosneb üksteise suhtes suvaliselt orienteeritud monokristalliteradest. Monokristallid võivad olla korrapärase hulktahuka kujulised ning mehaaniliste, elektriliste ja teiste füüsikaliste omaduste suhtes anisotroopsed. Tehnikas kasutatavad kristallid ja sulamid on harilikult polükristallilised ning nende omadusi saab muuta mehaanilise ja termilise töötlemisega.

Kristallide korrapärase siseehituse välispidiseks väljenduseks on siledate ja kindlate seaduspärasuste alusel moodustunud tahkudega kristallvormid. Kõik kristallid jagatakse kuue süngoonia vahel, mis omakorda koosnevad 32 punktigrupist.

Kristallide struktuur mõjutab aine mehaanilisi, elektrilisi, magnetilisi, optilisi ja muid omadusi. Polümorfsetel ainetel võivad eri kristallstruktuuride omadused väga suurel määral erineda, näiteks süsiniku vorm teemant on üks kõige kõvemaid teadaolevaid aineid, aga teine vorm grafiit on eriliselt pehme aine. Isegi ideaalse kristallstruktuuriga aine omadused, näiteks läbipaistvus ja elastsus, võivad eri suundades erinevad olla ning seda nimetatakse anisotroopiaks.

Elektronide liikumist kristallivõre perioodilises väljas kirjeldab tsooniteooria. See seletab tahkete ainete elektrilisi, optilisi, mehaanilisi ning osaliselt ka soojuslikke ja magnetilisi omadusi, mis tulenevad valentselektronidest.

Vääriskivid, poolvääriskivid ja ehtekivid on tavaliselt kristallid. Need on väärtuslikud kõvaduse ja ilu, sageli ka värvuse tõttu.

Pooljuhid on enamasti kristalsed ained.

Kristallide uurimisega tegeleb kristallograafia.

Mineraal

Mineraal on kindla, kuid mitte fikseeritud keemilise koostise ja enamasti kristallilise struktuuriga looduslikult esinev anorgaaniline tahke aine. Mineraali mõiste ei ole siiski selgepiiriline: ükski mainitud tunnustest ei ole mineraalidele alati kohustuslik.
Mineraale eristab kivimitest see, et neil on kindel või kindlates piirides muutuv keemiline koostis. Kivimid koosnevad mineraalidest. Erandjuhtudel võib kivim koosneda vaid ühest mineraalist, näiteks lubjakivi, mis koosneb kaltsiidist. Mineraalid on homogeensed. See tähendab seda, et mehaaniliselt saab neid jaotada vaid väiksemateks mineraaliteradeks.

Mineraal peab esinema looduses. Näiteks tööstuslikult toodetud teemante ei loeta mineraalide hulka kuuluvaiks.

Tavaliselt peetakse mineraalidele kohustuslikuks kindlat kristallistruktuuri. Siiski peetakse mineraaliks ka opaali, mis on amorfne aine ehk väga viskoosne vedelik.

Mineraalid peavad olema anorgaanilised ained. Näiteks põlevkivi ei ole mineraal.

Mineraalid peavad olema tahked. Vedel vesi ei ole mineraal, kuid jää täidab kõik mineraalidele esitatavad tingimused.

Mineraale uurivat teadusharu nimetatakse mineraloogiaks.

Mineraalide struktuur

Mineraalid koosnevad keemilistest elementidest ja nende ühenditest, mida hoiavad koos keemilised sidemed. 90% mineraalidest on seotud iooniliste sidemetega, ülejäänud on seotud kovalentse või metallilise sidemega. Enamiku mineraalide struktuuris on esindatud mitu sidemeliiki.
Mineraali keemiline valem on sageli kindlates piirides muutuv. Sel juhul on tegemist isomorfismiga: elemendid asendavad üksteist kristallstruktuuris. Seega muutub isomorfismi korral mineraali koostis, kuid mitte struktuur.
Mineraali kristallstruktuuri muutumist sama koostise juures nimetatakse polümorfismiks. Polümorfsed on näiteks teemant ja grafiit.
Mõnikord võivad aatomid ja ioonid paikneda korrapäratult. Selliseid mineraale nimetatakse amorfseteks. Amorfne mineraal on näiteks opaal

Kristallide kuju

Kristalli väliskuju kordab tema siseehituse ehk kristallistruktuuri kuju. Kristallide väliskuju iseloomustatakse näiteks järgmiste sõnade abil:
kiudjas,
leheline,
tahveljas,
tulpjas,
isomeetriline,
nõeljas.
Kristallidel on 32 lihtvormi. Nende omavahelisel kombineerimisel saame praktiliselt lõputu hulga erineva kujuga mineraale.

