Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Минералогия и кристаллография»

Скачать 165.15 Kb.

Название	Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Минералогия и кристаллография»
Дата конвертации	23.02.2013
Размер	165.15 Kb.
Тип	Методические указания

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Кафедра «Металлургия»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольных работ по дисциплине

«Минералогия и кристаллография»

для студентов специальности

240140 «Металлургия черных и цветных металлов»

заочная форма обучения

Павлодар

УДК 548/549(075.8)

ББК 26.31я73

М 54

Рекомендовано научно-методическим советом

ПГУ им. С. Торайгырова

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор Никитин Г.М.

Сулеймен Е.Б., Быков П.О.

Минералогия и кристаллография. Методические указания. – Павлодар, 2003

В методическом указании приводятся рекомендации по выполнению контрольных работ по дисциплине «Минералогия и кристаллография», показаны цели написания работы, приведены варианты контрольных заданий.

Методическое указание разработано с учетом требования ГОСО РК 3.07.196 – 2001 «240140-Металлургия черных и цветных металлов».

Сулеймен Е.Б., Быков П.О., 2003

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова,

2003

Содержание

Введение 4

Общие методические указания. Требования

к оформлению отчета 5

Кристаллография 7

2.1 Геометрическая кристаллография 7

2.2 Физическая кристаллография и кристаллохимия 7

Минералогия 9

3.1 Характеристика минералов и их свойства 9

3.2 Классификация минералов 9

Важнейшие железные, алюминиевые, хромовые,

марганцевые руды. Применение нерудных минералов

в металлургии 9

4 Контрольные задания 11

Литература 16

Введение

Курс «Кристаллография и минералогия» относится к группе общенаучных дисциплин и играет важную роль при подготовке инженеров-металлургов.

Кристаллография это наука о кристаллах. Предметом кристаллографии является всестороннее исследование структуры и физических свойств кристаллов и протекающих в них явлений, образования кристаллов и протекающих в них явлений, образования кристаллов, взаимодействия кристаллов со средой, изменения претерпеваемые кристаллами под влиянием тех или иных воздействий.

Кристаллография тесно связана с такими науками, как физика, химия, материаловедение.

Минералогия это наука о природных химических соединениях – минералах, изучающая особенности их состава, структурное положение слагающих их атомов, облик, физические особенности, а также условия образования и изменения минералов в природных процессах.

Главнейшими задачами минералогии является изучение вещественного состава руд и других видов минерального сырья, их физических и химических свойств, закономерностей распределения минералов и руд в различных геологических формациях с целью выявления полезных компонентов для различных отраслей техники, их особых свойств, а также с целью создания научной основы для поисков и разведок месторождений полезных ископаемых.

С минералогией тесно связана петрография – наука о горных породах, их составе, структуре, классификации, условиях залегания.

Цель методических указаний - дать студентам общие представления о кристаллах, их свойствах и наиболее важных минералах применяемых в металлургии.

Основными задачами при составлении методических указаний были: дать студентам рекомендации по изучению курса «Кристаллография и минералогия» и по выполнению контрольных работ по этой дисциплине.

В результате выполнения контрольных заданий студент должен знать основные методы изучения кристаллов, минералов и их свойств, уметь различать кристаллы и минералы по их свойствам и характеристикам, иметь представление о минералах и горных породах имеющих большое практическое значение.

1 Общие методические указания. Требования к оформлению отчета

Курс «Минералогия и кристаллография» состоит из следующих частей: кристаллография, которая в свою очередь делится на геометрическую кристаллографию, физическую кристаллографию и кристаллохимию, минералогия, которая изучает характеристики, классификацию и свойства минералов.

Для изучения курса рекомендуются учебники, которые приведены в списке литературы. Для студентов организуются обзорные лекции, практические занятия и консультации. Обзорные лекции организуются во время экзаменационной сессии. Консультации проводятся непрерывно в течение всего учебного года по установленному графику.

Теоретический курс необходимо прорабатывать последовательно по отдельным темам в соответствии с содержанием курса, внимательно изучать основные термины и определения, названия минералов и их основные характеристики.

