Классификация минеральных вод. Классификация минеральных элементов

Несмотря на то что многие люди приблизительно представляют себе, что это такое, некоторые не могут дать определение понятию «минерал». Классификация минералов включает в себя большое количество самых разнообразных элементов, каждый из которых нашел применение в той или иной сфере деятельности благодаря своим преимуществам и особенностям. Поэтому важно знать о том, какими свойствами они обладают и как могут быть использованы.

Минералы представляют собой продукты искусственных или естественных химических реакций, которые происходят как внутри земной коры, так и на ее поверхности, и при этом являются однородными химически и физически.

Классификация

На сегодняшний день известно более 4000 различных пород, которые входят в категорию «минерал». Классификация минералов же осуществляется по следующим признакам:

• генетические (в зависимости от происхождения);
• практические (сырье, руда, драгоценные камни, горючее и т. п.);
• химические.

Химическая

На данный момент наиболее распространенной является классификация минералов по химическому составу, которая применяется современными минералогами и геологами. Она базируется на характере соединений, между различными структурами элементами, типах упаковки и еще множестве других особенностей, которые может иметь минерал. Классификация минералов такого рода предусматривает разделение их на пять типов, каждый из которых характеризуется преобладанием определенного характера связи между определенными структурными единицами.

• самородные элементы;
• сульфиды;
• окислы и гидроокислы;
• соли кислородных кислот;
• галогениды.

Далее по характеру анионов они разделяются на несколько классов (в каждом типе свое деление), внутри которых уже разбиваются на подклассы, из которых можно выделить: каркасный, цепочечный, островной, координационный и слоистый минерал. Классификация минералов, которые близки между собой по составу и имеют сходную структуру, предусматривает их объединение в различные группы.

Характеристика типов минералов

• Самородные элементы. Сюда входят самородные металлоиды и металлы, такие как железо, платина или золото, а также неметаллы наподобие алмаза, серы и графита.
• Сульфиты, а также различные их аналоги. Химическая классификация минералов включает в эту группу соли такие как пирит, галенит и другие.
• Окислы, гидроокислы и другие их аналоги, представляющие собой соединение металла с кислородом. Магнетит, хромит, гематит, гетит - это основные представители данной категории, которые выделяет химическая классификация минералов.
• Соли кислородных кислот.
• Галогениды.

Также стоит отметить, что в группе "соли кислородных кислот" существует еще и классификация минералов по классам:

• карбонаты;
• сульфаты;
• вольфраматы и молибдаты;
• фосфаты;
• силикаты.

Также бывают разделяющиеся на три группы:

• магматические;
• осадочные;
• метаморфические.

По происхождению

Классификация минералов по происхождению включает в себя три основные группы:

• Эндогенные. Такие процессы минералообразования в преимущественном большинстве случаев предусматривают внедрение в кору земли и последующее застывание подземных раскаленных сплавов, которые принято называть магмами. При этом само образование минералов осуществляется в три шага: магматический, пегматитовый и постмагматический.
• Экзогенные. В данном случае образование минералов осуществляется совершенно в других условиях по сравнению с эндогенным. Экзогенное минералообразование предусматривает химическое и физическое разложение веществ и одновременное формирование новообразований, имеющих устойчивость к другой среде. Кристаллы образуются в результате выветривания эндогенных минералов.
• Метаморфические. Вне зависимости от путей образования горных пород, их прочности или устойчивости, они всегда будут изменяться под воздействием определенных условий. Породы, которые формируются по причине изменения свойств или состава первоначальных образцов, принято называть метаморфическими.

По Ферсману и Бауэру

Классификация минералов по Ферсману и Бауэру включает в себя несколько пород, предназначенных в основном для изготовления различных изделий. В нее входят:

• самоцветы;
• цветные камни;
• органогенные камни.

Физические свойства

Классификация минералов и горных пород по происхождению и составу включает в себя множество наименований, и при этом каждый элемент имеет уникальные физические свойства. В зависимости от этих параметров определяется ценность той или иной породы, а также возможность его применения в различных сферах деятельности человека.

Твердость

Данная характеристика представляет собой сопротивление определенного твердого тела царапающему воздействию другого. Таким образом, если рассматриваемый минерал мягче того, которым царапают его поверхность, на нем будут оставаться следы.

Принципы классификации минералов по твердости основываются на использовании шкалы Мооса, которая представлена специально подобранными породами, каждая из которых способна царапать своим острым концом предыдущие наименования. Она включает в себя список из десяти наименований, который начинается с талька и гипса, а заканчивается, как многим известно, алмазом - наиболее твердым веществом.

Изначально породой принято проводить по стеклу. Если на нем будет оставаться царапина, то в таком случае классификация минералов по твердости уже предусматривает присваивание ему более 5-го класса. После этого твердость уже уточняется по Соответственно, если на стекле осталась царапина, то в таком случае далее берется образец из 6-го класса (полевой шпат), после чего пробуют чертить им по нужному минералу. Таким образом, если, к примеру, оставил на образце царапину, а апатит, который находится под номером 5, не оставил, ему присваивается класс 5.5.

Не стоит забывать о том, что в зависимости от значения кристаллографического направления у некоторых минералов может различаться твердость. К примеру, у дистена на плоскости спайности твердость вдоль длинной оси кристалла имеет значение 4, в то время как поперек на этой же плоскости оно увеличивается до 6. Очень твердые минералы можно встретить исключительно в группе с неметаллическим блеском.

Блеск

Формирование блеска у минералов осуществляется за счет отражения от их поверхности лучей света. В любом пособии о минералах классификация предусматривает деление на две крупные группы:

• с металлическим блеском;
• с неметаллическим блеском.

К первым относятся те породы, которые дают черную черту и являются непрозрачными даже в достаточно тонких осколках. Сюда относится магнетит, графит и уголь. В качестве исключения здесь рассматриваются также минералы с неметаллическим блеском, имеющие цветную черту. Это касается золота с зеленоватой чертой, меди со своеобразной красной, серебра с серебряно-белой, а также ряда других.

