Меншікті салмақ

Меншікті салмақ ($\gamma$) – дене салмағының (Р) оның көлеміне (V) қатынасы: $\gamma ={\frac {P}{V}}$.

Меншікті салмақты заттың тығыздығы ($\rho$) арқылы да анықтауға болады: $\gamma =\rho g$, мұндағы $g$ – еркін түсу үдеуі. Меншікті салмақ $g$-ге тәуелді болғандықтан (өлшеу орнының географиялық ендігіне байланысты) заттың бір мәнді сипаттамасы болып табылмайды. Меншікті салмақтың бірліктердің халықаралық жүйесінде (СИ) өлшем бірлігіне – Н/м³, бірліктердің СГС жүйесінде – дин/м³; 1 Н/м³=0,1 дин/ см³.

Геологияда: тау жынысы немесе минерал кесегіне тән салмақтың сол кесек көлеміне қатынасы.

Меншікті салмақ (Кристаллография)

Меншікті салмақтың түсінігі физикадан және химиядан белгілі. Алайда еске түсіре кетейік. Заттын, салмағын көлеміне бөлсек оның меншікті салмағы шығады. Сонда меншікті салмақ дегеніміз — заттың әрбір дара бірлік көлеміне келетін меншікті салмағы. Меншікті салмақтың бірлігі ретінде суды алады, өйткені 1 см³ судың ауырлығы 1 г болады. Демек, әр заттың меншікті салмағы дегеніміз — оның судан неше есе ауыр немесе неше есе жеңіл болатынын көрсететін еселік атсыз шама. Мысалы, ас тұзының меншікті салмағы 2,3 десек, оның судан сонша есе ауыр екенін білеміз. Меншікті салмақтың аттық санында табу қиын емес. Судың 1 см³ көлемі 1 г болса, меншікті салмақ онан неше есе ауыр екенін көрсететін болса, оны 1 см³ көлемдегі грамм саны деп те түсінуге болады. Ac тұзының меншікті салмағы 2,3 деудің орнына, оныд әрбір см³ келемінің салмағы 2,3 г деуге болады. Егер заттың ішінде бос қуыстар болса, онда меншікті салмақ орнына көлемдік салмақ деп атаған қолайлы, өйткені ол қуыстардың көлемін заттың жалпы көлемінен шығарып тастағанда ғана, оның меншікті салмағы табылады.

Жер қабаттарынан табылатын табиғи газдардың меншікті салмағы сумен емес ауамен салыстырылатындығын да ескерте кетейік.

Меншікті салмақты екі түрлі әдіспен өлшейді. Оның бірі — минералдың салмағын оның көлемін суға салу арқылы (ығыстырылған су көлемі бойынша) өлшеп табу. Сонда салмақты көлемге бөлсе меншікті салмақ шығады. Екінші әдіс — минералдың салмағын ауада бір өлшеп, судың ішінде екінші рет елшеу арқылы табу. Алдыдғы өлшеудегі салмақты (абсолют салмақты) кейінгі өлшеудегі кеміген салмаққа бөлсе меншікті салмак шығады, яғни:

$D={\frac {P}{P-P_{0}}}$ мұнда,

D — меншікті салмақ,

Р — абсолют салмақ,

Р0 — су ішіндегі салмақ.

Бұл әдісте белгілі Архимед заңына негізделген. Меншікті салмақты осы заңға сүйенген ауыр сұйық зат қолданатын әдіспен де, пикнометрлік әдіспен де елшеуге болады.

Пикнометр — тығыздықты өлшейтін құрал, яғни тар көмейлі шыны ыдыс — қолба. Меншікті салмақты пикнометрлік әдіспен өлшеу үшін, ең алдымен пикнометрдің өз салмағын және оған салатын минералдың ұсақ түйіршіктерінің салмағын өлшейді, сонан кейін минералды пикнометрге салып, оның үстіне су құйып, оны тағы өлшейді. Сонда осы әдіс бойынша меншікті салмақ мына формуламен анықталады:

$D={\frac {P}{P_{1}+P-P_{2}}}$ мұнда,

Р — минерал салмағы,

Р₁— пикнометр салмағы,

Р₂—минерал салып, су құйған пикнометрдің салмағы.

Ауыр сұйықтар қолдану арқылы меншікті салмақты табудың негізі мынадай. Бірнеше ауыр сұйық заттарды араластырып, олардың салмағын минералдың салмағымен теңгереді. Салмағы өз салмағымен тең келген сұйықтың ішінде минерал қалай болса солай тұра береді. Сонан кейін сұйықтың меншікті салмағын Вестфаль таразысымен өлшейді. Бұл салмақ минералдың меншікті салмағына тең болады.

Бұл әдісте қолданылатын сұйықтар көбінесе иод қосындылары. Мысалы, иодты барий (BaJ₂ ), иодты сынап (HgJ₂ ), иодты калий (KJ), иодты метилен (CH₂J₂ ) т. б. Осыларды өз ара араластырғанда бірнеше салмақты сұйық заттар шығады. Мысалы, иодты калий мен иодты сынапты қосқанда Тулэ сұйығы деп аталатын зат шығады; оның меншікті салмағы 3,000—3,196 болады. Иодты барий мен иодты сынап қосылса Сушин-Рорбах сұйығы шығады; оның меншікті салмағы 3,588. Иодты метиленнің меншікті салмағы 3,33.

