Фізи́чні власти́вості мінера́лів — характерні властивості мінералів, обумовлені їх складом і будовою. Вони визначаються так званою «конституцією мінералів», головним чином особливостями їх симетрії та анізотропії. Математичний аналіз фізики мінералів базується на тензорному численні і теорії груп.

Конституція мінералів — хімічний склад і внутрішня будова мінералів. Властивості мінералів залежать від особливостей хімічного складу й кристалічної структурі речовини, тобто від конституції мінералу, що обумовлена розмірами атомів та іонів з яких побудований мінерал, будовою їх електронних оболонок та властивостями, що їх визначає положення хімічних елементів у Періодичній системі хімічних елементів.

Конституція мінералу являє собою єдність його хімічного складу й кристалічної структури. Поняття «конституція» описує суть мінералу, вона є його внутрішньою властивістю, на відміну від решти властивостей та ознак, що є відгуком на зовнішні впливи, що проявляються й формуються у взаємодії із середовищем. Саме конституція мінералу визначає його видову приналежність Конституція та властивості мінералів.— Студентська бібліотека онлайн. Основи мінералогії.

Загальна характеристика До загальних властивостей належать: щільнісні — об'ємна маса (густина), пористість; оптичні, а також забарвлення і люмінесценція мінералів; механічні — межа міцності на стиск та розтягнення, модуль поздовжньої пружності (модуль Юнга), коеф. відносних поперечних деформацій (коеф. Пуассона), а також пружність, пластичність, твер¬дість, міцність, крихкість, дробимість; магнітні та електричні — питомий електричний опір, відносна діелектрична проникність, магнітна сприйнятливість, електризація тощо; теплові — теплопровідність, температуропровідність, питома теплоємність, термічне розширення.

До факторів, які в основному визначають фізичні властивості мінералів, належить тип хімічного зв'язку елементів, які складають мінерал. Напр., гомодесмічні мінерали з металічним зв'язком характеризуються високою електро- і теплопровідністю, високою густиною і твердістю, високою відбивною здатністю тощо, а мінерали з молекулярним хімічним зв'язком, навпаки, є ізоляторами, мають низьку густину та твердість, низьку відбивну здатність.

Часто мінерали, завдяки саме фізичним властивостям, широко використовуються у різних галузях. Напр., гарне забарвлення і прозорість у поєднанні з високою твердістю надають мінералам значення коштовного каміння, а висока твердість відкриває можливість використання їх як абразивного матеріалу тощо.

Фізичні властивості — найголовніші діагностичні ознаки мінералів. Їх інструментальне вивчення дозволяє кількісно оцінювати властивості, глибше зрозуміти їхню фізичну та генетичну природу, завдяки чому відкривається можливість використовувати мінерали як типоморфні ознаки і критерії пошуку та оцінки родовищ корисних копалин. Найчастіше мінерал характеризують за такими фізичними властивостями: форма кристалів, колір, блиск, колір порошку (риска), злам, твердість, питома вага, магнітність, смак, мінливість (у мінералогії), зональність мінералів тощо.

Густина мінералів (г/см3)

Належить до найголовніших констант, і визначення її має важливе діагностичне значення. Густина мінералів коливається в широких межах: від значень, менших одиниці (лід, озокерит тощо), до 23.0 (мінерали групи осміїстого іридію).

При макроскопічному визначенні мінералів у польових умовах їх густина приблизно оцінюється зважуванням у руці, на підставі чого мінерали можна віднести до легких, середніх та важких. Існують ще мінерали дуже важкі і дуже легкі, які зустрічаються в явно підпорядкованих кількостях. Переважають мінерали з невисокою (від 2.0 до 4.0 густиною).

Густина залежить від хімічного складу і структури мінералу, причому в цьому відношенні особливо важливу роль відіграє атомна вага елементів, які входять до складу мінералів, а також їх валентність і розмір йонних радіусів.

Поліморфні різновиди речовини з різною кристалічною будовою мають різну густину. Так, графіт і алмаз складаються з вуглецю, але внаслідок різної кристалічної структури густина графіту 2,2, алмазу  3,5. Відповідно до коливань хімічного складу один і той же мінерал може мати різну густину. Так, густина сфалериту залежно від домішок коливається від 3,50 до 4,20, а густина вольфраміту — від 7,1 до 7,5. Коливання густини можуть також спричинюватися неоднорідністю досліджуваного матеріалу, недостатньою його чистотою, пористістю і тріщинуватістю, а також, що звичайно спостерігається у мінералогічній практиці, малою кількістю досліджуваної речовини.

Густина мінералів служить не тільки діагностичною ознакою, але має велике практичне значення при збагаченні корисних копалин, коли різниця в густині використовується для розділення мінералів.

Оптичні властивості мінералів

Суть оптичних властивостей мінералів полягає в тому, що промінь, падаючи на поверхню мінералу, частково відбивається, заломлюється, розсіюється або поглинається. Оптичні властивості виявляються через світлозаломлення, світловідбиття, світлорозсіювання і світлопоглинання. З ними пов'язані забарвлення мінералів і явище люмінесценції. На оптичних властивостях ґрунтується методика вивчення мінералів під мікроскопом.

Механічні властивості мінералів

Механічні властивості мінералів є зовнішнім виявом міцності хімічних зв'язків між структурними одиницями кристалічної ґратки мінералу. Вони виявляються в твердості, крихкості, ковкості, спайності, окремості, зламі, гнучкості і пружності.