Металлический по своей природе схож с блеском свежего излома различных металлов, и его достаточно хорошо можно увидеть на свежей поверхности образца, даже если рассматриваются Классификация изделий с таким блеском также включает в себя непрозрачные образцы, которые являются более тяжелыми в сравнению с первой категорией.

Металлический блеск является характерным для минералов, которые представляют собой руду различных металлов.

Цвет

Стоит отметить, что цвет является постоянным признаком только для некоторых минералов. Таким образом, малахит всегда остается зеленым, золото не теряет своего золотисто-желтого цвета и т. д., в то время как для множества других он является непостоянным. Для определения цвета нужно предварительно получить свежий скол.

Отдельное внимание следует уделить тому, что классификация свойств минералов предусматривает также такое понятие, как цвет черты (молотого порошка), который зачастую не отличается от стандартного. Но при этом существуют и такие породы, у которых цвет порошка значительно отличается от их собственного. К примеру, в их число входит кальцит, который может быть желтым, белым, голубым, синим и еще во множестве других вариаций, но при этом порошок в любом случае будет оставаться белым.

Порошок, или черта минерала, получается на фарфоре, который не должен покрываться никакой глазурью и среди профессионалов называется просто «бисквит». По его поверхности проводится черта определяемым минералом, после чего она немного размазывается пальцем. Не следует забывать о том, что твердые, а также сильно твердые минералы не оставляют за собой никакого следа по причине того, что этот «бисквит» они попросту будут царапать, поэтому предварительно нужно соскоблить определенную часть с них на белую бумагу, и затем уже растереть до нужного состояния.

Спайность

Данное понятие подразумевает свойство минерала раскалываться или же расщепляться в некотором направлении, оставляя при этом блестящую гладкую поверхность. Стоит отметить тот факт, что Эразм Бартолин, который открыл данное свойство, отправил результаты проведенных исследований довольно авторитетной комиссии, включающей в себя таких известных ученых, как Бойль, Гук, Ньютон и еще множество других, но они признали обнаруженные явления случайными, а законы недействительными, хотя уже буквально через столетие оказалось, что все результаты были верны.

Таким образом, предусматривается пять основных градаций спайности:

• весьма совершенная - минерал можно легко расщепить на небольшие пластинки;
• совершенная - при любых ударах молотком образец будет раскалываться на обломки, которые ограничиваются плоскостями спайности;
• ясная или средняя - при попытке раскалывания минерала формируются обломками, которые ограничиваются не только плоскостями спайности, но и неровными поверхностями в случайных направлениях;
• несовершенная - обнаруживается с определенными сложностями;
• весьма несовершенная - спайность практически отсутствует.

Определенные минералы имеют сразу несколько направлений спайности, что зачастую становится для них основным диагностическим признаком.

Излом

Под этим понятием подразумевается поверхность раскола, которая прошла в минерале не по спайности. На сегодняшний день принято различать основные пять типов изломов:

• ровный - на поверхности отсутствуют какие-либо заметные изгибы, но при этом она не зеркально ровная, как в случае со спайностью;
• ступенчатый - характерен для кристаллов, имеющих более-менее ясную и совершенную спайность;
• неровный - проявляется, к примеру, у апатита, а также ряда других минералов, имеющих несовершенную спайность;
• занозистый - характерен для минералов волокнистого сложения и чем-то схож с изломом древесины поперек волокнистости;
• раковистый - по форме своей поверхности схож с раковиной;

Другие свойства

Достаточно большое количество минералов имеет такой диагностический или отличительный признак, как магнитность. Для ее определения принято использовать стандартный компас или специальный намагниченный нож. Проведение испытаний в данном случае осуществляется следующим образом: берется небольшой кусочек или же малое количество порошка испытуемого материала, после чего к нему притрагиваются намагниченным ножом или подковкой. Если после этой процедуры частички минерала начинают притягиваться, это говорит о наличии у него определенной магнитности. При использовании компаса его кладут на какую-нибудь ровную поверхность, после чего дожидаются выравнивания стрелки и подносят к ней минерал, не прикасаясь при этом к самому устройству. Если стрелка начинает смещаться, это говорит о том, что он магнитный.

Определенные минералы, в составе которых содержатся углекислые соли, под воздействием соляной кислоты начинают выделять углекислый газ, который проявляется в визе пузырьков, поэтому многие называют это «кипением». Среди таких минералов выделяются: малахит, кальцит, мел, мрамор и известняк.

Также некоторые вещества можно хорошо растворять в воде. Такую способность минералов несложно определить на вкус, и в частности, это касается а также и других.

Если требуется проведение исследований минералов на плавкость и горение, то нужно предварительно отколоть небольшой кусочек от образца, после чего с помощью пинцета внести его непосредственно в пламя от газовой горелки, спиртовки или же свечи.

Формы их нахождения в природе

В преимущественном большинстве случаев в природе различные минералы встречаются в виде сростков или одиночных кристаллов, а также могут показываться в виде скоплений. Последние состоят из большого количества зерен, имеющих внутреннее кристаллическое строение. Таким образом, выделяется три основных группы, имеющих характерный внешний вид:

• изометрические, одинаково развитые во всех трех направлениях;
• удлиненные, имеющие более вытянутые формы в одном из направлений;
• вытянутые в двух направлениях при сохранении третьего в коротком виде.

При этом стоит отметить, что некоторые минералы могут собой образовывать закономерно сросшиеся кристаллы, которые потом называют двойниками, тройниками и другими наименованиями. Такие образцы зачастую являют собой результат срастания или же взаимного прорастания кристаллов.

Виды

Не стоит путать закономерные сростки и незакономерные агрегаты кристаллов, к примеру, со «щетками» или же друзами, которые нарастают на стенах пещер и различных полостей в горных породах. Друзы представляют собой сростки, образующиеся из нескольких более или менее правильных кристаллов и при этом прирастающие одним концом к какой-нибудь породе. Для их формирования требуется открытая полость, которая предусматривает возможность свободного роста минералов.

Помимо всего прочего, многие кристаллические минералы отличаются достаточно сложными неправильными формами, что приводит к образованию дендритов, натечных форм и других. Формирование дендритов осуществляется по причине слишком быстрой кристаллизации минералов, расположенных в тонких трещинах и порах, причем породы в данном случае начинают напоминать довольно причудливые ветви растений.