По курсу студент-заочник должен выполнить контрольную работу, которая состоит из пяти вопросов по следующим разделам: геометрическая кристаллография, физическая кристаллография и кристаллохимия, характеристика минералов и их свойства, классификация минералов, важнейшие железные, алюминиевые, хромовые, марганцевые руды, применение нерудных минералов и пород в металлургии. Выполненную контрольную работу студент-заочник сдает на кафедру, где ее регистрируют и проверяют. Если контрольная работа сделана правильно, то ее засчитывают, если студентом допущены существенные ошибки, то работу возвращают ему для исправления.

Зачет по курсу «Минералогия и кристаллография» студент получает после успешной защиты контрольной работы. Если учебным планом экзамен по курсу не предусмотрен, при получении зачета студент также должен знать и основы теоретического материала. Если учебным планом предусмотрен экзамен, то до него студент допускается также при условии успешной сдачи контрольной работы.

Контрольную работу студент оформляет в соответствии со стандартом предприятия СТП–СК–03-02 «Работы учебные. Общие требования к оформлению текстового и графического материала». С этим стандартом студент может ознакомиться в читальном зале университета или на кафедре.

Текст контрольной работы должен быть кратким, четким и не допускать различных толкований. Перед каждым ответом на вопрос задания необходимо привести полный текст вопроса задания.

Контрольная работа должна включать в себя следующие элементы: титульный лист, содержание, основную часть (ответы на вопросы контрольных заданий), список использованных источников.

Текст контрольной работы выполняется на листах формата А4. Титульные лист содержит информацию о виде учебной работы, теме учебной работы, руководителе, данных о студенте. Контрольная работа должна иметь буквенно-цифровое обозначение, которая содержит следующие данные:

вид учебного документа (для контрольной работы КР);
государственный шифр специальности (для специальности «Металлургия черных и цветных металлов» - 240140);
индекс кафедры по внутривузовскому классификатору (узнавать на кафедре);
номер задания варианта;
год разработки;
шифр учебного документа.

В тексте контрольной работы не допускается:

сокращать обозначения единиц физических величин, если они употребляются без цифр, за исключением заголовков таблиц;
применять без числовых значений математические знаки;
применять знак диаметра (следует писать слово «диаметр»);

Единицы счета от единицы до девяти следует писать словами, а больше девяти – цифрами.

2 Кристаллография

2.1 Геометрическая кристаллография

Понятие о кристалле. Кристаллография как наука о кристаллах. Форма кристаллов. Симметрия – одно из важнейших свойств кристаллов. Элементы симметрии в кристаллических многогранниках: центр, ось, плоскость. Классы, сингонии и категории. Симметрия реальных кристаллов. Простые и сложные формы кристаллов. Закон постоянства двугранных углов. Закон рациональности отношений параметров граней. Установка кристаллов. Параметры и индексы граней кристаллов. Понятие о кристаллической решетке. Характеристики элементарных ячеек отдельных сингоний. Решетки Бравэ. Симметрия кристаллических решеток.

2.1.1 Методические указания. В этом разделе необходимо обратить внимание на задачи кристаллографии, связь этой науки с дисциплинами металлургического цикла. Далее необходимо ознакомиться с методикой определения симметрии геометрически правильных многогранников, представляющих идеализированные модели тех или иных кристаллов.

При изучении классов, систем (сингонии) простых форм, пересечением которых получен данный многогранник, следует пользоваться соответствующими таблицами.

2.2 Физическая кристаллография и кристаллохимия

Механические и тепловые свойства кристаллов. Твердость кристаллов. Методы ее определения. Спайность. Упругие и пластические свойства кристаллов. Теплопроводность. Электрические свойства кристаллов. Явления пьезо- и пироэлектричества. Магнитные свойства кристаллов. Диамагнитные и парамагнитные кристаллы. Оптические свойства кристаллов. Свет естественный и поляризованный. Явление двойного лучепреломления. Оптическая изотропность кубических кристаллов. Показатель преломления обыкновенный и необыкновенный. Понятие об оптической индикатрисе. Одноосные кристаллы. Двуосные кристаллы. Поляризационный микроскоп. Призма Николя. Методы исследования кристаллов.