Kristallstruktuuri uurimise ja kirjeldamisega tegeleb kristallograafia.

Kristalliagregaatide kuju

Kristalliagregaadid on üksteisega korrapäratult kokku kasvanud mineraalid.
Levinumaid agregaate:

Dendriit
Sekretsioon
Konkretsioon
Druus
Nõrg
Neerjas agregaat
Peitkristalseteks nimetatakse agregaate, milles mineraali terasuurus on alla 0,1 mm (alla inimsilma lahutusvõime).

Mineraalide teke
Mineraalide teket jaotatakse sarnaselt teiste geoloogiliste protsessidega endogeenseks ja eksogeenseks. Maakoore osa maapinnast kuni põhjavee alumise piirini nimetatakse eksosfääriks ja seal kulgevaid protsesse eksogeenseiks.

Endogeensed mineraalitekke protsessid
Endogeensete mineraalide lähteaineks on magma, milles keemilised elemendid ja ühendid esinevad gaasilises, tahkes ja vedelas faasis. Magmas levinud keemilised elemendid, nende sisalduse kahanemise järjekorras on O, Si, Al, Mg, Fe, Ca, Na ja K. Räni ja hapnik on ainsad elemendid, mis esinevad kõigis tardkivimeis. Erinevad mineraalid kristalliseeruvad magmast erineval temperatuuril. Seda protsessi kirjeldavat skeemi nimetatakse Boweni skeemiks.

Endogeenseid mineraalitekke protsessid jagunevad pneumatolüütiliseks, hüdrotermaalseks ja moondelisteks.

Eksogeensed mineraalitekke protsessid
Eksogeensete mineraalide tekkele teeb enamasti teed füüsikaline murenemine ehk rabenemine, mis küll ei tekita uusi mineraale, kuid peenestades materjali teeb hõlpsamaks selle porsumise ehk keemilise murenemise. Porsumise käigus tekivad mineraalidest uued mineraalid, mis on antud tingimustes vastupidavamad. Tähtsamad porsumise alaliigid on: oksüdeerumine, hüdrolüüs, hüdratatsioon, karbonatiseerumine ja sulfaadistumine. Kerglahustuvad leelis- ja leelismuldmetallide ühendid kantakse põhjaveega murenemispaigast minema. Rasklahustuvad alumiiniumi, raua, räni jne ühendid aga ladestuvad murenemispaigas, moodustades murenemiskooriku. Endogeense tekkega mineraalide vastupidavus murenemisele on vastupidine Boweni skeemi kristalliseerumisjärjekorrale. Seega on näiteks oliviin kergemini murendatav kui päevakivid, millest omakorda on kvarts vastupidavam.

Mineraalide omadused

Mineraali omadused on konkreetsele mineraalile iseloomulikud tunnused, mis aitavad teda identifitseerida.

Värvus
Kaltsedon
Värvuse määrab mineraalilt peegeldunud või selle läbinud valguse spekter. Värvus ei ole enamasti hea tunnus mineraali määramiseks, sest üks mineraal võib esineda väga erivärvilisena. Näiteks kaltsedon on tavaliselt helesinist värvi, kuid ta võib olla ka näiteks punane.
Mineraali värvusest vähem varieerub tema kriipsu värvus. Kriipsu all mõistame siin mineraaliga keraamilise plaadi peale tõmmatud joont. Joon ei ole mitte kriimustus plaadil, vaid selle mineraali puru, millega joont tõmmatakse. Näiteks hematiit jätab alati punakaspruuni kriipsu, rohekaskollase pinnaga püriit (kassikuld) rohekasmusta kriipsu. Puru tekib sellepärast, et keraamiline plaat deformeerib mineraali, millega joont tõmmatakse. Keraamilise plaadi kõvadus on Mohsi skaalal 6, seega ei saa kriipsu tõmmata mineraaliga, mille kõvadus seda väärtust ületab, sest ei ole võimalik deformeerida plaadist kõvemat mineraali.