Нередко бывают и такие ситуации, когда минералы практически полностью заполняют небольшое пустое пространство, что приводит к образованию секреции. У них используется концентрическое строение, а минеральное вещество заполняет его к центру от периферии. Достаточно крупные секреции, у которых внутри остается пустое пространство, принято называть жеодами, в то время как небольшие образования именуются миндалинами.

Конкреции - это стяжения некорректной округлой или шарообразной формы, формирование которых возникает по причине активного отложения минеральных веществ вокруг определенного центра. Довольно часто для них характерна радиально-лучистая внутренняя конструкция, а в отличие от секреций рост осуществляется, наоборот, к периферии от центра.

Большинство выдвинутых в разное время классификаций основано на особенностях химического или газового состава вод, причем за основу выделения классов обычно принимали либо преобладающие ионы, либо микроэлементы, либо газы и т.д. Основной недостаток этих классификаций - отсутствие принципа комплексности в оценке минеральных вод.

В.В.Иванов и Г.А.Невраев в целях более комплексной оценки различных минеральных лечебных вод разработали классификацию, основанную на основных критериях их оценки и данных о закономерностях формирования минеральных вод. Исходя из реально существующих в природе типов вод, они предложили такую классификационную таблицу, в которой каждой воде отведено строго определенное место. Такая классификационная таблица имеет важное практическое значение: пользуясь методом аналогии и сопоставления, можно судить о лечебных качествах вновь полученной воды (из-за больших размеров таблица здесь не приводится).

Согласно классификации Иванова и Невраева, все природные (подземные) воды разделяются по составу, свойствам и лечебному значению на шесть основных бальнеологических групп.

Группа А. Воды без «специфических» компонентов и свойств. Их лечебное значение определяется только ионным составом и величиной минерализации при наличии в их газовой составляющей в основном азота и метана, которые содержаться в водах в растворенном состоянии при атмосферном давлении лишь в незначительных количествах.

Группа Б. Воды углекислые. Их лечебное значение определяется, прежде всего, наличием больших количеств растворенного углекислого газа, который в общем газовом составе этих вод занимает доминирующее положение (80-100%), а также ионным составом и величиной минерализации.

Группа В. Воды сероводородные (сульфидные). Эти воды выделены по наличию в их составе свободного сероводорода и гидросульфидного иона, которые и определяют лечебное действие минеральных вод, используемых преимущественно для ванн. Содержание общего сероводорода этих вод не должно быть ниже 10 мг/л.

Группа Г. Воды железистые (Fe + Fe), мышьяковистые (As) и с высоким содержанием Mn, Cu, Al и др. Их лечебное действие определяется, помимо ионного и газового состава и минерализации, присутствием одного или нескольких из перечисленных фармакологически активных компонентов. Для содержания в этих водах Mn, Cu, Al нормы не установлены. В повышенных концентрациях эти элементы содержатся обычно только в высоко железистых сульфатных водах зоны окисления рудных месторождений, а также в сильно сульфатных и хлоридносульфатных (фумарольных) термах вулканических областей.

Группа Д. Воды бромистые (Br), йодистые (I) и высоким содержанием органических веществ. Для отнесения вод к бромистым и йодистым (или йодо-бромистым) принято содержание брома 25 мг/л и йода 5 мг/л при минерализации не более 12-13 г/л. При более высокой минерализации нормы соответственно увеличиваются.

Достаточно обоснованных норм для оценки высокого содержания органического вещества в лечебных минеральных водах пока не разработано. Известны два типа минеральных вод с высоким содержанием органического вещества - Нафтуся (Западная Украина) и Брамштедтские (ФРГ).

Группа Е. Воды радоновые (радиоактивные). К этой группе относятся все минеральные воды, содержащие более 50 эман/л (14 ед. Махе) радона.

Группа Ж. Кремнистые термы. В эту группу вод включены широко распространенные в природе кремнистые термальные воды. В качестве условной нормы содержание в них принято 50 мг/л, при температуре более 35єC.

Далее, группы вод по газовому составу делятся на три подгруппы: а) азотные, в которых газ имеет в основном атмосферное происхождение; б) метановые (включая азотно-метановые и углекисло-метановые), в которых газ в основном биохимического происхождения; в) углекислые, в которых газ, как правило, эндогенного происхождения. К последней группе отнесены и вулканические газы, где почти всегда резко преобладает углекислый газ.

В минеральных водах группы А могут присутствовать азотные и метановые газы; в группах В и Ж - азотные, метановые и углекислые; в группах Г и Е - азотные и углекислые; в группе Д - азотные и метановые; все воды группы Б только углекислые.

Одновременно все минеральные воды разделены по составу и минерализации на 9 классов (приложение 1 ). При этом учитывались все ионы, содержащиеся в количествах не менее 20% экв. Как видно из приложения 1 , первый класс объединяет в себе все воды с общей минерализацией до 2 г/л, независимо от их состава, так как при такой невысокой минерализации лечебное действие минеральной воды определяется не ионным составом, а наличием каких-либо фармакологически активных микрокомпонентов или специфических свойств. Во всех остальных классах число подклассов колеблется от 3 до 7.

В приложении 1 выделено несколько градаций минерализации: до 2, 2-5, 5-15, 15-35, 35-150 и выше 150 г/л. Такое подразделение, удобное в бальнеологическом и генетическом отношении показывает обычную наиболее часто встречающуюся в природе минерализацию типов минеральных вод.

По температуре минеральные воды разделены на три группы:

всегда холодные, формирующиеся, как правило, на небольших глубинах;

холодные, теплые или горячие в зависимости от глубины циркуляции;

всегда горячие, генезис и особенности состава которых тесно связаны с их территориальностью. К последним относятся все термы, входящие в группы В и Г. (приложение 2)

По величине pH воды разделены на 6 групп. Величина pH имеет особо важное значение для лечебной оценки сероводородных (сульфидных) вод, поскольку ею определяется соотношение в водах свободного и, а также кремнекислых терм, количество и форма нахождения в которых зависит от щелочности или кислотности вод.