Основные понятия о структуре кристаллов. Элементы симметрии кристаллических решеток. Типы химических связей в кристаллах – ионная, валентная, металлическая и молекулярная. Полиморфизм. Изоморфизм и твердые растворы. Возникновение, рост и разрушение кристаллов. Равновесная форма кристаллов. Факторы, влияющие на внешний облик кристаллов.

2.2.1 Методические указания. В данном разделе нет возможности рассмотреть все эти вопросы в полном объеме, поэтому надо усвоить основные определения, свойства и характеристики кристаллов, отдельные примеры, которые наиболее ярко иллюстрируют зависимость между физическими, химическими свойствами кристалла и его внутренним строением. Так, например физическая кристаллография, изучает широкий круг вопросов: свойства металлов и сплавов, оптические свойства кристаллов, которые являются универсальными характеристиками при диагностике минералов и т.д. Благодаря такому разнообразию физических свойств, кристаллические вещества находят широкое применение в металлургии, новой технике и т.д. Рассмотрите такие свойства кристаллических тел, как однородность, способность к самоогранению, различие в процессах плавления и отвердевания у кристаллических и аморфных тел. При изучении зарождения и роста кристаллов обратите внимание на то, что кристаллы в процессе роста ограняются плоскостями с наименьшей поверхностной энергией, т.е. плоскостями с наибольшей плотностью упаковки атомов.

3 Минералогия

3.1 Характеристика минералов и их свойства

Понятие о минералах. Минералогия как наука. Распространенность минералов в природе. Практическое значение минералов. Синтез минералов. Химический состав и формулы минералов. Морфология минералов и их агрегатов. Физические свойства минералов: окраска, цвет черты, блеск, излом, плотность. Методы изучения минералов.

3.1.1 Методические указания. В этом разделе необходимо обратить внимание на задачи минералогии, связь этой науки с другими науками, в частности с петрографией и дисциплинами металлургического цикла. Изучите основные названия минералов, их химический состав, формулы, а также физические свойства, которые им соответствуют.

3.2 Классификация минералов

Принципы классификации минералов. Самородные элементы. Сульфиды. Окислы и гидроокислы. Силикаты. Бораты. Фосфаты и их аналоги. Карбонаты. Вольфраматы. Сульфаты. Нитраты.

3.2.1 Методические указания. Классифицировать минералы можно по ряду признаков, по ведущему элементу, например минералы, содержащие железо, медь, вольфрам и т.д., по происхождению, например. Магматические, пегматитовые и т.д., кристаллографическому, т.е. отнести их к той или иной сингонии. Но наиболее распространенной в настоящее время является классификация минералов, основанная на химических и кристаллохимических (структурных) признаках.

При изучении классификации минералов основное внимание должно быть сосредоточено на тех объектах, которые имеют наибольшее значение для металлургической промышленности.

При описании названного в задании класса минералов следует дать краткую общую характеристику минералов данного класса. Привести наиболее характерные признаки и указать область применения.

3.3 Важнейшие железные, алюминиевые, хромовые и марганцевые руды. Применение нерудных минералов в металлургии

Рудные и нерудные полезные ископаемые. Важнейшие железные, алюминиевые, хромовые и марганцевые руды. Применение нерудных минералов и пород в металлургии: флюсы, огнеупоры. Динасовый огнеупор. Шамотный огнеупор. Магнезиальный огнеупор. Циркониевый огнеупор.

3.3.1 Методические указания. В природе основные минералы содержатся в различных рудах, поэтому для инженера-металлурга важно знать эти руды, их состав и свойства. В этом разделе необходимо изучить названия важнейших железных, алюминиевых, хромовых, марганцевых руд, их основные характеристики.

В металлургической промышленности нашли широкое применение нерудные минералы, изучением которых занимается специальная дисциплина – техническая петрография. Для исследования химико-минерального состава, строения и физических свойств используются те же методики, что и для горных пород, а именно, микроскопия в проходящем и отраженном свете, химический анализ, рентгеновский и спектральный анализ, термография и т.д. Главными задачами петрографического исследования технических материалов являются детальное изучение их минерального состава и получение химической, физической и других характеристик отдельных минералов, входящих в различные материалы.