Кейбір жағдайларда минералдың көлемдік немесе меншікті салмағын тікелей өлшеп табуға болады. Ол үшін минералды геометриялық түзу форма, мысалы, 10X10X10 см куб түрінде кеседі. Онын, көлемін куб формасынан есептеп шығарады. Ал кубтың салмағын таразыға салып өлшейді. Осы салмақтың мәнін көлемнің мәніне бөлсек минералдың меншікті салмағы шығады. Мысалға алынған 10X10X10 см куб неше грамм шықса, оның меншікті салмағы соған тең болады. Бұл әдісті көбінесе көмір, торф сияқты жұмсақ заттардың меншікті салмағын табуға қолданады.

Егер минералдың кристалдық ішкі құрылысы дәл өлшенген болса, оның әрбір жеке бөлшегіндегі атомдар (немесе иондар) саны белгілі болса, онда меншікті салмақты элементтердің атомдық салмағы арқылы табуға болады. Мұнда әрбір элементтің химиялық құрамы да ескеріледі, өйткені минералдың, арасында бөгде қоспалары болса, оның меншікті салмағы тұрақты болмайды.

Минералдардың әрбір белгілі топтарының меншікті салмағы өзіне тән шектен асып кетпейді. Мысалы, органикалық минералдардың меншікті салмағы 1-ден онша аса қоймайды: қатты битумдардікі 1,0—1,1, кемірдікі де сол шамада, мұнайдікі 0,8 шамасы, янтарьдікі де сондай. Жеңіл металдардың тұздары мен тотықтарынық меншікті салмағы 2—3,5 шамасында болады. Мысалы, ас тұзынікі (NaCl) 2,1—2,5, гипстікі (CaSO₄ • 2Н₂O ) — 2,3, квардтікі (SiO₂)—2,65, алмаздікі — 3,5. Бұл сияқты минералдардың түсі ақшыл шабдарлы ашық келеді. Демек, ақшыл ашық түсті минералдар жеңіл болады. Ондай минералдар ішінде, мысалы, корунд (Аl₂O₃) (меншікті салмағы 4,0), барит (BaSO₄) (меншікті салмағы 4,5) сияқты бірлі-жарымды ғана ауырлары кездеседі. Барит деген аттың өзі де ауыр салмақты деген сөзден шыққан. Барос — грекше ауыр деген сөз. Баритты кейде ауыр шпат деп те атайды.

Ауыр металдардың қосындыларының түсі қоңыр, қызыл күрең, меншікті салмақтары орташа ауыр болады (3,6-ден 9-ға дейін). Мысалы: сидерит (FеСO₃) — 3,7—3,9, малахит — 3,9, сфалерит (ZnS)—4,0, пирит (FeS₂ )—5,0, магнетит (Fе₃O₄ )— 4,9—5,2, гематит (Fе₂O₃)— 5,0, англезит (PbSO₄ )—6,4, церуссит (РbСO₃)— 6,5, касситерит (SnO₂)— 7,0, галенит (PbS)—7,5, киноварь (HgS)—8,0, уранинит (7,5—10).

Меншікті салмағы ең ауыр минералдар — жеке түрінде кездесетін ауыр металдар. Мысалы: мыс (8,9), висмут (9,7), күміс (10—11), сынап (13,6), алтын (15—19), платина тобы (14—20), иридий-осмий тобы (17—23).

Сонымен, минералдың меншікті салмағы оның ішіне кіретін атомдардың (иондардың) атомдық салмағына, сонымен қатар элементтің иондық радиусына, валенттігіне және кристалдық решетка құрылысына байланысты. Сондықтан минералдың молекулалық салмағы мен меншікті салмағының арасында үлкен айырмашылық бар. Мысалы, мыстың атомдық салмағы күмістікінен екі есеге таяу жеңіл (мыстікі — 63,57, күмістікі 107,88) болса, ал олардың меншікті салмақтарының айырмашылығы болымсыз ғана (мыстікі 8,9, күмістікі 10,5) болады.

Меншікті салмақтың атомдық құрылысқа тығыз байланысты екендігін графит пен алмазды салыстыру мысалынан көреміз. Бұл екеуінің химиялық құрамы бірдей, яғни екеуі де таза көміртегінен тұрады. Бірақ атомдық құрылысы екі түрлі болғандықтан (графиттің меншікті салмағы — 2,2, алмаздікі — 3,5) алмаз графиттен ауыр.

Қорыта келгенде айтарымыз, минералдардың меншікті салмағы олардың диагностикалық белгісінің бірі болып табылады. Сонымен қатар минералдарды бір-бірінен ажыратуда осы меншікті салмақты пайдаланады. Мұны гравитациялық әдіс деп атайды (гравитас — грекше ауырлық деген сөз). Гравитация әдісі руда минералдарын байытуда көп қолданылады.