Такое деление минеральных вод по величине pH - по кислотно-основным свойствам - уточнено и более хорошо обосновано в физико-химическом отношении А.Н.Павловым и В.Н.Шемякиным.

Эти классификации лечебных, промышленных и теплоэнергетических вод имеют частный характер и специальное назначение. Известны многочисленные попытки составить общие, естественноисторические, генетические и другие классификации природных вод по составу и минерализации.

Классификация минеральных вод Иванова и Невраева по минерализации предназначены для лечебных вод и не пригодны для промышленных и теплоэнергетических. В приложении 3 предлагается общая классификация вод по минерализации.

С давних времен человек опытным путем определил, что Минеральная вода обладает удивительными целебными свойствами.

Минеральная вода (МВ) – хорошо знакомый для большинства из нас термин, но, как правило, далеко не все знакомы с ее основными свойствами и правилами ее использования.

Минеральная вода — это …

Итак, что же такое Минеральная вода в общем понимании этого термина. Минеральные воды – это все воды, в своем большинстве подземные и редко наземные, содержащие повышенное количество биологически-активных минеральных компонентов, а иногда и биологических. Минеральные воды обладают лечебными и профилактическими свойствами, изучением которых занимается такая наука как бальнеология.

Дадим несколько точных определений.

Универсальный дополнительный практический толковый словарь

Лечебные минеральные воды - в них содержится самое большое количество минералов и микроэлементов. Это настоящее лекарство, применять которое нужно исходя из медицинских показаний. Такую воду используют не только для питья, но и для различных процедур: ванн, орошений, душа, микроклизм, ингаляций. Постоянно утолять жажду лечебной минеральной водой очень рискованно. Ее пьют курсами, как любое другое лекарство, соблюдая при этом определенную дозировку.

Универсальный дополнительный практический толковый словарь. И. Мостицкий. 2005–2012

Научно-технический энциклопедический словарь

МИНЕРАЛЬНАЯ ВОДА, первоначально — вода, образовавшаяся в природе, ценная по своему минеральному составу. Сейчас — также вода, содержащая естественные или искусственно привнесенные соли или газы (например, углекислый газ). Целебные минеральные воды из многих знаменитых целебных источников разливаются в бутылки и продаются. Они классифицируются по местонахождению, применению и химическому составу. Искусственные минеральные воды были созданы для имитации натуральных.

Научно-технический энциклопедический словарь

Химическая энциклопедия

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОДЫ — природные, обычно подземные, воды, характеризующиеся повышенным содержанием биологически активных минеральных или органических компонентов и обладающие определенными химическим составом и физико-химическими свойствами (температура, радиоактивность и др.), благодаря к-рым они оказывают лечебное действие. В широком смысле к Минеральным водам относят также природные воды, из которых извлекают галогены, бор и др. вещества, и термальные воды, используемые в энергетических целях.

Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. Под ред. И. Л. Кнунянца. 1988

Большой Энциклопедический словарь

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОДЫ (обычно подземные) — характеризуются повышенным содержанием некоторых биологически активных компонентов (CO2, H2S, As и др.) и обладают часто повышенными температурой и радиоактивностью. По составу выделяют минеральные воды карбонатные, сероводородные, железистые и др. Границей между пресными и минеральными водами обычно считают общую минерализацию 1 г/л. Применяются главным образом для курортно-санаторного лечения и как столовая вода.

Большой Энциклопедический словарь. 2000

Большой медицинский словарь

Минеральные воды — природные воды, содержащие в повышенных концентрациях какие-либо минеральные (реже органические) компоненты и газы, способные оказывать на организм человека лечебное действие.

Большой медицинский словарь. 2000

Экологический энциклопедический словарь

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОДЫ — подземные воды , характеризующиеся повышенным содержанием некоторых биологически активных компонентов (СО2, сероводорода, брома и др.) и обладающие определенными физико-химические свойствами (температура, химический состав, радиоактивность и т. п.), которые позволяют использовать их в лечебных целях. По химический составу различают минеральные воды: углекислые, сероводородные, метановые, железистые и др. Месторождения минеральных вод известны во многих зонах земного шара: в СССР - курорты Кавказских минеральных вод, Боржоми, Трускавец и др., в Центр. Франции - Виши и др., в Чехословакии - Карлови-Вари и др.

Экологический энциклопедический словарь. - Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И. И. Дедю. 1989

Краткая энциклопедия домашнего хозяйства

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОДЫ отличаются от обычной пресной воды повышенным содержанием минеральных веществ, а часто и повышенной температурой и наличием газов. Они используются либо непосредственно из источников, либо разлитыми в бутылки. Применяются при лечении многих болезней и особенно болезней желудочно-кишечного тракта. Некоторые из минеральных вод известны не только как лечебные, но и как столовые напитки («нарзан», «ессентуки № 20», «московская», «ижевская» и др.).

СССР богат минеральными водами; известно свыше 3500 пунктов их выхода из недр на поверхность земли. Из минеральных вод РСФСР наиболее распространены лечебные воды источников Минераловодской группы курортов (Ессентуки, Железноводск, Кисловодск, Пятигорск) - «нарзан», «ессентуки» (№ 20, № 4, № 17), «смирновская», «славяновская», «баталинская», а также минеральные воды «московская», «полюстровская» (источник расположен в окрестностях Ленинграда), «ижевская» (Татарская АССР).

Курорт Боржоми Грузинской ССР славится вкусной, утоляющей жажду минеральной водой «боржоми», обладающей высокими лечебными свойствами; из других минеральных вод Грузии наиболее распространены «саирме» (столовая вода), «лугела», «дзау-суар», «зваре», «скури».

Украинская ССР имеет и столовые и лечебные минеральные воды: «березовскую», «мелитопольскую», и только лечебные: «миргородскую», «поляно-квасову» (Закарпатье).

Из минеральных вод Армении наиболее, известны столовые и лечебные воды «арзни», «джермук», «дилижан»; в Азербайджанской ССР столовые и лечебные воды «бадамлинская» и «турш-су» и лечебная «исти-су».

Хорошая минеральная вода «витаутас» из курорта Бирштокас Литовской ССР.