При описании названного в задании класса минералов следует дать краткую общую характеристику минералов данного класса. Привести наиболее характерные признаки и указать область применения.

4 Контрольные задания

ВАРИАНТ 1

Предмет и задачи кристаллографии. Связь кристаллографии с другими науками.
Что понимают под твердостью? Какими методами определяется твердость в минералогической практике, в технике? Какие атомные плоскости обладают наибольшей твердостью?
Синтез минералов.
Принципы классификации минералов.
Важнейшие алюминиевые руды. Их краткое описание.

ВАРИАНТ 2

Опишите, какие вещества являются кристаллическими, аморфными, стеклообразными.
Какое свойство кристаллов называется спайностью? Какова связь между спайностью и внутренним строением кристаллов?
Что называется минералом? Предмет и задачи минералогии.
Класс самородных элементов.
Важнейшие железные руды. Их краткое описание.

ВАРИАНТ 3

Опишите основные свойства кристаллических веществ.
Пластическая деформация скольжением. По каким плоскостям скольжение происходит наиболее легко?
Химический состав и формулы минералов.
Класс сульфидов. Основные характеристики.
Важнейшие хромовые руды. Их краткое описание.

ВАРИАНТ 4

Опишите, что называется симметрией. С помощью каких элементов выявляется симметричность кристалла.
Пластическая деформация двойникованием.
На какие типы делят минералы по силам связи?
Класс сульфидов. Опишите минералы подкласса координационной структуры.
Важнейшие марганцевые руды. Их краткое описание.

ВАРИАНТ 5

Опишите, каких порядков оси симметрии наблюдаются в кристаллах.
Упругие свойства кристаллов. Анизотропия модуля упругости.
Явление полиморфизма.
Класс сульфидов. Опишите минералы подкласса островной структуры.
Применение нерудных минералов и пород в металлургии.

ВАРИАНТ 6

Опишите, что называют классом (видом) симметрии.
Теплопроводность. Для каких кристаллов не наблюдается анизотропия коэффициента теплопроводности?
Изоморфизм. Условия, необходимые для проявления изоморфизма.
Класс сульфидов. Опишите минералы подклассов цепочечной и слоистой структуры.
Главнейшие огнеупоры, применяемые в металлургической промышленности.

ВАРИАНТ 7

Опишите, на основании чего классы симметрии кристаллов объединены в системы.
В каких кристаллах наблюдается анизотропия теплопроводности?
Типы изоморфизма.
Класс окислов и гидроокислов. Основные характеристики.
Опишите динасовые огнеупоры.

ВАРИАНТ 8

Опишите, что подразумевается под формой кристалла. Какие формы называют простыми, сложными.
В чем заключается явление пьезоэлектричества и пироэлектричества.
Морфология минералов и их агрегатов.
Класс окислов и гидроокислов. Опишите минералы подкласса координационной структуры.
Опишите шамотные огнеупоры.

ВАРИАНТ 9

Опишите, как определить число простых форм, пересечением которых образован данный кристалл.
Опишите применение пьезоэлектричества в технике.
Дайте краткое описание таких физических свойств минералов как окраска, побежалость, цвет черты, блеск, излом и т.д.
Класс окислов и гидроокислов. Опишите минералы подкласса каркасной структуры.
Опишите магнезиальные огнеупоры.

ВАРИАНТ 10

Опишите, в чем заключается закон постоянства углов.
Возникновение кристаллов. Почему часто кристаллы растут в форме дендрита?
Опишите методы изучения минералов.
Класс окислов и гидроокислов. Опишите минералы подкласса цепочечной структуры.
Опишите циркониевые огнеупоры.

ВАРИАНТ 11

Сформулируйте закон рациональности отношений параметров граней.
От чего зависит скорость продвижения граней вглубь жидкости при росте кристаллов? Какие грани имеют наибольшую скорость роста?
Опишите метод определения минералов с помощью паяльной трубки.
Класс окислов и гидроокислов. Опишите минералы подклассов слоистой и аморфной структуры.
Петрография. Горные породы. Классы горных пород.