Tihedus
Mineraali tihedus on tema massi suhe ruumalasse. Erinevate mineraalide tihedused ulatuvad 0,9 g/cm² (jää) kuni 23 g/cm² (iriidiumiühendid).
Tihedus sõltub mineraali moodustavate elementide aatommassidest ja osakeste tihedusest kristallstruktuuris.
Mineraalide tiheduse hindamiseks kasutatav mõõtühik on g/cm³.

Kõvadus
Teemant
Kõvadus on mineraali vastupanuvõime välisele deformeerivale mõjule. Suurema kõvadusega mineraaliga saab teisi mineraale kriimustada. Sel põhjusel kasutatakse klaasinugade ja hambapuuride valmistamiseks teemanti, mis on kõige kõvem mineraal. Kõvadus sõltub mineraali keemilistest sidemetest.

Absoluutse ehk mikrokõvaduse mõõtühik on kg/mm²
Suhtelist kõvadust mõõdetakse Mohsi skaalal.

Läige
Läige tekib mineraali tasaselt pinnalt peegeldunud ja hajunud valgusest.
Läige sõltub mineraali absorptsioonist ehk valguse neeldumisest, läbipaistvusest, murdumisnäitajast ja pealispinna omadustest. Mõju on ka kivi värvusel.
Eristatakse metalset ja mittemetalset läiget, nende vahele jääb veel ka poolmetalne läige. Mittemetalne läige jaotub omakorda mitmeks eri tüüpi läikeks. Murdepindadel enamasti läige puudub.

Püriit
Näited:

Metalliläige (püriit)
Poolmetalne läige (grafiit, hematiit)
Klaasiläige (kvarts, kivisool, karbonaadid)
Teemandiläige (väävel)
Pärlmutriläige – esineb kihilise struktuuriga mineraalidel (vilgud, plaatjas kips)
Siidiläige – on omane kiulise struktuuriga mineraalidele (asbest, kiuline kips)
Vahaläige (opaal, kaltsedon)
Tuhm ehk matjas läige (kaoliin)
Rasvaläige (väävel, nefeliin)

Läbipaistvus
Mineraal on läbipaistev, kui osa temale langenud valgusest läbistab mineraali. Läbipaistvus sõltub pealelangeva valguse intensiivsusest.
Läbipaistvad mineraalid on näiteks teemant ja haliit ehk kivisool.

Murdepind
Murdepind määratakse mineraali ebatasase pinna kuju järgi, mis tekib mineraali purustamisel või murdmisel.

Magnetiit
Murdepind võib olla:

tasane – esineb hea lõhenevusega mineraalidel (magnetiit);
ebatasane (apatiit);
astmeline (püriit);
karpjas – esineb halva lõhenevusega mineraalidel (kaltsedon);
haakjas (vask, hõbe);
muldjas (koaliin);
konarlik.

Lõhenevus
Lõhenevus on mineraalide omadus laguneda löögi toimel tasaste pindadega kildudeks. Lõhenevus sõltub mineraali keemilistest sidemetest. Mineraal lõheneb sealt, kus side on kõige nõrgem. Ülihea lõhenevusega on näiteks muskoviit ja teise vilgud.
Murre on mineraalide omadus laguneda löögi toimel ebatasaste pindadega kildudeks. Murre on omane neile mineraalidele, mille keemilised sidemed on igas suunas võrdse tugevusega. Lõhenevus puudub näiteks kvartsil.
Et kovalentne side on tugevam kui iooniline, on kovalentsete sidemetega mineraalide lõhenevus halvem ehk murdepind on krobelisem.

Allikas: wikipedia