Твердість мінералів

Твердість гірських порід і мінералів — властивість чинити опір зовнішньому механічному впливу іншого твердішого тіла, тобто деформуванню при місцевій силовій дії твердих тіл на їхню поверхню. Зумовлена головним чином міцністю кристалічної ґратки (тобто типом структури, природою і силою хімічного зв'язку, розміром і зарядом частинок, міжатомними відстанями і інш.) і її механічними параметрами (пружністю, пластичністю, крихкістю, наявністю і кількістю дислокацій).

Магнітні властивості мінералів

Взаємодія мінералів з магнітним полем, тобто їх магнітні властивості, визначаються магнітними властивос-тями їх атомів і магнітною структурою мінералів (розміщенням і взаємодією атомів). По суті всі мінерали є магнетиками — вони здатні намагнічува-тися в магнітному полі. Найбільш чітко ця властивість виявляється у мінералів, які містять атоми, що мають власний магнітний момент, зумовлений наявністю неспарених електронів.

Електричні властивості мінералів

Електричні властивості мінералів, тобто здатність проводити електричний струм, визначаються електричними властивостями атомів, які утворюють мінерал, і електричною структурою мінералу (електронною будовою атомів, їх розташуванням, взаємодією).

Таблиця густин та твердості мінералів +Назва мінералуГустина, г/см³Твердість за шкалою МоосаНазва мінералуГустина, г/см³Твердість за шкалою МоосаАкантит7,32 - 2,5Діоптаз3,35Абернатіїт3,32,5 - 3Доломіт2,9 - 3,23,5 - 4Авантюрин2,67Дюмортьєрит3,26 - 3,367Агат2,56 - 2,646,5 - 7Евдіаліт2,74 - 3,075,5 - 6Азбест2,52 - 2,5Електрум12,5 - 15,62 - 3Акрохордит3,24,5Енстатит3,2 - 3,55,5Алебастр2,3 - 2,881,5 - 2Ешиніт4,9 - 5,35 - 6Алмаз3,5 - 3,610Жадеїт3,2 - 3,57Алюмініт1,66 - 1,821 - 2Заратит2,63 - 3,75Аметист2,63 - 2,657Зуніїт2,887Анкерит2,91 - 3,13,5Івоніт3,23,5 - 4Апатит3,18 - 3,215Ільваїт3,8 - 4,16 - 6,5Артроїт5,362,5Індиголіт3,0 - 3,267 - 7,5Артиніт2,02,5 - 3Ітабірит3,24 - 4,29Ацетамід1,171 - 1,5Йогансеніт3,44 - 3,556Бабефіт4,313,5Казоліт6,0 - 6,464 - 5,5Бакерит2,884,5Каліборит2,1284 - 5,5Барит4,883 - 3,5Кальцит2,6 - 2,82,75 - 3,5Беєрит6,5 - 6,953Карналіт1,63Берил2,63 - 2,917 - 8Каситерит6,8 - 7,036,5 - 7,25Біверит4,363,5 - 4,5Кварц2,657 - 7,25Бірюза2,6 - 2,845 - 6,5Керніт1,904 - 1,9182,5 - 3Бобковіт2,24Кіаніт3,64,5 - 6Бромеліт3,029Кіновар8,0 - 8,22 - 3Бруньятеліт2,142Кліноптилоліт2,1 - 2,23,5 - 4Бурштин1,05 - 1,102 - 2,5Кобальтит6,35,5Бура1,712 - 2,5Колеманіт2,44 - 5Бистрит2,435Коркіт4,2 - 4,33,5 - 4,5Вавеліт2,33,5 - 4Коффініт5,15 - 6Вапно3,33 - 5Кремінь2,66 - 7Велініт4,744Кристобаліт2,277,25Воджиніт7,55,5 - 6Ксенотим4,3 4 - 5Вольфраміт6,7 - 7,55,5 - 6,5Куприт6,143,5 - 4Вулканіт7,11 - 2Корунд4,09Галаксит4,04 - 4,27,5 - 8Кюрит7,24 - 5Гармотом2,4 - 2,54,5Лабрадор2,696,6 - 6,75Гауліт2,583,5Лазурит2,38 - 2,455,5Гексагідрит1,7572Ландсбергіт13,483,75Гематит4,3 - 5,25,5 - 6Лафоретит4,39 - 4,923Гетерозит3,525,5 - 6Леконтит1,72 - 2,5Гідробіотит2,6 - 2,81 - 2Летовіцит1,831 - 2Гільгардит2,715Лізардит2,5 - 2,72,5 - 3Гіпс2,31,5 - 2Ліннеїт4,8 - 5,05,5Гмелініт2,14,5Ловчорит3,2 - 3,365Гранат3,51 - 4,256,5 - 7,5Лопарит4,6 - 4,95,5 - 6Графіт2,09 - 2,231Людвігіт3,7 - 4,755Гюбнерит7,14Льюістоніт3,125Ґаніт4,0 - 4,627,5 - 8Магнезит2,963,5 - 4,5Даналіт3,3 - 3,45,5 - 6Маггеміт4,7 - 4,95 - 5,5Делафосит5,415,5Макосланіт2,223,5Дигеніт5,5 - 5,72,5 - 3Малахіт3,9 - 4,153,5 - 4

Примітки

Див. також Мінерали Фізичні властивості гірських порід

Література Павлишин В. І. «Вступ до мінералогії» (1988) Павлишин В. І. «Основи морфології та анатомії мінералів» (2000) Minerals: Their Constitution and Origin. By Hans-Rudolf Wenk and Andrei Bulakh. 2nd Edition. — Cambridge University Press, 2016.— 640 p.— ISBN 978-0-521-52958-7

Примітки