ВАРИАНТ 12

Опишите, что называется индексом и символом грани. Как они определяются?
Растворение и регенерация кристаллов. Концентрационные потоки и другие факторы, влияющие на облик кристаллов.
Опишите методы химического и микрохимического анализа минералов.
Класс силикатов. Основные характеристики.
Магматические горные породы. Химический, минеральный состав, формы залегания. Структура и текстура магматических горных пород.

ВАРИАНТ 13

Опишите, что называется установкой кристалла. Как производится установка кристаллов кубической и гексагональной систем?
Магнитные свойства кристаллов. Диамагнитные и парамагнитные кристаллы.
Опишите кристаллооптический, кристаллохимический, эллектронномикроскопический методы исследования минералов.
Класс силикатов. Опишите минералы, относящиеся по структурным признакам к подклассу островных силикатов.
Описание магматических горных пород.

ВАРИАНТ 14

Как определяются символы граней кристаллов?
Какие кристаллы относятся к оптически одноосным? Опишите основные оптические свойства этих кристаллов.
Опишите термический и металлотермический анализ минералов.
Класс силикатов. Опишите минералы, относящиеся по структурным признакам к подклассам силикатов с изолированными группами тетраэдров в кристаллических структурах и с кольцевыми анионными радикалами.
Осадочные горные породы. Химический, минеральный состав, формы залегания.

ВАРИАНТ 15

Опишите, какую форму имеют реальные кристаллические многогранники.
Дайте характеристику оптических свойств двуосных кристаллов.
Опишите методы исследования минералов в ультрафиолетовом, инфракрасном излучении, а также метод рентгеноструктурного анализа.
Класс силикатов. Опишите минералы, относящиеся по структурным признакам к подклассам силикатов с непрерывными цепочками тетраэдров в кристаллических структурах, силикатов с анионными лентами.
Описание осадочных горных пород.

ВАРИАНТ 16

Объясните, что такое эпитаксия. Необходимое условие для образований эпитаксических сростков.
Опишите явление двойного лучепреломления в кристаллах. В каких кристаллах оно наблюдается?
Класс сульфатов. Опишите минералы подкласса островной структуры без добавочных анионов и воды.
Класс силикатов. Опишите минералы, относящиеся по структурным признакам к подклассу слоистых, каркасных силикатов и алюмосиликатов.
Метаморфические горные породы. Типы метаморфизма. Структура и текстура метаморфических горных пород.

ВАРИАНТ 17

Опишите способ изучения геометрических форм кристаллов, основанный на стереографических проекциях.
Опишите устройство и назначение призмы Николя.
Класс сульфатов. Опишите минералы подкласса островной структуры с добавочными анионами, с водой.
Класс боратов. Опишите основные минералы.
Классификация и описание метаморфических горных пород.

ВАРИАНТ 18

Определение кристалла. Пространственная решетка. Особенности строения кристаллической решетки.
Опишите поведение оптически анизотропных кристаллов под микроскопом при скрещенных николях.
Класс сульфатов. Опишите минералы подкласса слоистой структуры.
Класс фосфатов и их аналогов (арсенатов, ванадатов). Опишите основные минералы.
Распространенность магматических пород. Ассоциации магматических пород. Причины разнообразия магматических пород.

ВАРИАНТ 19

Дефекты строения кристаллов.
Прямое и косое погасание. Спайность и двойники под микроскопом.
Класс нитратов. Опишите основные минералы.
Класс фосфатов и их аналогов. Класс карбонатов. Опишите основные минералы.
Содержание химических элементов в земной коре. Закономерности их распределения.

ВАРИАНТ 20

Однородность, анизотропность кристаллов. Способность самоограняться.
Что характеризует показатель преломления? Какие методы его определения вы знаете? Опишите иммерсионный метод.
Класс галоидных соединений. Опишите основные минералы.
Класс вольфраматов. Опишите основные минералы.
Предмет и задачи петрографии. Оболочечное строение Земли.