На этикетке каждой бутылки минеральной воды указано её содержание и назначение, но, как правило, лечебные минеральные воды без назначения врача применять не следует. Столовые минеральные воды обычно полезны всем здоровым людям.

Краткая энциклопедия домашнего хозяйства. - М.: Большая Советская Энциклопедия. Под ред. А. Ф. Ахабадзе, А. Л. Грекулова. 1976

Минеральная вода — виды и классификация

Классификация минеральной воды происходит по таким признакам – уровень минерализации, ионный и газовый состав, температура, кислотность / щелочность, радиоактивность.

Классификация по уровню минерализации:

• Слабоминерализованная вода — 1-5 грамм/литр;
• Маломинерализованная вода — свыше 5-10 грамм/литр;
• Среднеминерализованная вода — свыше 10-15 грамм/литр;
• Высокоминерализованная вода — свыше 15-35 грамм/литр;
• Рассольная минеральная вода — свыше 35-150 грамм/литр;
• Крепкая рассольная минеральная вода — свыше 150 грамм/литр.

Классификация по ионному составу, в зависимости от преобладания ионов тех или иных минералов:

• Хлоридная минеральная вода — Cl;
• Сульфатная МВ — SO4;
• Гидрокарбонатная МВ — НСО3;
• Натриевая МВ — Na+;
• Кальциевая МВ — Са2+;
• Магниевая МВ — Mg2+;
• Гидрокарбонатно-хлоридная МВ;
• Магниево-кальциевая МВ;
• и другие, с различным сочетанием ионов.

Классификация по уровню присутствия в Минеральной воде такого элемента как Радон:

• Очень слаборадоновая МВ — 5-20 нКи/л;
• Слаборадоновая МВ — 20-40 нКи/л;
• Среднерадоновая МВ — 40-200 нКи/л;
• Высокорадоновая МВ — 200 нКи/л.

Для лечебных Минеральных вод, употребляемых вовнутрь, через питье большое значение имеет такой параметр как кислотность. Кислотность определяется показателем (рН).

Классификация минеральной воды по кислотности:

• Нейтральная МВ — 6,8 … 7,2;
• Слабокислая МВ — 5,5 … 6,8;
• Кислая МВ — 3,5 … 5,5;
• Сильнокислая МВ — 3,5 и менее;
• Слабощелочная МВ — 7,2 … 8,5;
• Щелочная МВ — 8,5.

Классификация Минеральной воды по температуре:

• Очень холодная минеральная вода — ниже 4°;
• Холодная МВ — до 20°;
• Прохладная МВ — до 34°;
• Индифферентная МВ — до 37°;
• Теплая МВ — до 39°;
• Горячая / термальная МВ — до 42°;
• Перегретая / высокотермальная МВ — свыше 42°.

Минеральная вода, используемая для оздоровления через питье, в зависимости от ее минерализации называется столовой или лечебной:

• Столовая минеральная вода – не более 1 г/л;
• Лечебно-столовая МВ – 1-10 г/л (возможен и более низкий уровень минерализации при условии наличия определенный биологически активных компонентов - железо, мышьяк, бор, кремний, йод);
• Лечебная МВ – 10-15 г/л, а иногда и более.

Поскольку тема Минеральных вод необычайно широка, мы сделаем акцент на самых важных, с нашей точки зрения, моменты.

В первую очередь, отметим, что Минеральная вода , при неправильном ее применении может нанести здоровью человека вред, поэтому желательно, а в некоторых случаях и обязательно перед ее использованием необходимо проконсультироваться с врачом. Если же такой возможности нет, необходимо собрать всю возможную информацию и принимать осознанное решение.

Минеральная вода и лечебные процедуры

Лечебные свойства Минеральных вод используются в таких процедурах:

• внутреннее применение – питье оных;
• ванные;
• косметические процедуры: умывание, маски … ;
• ингаляции;
• кишечные процедуры, очищение организма – клизмы, промывания кишечника, орошения … .

В случае питья Минеральных вод необходимо и важно знать такие моменты:

• минеральные воды бывают столовые, лечебно-столовые и лечебные, из которых только столовую, как правило, можно пить ежедневно без большого риска для здоровья;
• необходимо правильно выбрать кислотно-щелочной баланс воды.

Мы надеемся, что в наш материал даст вам правильное восприятие основных свойств минеральной воды и позволит более разумно подходить к ее использованию.

Попыткисистематизации минералов на различной основе предпринимались еще в античном мире. Первоначально (от Аристотеля до Ибн Сины и Бируни) минералы систематизировались по внешним признакам. Со 2-ой половины XIX в. исключительное распространение получили химические классификации, а в ХХ в. – кристаллохимические. В настоящее время наиболее распространена классификация минералов, в основу которой положен химический принцип (химический состав, тип химических соединений, характер химической связи). Более мелкие таксоны внутри классов выделяют с учетом структурных особенностей минералов (таблица 1.1).

Краткая характеристика классов минералов

Самородные элементы . В самородном состоянии в природе известно около 40 химических элементов, но большинство из них встречаются очень редко. Нахождение элементов в самородном виде связано со строением их атомов, имеющих устойчивые электронные оболочки. Химически инертные в природных условиях элементы называются благородными.

В виде самородных металлов встречаются Au, Pt, Ag, Cu, Fe, Pb, Sn, Hg, Zn, Al, типичны в природном состоянии и сплавы нескольких металлов, например (Pt+Fe), (Pt+Fe+Ni), (Au+Ag) и др. Из самородных полуметаллов наиболее распространены As, Sb, Se, Te, из неметаллов – различные модификации С (графит, алмаз) и S. Графит и сера часто образуют крупные месторождения.

Халькогениды (сернистые соединения ) представляют собой соединения катионов с серой (сульфиды). В природе известно около 200 сернистых соединений, но только 20 из них встречаются в значительных количествах. Наиболее распространены соединения с Fe, Cu, Pb, Zn, Sb, Hg.

Цвет сульфидов разнообразный (свинцово-серый, черный, латунно-желтый, медно-желтый, оранжевый, желтый, красный). Твердость варьирует от 1 до 6-6,5, плотность меняется от средней до высокой.

Основная масса сульфидов образуется гидротермальным путем, известны также сульфиды магматического и метаморфического генезиса, некоторые являются результатом экзогенных процессов.

Сульфиды – важные рудные минералы, сырье для получения цветных, тяжелых и некоторых редких и рассеянных металлов, их сплавов.

Таблица 1.1

Классификация минералов

Кислородные соединения. Оксиды и гидрооксиды – соединения элементов с кислородом, в гидрооксидах присутствует также вода. В земной коре на долю этих минералов приходится около 17%, из них на долю кремнезема (SiO 2) – 12,6%, на долю оксидов и гидрооксидов Fe – 3,9%. К числу распространенных минералов относятся также окислы и гидроокислы алюминия, марганца и окислы титана.

Физические свойства этих минералов различны, для большинства из них характерна высокая твердость. Происхождение магматическое, пегматитовое, гидротермальное, но большинство окислов образуется в результате экзогенных процессов в верхних частях литосферы. Многие эндогенные минералы при выветривании разрушаются и переходят в окислы и гидроокислы, как более устойчивые соединения в условиях поверхности. Будучи физически и химически устойчивыми, многие окислы накапливаются в россыпях.

Сульфаты – природные соли серной кислоты. В природе известно около 190 минеральных видов, которые представляют собой простые безводные соли или сложные соли с конституционной и кристаллизационной водой. Основная структурная единица – анионный радикал 2 , среди катионов видообразующими являются Ca 2+ , Ba 2+ , Mg 2+ и др.

Цвет сульфатов обусловлен примесями ионов-хромофоров и наличием структурных дефектов. Характерны низкая твердость (2-3,5), хорошая растворимость в воде.

Сульфаты формируются в окислительных условиях на участках распространения сульфидных месторождений, в корах выветривания, а также как хемогенные отложения содовых, сульфатных, соляных озер и крупных водных бассейнов. Эндогенные сульфаты типичны для средне- и низкотемпературных гидротермальных жил, реже отмечаются как продукты вулканической деятельности.

Фосфаты – соли ортофосфорной кислоты. В природе известно свыше 230 простых и сложных, водных и безводных соединений. Основная структурная единица – анионный радикал 3- ; среди катионов видообразующими являются Ca 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Mg 2+ ,TR 3+ и др. Встречаются фосфаты в виде листовато-уплощенных и таблитчатых кристаллов или в виде чешуйчатых агрегатов. Характерные свойства: бесцветны или интенсивно окрашены в синий цвет различных оттенков; люминесценция; твердость – 3-5, плотность – 1,6-7,0 г/см 3 . Происхождение: магматическое, гидротермальное, экзогенное.

Карбонаты – соли угольной кислоты. Ведущие катионы Ca 2+ , Fe 2+ , Na + , Mg 2+ , Ba 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ и др. Это многочисленная группа (около 120 минеральных видов), из которых многие имеют значительное распространение. Встречаются карбонаты в виде хорошо ограненных кристаллов значительных размеров; плотных, зернистых масс, слагающих мощные мономинеральные толщи; радиально-лучистых, игольчатых, натечных, почковидных агрегатов и тонких смесей с другими минералами.

Большая часть карбонатов белые или бесцветные; окраску карбонатам придают хромофорные ионы типа Fe 2+ , Mn 2+ , TR 3+ , Cu 2+ и тонкодисперсные механические примеси (гематит, битум и т.д.). Твердость около 3-4,5, плотность невелика, за исключением карбонатов Zn, Pb, Ba.

Важным диагностическим признаком является действие на карбонаты кислот (HCl, HNO 3), от которых они в той или иной степени вскипают с выделением углекислого газа.

По происхождению карбонаты осадочные (биохимические или химические осадки), осадочно-метаморфические; поверхностные, характерные для зоны окисления; низко- и среднетемпературные гидротермальные; метасоматические. Иногда они кристаллизуются из кальцитовых и содовых вулканических лав магматического происхождения.

Карбонаты – важнейшие неметаллические полезные ископаемые, а также ценные руды на Zn, Pb, Fe, Cu и др. металлы. Известняки, доломиты, мраморы – почти мономинеральные горные породы, сложенные карбонатами.

Силикаты – соли кремниевой кислоты. На долю силикатов приходится до 75% массы земной коры и около 25% минеральных видов. В природе известно свыше 700 природных силикатов, включая важнейшие породообразующие минералы (полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды и др.).

Основная структурная единица – одиночные изолированные тетраэдрические радикалы 4- . Ведущие катионы Na + , Mg 2+ , Al 3+ , Ca 2+ , Fe 2,3+ , К + , Мn 2+ .

Структурное разнообразие силикатов определяется строением кремнекислородных радикалов. Различают силикаты с островными, цепочечными, ленточными, листовыми, каркасными радикалами.

Островные силикаты, т.е. силикаты с изолированными тетраэдрами 4- и изолированными группами тетраэдров. В силикатах с изолированными тетраэдрами 4- каждый из четырех кислородов имеет одну свободную валентность. Между собой тетраэдры непосредственно не связаны, связь происходит через катионы Mg, Fe, Al, Zr и др. Силикаты с островной структурой имеют изометрический облик и характеризуются повышенной твердостью и плотностью (оливин).

Цепочечные силикаты характеризуются структурой, в которой тетраэдры сочленяются в виде непрерывных обособленных цепочек. Радикалы 4- , 6- , катионы Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 3+ , Al 3+ , Na + (пироксены).

Ленточные силикаты имеют тетраэдры в виде сдвоенных цепочек, лент, поясов. Радикал 6- , катионы Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 3+ , Al 3+ , Na + , (амфиболы). Часто содержат ионы (OH) ‾ 2.

Силикаты цепочечной и ленточной структур обычно вытянуты, для них характерны призматические и столбчатые кристаллы, игольчатые и волокнистые агрегаты.

Листовые силикаты – силикаты с непрерывными слоями кремнекислородных тетраэдров. Радикал такой структуры 2- . Слои тетраэдров обособлены друг от друга и связаны катионами Mg 2+ , Fe 3+ , Al 3+ , Ni + и др. Содержат ионы (OH) 2 , (OH, F) 2 (тальк, серпентин, глинистые минералы, слюды, хлориты).

Листовые силикаты характеризуются весьма совершенной спайностью и листоватым обликом минералов. Это объясняется тем, что сами слои кремнекислородных тетраэдров являются очень прочными, а связь между ними, осуществляемая через катионы, менее прочная.

Каркасные силикаты – силикаты с непрерывными трехмерными каркасами из алюмо- и кремнекислородных тетраэдров. В этом случае все кислороды у тетраэдров являются общими, их валентности использованы на связь с катионами, каркас нейтрален. Радикал такого каркаса 0 . Именно такой каркас отвечает структуре кварца (кварц по этой причине можно относить к силикатам с каркасной структурой).

Алюмокислородные радикалы m- образуются в результате замещения четырехвалентного кремния трехвалентным алюминием, что вызывает появление одной свободной валентности и влечет за собой необходимость вхождения других катионов. Видообразующими катионами силикатов являются Na + , K + , Ca 2+ (полевые шпаты, фельдшпатиды).

Большинство силикатов бесцветные или белые. Силикаты Fe, Mn, Ni, Zr и др. элементов окрашены в различные цвета. Блеск стеклянный до алмазного. Спайность совершенная по двум-трем направлениям, весьма совершенная, плотность от 2,0 до 6,5 г/см 3 , твердость 1-8.

Силикаты – полигенные минералы. Они кристаллизуются из магмы, образуются в процессе метаморфизма, типичны для зон окисления рудных месторождений.

Галогениды (галоидные соединения ). Хлориды – соли соляной кислоты. Известно порядка 100 минеральных видов. Собственная окраска хлоридов белая; чистые кристаллы бесцветны и прозрачны. Желтые, бурые, серые, красные и др. цвета галоидным соединениям придают механические примеси: гидроокислы железа, органические вещества и др. Хлориды имеют невысокую твердость – 1,0-3,5; плотность варьирует от 1,5-2,5 до 6,5-8,3 г/см 3 , хорошо растворяются в воде, гигроскопичны.

Образуются хлориды преимущественно хемогенно-осадочным путем – при испарении воды соляных и содовых озер или морских бассейнов и лагун.

Фториды – природные соединения элементов Na, K, Ca, Mg и др. элементов с фтором. Известно до 59 минеральных видов, большая часть из которых распространена ограничено. Наиболее ценным минералом является флюорит, встречающийся в месторождениях гидротермального, пневматолитового и грейзенового типов.

В таблице 1.2 приведена характеристика основных породообразующих минералов и минералов, наиболее широко распространенных в природе и имеющих практическую ценность.

Вопросы для самопроверки

Дайте определение понятию минерал.

Какое состояние могут иметь минералы в природных условиях?

Чем отличаются минералы с кристаллическим и аморфным строением?

Что называется минеральным агрегатом? Какие бывают агрегаты?

Перечислите важнейшие физические свойства минералов.

Что такое спайность? Ее причины.

Какие методы существуют для определения твердости?

Назовите минералы шкалы твердости Мооса.

Каким бывает излом минералов?

Каковы причины окраски минералов?

Что такое побежалость? Для каких минералов она характерна?

Как отличаются минералы по блеску?

Как определяются магнитные свойства минералов?

По каким признакам можно систематизировать минералы? Какой признак для классификации минералов является наиболее научно обоснованным?

Какие процессы минералообразования относятся эндогенным и какие к экзогенным?

Задание:

Используя табл. 1.2, бисквиты, стекла, реактивы и пр. определить образцы из коллекции, предоставленной преподавателем.

Бальнеотерапия (лат. balneum — ванна) — лечебное применение минеральных вод. Основу бальнеотерапии составляет наружное применение природных и искусственно приготовленных минеральных вод. Вместе с тем бальнеотерапия традиционно включает и внутреннее применение минеральных вод (питье, ингаляции, промывания кишечника и проч.).

Характеристика и классификация минеральных вод

Минеральные воды — природные воды, оказывающие на организм человека лечебное действие, обусловленное основным ионно-солевым и газовым составом, повышенным содержанием биологически активных компонентов и специфическими свойствами (радиоактивность, температура, реакция среды по ГОСТ 13273-88).

Минеральные воды образуются в результате тесно взаимосвязанных геохимических процессов выщелачивания, растворения солей и ионного обмена в системе вода-порода. По происхождению и условиям формирования выделяют минеральные воды:

• седиментогенные (ювенильные, глубинные), в формировании которых участвуют процессы фильтрации просачивающихся в Землю поверхностных вод осадочными породами;
• инфильтративные (вадозные, поверхностные), которые формируются в результате осадконакопления и захоронения морских вод в глубоких недрах.

На поверхность Земли минеральные воды выходят в виде естественных минеральных источников или выводятся из недр при помощи буровых (каптажных) скважин глубиной 2-3 км и более.

В состав всех минеральных вод входят четыре взаимосвязанных компонента — неорганические минеральные вещества, газы, органические вещества и микрофлора. Они растворены в воде, молекулы которой, по современным представлениям, соединены между собой слабыми водородными связями (с энергией 20 кДж/моль) и образуют различные полиассоциаты. Такие супермолекулы состоят из 57 молекул воды, имеющих тетраэдрическую координацию (рис. 1.1), и составляют 15 % всего объема воды. По 16 таких супермолекул сцеплены в особые «структурные элементы» воды — микрокластеры, состоящие из 912 молекул воды. Доля таких пространственно структурированных элементов в общем объеме воды составляет 80 %, а их линейные размеры достигают 10 -8 м. Целостность такой структуры обусловлена межкластерными атомоподобными взаимодействиями. Гексагональные кластеры молекул волы почти не взаимодействуют друг с другом, а легко скользят гранями друг относительно друга, что обусловливает ее высокую текучесть. Они практически не разрушаются даже при кипении воды. При наличии химических веществ (ионов, газов и др.) структурные элементы воды образуют самоорганизующиеся диссоциативные суперструктуры, строение и физико-химические свойства которых обусловлены химической природой примесей. Исходя из этого, говорят об уникальной «информационной» структуре минеральной воды, в которой «записана» информация о растворенных в ней веществах. Об этом интуитивно догадывались уже древние мыслители: Аристотель утверждал, что «воды таковы, как земли, которые они проходят».

Рис. 1.1. Структура полиассоциатовминеральной воды

В состав минеральных вод входят практически все содержащиеся в недрах Земли химические элементы , которые существуют там в форме гидратированных ионов либо ассоциированных соединений, причем пределы их концентраций различаются на 5-6 порядков. Наиболее распространены катионы Na + , Mg 2+ , Са 2+ и анионы CI - , SO 2 4 - , HCO 3 - . С увеличением суммарного содержания ионов в воде возрастает число соединений хелатноготипа, образуемых ими с комплексонами, которые попадают в грунтовые воды в результате разложения веществ органической природы. Для ионов Na + и СI - содержание таких комплексонов увеличивается до 50%, а для ионов Mg 2+ Са 2+ и SO 2 4 - — до 95 %.

Основными параметрами минеральных вод являются ее ионный и газовый составы.

Ионы многих микроэлементов Мn, Сu, Zn, Mo, Fe, As, Co, В, F, Br, J, содержащиеся в минеральных водах в ничтожных количествах, являются кофакторами большинства энзимов и способны активно вмешиваться в различные виды обмена в организме. При использовании минеральных вод для наружного применения особенности их микрокомпонентного состава не имеют существенного значения и не учитываются, но они играют кардинальную роль при питьевом использовании минеральных вод. Кроме того, минеральные воды содержат значительное количество кремнезема в виде кремниевой кислоты H 2 SiO 3 (в виде коллоидной недиссоциированной фракции) или гидросиликат-иона HSIO 3 - .

Газы , содержащиеся в минеральных водах в растворенном состоянии, состав которых является важнейшим показателем происхождения минеральных вод и влияет на их ионный состав. По справедливому замечанию академика В.И. Вернадского, минеральная вода «насыщена газами той земной оболочки, в которой она находится и где она формировалась». Основными компонентами газового состава минеральных вод являются азот N 2 , метан СН 4 , диоксид углерода СO 2 и сероводород H 2 S. Азот и метан в силу малой растворимости при больших концентрациях спонтанно выделяются из воды. В состав минеральных вод входит радиоактивный газ радон, выделяющийся из радия в водовмещающих горных породах. Из-за небольшого количества и хорошей растворимости радон содержится в водах только в растворенном состоянии.

Среди органических веществ, содержащихся в минеральных водах, преобладают летучие жирные кислоты (уксусная, муравьиная, масляная, пропионовая и др.), эфиры, спирты, амины, углеводы и гуминовые кислоты. Наибольшее количество органических соединений находится в подземных водах газовых и нефтяных месторождений, а также областях высокого торфообразования.

Микрофлора минеральных вод представлена преимущественно аммонифицирующими, метаноокисляющими, сульфатвосстанавливающими и водородпродуцирующими бактериями. Потребляя вещества горных пород, они образуют 66льшую часть содержащихся в воде сложных ионов и газов. Число микроорганизмов в минеральных водах может достигать 10 6 в 1 мл.

Происхождение минеральных вод определяет не только их состав, но и уникальные физико-химические свойства — химические, термофизические, радиационные и механические.

По химическому составу, физическим свойствам и лечебному значению природные минеральные воды разделяют на 9 основных бальнеотерапевтических групп:

• I — воды без «специфических» компонентов и свойств (действие которых определяется ионным составом и минерализацией);
• II — воды углекислые;
• III — воды сероводородные;
• IV — воды железистые и «полиметальные» (с повышенным содержанием марганца, меди, свинца, цинка, алюминия и т.д.);
• V -воды бромные, йодные и йодобромные;
• VI — воды кремнистые гипертермальные (термы);
• VII — воды мышьяковистые;
• VIII- воды радоновые (радиоактивные);
• IX — воды борсодержащие.

Внутри перечисленных групп выделяют различные гидрохимические типы минеральных вод.

Наряду с качественным составом минеральных вод не меньшее значение имеют интегральные количественные показатели, среди которых наиболее информативны:

• минерализация — количество всех растворенных в единице объема воды веществ (ионов и недиссоциированных молекул), исключая газы;
• газосодержание — количество всех газов, растворенных в минеральной воде;
• суммарное содержание органического углерода, которое применяют для оценки содержания органических веществ в минеральных водах.

Кроме того, минеральные воды разделяют по кислотности (щелочности), имеющей важное значение при внутреннем приеме воды. С кислотностью тесно связан окислительно-восстановительный потенциал Eh минеральных вод (мера их окислительной активности). Величина Eh изменяется в различных водах от -600 до 860 мВ и уменьшается с ростом рН.

Температура является основным параметром термофизических свойств минеральной воды. Она обусловливает растворимость и содержание в воде газов и модулирует лечебное действие растворенных в воде химических веществ. Температура минеральных вод колеблется от 0 °С и ниже до 200-300 °С и зависит от теплового режима их недр и глубины циркуляции.

Радиационное действие минеральных вод определяется преимущественно излучением содержащегося в них радона. Количественно оно характеризуется радиоактивностью радона, измеряемой в Бк/дм 3 .

Механические свойства минеральных вод близки к таковым для пресной воды.

Необходимо отметить, что не все содержащиеся в земных недрах многочисленные минеральные воды могут быть использованы в лечебных целях. К лечебным минеральным водам могут быть отнесены только те, состав и свойства которых соответствуют принятым нормам для отнесения воды к лечебной минеральной. Эти нормы разработаны на основе многолетнего опыта клинического использования минеральных вод.

Наименование и подразделение минеральных вод определяется параметрами физико-химических свойств. Основные критерии оценки лечебных минеральных вод и их классификационное наименование представлены в табл. 1.1.

Искусственные минеральные воды не могут быть достаточно полноценным аналогом природных минеральных вод, особенно по газовому составу, содержанию микроэлементов и свойствам коллоидов. Поэтому искусственные минеральные воды используют только для наружного применения, а для внутреннего (питьевого лечения) они не рекомендуются.

По лечебному использованию природные воды подразделяют на минеральные воды наружного () и внутреннего применения ().