Hustota

Hustota je hmotnost jednoho krychlového centimetru látky vyjádřená v gramech. Je to tedy číslo, které udává, kolikrát je určité těleso (např. úlomek minerálu) těžší než stejný objem destilované vody při 4 °C:

h = m/V

kde: h je hustota v g·cm–3 m je hmotnost v g V je objem v cm3

V mineralogii se hustota obvykle udává na dvě desetinná místa, vyšší přesnost nemá smysl kvůli neideálnosti minerálů (přítomnost inkluzí apod.). Hustota je závislá na chemickém složení minerálu i na jeho struktuře (polymorfní modifikaci):

Polymorfní modifikace téže látky mají v důsledku odlišné struktury různou hustotu. Vysokotlaké modifikace mají obvykle vyšší hustotu než nízkotlaké. Vysokoteplotní modifikace mají naopak většinou nižší hustotu než nízkoteplotní. Je to způsobeno stlačením struktury za vyššího tlaku, resp. roztažením struktury za vyšší teploty v důsledku vyššího tepelného pohybu atomů. Z téhož důvodu jsou obvykle výšeteplotní modifikace symetričtější než nízkoteplotní. Příkladem mohou být minerály ze skupiny SiO₂ (obr. 5.2).

Při stejné struktuře se hustota minerálů mění s chemizmem, resp. s izomorfním zastupováním. Změna hustoty v izomorfních řadách je většinou přímo úměrná molekulové hmotnosti krajních členů (s rostoucím zastoupením těžší složky roste hustota pevného roztoku). Např. v řadě olivínu: forsterit Mg₂SiO₄ má hustotu 3,30 g·cm^–3, fayalit Fe₂SiO₄ má hustotu 4,32 g·cm^–3. Hustota přechodných členů řady olivínu bude ležet mezi těmito hodnotami (obr. 4.13).

Hustota amorfní látky je vždy nižší než hustota krystalu obdobného složení. Např. hustota opálu SiO₂ . nH₂O je 1,9 – 2,1 g·cm^–3, hustota křemene SiO₂ je 2,65 g·cm^–3.

Hustotu minerálů lze měřit několika metodami založenými na srovnávání hmotnosti minerálu a stejného množství vody (např. metoda hydrostatická či pyknometrická metoda). Těmito metodami lze měřit hustoty minerálů s přesností na dvě až čtyři desetinná místa. Jinou metodou je měření hustoty v těžkých kapalinách. Zde je nutno připravit kapalinu o stejné hustotě, jakou má minerál. V takovém případě se úlomky minerálu právě vznáší v kapalině (neklesají ke dnu ani neplavou na hladině). Potom změříme hustotu kapaliny, která se rovná hustotě minerálu. Metoda je méně přesná, ale umožňuje měřit hustotu velmi malého množství minerálu. Hustotu minerálu lze konečně velmi přesně vypočítat na základě rentgenometrických dat. Je k tomu třeba znát objem základní buňky mřížky a počet a druh atomů v ní. Takto zjištěná hustota se v tabulkách označuje jako h(vypoč.).

Hustoty lze při troše zkušeností využít k určování minerálů i bez přesného měření: většina sulfidů a některé oxidy (např. spinelidy) jsou nápadně těžké. Rovněž baryt (BaSO₄) lze rozeznat od někdy velmi podobného kalcitu či křemene podle nápadně velké hmotnosti vzorků.

Minerály s hustotou větší než 2,9 g·cm^–3 (hustota bromoformu) se označují jako těžké minerály. Díky vysoké hustotě mají tendenci hromadit se v sedimentech, zatímco lehké minerály jsou vodou odnášeny. Takto mohou vznikat až těžitelné akumulace (např. magnetit, ilmenit, zirkon, zlato, kasiterit atd.). Studium těžkých minerálů má velký význam v geologii (umožňuje usuzovat na zdrojovou oblast sedimentu) a v užité geochemii (vyhledávání ložisek nerostných surovin).

další »»