Литература

Торопов Н.А., Булак Л.Н. Кристаллография и минералогия. Издание третье, переработанное и дополненное. – Ленинград, 1972. – 504 с.
Банн Ч. Кристаллы. Их роль в природе и науке. - М.: Мир, 1970. – 312 с.
Торопов Н.А., Булак Л.Н. Лабораторный практикум по минералогии. – Стройиздат, Ленинградское отделение, 1969. – 240 с.
Васильев Д.М. Физическая кристаллография: Учебное пособие для вузов. – М.: Металлургия, 1972. – 279 с.
Грум-Гржимайло С.В. Приборы и методы для оптического исследования кристаллов. - М.: «Наука», 1972. – 128с.
Гумилевский С.А. и др. Кристаллография и минералогия: Учебное пособие для вузов /Гумилевский С.А., Луговский Г.П., Киршон В.М., Гинзбург А.И. – М.: Высш.шк., 1972. – 280 с.
Мейер К. Физико-химическая кристаллография /Пер. с нем.: Под ред. Щукина Е.Д. – М.: Металлургия, 1972. – 480 с.
Лазаренко Е.К. Курс минералогии: Учебник для студентов геологических специальностей университетов. – 2-е изд. – М.: Высшая школа, 1971. – 607 с.
Миловский А.Б. Минералогия и петрография: Учебник для техникумов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1973. – 368 с.
Годовиков А.А. Минералогия. – М.: Недра, 1975. – 520 с.
Стойбер Р., Морзе С. Определение кристаллов под микроскопом /Пер. с англ.: Под ред. Петрова В.П. – М.: Мир, 1974. – 281 с.
Батти Х., Принг А. Минералогия для студентов: Пер. с англ. – М.: Мир, 2001. – 429 с.
Кленов А.С. Занимательная минералогическая энциклопедия. – М.: Педагогика-Пресс, 2000. – 224 с.: ил.

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УР

Пфейфер Н.Э.

_______________

«__»__________2003г.

Составитель: к.т.н., доцент Сулеймен Е.Б.

магистр техники и технологии Быков П.О.

Кафедра «Металлургия»

Утверждено на заседании кафедры «__»_________2003г.

Протокол №__

Заведующий кафедрой____________ Суюндиков М.М.

Одобрено учебно-методическим советом института строительства, транспорта и машиностроения «__»________2003г. Протокол №__

Председатель УМС __________ Дудак Н.С.

СОГЛАСОВАНО

Директор института _________ Кудерин М.К. «__»_______2003г.

н/к отдела МКО АД _________ Баяхметова Г.С. «__»_______2003г.

Одобрено УМО

Начальник УМО ________ Амбарников Г.А. «__»________2003г.

Добавить в свой блог или на сайт

	Тематика контрольных работ и методические указания по их выполнению по дисциплине «информационные технологии управления» Темы контрольных работ и методические указания по их выполнению предназначены для студентов заочной формы обучения		Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине «музыкальная литература в школе» Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Музыкальная литература в школе» утверждены на заседании кафедры...
	Методические указания и задания по выполнению контрольных работ по дисциплине «Теплогазоснабжение и вентиляция» Насосы, вентиляторы, компрессоры: Методические указания и задания по выполнению контрольных работ по дисциплине «Теплогазоснабжение...		Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплине «Иностранный язык» Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплине «Иностранный язык» для гуманитарного, технического и социального...
	Методические указания и задания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Промышленная экология» Методические указания и задания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Промышленная экология» для студентов заочной формы...		Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Информатика» Методические указания предназначены для студентов-заочников специальностей: 2806, 2808, 1707, 2506. Дисциплина «вычислительная техника...
	Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения ...		Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения Методические указания по выполнению контрольных работ составлены на основании рабочей программы дисциплины «Прогнозирование и планирование...
	Методические указания по выполнению контрольных и курсовых работ по дисциплине «Теория менеджмента» Задания и методические указания по выполнению контрольных и курсовых работ по дисциплине «Теория менеджмента» для студентов специальности...		Методические указания к изучению дисциплины и выполнению контрольных работ №1, 2 для студентов заочной формы обучения Специальности: 060800(2) «Экономика и управление на предприятии городского хозяйства» Методические указания к выполнению контрольных работ №1, 2

Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Минералогия и кристаллография»

Похожие: